Creating Biomedical Technologies to Improve Health

Las Imágenes Integradas Podrían Mejorar la Cirugía de la Epilepsia

Tuesday, April 27, 2004

Los investigadores están desarrollando un sistema de obtención de imágenes que puede conducir a mejores tratamientos quirúrgicos para los pacientes con epilepsia. Esta imagen muestra la actividad normal del cerebro. Cortesía de la imagen del Dr. James Duncan, Yale University.

Los investigadores están desarrollando un sistema de obtención de imágenes que puede conducir a mejores tratamientos quirúrgicos para los pacientes con epilepsia. Esta imagen muestra la actividad normal del cerebro. Cortesía de la imagen del Dr. James Duncan, Yale University.

En las personas con epilepsia, las crisis convulsivas pueden interrumpir la rutina diaria, si están yendo a la escuela, trabajando o manejando un automóvil. La medicación ofrece alivio a la mayoría de los pacientes, pero para un pequeño porcentaje para el cual, estas crisis convulsivas son debilitantes o no tratables, la extirpación quirúrgica del tejido cerebral dañado podría ser la mejor opción. Un equipo multidisciplinario de investigadores está desarrollando actualmente un sistema de obtención de imágenes que podría acortar la duración de la cirugía y mejorar mucho la tasa de éxito de este procedimiento que es algunas veces riesgoso al permitir a los cirujanos identificar de forma más precisa, y después extirpar, las regiones cerebrales que causan las crisis convulsivas.

El nuevo sistema integra información detallada sobre la anatomía cerebral, la bioquímica y los cambios eléctricos que se producen durante las crisis convulsivas, explica el Dr. James Duncan, profesor de radiología diagnóstica, ingeniería biomédica e ingeniería eléctrica en la Universidad de Yale. Como investigador principal de un proyecto de investigación de cinco años y 7,1 millones de dólares, financiado desde el año 2002 por el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería (National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering o NIBIB), el Dr. Duncan lidera un equipo multinstitucional de ingenieros, científicos y médicos de Yale, Universidad de Medicina Albert Einstein, la Universidad de Minnesota, y BrainLAB, Inc., una compañía alemana que se especializa en la cirugía guiada por imágenes. El Dr. Duncan presentó los primeros resultados de este proyecto de investigación en curso en la reunión de enero del 2004 del Comité Asesor del NIBIB.

Normalmente, la extirpación del tejido cerebral que causa la crisis convulsiva exige que los pacientes se sometan a cirugías de siete horas. Durante la primera cirugía, se colocan electrodos en el cerebro o se insertan en las áreas cerebrales sospechosas de causar las crisis convulsivas, normalmente detectables como ráfagas intensas y repentinas de energía eléctrica. La información obtenida del monitoreo con electrodos permite a los cirujanos mapear la fuente de actividad de la crisis convulsiva. Durante el segundo procedimiento, realizado unas cuantas semanas después, los cirujanos siguen el mapa hasta el tejido cerebral dañado, y lo extirpan con cuidado.

Con el nuevo sistema de obtención de imágenes, podría omitirse finalmente la primera cirugía, ya que se integrarían las imágenes de alta resolución de la anatomía del cerebro, la bioquímica y la actividad eléctrica antes y durante la intervención quirúrgica. Esta información detallada ayudaría a los cirujanos a planear y realizar los procedimientos con mayor precisión.

El Dr. Dennis Spencer, neurocirujano, informó que el nuevo sistema prototipo permite colocar los electrodos en forma mucho más precisa de los electrodos y una correlación anatómica exacta con las anomalías químicas y la función. El Dr. Spencer, decano interino de la Escuela de Medicina de Yale y coinvestigador en el proyecto subvencionado por el NIBIB, ha utilizado el sistema de obtención de imágenes prototipo en más de 50 pacientes, la mitad de los cuales eran niños. ?Cuanto antes se puedan corregir sus síntomas, mejor? dice el Dr. Spencer.

Con el nuevo sistema de obtención de imágenes, los cirujanos pueden correlacionar una amplia variedad de imágenes cerebrales preoperatorias, incluyendo información bioquímica obtenida mediante espectroscopia por resonancia magnética (MRS por sus siglas en inglés) y evaluaciones computerizadas de la actividad eléctrica obtenidas mediante monitoreo con electrodos. También se dispone de imágenes obtenidas por resonancia magnética (MRI por sus siglas en inglés) obtenidas antes de la cirugía por medio de pantallas desplegables en el quirófano, junto con vistas proyectadas de imágenes obtenidas con el microscopio durante la cirugía. Las imágenes obtenidas por MRI ofrecen detalles anatómicos y revelan las áreas funcionales importantes del cerebro, como las regiones del lenguaje, que no deben dañarse durante la intervención quirúrgica. Los investigadores también están comenzando a adquirir e integrar imágenes que representan el flujo sanguíneo en el cerebro. ?Al registrar simultáneamente el flujo sanguíneo, la actividad eléctrica y la actividad bioquímica, podemos ver de forma más precisa en dónde es anormal la actividad cerebral?, dice el Dr. Spencer.

La anatomía cerebral también se monitorea durante la cirugía, ya que el tejido cerebral tiende a descomprimirse hasta 1 centímetro cuando queda al descubierto durante la intervención quirúrgica. Incluso un pequeño cambio en los tejidos cerebrales puede desbaratar los cálculos de los cirujanos para localizar las áreas que causan las crisis convulsivas. Para evitar tales problemas, el Dr. y sus colegas han instalado cámaras estereotácticas en el quirófano que siguen el movimiento de la superficie cerebral expuesta desde ángulos ligeramente diferentes, añadiendo así una percepción de profundidad. Las imágenes de las cámaras se acoplan a continuación con un modelo computerizado, desarrollado por el Dr. Duncan y sus colegas, que predice cómo está cambiando el volumen total del cerebro. Este modelo rápido permite a los cirujanos tener en cuenta la deformación del tejido cerebral.

?Utilizar las imágenes y las cámaras estereotácticas en el quirófano es mucho menos caro que instalar un sistema de MRI de 3 millones de dólares en el quirófano,? como se hace para algunas otras cirugías guiadas por imágenes, dice el Dr. Spencer. En contraste, dice, el costo del sistema de creación de un modelo desarrollado por el equipo de Yale y sus colegas es de aproximadamente $100,000.

En los próximos años, el Dr. Spencer espera que el equipo de investigación desarrolle un neuroestimulador que podría implantarse en el cerebro para generar cortocircuitos en las crisis convulsivas y reducir así los síntomas. El neuroestimulador se programaría para sacudir el cerebro cuando se produce un patrón eléctrico asociado a la crisis convulsiva. El sistema prototipo de obtención de imágenes, actualmente en desarrollo determinaría la ubicación del patrón, explica el Dr. Spencer. La meta del equipo a 10 a 15 años es desarrollar un procedimiento en el que los cirujanos inserten un biosensor junto con un sistema de administración de medicamento en el cerebro de pacientes con epilepsia. El sistema activaría la liberación de un medicamento que bloquearía la crisis convulsiva antes de que empiece.

Al tener en cuenta todo el cerebro, su química, anatomía y actividad eléctrica, los cirujanos podrían abordar mejor la epilepsia en su punto de origen. "Este método multidimensional está conduciendo a un mejor entendimiento de los cambios bioquímicos, funcionales y anatómicos cerebrales que crea la epilepsia," explica el Dr. Duncan.