masterThesis
desarrollo de una metodología de simulación basada en tensores de difusión en resonancia magnética (MRI) y modelos de elementos finitos para la detección del volumen de tejido activo (VTA) en pacientes intervenidos con estimulación cerebral profunda (DBS)
Autor
Vargas Cardona, Hernán Darío
Institución
Resumen
La enfermedad de Parkinson (EP) es un grupo de desórdenes neurológicos caracterizados por hipoquinesia, temblor y rigidez muscular. En los pacientes que sufren esta enfermedad la neurocirugía puede ser un tratamiento efectivo. Produciendo una lesión, una estimulación, o bien depositando células en las estructuras cerebrales conocidas como núcleo subtalámico (STN) y/o globus palidus
internus (GPi) es posible aliviar los síntomas de la EP. Con el fin de localizar estas estructuras, la neurocirugía se vale de la inserción de un microelectrodo que estimula y registra la actividad bioeléctrica de las neuronas que lo rodean y convierte dicha actividad en un trazado impreso continuo, que permite al neurofisiólogo interpretar estos registros para identificar la zona objetivo con exactitud. Este procedimiento quirúrgico se conoce como estimulación cerebral profunda (DBS). La estimulación eléctrica del sistema nervioso ha sido utilizada por muchos años para el tratamiento de una variedad de desórdenes neuronales, en especial en la enfermedad de Parkinson. Del mismo modo la creciente aceptación y el éxito de la tecnología de neuro-estimulación ha puesto en relieve la necesidad de estimar con exactitud la activación neuronal generada durante el procedimiento quirúrgico, ya que esa activación está altamente relacionada con los resultados terapéuticos y los efectos secundarios de la DBS aplicada en pacientes con enfermedad de Parkinson. La cuantificación de esta activación neuronal se conoce como el volumen de tejido activo (VTA), y se puede interpretar como la cantidad de tejido cerebral que presenta excitación o respuesta eléctrica a la estimulación de los electrodos. El propósito fundamental de la DBS es modular la actividad neuronal con campos eléctricos, no obstante se conoce muy poco de la distribución de voltaje generada en el cerebro por los electrodos, por lo cual es muy difícil predecir cuáles áreas cerebrales son directamente afectadas por la estimulación. El conocimiento del VTA es necesario para encontrar los parámetros óptimos de
estimulación donde se obtenga el mejor resultado clínico y los mínimos efectos secundarios. Los efectos secundarios más comunes que puede producir la DBS son la parálisis parcial de algunas extremidades y la disminución de la capacidad de reproducir palabras, lo que se conoce como fluidez verbal. Parkinson’s disease (PD) is a group of neurological disorders characterized by hypokinesia, tremor and muscle stiffness. In patients suffering from this disease, neurosurgery may be an effective treatment. Producing an injury, stimulation or spotting cells in brain structures known as the subthalamic nucleus (STN) and / or globus pallidus internus (GPi) may alleviate the symptoms of PD. In order to locate these structures, neurosurgery uses a microelectrode insertion stimulating and recording bioelectric activity of neurons that surround it and becomes a path that activity in continuous form. This allows the neurophysiologist to interpret these records to identify accurately
the target area. This surgical procedure is known as deep brain stimulation (DBS). Electrical stimulation of the nervous system has been used for many years for the treatment of a variety
of neuronal disorders, especially Parkinson’s disease. Similarly, the growing acceptance and
success of neuro-stimulation technology has highlighted the need to accurately estimate neuronal activation generated during the surgical procedure, as this activation is highly correlated with the clinical outcome and side effects DBS applied in patients with Parkinson’s disease. The quantification of this neuronal activation is known as the active tissue volume (VTA) and can be interpreted as the amount of brain tissue which presents electrical response to excitation or stimulation electrodes. The fundamental purpose of DBS is to modulate neural activity with electric fields, however little is known of the voltage distribution generated in the brain by the electrodes, which is very difficult to predict which brain areas are directly affected by stimulation . Knowledge of the VTA is necessary
to find the optimal parameters of stimulation where you get the best clinical outcome and minimal side effects. The most common side effects that can produce the DBS is the partial paralysis of some tips and reduced ability to reproduce words, what is known as verbal fluency.