Quantificação da deposição de ferro no cérebro usando ressonância magnética: um estudo em pacientes com doença de Parkinson

• Main Author: Jeam Haroldo Oliveira Barbosa
• Other Authors: Carlos Ernesto Garrido Salmon
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2013
• Subjects: Ferro.; Parkinson; Relaxometria; Ressonância Magnética; Suceptibilidade; Iron.; Magnetic Resonance; Parkinsons Disease; Relaxometry; Suceptibility
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-19092013-142157/

A capacidade do ferro, presente no corpo humano, em aceitar e doar elétrons o torna essencial para homeostase celular e várias reações biológicas. Contudo, o excesso deste metal no cérebro pode gerar efeitos deletérios através da produção de espécies reativas de oxigênio que causam o estresse oxidativo. Este estresse aparece como possível causa de doenças neurodegenerativas, caracterizadas por um aumento significativo da concentração de ferro em certas regiões do cérebro. Detectar e quantificar a deposição de ferro in vivo no cérebro torna-se de extrema relevância para entender diversas doenças neurodegenerativas. Neste estudo avaliamos a sensibilidade e a especificidade das principais técnicas de Ressonância Magnética in vivo para estimar o conteúdo de ferro depositado no cérebro. Foram estudados um grupo de 16 sujeitos saudáveis e outro de 14 pacientes com doença de Parkinson. Mapas de relaxometria (R2 e R2*) e susceptibilidade (QSM) foram estimados a partir de imagens adquiridas numa maquina de RM de 3.0T. Embora todos os mapas tenham apresentado correlação linear (r2 = 0; 7) com o acumulo de ferro reportado in vitro nas regiões do núcleo da base, apenas os mapas R2 e QSM apresentaram estatisticamente aumento significativo (p<0,05) para certas regiões do cérebro parkinsoniano (substância negra, núcleo rubro e globo pálido). O mapa QSM apresentou maior sensibilidade e especificidade para diferenciar pacientes com a doença quando comparados a sujeitos saudáveis por meio da análise da curva ROC. Concluímos que os mapas de relaxometria e susceptibilidade magnética podem estimar de forma indireta o conteúdo de ferro no cérebro, apesar de apresentarem dependências diferentes com a concentração deste metal. Observamos também que os valores de sususceptibilidade magnética obtidos com imagens de baixa resolução (1,0x1,0x2,0mm) não apresentaram mudanças significativas em relação aos obtidos com imagens de alta resolução (0,5x0,5x2,0mm). Logo, sugerimos a aquisição de imagens com baixa resolução para o processamento do mapa QSM. A analise de múltiplos valores de tempo de relaxação T2 determinou apenas um valor para cada região do núcleo da base para ambos os grupos, este resultado foi aparentemente afetado pela relação sinal ruído. === The capacity of the iron present in the human body to accept and donate electrons makes it essential for cellular homeostasis and various biological reactions. However, an excess of the metal in the brain can produce deleterious effects through the production of reactive oxygen species that cause oxidative stress. This stress can be the possible cause of neurodegenerative diseases which present a significant increase in iron concentration in certain brain regions. To detect and quantify iron deposition in the brain in vivo has high potential for understanding neurodegenerative diseases. In this study we evaluated the sensitivity and specificity of the main Magnetic Resonance technique in vivo to estimate the content of iron deposited in the brain. Were studied a group of 16 controls and 14 patient with Parkinson disease. Relaxometry map (R2 and R2*) and magnetic susceptibility map QSM were estimated by images obtained of scanner of Magnetic Resonance of 3T. Although all maps have presented linear correlation (r2=0.7) with the accumulation of iron reported in vitro regions of basal ganglia, only the R2 and QSM maps showed significant increase (p < 0.05) for certain regions of the parkinsonian brain (substantia nigra, red nucleus, and globus pallidus). The QSM map showed higher sensitivity and especificity for differentiate patients with the disease when compared with controls by the analysis of curve ROC. We conclude that magnetic susceptibility and relaxometry maps may estimate indirect the content of brain iron, although having different dependencies with the concentration of this metal. We also observed that the values of magnetic sususceptibility obtained with low resolution images (1,0 x1, 0x2, 0mm) showed no significant change compared to those obtained with high-resolution images (0,5 x0, 5x2,0mm). So, we suggest the acquisition of images with low resolution to process QSM map. The analysis of multiple relaxation time T2 determined just one value for basal ganglia in both groups, these results were apparently affected by rate noise signal.