Contenido INTRODUCCIÓN:... 4 ANTECEDENTES:... 7 METODOLOGÍA ETAPA ETAPA RESULTADOS ETAPA #

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2 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 2 Contenido INTRODUCCIÓN:... 4 ANTECEDENTES:... 7 METODOLOGÍA ETAPA ETAPA RESULTADOS ETAPA # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # ETAPA # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # PACIENTE # ANALISIS DE RESULTADOS ETAPA PACIENTE PACIENTE PACIENTE PACIENTE PACIENTE PACIENTE PACIENTE PACIENTE

3 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 3 ETAPA COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE MEDICIÓN DE FA Y ADC COMPARACIÓN DE RESULTADOS SALUDABLES VS PATOLÓGICO DISCUSIÓN DE RESULTADOS ETAPA ETAPA REFERENCIAS... 45

4 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 4 INTRODUCCIÓN: El campo de la imagenología médica y sus aplicaciones está en continuo crecimiento, debido a la importancia que ha tomado como parte del diagnóstico médico en los últimos años. Esto es consecuencia de la alta confiabilidad de los exámenes imagenológicos, por medio de los cuales se obtienen imágenes con las que se puede generar un diagnóstico más certero por parte de los médicos (1). Entre las técnicas de imagenología con mayor importancia, debido a la especificidad de las imágenes obtenidas, se encuentran la Tomografía Axial Computarizada (TAC) y la Imagenología por Resonancia Magnética (IRM). Aunque cada técnica (TAC e IRM) tiene sus ventajas y usos específicos, la mayor diferencia radica en el tipo de energía que utilizan. La TAC utiliza rayos X, un tipo de energía ionizante peligrosa para el ser humano. Una persona que se expone a altos niveles de radiación ionizante aumenta sus probabilidades de desarrollar cáncer (11, 12), inclusive se han redactado los riesgos de la baja exposición tales como ciertos tipos de cardiopatías y enfermedades hereditarias (16). La IRM utiliza campos electromagnéticos estáticos y ondas de radiofrecuencia, energías que hasta el momento no han causado daños comprobados en el funcionamiento correcto del cuerpo humano (12). Algunos efectos adversos que se pueden presentar por exponerse a un campo magnético estático mayor a 2 Teslas (Unidad de medida de la densidad de flujo magnético, 1 Tesla equivale a 10,000 gauss) son vértigo, náusea y un sabor metálico en la boca (17), ninguno de los cuales es significativo si se tiene en cuenta que la utilidad de una técnica de imagenología se mide porque sus beneficios son mayores a los problemas que causa. Otra molestia experimentada por personas expuestas a la IRM es la contaminación acústica causada por el movimiento rápido de las bobinas de gradientes, resultando hasta cierto punto insoportable, razón por la cual se utiliza protección auditiva con la cuál este factor es eliminado (17).

5 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 5 La IRM ha resultado ser una herramienta importante en el estudio de enfermedades del cuerpo humano, debido a su capacidad para mostrar alteraciones morfológicas, acentuar el contraste entre tejidos mejor que otras técnicas de imagenología y el desarrollo de técnicas que muestran la funcionalidad de ciertos órganos. La técnica se basa en el momento diamagnético del protón H+ resultado de la disociación de la molécula de agua (H 2 O) la cual sucede en el cuerpo humano debido a que es un electrolito débil (2). Como consecuencia de este fenómeno se pueden obtener 4 tipos de contraste denominados de la siguiente manera: T1 T2 Densidad de Protones (DP) Difusión (DWI) Los contrastes T1, T2 y DP se utilizan para evaluar las estructuras anatómicas, la variación de un contraste a otro acentúa ciertos padecimientos, mejorando el diagnóstico médico. La Imagenología Ponderada por Difusión (DWI) es una modalidad de IRM que se basa en el movimiento Browniano del agua, para medir la difusión anisotrópica (movimiento en una sola dirección) resultado de la interacción del agua con paredes celulares y otras estructuras que interrumpen su movilidad isotrópica (18). Con esta técnica obtenemos imágenes de un contraste diferente a los básicos de IRM, que además nos proporciona información funcional de las estructuras analizadas y en combinación con imágenes en otras ponderaciones resulta en una poderosa herramienta de diagnóstico. La Imagenología por Tensor de Difusión (DTI) es una técnica de resonancia magnética no invasiva y cuantitativa, basada en el contraste DWI pero que puede medir la difusión en varias direcciones a la vez (13). Esta técnica revela la microestructura y la organización del tejido. Las aplicaciones de la DTI se encuentran en continuo desarrollo, pero hasta el momento tienen un campo de aplicación muy limitado debido a que la investigación ha estado enfocada a

6 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 6 soluciones en el sistema nervioso. En lo últimos años se han hecho estudios que demuestran que la DTI tiene el potencial de caracterizar el ambiente microestructural de tejidos renales, específicamente la cuantificación de la difusión anisotrópica de la estructuras radialmente orientadas. Esto es consecuencia de que el fenómeno predominante a lo largo del riñón es el transporte de agua, y de que estos movimiento están localizados en canales tubulares a lo largo de la nefrona (3). Se pueden revelar alteraciones patológicas en la microestructura del tejido incluyendo varias enfermedades renales tales como falla renal crónica, estenosis de la arteria renal y obstrucción uretral. (4) En varias situaciones clínicas tales como trasplante renal, shock o cirugía vascular, se dan cambios en la función renal normal. En riñones trasplantados, puede ocurrir una falla renal que puede deteriorar en rechazo crónico; dando como resultado, isquemia y necrosis. Actualmente el seguimiento de los pacientes trasplantados se realiza mediante estudios de creatinina en sangre y biopsias renales, la primera es insuficiente ya que no detecta cambios tempranos en la función renal de una persona trasplantada y la segunda es un método invasivo y doloroso que puede tener complicaciones (5). Dos publicaciones recientes plantearon la posibilidad de evaluar, mediante DTI, el seguimiento de pacientes con trasplante renal como alternativa a las técnicas utilizadas para este fin (5,7). Debido a que esta aplicación de DTI es una posibilidad recientemente planteada nuestro propósito fue comprobar la repetibilidad y facilidad de uso para estos casos.

7 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 7 ANTECEDENTES: La DTI tiene, relativamente, poco tiempo de haber sido descubierta. En 1991 Aaron G. Filler publicó la posibilidad de obtener imágenes de los tractos neuronales. Poco después en 1992 publicó las primeras imágenes que obtuvo. Para 1993 ya existían varias publicaciones sobre el tema (6). El contraste por difusión (DWI) se conoce desde mediados de los 80's y tiene que ver con el movimiento anisotrópico (en una sola dirección) del agua. Las imágenes obtenidas reflejan, de manera estadística, la distribución por desplazamiento de las moléculas de agua en un voxel (14). La DTI provee resultados parecidos a la DWI pero la diferencia es que la DTI puede medir la difusión en múltiples direcciones (7, 8). La medición de la difusión del agua se hace de la siguiente manera: se aplica un gradiente y solo se detecta la difusión en el eje donde se aplicó el gradiente. Este es el funcionamiento de la DWI. La DTI funciona midiendo difusión en los tres ejes. Como consecuencia de que las moléculas de agua se mueven a través de fibras tubulares (como los axones o nefronas), la orientación debe ser similar al eje donde haya mayor difusión. Se asignan colores dependiendo de la orientación (8). Como las fibras tubulares no siempre están en uno de los tres ejes, sino oblicuos a estos, se tendría que medir la difusión en millones de ejes para hallar adecuadamente la orientación de la fibra. Como esto no es eficiente se introducen en un elipsoide 3D. Las propiedades de este elipsoide son el tamaño de los ejes (llamados eigenvalores): χ1 (el más largo, resultado de la orientación en la que hay mayor difusión), χ2 (el más corto, dirección en la que hay menor difusión) y χ3 (el mediano, dirección en la que la difusión es intermedia entre χ1 y χ2), y sus orientaciones (llamadas eigenvectores): v1, v2 y v3. De esta manera solo es necesario medir en 6 orientaciones, una matriz de 3x3 llamada tensor, de ahí el

8 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 8 nombre de la técnica (8). Toda esta información se usa para hacer una reconstrucción 3D de la orientación de las fibras tubulares. Esta reconstrucción aplicada en el cerebro muestra la dirección de las fibras axonales y se conoce como tractografía. En la actualidad existen más de 2000 publicaciones sobre los usos y desafíos de la DTI. Sus principales aplicaciones están orientadas a afecciones del sistema nervioso, como pueden ser: evaluación de pacientes que tuvieron hemorragia intracerebral, evaluación de pacientes con trauma cerebral, desarrollo neonatal, isquemia cerebral o para una guía quirúrgica (6, 8). En conjunto con las imágenes de resonancia magnética en T1 y T2, para tener una guía anatómica, ha probado ser una herramienta poderosa. En los últimos años se han estado explorando aplicaciones de la DTI fuera del sistema nervioso. Más específicamente, sobre el riñón se han hecho varias publicaciones; el primero en este campo fue Mario Ries et al. (3) quien realizó experimentos en un resonador de 1.5 Teslas en 10 pacientes sanos, dando a conocer las limitantes y posibles aplicaciones clínicas de esta técnica en el riñón. Las limitantes que nos mencionaba Ries et al. son el movimiento respiratorio intrínseco del sujeto de estudio in vivo, el tiempo necesario para tomar la información y la sensibilidad propia de la técnica. A partir de esta publicación otros han explorado la repetibilidad de esta aplicación (9, 10), debido a la utilidad clínica que tendría en caso de que su repetibilidad llegase a ser óptima, exponiendo otros métodos, mejorías y nuevas limitantes. Mejorías tales como el uso de tiempos más cortos al usar un resonador más grande (de 3 Teslas) y limitantes como la consecuencia directa del uso del mismo equipo que es el aumento de la sensibilidad a cualquier tipo de movimiento debido al gran campo magnético.

9 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 9 Como se mencionó antes existen dos publicaciones que llevaron esta aplicación a un caso específico: el seguimiento de pacientes con trasplante renal para la evaluación del rechazo (5, 7). Cabe mencionar que ambos experimentos fueron hechos en imanes de 1.5 Teslas. Las herramientas utilizadas fueron las herramientas proporcionadas por su proveedor de servicios (Siemens Alemania, Siemens República Checa). También comparaban sus resultados con los obtenidos por medios de diagnósticos actuales (biopsias, medición de creatinina). En ambos casos se utilizaron dos grupos de pacientes, uno con riñones saludables y el otro con falla renal. Ambos grupos de estudio concluyen en que es posible emitir un diagnóstico a partir de la DTI, debido a que existe una gran diferencia entre los pacientes sanos y los que incurren en falla renal. También concluyen a que más estudios deben de ser hechos para contrastar los resultados, debido a las pequeñas muestras tomadas en cada caso. Nuestro propósito es aplicar la técnica usando un imán de 3 Teslas en las instalaciones del Centro Nacional de Investigación en Instrumentación e Imagenología Médica (CI3M), para comprobar la repetibilidad de esta aplicación, generando, de esta manera, más información sobre el tema. Con esto buscamos que la DTI, en un futuro, sea un método aplicable clínicamente en la evaluación de pacientes con trasplante renal. El CI3M es un conjunto de laboratorios cuyo objetivo principal es ser un centro de investigación con aportes en el área clínica. Cuenta con un equipo de resonancia magnética de 3 Teslas para humanos marca PHILIPS, el cual ya tiene tres años en nuestras instalaciones, se tiene una amplia experiencia en el campo y se cuenta con un equipo de trabajo completo incluyendo técnico radiólogo altamente capacitado. Actualmente se están realizando numerosas investigaciones de resonancia magnética enfocadas al mejor diagnóstico de las afecciones del riñón humano.

10 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 10 METODOLOGÍA El proyecto se llevó a cabo en las instalaciones del Centro Nacional de Investigación en Imagenología e Instrumentación Médica (CI 3 M) localizado en la en el Distrito Federal. Este centro de investigación cuenta con un resonador de 3 Teslas (Philips, Achieva 3.0T X-Series) en el cuál se realizaron las secuencias que se describirán más adelante en pacientes sanos. Estos pacientes se eligieron mediante una convocatoria realizada por medios virtuales, los parámetros de inclusión fueron: Edad: mayores de 18 años, menores de 30. Con el fin de tener una población homogénea y mayormente saludable. Condición física: pacientes sin sobrepeso, debido a que esto podría alterar ciertas funciones físicas. Estado de salud: Sin enfermedades aparentes, ni historial de enfermedades cerebrovasculares y/o renales. El proyecto se dividió en dos etapas, la primera consistió en un protocolo corto de DTI en el encéfalo, que tuvo como propósito principal, la familiarización con la secuencia de DTI y la evaluación de lo que ocurría al modificar ciertos parámetros de esta secuencia, la segunda etapa fue la introducción de la técnica de DTI en el riñón humano derecho, este es el que menos artefactos por el movimiento de respiración tiene (5). Esta etapa se realizó con el propósito de probar la viabilidad de la técnica en riñón así como de establecer los valores de FA y ADC en pacientes sanos basados en pruebas estadísticas. Se tenía planeado seguir con el proyecto en pacientes trasplantados, con el fin de establecer datos comparativos entres estos pacientes y los de la segunda etapa. No se realizó debido a que el proyecto debía terminar en un plazo máximo de 6 meses y los trámites para conseguir a esta clase de pacientes llevarían más tiempo del que se tenía contemplado. Se recomienda seguir con esta etapa posterior al término de la etapa dos.

11 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 11 ETAPA 1 Esta etapa se realizó en 8 pacientes elegidos con los parámetros anteriormente mencionados. Las secuencias utilizadas fueron las siguientes: 1. Survey: Secuencia localizadora para obtener la ubicación espacial del paciente. Duración promedio 30s. Los parámetros de esta secuencia son irrelevantes, ya que solo nos ubica al paciente. 2. T1W_3D_TFE: Secuencia 3D ponderada en T1, para tener una referencia anatómica en la secuencia DTI. Sus valores de TR son menores a 11 y TE menores a 5. El campo de visión fue de 250mm de pies a cabeza (FH), 250mm de anterior a posterior (AP) y 181mm de derecha a izquierda (RL), este último debido al no. De cortes igual a 181 cortes de 1mm sin gap (secuencia 3D). La Duración promedio: 3 min. Cabe mencionar que esta secuencia se realizó sin modificaciones para todos los pacientes. 3. DTI: secuencias de imagenología por tensor de difusión, el número de secuencias de este tipo varió de 2 hasta 4, para el análisis posterior. Duración: de 4min a 15min por secuencia, los parámetros serán evaluados por pacientes ya que estos se cambiaron para evaluar los efectos obtenidos. Para analizar la gran cantidad de datos obtenidos se diseño un protocolo que me permitiera realizar una comparación numérica de los efectos obtenidos al variar ciertos parámetros de una secuencia de DTI. El protocolo comparativo consistió en lo siguiente: 1. Se eligieron 2 estructuras bien definidas de la masa encefálica para el análisis: la protuberancia anular o puente de Varolio y el cuerpo calloso. 2. Se obtuvieron 15 valores puntuales de FA (anisotropía fraccional) y ADC (coeficiente de difusión aparente) de cada estructura, 5 en un plano sagital, 5 en un plano coronal y 5 en un plano axial; para obtener el promedio de estas dos variables en la estructura en cuestión, por secuencia, por

12 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 12 paciente. Para obtener datos comparativos entre secuencias de un mismo paciente, los datos obtenidos fueron de las mismas coordenadas para cada paciente, ya que las secuencias fueron obtenidas en el mismo estudio sin reposicionar a los voluntarios. 3. Al finalizar la obtención de los datos se procedió a utilizar un análisis basado en los mismos resultados obtenidos: a. Se obtuvo un promedio de FA y ADC por estructura de todos los pacientes analizados, obteniendo un valor contra el que compararemos individualmente los promedios de cada secuencia, obteniendo de esta manera la secuencia que más cerca se encuentra del promedio general.

13 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 13 ETAPA 2 Se eligieron 5 voluntarios, según nuestros criterios de inclusión, a los que se les hizo tomar agua en tiempos controlados como muestra la figura 1 previamente al ingreso a la resonancia magnética, esto debido a que el ADC aumenta en un estado de hidratación mayor (3) y también para que todos los pacientes se encontraran en el mismo estado al ingresar a la resonancia, normalizando las condiciones de los riñones. Figura 1 Diagrama que muestra el procedimiento a seguir con los pacientes para la DTI renal

14 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 14 Las secuencias utilizadas en el procedimiento de resonancia magnética son las siguientes: 1. T2-FATSAT: Secuencia T2, con supresión de grasa, de 30 cortes coronales, con un grosor de 3mm, tomadas con breath-hold. Duración 2 minutos. 2. E-THRIVE: Secuencia T1 3D que se toma en un solo breath-hold. Duración 45 segundos. 3. DTI-High: Los parámetros utilizados para estas secuencias se encuentran en la tabla 33, en la discusión de resultados de la primera etapa. Se realizó unilateral del riñón derecho, por ser el menos propenso a movimiento. Para analizar los resultados obtenidos compararemos por medios estadísticos (gráficas y pruebas T) dos métodos de medición de FA y ADC en la medula renal de pacientes sanos. El primer método consiste en reconstruir los tractos renales y obtener el FA promedio y ADC promedio por tracto. El algoritmo de reconstrucción usado es para FA mayores a 0.2 con un ángulo máximo de 30º. Los colores utilizados son los colores direccionales estándares VERDE en el eje de anterior a posterior, AZUL en el eje cabeza a pies y ROJO en el eje derecha a izquierda. El segundo método consiste en trazar regiones de interés (ROI s) sobre la médula renal en áreas que por el mapa de FA tienen mayor anisotropía. Posterior a la comparación realizada en pacientes sanos se procederá a obtener las imágenes en un paciente patológico, para hacer una comparación estadística (gráficas y pruebas T) y proceder a realizar conclusiones sobre la viabilidad de esta técnica para evaluar la función renal.

15 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 15 RESULTADOS ETAPA #1 PACIENTE #1 Para este paciente se realizaron 4 secuencias de DTI, las secuencias tienen las características listadas en la tabla 1. Tabla 1 Tabla de los valores de parámetros que varían entre las secuencias de DTI para el paciente 1. SECUENCIA DIRECCIONES NSA TR/TE G. OVERPLUS MAX B B-FACTORS DURACIÓN S /69 NO :04 S /70 YES :14 S /70 YES :21 S /70 YES :21 (MIN) El campo de visión utilizado fue el mismo para las cuatro secuencias: 224mm de RL y de AP, 120mm de FH debido a 60 cortes de 2mm. Los resultados obtenidos para el cuerpo calloso se enlistan en la tabla 2, en la tabla 3 se encuentras los que se refieren al bulbo raquídeo. Tabla 2 Datos crudos de FA y ADC para el cuerpo calloso del paciente 1 en las 4 secuencias de DTI realizadas. SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO XYZ CUERPO CALLOSO S1 L P H FA ADC FA ADC FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA S4 S3 S5

16 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 16 SAGITALES AXIALES CORONALES Tabla 3 Datos crudos de FA y ADC para el bulbo puente del paciente 1 en las 4 secuencias de DTI realizadas. PUNTO BULBO PUENTE XYZ S1 S4 L P H FA ADC FA ADC FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA S3 S5 PACIENTE #2 Para este paciente se realizaron 2 secuencias de DTI, las secuencias tienen las características listadas en la tabla 4, en esta se aprecia que la diferencia a examinar es la variación en el gradient overplus. Tabla 4 Tabla de los valores de parámetros que varían entre las secuencias de DTI para el paciente 2. SECUENCIA DIRECCIONES NSA TR/TE G. OVERPLUS MAX B B-FACTORS DURACIÓN (MIN) S /70 NO :18 S /70 YES :18 El campo de visión utilizado fue el mismo para ambas secuencias: 224mm de RL, 216mm de AP y 120mm de FH debido a 60 cortes de 2mm. Los resultados obtenidos para el cuerpo calloso se enlistan en la tabla 5, en la tabla 6 se encuentras los que se refieren al bulbo raquídeo.

17 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 17 Tabla 5 Datos crudos de FA y ADC para el cuerpo calloso del paciente 2 en las 2 secuencias de DTI realizadas. SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO CUERPO CALLOSO XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA Tabla 6 Datos crudos de FA y ADC para el bulbo puente del paciente 2 en las 2 secuencias de DTI realizadas. CORONALES AXIALES SAGITALES PUNTO BULBO PUENTE XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC PROMEDIOS VARIANZA

18 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 18 PACIENTE #3 Para este paciente se realizaron 3 secuencias de DTI, las secuencias tienen las características listadas en la tabla 7. Tabla 7 Tabla de los valores de parámetros que varían entre las secuencias de DTI para el paciente 3. SECUENCIA DIRECCIONES NSA TR/TE G. OVERPLUS MAX B B-FACTORS DURACIÓN (MIN) S /69 NO :04 S /70 YES :14 S /70 YES :14 El campo de visión utilizado fue el mismo para las tres secuencias: 230mm de RL, 214mm de AP y 140mm de FH debido a 70 cortes de 2mm. Los resultados obtenidos para el cuerpo calloso se enlistan en la tabla 8, en la tabla 9 se encuentras los que se refieren al bulbo raquídeo. Tabla 8 crudos de FA y ADC para el cuerpo calloso del paciente 3 en las 3 secuencias de DTI realizadas. SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO CUERPO CALLOSO XYZ S1 S2 S3 L P H FA ADC FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA

19 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 19 Tabla 9 Datos crudos de FA y ADC para el bulbo puente del paciente 3 en las 3 secuencias de DTI realizadas. SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO BULBO PUENTE XYZ S1 S2 S3 L P H FA ADC FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA PACIENTE #4 Para este paciente se realizaron 2 secuencias de DTI, las secuencias tienen las características listadas en la tabla 10. Tabla 10 Tabla de los valores de parámetros que varían entre las secuencias de DTI para el paciente 4. SECUENCIA DIRECCIONES NSA TR/TE G. OVERPLUS MAX B B-FACTORS DURACIÓN (MIN) S /69 NO :25 S /70 YES :36 El campo de visión utilizado fue el mismo para ambas secuencias: 230mm de RL, 214mm de AP y 140mm de FH debido a 70 cortes de 2mm. Los resultados obtenidos para el cuerpo calloso se enlistan en la tabla 11, en la tabla 12 se encuentras los que se refieren al bulbo raquídeo.

20 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 20 Tabla 11 Datos crudos de FA y ADC para el cuerpo calloso del paciente 4 en las 2 secuencias de DTI realizadas. SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO CUERPO CALLOSO XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA Tabla 12 Datos crudos de FA y ADC para el bulbo puente del paciente 4 en las 2 secuencias de DTI realizadas. SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO BULBO PUENTE XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA

21 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 21 PACIENTE #5 Para este paciente se realizaron 3 secuencias de DTI, las secuencias tienen las características listadas en la tabla 13, en estas secuencias NSA fue de 2 y todas llevan gradient overplus. Tabla 13 Tabla de los valores de parámetros que varían entre las secuencias de DTI para el paciente 5. SECUENCIA DIRECCIONES SCAN MODE TR/TE B-FACTOR AVERAGES MAX B B-FACTORS DURACIÓN (MIN) S1 32 MS-SE-EPI 7524/ :30 S2 32 2D-SE-EPI 108/ :13 S3 32 MS-SE_EPI 7524/ :47 El campo de visión utilizado fue el mismo para ambas secuencias: 224mm de RL, 216mm de AP y 140mm de FH debido a 70 cortes de 2mm. Los resultados obtenidos para el cuerpo calloso se enlistan en la tabla 14, en la tabla 15 se encuentras los que se refieren al bulbo raquídeo. Tabla 14 Datos crudos de FA y ADC para el cuerpo calloso del paciente 5 en las 3 secuencias de DTI realizadas SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO CUERPO CALLOSO XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA S3

22 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 22 Tabla 15 Datos crudos de FA y ADC para el bulbo puente del paciente 5 en las 3 secuencias de DTI realizadas SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO BULBO PUENTE XYZ S1 S2 S3 L P H FA ADC FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA En la secuencia 2, ambos valores tanto en el bulbo como en el cuerpo calloso es cero debido a que los datos obtenidos no son válidos para analizar. PACIENTE #6 Para este paciente se realizaron 2 secuencias de DTI, las secuencias tienen las características listadas en la tabla 16, ambas secuencias se realizaron con 2 factores b. Tabla 16 Tabla de los valores de parámetros que varían entre las secuencias de DTI para el paciente 6. SECUENCIA DIRECCIONES NSA TR/TE G. OVERPLUS MAX B G. DURATION DURACIÓN (MIN) S /69 YES 900 Máximum 10:06 S /70 NO 900 Overplus 10:06 El campo de visión utilizado fue el mismo para las tres secuencias: 224mm de RL, 216mm de AP y 150mm de FH debido a 75 cortes de 2mm. Los resultados obtenidos para el cuerpo calloso se enlistan en la tabla 17, en la tabla 18 se encuentras los que se refieren al bulbo raquídeo.

23 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 23 Tabla 17 Datos crudos de FA y ADC para el cuerpo calloso del paciente 6 en las 2 secuencias de DTI realizadas SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO CUERPO CALLOSO XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA Tabla 18 Datos crudos de FA y ADC para el bulbo puente del paciente 6 en las 2 secuencias de DTI realizadas SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO BULBO PUENTE XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA

24 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 24 PACIENTE #7 Para este paciente se realizaron 2 secuencias de DTI, las secuencias tienen las características listadas en la tabla 19. Tabla 19 Tabla de los valores de parámetros que varían entre las secuencias de DTI para el paciente 7. SECUENCIA DIRECCIONES NSA TR/TE G. OVERPLUS MAX B B-FACTORS DURACIÓN (MIN) S /69 YES :30 S /70 YES :35 El campo de visión utilizado fue el mismo para las tres secuencias: 224mm de RL, 216mm de AP y 140mm de FH debido a 70 cortes de 2mm. Los resultados obtenidos para el cuerpo calloso se enlistan en la tabla 20, en la tabla 21 se encuentras los que se refieren al bulbo raquídeo. Tabla 20 Datos crudos de FA y ADC para el cuerpo calloso del paciente 7 en las 2 secuencias de DTI realizadas SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO CUERPO CALLOSO XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA

25 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 25 Tabla 21 Datos crudos de FA y ADC para el bulbo puente del paciente 7 en las 2 secuencias de DTI realizadas SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO BULBO PUENTE XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA PACIENTE #8 Para este paciente se realizaron 2 secuencias de DTI, las secuencias tienen las características listadas en la tabla 22. Tabla 22 Tabla de los valores de parámetros que varían entre las secuencias de DTI para el paciente 8. SECUENCIA DIRECCIONES NSA TR/TE G. OVERPLUS MAX B B-FACTORS DURACIÓN (MIN) S /70 YES :30 S /62 YES :31 El campo de visión utilizado fue el mismo para las tres secuencias: 224mm de RL, 216mm de AP y 140mm de FH debido a 70 cortes de 2mm. Los resultados obtenidos para el cuerpo calloso se enlistan en la tabla 23, en la tabla 24 se encuentras los que se refieren al bulbo raquídeo.

26 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 26 Tabla 23 Datos crudos de FA y ADC para el cuerpo calloso del paciente 8 en las 2 secuencias de DTI realizadas SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO CUERPO CALLOSO XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA Tabla 24 Datos crudos de FA y ADC para el bulbo puente del paciente 8 en las 2 secuencias de DTI realizadas SAGITALES AXIALES CORONALES PUNTO BULBO PUENTE XYZ S1 S2 L P H FA ADC FA ADC MEDIA VARIANZA

27 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 27 ETAPA #2 PACIENTE #1 A continuación (tabla 25) se muestran los promedios y desviaciones estándar de FA y ADC por método (por trazo de ROI s o reconstrucción de tractos) del paciente 1 y el número de datos obtenidos. Tabla 25 Resultados promedios obtenidos del paciente 1, según el método utilizado. FA/ADC TRACTO/ROI Media SD No. de datos FA TRACTO FA ROI ADC TRACTO ADC ROI Figura 2 Imágenes obtenidas del paciente 1, se muestra el mapa de ADC, FA tanto blanco y negro como con los colores direccionales estándares y los tractos reconstruidos junto a unas ROI's representativas.

28 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 28 PACIENTE #2 A continuación (tabla 26) se muestran los promedios y desviaciones estándar de FA y ADC por método (por trazo de ROI s o reconstrucción de tractos) del paciente 2 y el número de datos obtenidos. Tabla 26 Resultados promedios obtenidos del paciente 2, según el método utilizado FA/ADC TRACTO/ROI Media SD No. de datos FA TRACTO FA ROI ADC TRACTO ADC ROI Figura 3 Imágenes obtenidas del paciente 2, se muestra el mapa de FA tanto blanco y negro como con los colores direccionales estándares y los tractos reconstruidos junto a unas ROI's representativas.

29 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 29 PACIENTE #3 A continuación (tabla 27) se muestran los promedios y desviaciones estándar de FA y ADC por método (por trazo de ROI s o reconstrucción de tractos) del paciente 3 y el número de datos obtenidos. Tabla 27 Resultados promedios obtenidos del paciente 3, según el método utilizado FA/ADC TRACTO/ROI Media SD No. de datos FA TRACTO FA ROI ADC TRACTO ADC ROI Figura 4 Imágenes obtenidas del paciente 3, se muestra el mapa de FA tanto blanco y negro como con los colores direccionales estándares y los tractos reconstruidos junto a unas ROI's representativas.

30 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 30 PACIENTE #4 A continuación (tabla 28) se muestran los promedios y desviaciones estándar de FA y ADC por método (por trazo de ROI s o reconstrucción de tractos) del paciente 4 y el número de datos obtenidos. Tabla 28 Resultados promedios obtenidos del paciente 4, según el método utilizado FA/ADC TRACTO/ROI Media SD No. de datos FA TRACTO FA ROI ADC TRACTO ADC ROI Figura 5 Imágenes obtenidas del paciente 4, se muestra el mapa de FA tanto blanco y negro como con los colores direccionales estándares y los tractos reconstruidos junto a unas ROI's representativas.

31 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 31 PACIENTE #5 A continuación (tabla 29) se muestran los promedios y desviaciones estándar de FA y ADC por método (por trazo de ROI s o reconstrucción de tractos) del paciente 5 y el número de datos obtenidos. Tabla 29 Resultados promedios obtenidos del paciente 5, según el método utilizado FA/ADC TRACTO/ROI Media SD No. de datos FA TRACTO FA ROI ADC TRACTO ADC ROI Figura 6 Imágenes obtenidas del paciente 5, se muestra el mapa de FA tanto blanco y negro como con los colores direccionales estándares y los tractos reconstruidos junto a unas ROI's representativas.

32 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 32 PACIENTE #6 A continuación (tabla 30) se muestran los promedios y desviaciones estándar de FA y ADC por método (por trazo de ROI s o reconstrucción de tractos) del paciente 6 y el número de datos obtenidos. Tabla 30 Resultados promedios obtenidos del paciente 6, según el método utilizado FA/ADC TRACTO/ROI Media SD No. de datos FA TRACTO FA ROI ADC TRACTO ADC ROI Figura 7 Imágenes obtenidas del paciente 6, se muestra el mapa de FA tanto blanco y negro como con los colores direccionales estándares y los tractos reconstruidos junto a unas ROI's representativas.

33 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 33 ANALISIS DE RESULTADOS ETAPA 1 Para este análisis utilizaremos las medias de los valores de FA y ADC obtenidos para cada secuencia. El valor con el que compararemos dichas medias es el promedio de todas las medias que corresponden a esa estructura. Los valores promedios son: FA BULBO ADC BULBO FA CUERPO C ADC CUERPO C PACIENTE 1 Tabla 31 Tabla que muestra los resultados de la resta del promedio de la estructura menos la media de esa secuencia. BULBO CUERPO C. FA ADC FA ADC S S S S cuerpo calloso. En la tabla 31 podemos apreciar cuál de las 4 secuencias utilizadas en el paciente 1, fue la que más se acercó al promedio general, tanto del bulbo raquídeo como del La S5 donde se utilizó un factor B de 400 S/mm 2 es la más alejada del promedio por lo que descartamos utilizar valores tan bajos de factor B, deben ser mayores o igual a 600 S/mm 2 para estar cercanos al promedio. La S3 y S4 no difieren mucho en tiempo de adquisición y para estructuras con difusión no uniforme como el bulbo, no hay mucha diferencia, sin embargo en estructuras altamente uniformes en difusión como el cuerpo calloso vemos que la S4 (donde el factor B es de 800 S/mm 2 ) tiene valores más cercanos que la S3 (donde el factor B es de 600 S/mm 2 ). Con esto vemos que la secuencia que mejor funciona para el FA es la S4 con un factor B de 800 S/mm 2. La S1 de menor duración obtiene valores similares

34 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 34 a la S4, esto se debe a que se utilizó un b-factor lo suficientemente grande (1000 S/mm 2 ) para balancear el número menor de direcciones utilizadas. Esto nos puede ser útil en la utilización de la DTI para riñón ya que los que nos importa es disminuir los tiempos obteniendo una buena medición. PACIENTE 2 Tabla 32 Tabla que muestra los resultados (paciente 2) de la resta del promedio de la estructura menos la media de esa secuencia. BULBO CUERPO C. FA ADC FA ADC S S general, tanto del bulbo raquídeo como del cuerpo calloso. En la tabla 32 podemos apreciar cuál de las 2 secuencias utilizadas en el paciente 2, fue la que más se acercó al promedio En S2, donde se utilizó gradient overplus, la diferencia es menor con el promedio de ambas estructuras, excepto en el ADC del bulbo, aunque podemos omitir este hecho ya que el cambio es muy bajo y vemos que en una estructura donde la difusión es altamente uniforme como el cuerpo calloso esta anomalía no se conserva. Con esta comparativa observamos que utilizar la opción gradient overplus, mejora los resultados obtenidos en estructuras de difusión uniforme como el cuerpo callosos y no afecta la duración de la secuencia de manera significativa (ver tabla 4). PACIENTE 3 Tabla 33 Tabla que muestra los resultados (del paciente 3) de la resta del promedio de la estructura menos la media de esa secuencia. BULBO CUERPO C. FA ADC FA ADC S S S del bulbo raquídeo como del cuerpo calloso. En la tabla 33 podemos apreciar cuál de las 3 secuencias utilizadas en el paciente 3, fue la que más se acercó al promedio general, tanto En S1 y S3 se conservaron los mismo parámetros (ver tabla 7) exceptuando que S1 es de 6 direcciones y S3 es de 32, también el número de factores B en S3 fue de tres, y en S1 de dos. Para el cuerpo calloso S1 obtuvo mejores resultados, y para el bulbo raquídeo, S3 las obtuvo. Aquí lo que llama la atención es la

35 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 35 duración de S3 (18 minutos) y que aún así no aporta un cambio verdaderamente significativo y/o contundente para poder considerarlo una opción viable. Por lo que utilizar más de dos factores B, no será una opción debido a que eleva los tiempos de adquisición, y en riñón no es aceptable. Aunado a esto, los resultados obtenidos con S2 una DTI de 32 direcciones de una sola adquisición y con 2 factores B, obtuvo resultados similares a S3, lo cual descarta contundentemente a S3, y una vez más obtenemos que una DTI low (6 direcciones) obtiene resultados parecidos a una DTI high (32 direcciones). PACIENTE 4 Tabla 34 Tabla que muestra los resultados (del paciente 4) de la resta del promedio de la estructura menos la media de esa secuencia. BULBO CUERPO C. FA ADC FA ADC S S En la tabla 34 podemos apreciar cuál de las 2 secuencias utilizadas en el paciente 4, fue la que más se acercó al promedio general, tanto del bulbo raquídeo como del cuerpo calloso. Observamos una vez más que el utilizar 3 factores B (S2), no tiene gran impacto en las secuencias. S1 es una secuencia low (6 direcciones) y no hay mucha diferencia, exceptuando en el FA del cuerpo calloso, pero se atribuye al número de direcciones utilizadas y no al uso de un factor B adicional. Otra vez vemos que los tiempos de S2 son del orden de 18 minutos, haciendo de esta una secuencia muy larga para la aplicación en riñón. PACIENTE 5 Tabla 35 Tabla que muestra los resultados (del paciente 5) de la resta del promedio de la estructura menos la media de esa secuencia. BULBO CUERPO C. FA ADC FA ADC S S En la tabla 35 podemos apreciar cuál de las 2 secuencias utilizadas (en realidad se usaron 3 pero una no es estudiable) en el paciente 5, fue la que más se acercó al promedio general, tanto del bulbo raquídeo como del cuerpo calloso. Es necesario volver a mencionar que la S2 no se muestra en la tabla debido a que esta secuencia no se pudo analizar. Se intentó cambiar la técnica de adquisición disminuyendo el tiempo pero sin resultados positivos.

36 PROYECTO TERMINAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 36 La S3 a diferencia de la S1 tiene algo que se llama B-Factor averages, la cual incrementa el tiempo casi al doble, y numéricamente hablando no obtenemos ningún resultado positivo, ya que aún con esto la S1 fue mejor en 3 de 4 promedios, descartando esta opción al momento de establecer el protocolo para riñón. PACIENTE 6 Tabla 36 Tabla que muestra los resultados (del paciente 6) de la resta del promedio de la estructura menos la media de esa secuencia. BULBO CUERPO C. FA ADC FA ADC S S En la tabla 36 podemos apreciar cuál de las 2 secuencias utilizadas el paciente 6, fue la que más se acercó al promedio general, tanto del bulbo raquídeo como del cuerpo calloso. Observamos que para estructuras de difusión altamente uniforme como el cuerpo calloso, no hay diferencia, pero para el bulbo raquídeo hay una diferencia considerable, esto puede ser debido a la característica de duración del gradiente que varió en ambas secuencias (ver tabla 16). PACIENTE 7 Tabla 37 Tabla que muestra los resultados (del paciente 7) de la resta del promedio de la estructura menos la media de esa secuencia. BULBO CUERPO C. FA ADC FA ADC S S En la tabla 37 podemos apreciar cuál de las 2 secuencias utilizadas el paciente 7, fue la que más se acercó al promedio general, tanto del bulbo raquídeo como del cuerpo calloso. Observamos que hay una diferencia notoria en el bulbo raquídeo, y una no tan importante en el cuerpo calloso. El factor que varió en estas secuencias fue el número de factores B, siendo S2 la que tiene 3 en lugar de los 2 que tiene S1. La duración solo se ve alterada por 1 minuto, en resumen la secuencia que nos proporcionó mejores resultados fue con la que solo tiene 2 factores, igual que sucedió con el paciente 3.