Optimización de la secuencia de difusión en RM 3T con modelo multifactorial IVIM en el estudio de la próstata.

La utilització de la seqüència de difusió en RM 3T amb un model multifactorial IVIM (Intravoxel Incoherent Motion) ofereix la possibilitat d'estudiar per separat la caiguda del senyal deguda a la difusió pròpiament dita, de la deguda als nuclis d'H de l'aigua lliure que es mouen en la xarxa de microcapil•lars del volum estudiat. Mostrem la nostra experiència en la implementació del model IVIM en l'estudi de la pròstata, demostrant que pot resultar útil en la comparació del teixit prostàtic respecte al teixit patològic amb diferències inicials estadísticament significatives, sent superior al càlcul de l'ADC.

Segmentació de teixit i lesions en imatges de MRI de malalts d'esclerosi múltiple

Actualment, en l'àmbit mèdic, la ressonància magnètica, MRI Magnetic Resonance Imaging, és un dels sistemes més utilitzats per a la realització de diagnòstics i el seguiment de l'evolució de malalties com l'esclerosi múltiple (EM). No obstant, la gran quantitat d'informació que proporciona aquesta modalitat té com a conseqüència una tasca feixuga d'anàlisi i d'interpretació per part dels radiòlegs i neuròlegs. L'objectiu general d'aquest projecte és desenvolupar un sistema per ajudar als metges a segmentar les imatges de MRI del cervell. S'ha implementat amb MATLAB. Durant tot el procés s'han utilitzat dades sintètiques, de la base de dades simulada BrainWeb, i reals, proporcionades pels grup de metges col•laboradors amb el grup VICOROB.El projecte s'emmarca dins d'un projecte de recerca del grup de Visió per Computador i Robòtica de la Universitat de Girona

Bases neuroestructurals i neurofuncionals de la discalcúlia del desenvolupament

La discalcúlia del desenvolupament (DD) és un trastorn de l'aprenentatge que afecta a la correcta adquisició i execució de les habilitats aritmètiques, i que comporta una discrepància entre la capacitat per al càlcul i el quocient d'intel•ligència. La prevalença és d'un 3 a un 6%, similar a la d'altres trastorns del desenvolupament. Existeix comorbilitat de la DD amb altres trastorns del desenvolupament: amb la dislèxia en un 17% i amb el trastorn per dèficit d'atenció/hiperactivitat en un 20%. Es creu que l'origen neural de la DD es localitzaria al lòbul parietal, i en concret, estudis actuals de neuroimatge recolzen el solc intraparietal (IPS) com la regió clau del processament aritmètic. Tot i així, també hi participarien altres regions cerebrals, com el lòbul prefrontal. L'objectiu del nostre projecte és aprofundir en els dèficits anatòmics i funcionals associats als dèficits numèrics en persones amb discalcúlia pura, amb DD associada a dislèxia i amb DD associada a TDA/H. La determinació de diferents patrons de dèficits neurals i de rendiment cognitiu, en aquests tres grups de pacients, ajudaria a l'elaboració de programes de reeducació més específics, i repercutiria positivament en el tractament de la DD. En el present estudi, s'evaluaren neuropsicològicament i mitjançant ressonància magnètica funcional 22 nens i nenes amb DD pura i cómorbida amb dislèxia i TDA/H. En el present moment, l'estudi es troba a la fase de recollida de dades.

Bases genètiques de la malformació de Chiari

La Malformació de Chiari tipus I (MCI) ha estat definida tradicionalment com la herniació de les amígdales cerebel•loses d’almenys 5mm, a través del forat mange. En general, els símptomes es posen de manifest durant la segona o tercera dècada de vida, tot i que s’han descrit casos pediàtrics. Donada la complexitat del quadre clínic, per realitzar un diagnòstic adient es requereix avaluació clínica i estudi de neuroimatge. La tècnica de preferència és la ressonància magnètica d’imatge, considerant-se actualment com a pacients de MCI aquells que presenten un descens de les amígdales superior a 3mm per sota del forat magne. L'existència de casos asimptomàtics dificulta establir una prevalença concreta, però s’ha estimat que podria estar entre 1/1000 a 1/5000 sent major en dones que en homes (2:1 aproximadament). Fins el moment, es desconeix l’etiologia de la malaltia però la hipòtesi més acceptada és que MCI és deguda al desenvolupament insuficient del mesoderm paraxial. Diferents estudis realitzats fins el moment evidencien que almenys, un subgrup de pacients amb MCI són deguts a contribució genètica: 1) casos d’agregació familiar amb afectes en tres generacions; 2) estudis de bessons 3) associació amb síndromes genètics coneguts amb herència mendeliana produïts per anomalies óssies que donen suport a la hipòtesi de la insuficiència del mesoderm com a causa de MCI. Davant l’evidència clara d’un component genètic com a principal causant de l’etiologia de MCI, l’objectiu del projecte va ser la identificació de les bases genètiques de la MCI, tant en gens responsables de les formes mendelianes com en gens responsables de les formes complexes de MCI mitjançant dues estratègies: 1-Identificació de variants genètiques de susceptibilitat en pacients amb MCI mitjançant estudis d’associació de tipus cas-control. 2-Anàlisi genètic de formes monogèniques mitjançant l’anàlisi de lligament a marcardors polimòrfics i la seqüenciació del DNA a gran escala.

Entorn de suport al diagnòstic d'estenosi de caròtida

L’objectiu d’aquest projecte és ampliar la plataforma Starviewer integrant els mòdulsnecessaris per donar suport al diagnòstic de l’estenosi de caròtida permetentinterpretar de forma més fàcil les imatges Angiografia per Ressonància Magnètica(ARM). La plataforma Starviewer és un entorn informàtic que integra funcionalitatsbàsiques i avançades pel processament i la visualització d’imatges mèdiques. Estàdesenvolupat pel Grup d’Informàtica Gràfica de la Universitat de Girona i l’Institut deDiagnòstic per la Imatge (IDI) de l’hospital Dr. Josep Trueta. Una de les limitacions de la plataforma és el no suportar el tractament de lesions delsistema vascular. Per això ens proposem a corregir-ho i ampliar les seves extensionsper a poder diagnosticar l’estenosi de caròtida

Nuclear magnetic resonance chemical shifts with the statistical average of orbital-dependent model potentials in Kohn-Sham density functional theory

The performance of the SAOP potential for the calculation of NMR chemical shifts was evaluated. SAOP results show considerable improvement with respect to previous potentials, like VWN or BP86, at least for the carbon, nitrogen, oxygen, and fluorine chemical shifts. Furthermore, a few NMR calculations carried out on third period atoms (S, P, and Cl) improved when using the SAOP potential

Noninvasive functional and structural exploration of human subcortical structures with high resolution

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, Alemanya, entre 2010 i 2012. El principal objectiu d’aquest projecte era estudiar en detall les estructures subcorticals, en concret, el rol dels ganglis basals en control cognitiu durant processament lingüístic i no-lingüístic. Per tal d’assolir una diferenciació minuciosa en els diferents nuclis dels ganglis basals s’utilitzà ressonància magnètica d’ultra-alt camp i alta resolució (7T-MRI). El còrtex prefrontal lateral i els ganglis basals treballant conjuntament per a mitjançar memòria de treball i la regulació “top-down” de la cognició. Aquest circuit regula l’equilibri entre respostes automàtiques i d’alt-ordre cognitiu. Es crearen tres condicions experimentals principals: frases/seqüències noambigües, no-gramatical i ambigües. Les frases/seqüències no-ambigües haurien de provocar una resposta automàtica, mentre les frases/seqüències ambigües i no-gramaticals produïren un conflicte amb la resposta automàtica, i per tant, requeririen una resposta de d’alt-ordre cognitiu. Dins del domini de la resposta de control, la ambigüitat i no-gramaticalitat representen dues dimensions diferents de la resolució de conflicte, mentre per una frase/seqüència temporalment ambigua existeix una interpretació correcte, aquest no és el cas per a les frases/seqüències no-gramaticals. A més, el disseny experimental incloïa una manipulació lingüística i nolingüística, la qual posà a prova la hipòtesi que els efectes són de domini-general; així com una manipulació semàntica i sintàctica que avaluà les diferències entre el processament d’ambigüitat/error “intrínseca” vs. “estructural”. Els resultats del primer experiment (sintax-lingüístic) mostraren un gradient rostroventralcaudodorsal de control cognitiu dins del nucli caudat, això és, les regions més rostrals sostenint els nivells més alts de processament cognitiu

Hypoxia and vasculature in models of lung cancer: implications for targeted therapeutics

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Stanford University School of Medicine. Division of Radiation Oncology, Estats Units, entre 2010 i 2012. Durant els dos anys de beca postdoctoral he estat treballant en dos projectes diferents. En primer lloc, i com a continuació d'estudis previs del grup, volíem estudiar la causa de les diferències en nivells d'hipòxia que havíem observat en models de càncer de pulmó. La nostra hipòtesi es basava en el fet que aquestes diferències es devien a la funcionalitat de la vasculatura. Vam utilitzar dos models preclínics: un en què els tumors es formaven espontàniament als pulmons i l'altre on nosaltres injectàvem les cèl•lules de manera subcutània. Vam utilitzar tècniques com la ressonància magnètica dinàmica amb agent de contrast (DCE-MRI) i l'assaig de perfusió amb el Hoeschst 33342 i ambdues van demostrar que la funcionalitat de la vasculatura dels tumors espontanis era molt més elevada comparada amb la dels tumors subcutanis. D'aquest estudi, en podem concloure que les diferències en els nivells d'hipòxia en els diferents models tumorals de càncer de pulmó podrien ser deguts a la variació en la formació i funcionalitat de la vasculatura. Per tant, la selecció de models preclínics és essencial, tant pels estudi d'hipòxia i angiogènesi, com per a teràpies adreçades a aquests fenòmens. L'altre projecte que he estat desenvolupant es basa en l'estudi de la radioteràpia i els seus possibles efectes a l’hora de potenciar l'autoregeneració del tumor a partir de les cèl•lules tumorals circulants (CTC). Aquest efecte s'ha descrit en alguns models tumorals preclínics. Per tal de dur a terme els nostres estudis, vam utilitzar una línia tumoral de càncer de mama de ratolí, marcada permanentment amb el gen de Photinus pyralis o sense marcar i vam fer estudis in vitro i in vivo. Ambdós estudis han demostrat que la radiació tumoral promou la invasió cel•lular i l'autoregeneració del tumor per CTC. Aquest descobriment s'ha de considerar dins d'un context de radioteràpia clínica per tal d'aconseguir el millor tractament en pacients amb nivells de CTC elevats.

Mapeo cerebral en el paciente despierto en las resecciones de tumoraciones cerebrales supratentoriales. Metodología, eficacia y seguridad de la técnica.

Estudio prospectivo sobre la realización de cirugía cerebral con el paciente despierto para la exéresis de lesiones cerebrales que afectan o se encuentran cerca de áreas elocuentes (área motora, sensitiva, del lenguaje y visual). El trabajo se centra en los grados de resección que se consiguen en esta clase de cirugía, metodología a seguir, tolerancia de los pacientes, evolución de la sintomatología tras la cirugía y complicaciones intra y postoperatorios.

Characterization of myocardial deformation in patients with different etiologies of left ventricular hypertrophy by using strain distribution from Magnetic Resonance Imaging

Introducción y objetivos. Se ha señalado que, en la miocardiopatía hipertrófica (MCH), la desorganización de las fibras regionales da lugar a segmentos en los que la deformación es nula o está gravemente reducida, y que estos segmentos tienen una distribución no uniforme en el ventrículo izquierdo (VI). Esto contrasta con lo observado en otros tipos de hipertrofia como en el corazón de atleta o la hipertrofia ventricular izquierda hipertensiva (HVI-HT), en los que puede haber una deformación cardiaca anormal, pero nunca tan reducida como para que se observe ausencia de deformación. Así pues, proponemos el empleo de la distribución de los valores de strain para estudiar la deformación en la MCH. Métodos. Con el empleo de resonancia magnética marcada (tagged), reconstruimos la deformación sistólica del VI de 12 sujetos de control, 10 atletas, 12 pacientes con MCH y 10 pacientes con HVI-HT. La deformación se cuantificó con un algoritmo de registro no rígido y determinando los valores de strain sistólico máximo radial y circunferencial en 16 segmentos del VI. Resultados. Los pacientes con MCH presentaron unos valores medios de strain significativamente inferiores a los de los demás grupos. Sin embargo, aunque la deformación observada en los individuos sanos y en los pacientes con HVI-HT se concentraba alrededor del valor medio, en la MCH coexistían segmentos con contracción normal y segmentos con una deformación nula o significativamente reducida, con lo que se producía una mayor heterogeneidad de los valores de strain. Se observaron también algunos segmentos sin deformación incluso en ausencia de fibrosis o hipertrofia. Conclusiones. La distribución de strain caracteriza los patrones específicos de deformación miocárdica en pacientes con diferentes etiologías de la HVI. Los pacientes con MCH presentaron un valor medio de strain significativamente inferior, así como una mayor heterogeneidad de strain (en comparación con los controles, los atletas y los pacientes con HVI-HT), y tenían regiones sin deformación.

Extracción de características para la clasificación de estados cognitivos a partir de imágenes FMRI

L’estudi de les funcions cerebrals humanes s’ha incrementat enormement durant els últims anys donada l’aparició de les imatges funcionals de ressonància magnètica (FMRI). Mentre que la tècnica s’ha emprat principalment en la localització de diferents funcions cerebrals, el problema de classificació d’estats cognitius ha estat poc explorat. L’estudi d’aquest problemaés important perquè pot servir com a eina per a detectar i seguir processoscognitius (seqüències d’estats cognitius) amb la finalitat de diagnosticarproblemes en el moment d’executar una tasca complexa.En aquest treball s’investiguen diferents aproximacions per a detectar l’estat cognitiu d’una persona prenent com a base la seva imatge de ressonància magnètica. En particular, s’han investigat varis mecanismes de sel·lecció de característiques així com mètodes d’aprenentatge automàtic pelproblema de la discriminació d’estats cognitius procedents d’estimuls auditius.Es presenten els resultats d’un estudi sobre estímuls musicals.

Correlació entre resposta radiològica i resposta patològica en pacients amb càncer de mama tractades amb quimioteràpia neoadjuvant.

En pacients amb càncer de mama la ressonància magnètica és superior a altres exploracions per a monitoritzar la resposta a la quimioteràpia neoadjuvant. Analitzem la correlació entre resposta completa radiològica(RCr) valorada amb RM i resposta completa patològica (RCp), globalment i en funció dels diferents immunofenotips. Es tracta d´un estudi clínic, retrospectiu, on s´han inclòs 103 pacients tractades amb quimioteràpia neoadjuvant. Totes les pacients incloses disposaven de RM inicial i de RM post-quimioteràpia. La sensibilitat de la RM per a detectar RCp és d´un 82% i l´especificitat d´un 71%. El valor de sensibilitat més alt, del 100%, s´ha objectivat en els tumors triple negatius. La concordança global entre RCr i RCp és d´un 74%.

Pacientes con Enfermedad de Alzheimer Presenil: Hallazgos con RM de alto campo (3T).

La enfermedad de Alzheimer (EA) Presenil se inicia antes de los 65 años, y ha sido relacionada con una diferente presentación clínica a la EA senil. En neuroimagen, se ha descrito un patrón de atrofia cerebral concordante con las diferencias clínicas. Se realizaron estudios de RM cerebral de alto campo (3T) a pacientes con EA presenil, EA senil y controles, que se procesaron para valorar diferencias en el grosor cortical. Se obtuvieron diferencias estadísticamente significativas de grosor cortical en entre los tres grupos, observando patrones diferenciados que son congruentes con lo descrito en la literatura previa.

Medida de acoplamientos dipolares residuales en moléculas orgánicas

En aquest treball es descriu la preparació i l’ús d’un gel comprimit de polimetilmetacrilat (PMMA) com a mitjà d’alineament anisotròpic necessari per a la mesura de constants d’acoplament dipolars residuals (RDCs) mitjançant espectroscopia de Resonància Magnètica Nuclear (RMN). S’ha estudiat la variació del grau d’ordre del mitjà en funció de la seva compressió axial i s’han implementat diferentes versions de l’experiment HSQC amb la intenció de determinar quins mètodes són els més idonis per a la mesura de RDCs en termes de sensibilitat, resolució i precissió. El mètode s’ha aplicat en l’estudi conformacional de l’ibuprofen.

Características estruturais de ácidos húmicos isolados de solos com adição de resíduos orgânicos de origem urbana: composição elementar, análise de RMN 13C e Pi-CG/EM

Foram avaliadas as alterações nas características estruturais de ácidos húmicos (AH) decorrentes da adição de matéria orgânica de resíduos urbanos. Os AH foram extraídos da camada superficial (0-20 cm) de um Argissolo Vermelho-Amarelo (Seropédica, RJ) e de um Latossolo Vermelho Amarelo (Piraí, RJ), ambos tratados com o equivalente a 80 t ha-1 (em base seca) de composto de lixo urbano e lodo de estação de tratamento de esgotos. O tempo de incubação em laboratório foi de 24 semanas à temperatura ambiente e umidade mantida na capacidade de campo. Para caracterizar os AH, foram utilizadas a análise elementar, a ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C e Pirólise acoplada à cromatografia gasosa e a espectrometria de massas (Pi-CG/EM). A análise de RMN 13C permitiu observar alterações na composição molecular dos AH de forma clara, principalmente, pelo aumento do teor de C mono e di oxigenados (δC 50-110) e pela diminuição dos teores de grupos CH2 e CH3 (δC 50-110). O aumento no teor de carboidratos evidencia a presença de estruturas mais lábeis nos AH com adição dos resíduos. Em adição, a técnica de Pi-CG/EM permitiu verificar diferenças qualitativas significativas nos compostos orgânicos, provenientes da fragmentação térmica dos AH com incorporação de novas estruturas, sobretudo da fração lipídica e de derivados de carboidratos (furanos), nas amostras de solos tratados com ambos os resíduos orgânicos. O uso em conjunto das técnicas analíticas de RMN 13C e de Pi-CG/EM foi eficiente para avaliar as mudanças na composição molecular de ácidos húmicos decorrentes da adição de resíduos orgânicos de origem urbana.