Espectroscopia de hidrógeno por resonancia magnética en resonadores clínicos y químicos de alto campo. Estudio de caracterización y seguimiento de tumores cerebrales
La espectroscopia por resonancia magnética (ERM) es una técnica que utiliza laspropiedades magnéticas de los núcleos y moléculas para estudiar estructuras químicas. Una de sus aplicaciones es brindar información metabolómica de tejidos y soluciones. En particular, la ERM clínica permite analizar el...
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| Formato: | Tesis doctoral publishedVersion |
| Lenguaje: | Español |
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Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
2013
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ESPECTROSCOPIA TUMORES GLIALES RESONANCIA MAGNETICA MRI IDH1 1P/19Q MGMT HIDROGENO FOSFORO MONOVOXEL CEREBRO GLICINA MIO-INOSOTOL COLINA GLICEROCOLINA GLICEROFOSFOCLINA HIPOTAURINA GLUTAMINA GLUTAMATO JMRUI QUEST ADC/NMR PLS-DA QUANTILE NORMALIZATION SPECTROSCOPY GLIAL TUMOURS MAGNETIC RESONANCE MRI IDH1 1P/19Q MGMT HYDROGEN PHOSPHOROUS MONOVOXEL BRAIN GLYCINE MIO-INOSOTOL CHOLINE PHOSPHOCOLINE GLYCEROPHOSPHOCOLINE HIPOTAURINE GLUTAMINE GLUTAMATE JMRUI QUEST ADC/NMR PLS-DA QUANTILE NORMALIZATION |
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ESPECTROSCOPIA TUMORES GLIALES RESONANCIA MAGNETICA MRI IDH1 1P/19Q MGMT HIDROGENO FOSFORO MONOVOXEL CEREBRO GLICINA MIO-INOSOTOL COLINA GLICEROCOLINA GLICEROFOSFOCLINA HIPOTAURINA GLUTAMINA GLUTAMATO JMRUI QUEST ADC/NMR PLS-DA QUANTILE NORMALIZATION SPECTROSCOPY GLIAL TUMOURS MAGNETIC RESONANCE MRI IDH1 1P/19Q MGMT HYDROGEN PHOSPHOROUS MONOVOXEL BRAIN GLYCINE MIO-INOSOTOL CHOLINE PHOSPHOCOLINE GLYCEROPHOSPHOCOLINE HIPOTAURINE GLUTAMINE GLUTAMATE JMRUI QUEST ADC/NMR PLS-DA QUANTILE NORMALIZATION |
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La espectroscopia por resonancia magnética (ERM) es una técnica que utiliza laspropiedades magnéticas de los núcleos y moléculas para estudiar estructuras químicas. Una de sus aplicaciones es brindar información metabolómica de tejidos y soluciones. En particular, la ERM clínica permite analizar el metabolismo de los tejidos “in-vivo”,sin interferir con los procesos bioquímicos de los mismos. En este trabajo de tesis, seanalizó la utilidad de la ERM de alto campo en la clasificación y caracterización detumores gliales cerebrales y el valor de la ERM clínica en el análisis de la evolución delos tumores gliales. Siendo la ERM clínica una técnica de adquisición de espectros muy dependiente de laubicación, tamaño de la lesión y la homogeneidad de campo, la primera parte delestudio consistió en analizar distintos métodos de cuantificación de espectros clínicos entumores cerebrales, teniendo en cuenta estas variables y el tiempo de adquisición. Esteanálisis permitió establecer que para el análisis cuantitativo, un método paramétrico conuna base de metabolitos individuales es más fiable y estable que uno con una basemodelada con Lorentzianas-Gaussianas puras. Además, se estimó el tiempo mínimonecesario de adquisición de un espectro clínico que se quiera cuantificar a partir delespectro sin cancelación del agua. En el caso de una clasificación cualitativa se vio queexiste un número fijo de adquisiciones a partir del cual el espectro no cambiasignificativamente. Siendo hoy la ERM de alto campo con HR-MAS (High Resoution Magic Angle Spinning) una técnica muy utilizada en el estudio metabólico de tejidos, en particular detumores, se analizó la posibilidad de caracterizar tumores gliales con un equipo de altocampo sin la facilidad de HR-MAS. Aquí, a través de una técnica de preparaciónsencilla y repetitiva, se consiguió adquirir espectros de muy buena calidad y obtenerpatrones de espectros que clasifican los tumores, tanto por su anatomía patológica comopor su genética, los dos métodos de referencia en la clasificación tumoral actual. Enparticular con el gen IDH1, un nuevo e importante marcador en tumores glialesasociado con la sobrevida de los pacientes, se identificó una clara relación cualitativa entre metabolitos. Se detectó además la presencia de 2-hidroxiglutarato (2HG) en losespectros, producto de la mutación IDH1. Las conclusiones de este trabajo con ERM dealto campo se utilizaron en un análisis retrospectivo con espectros clínicos de bajocampo. Conocida la limitación de la ERM clínica en la clasificación de tumores cerebrales, seanalizó su utilidad en el seguimiento de tumores gliales de distintos niveles deagresividad. Del análisis no fue posible establecer por ERM un patrón decomportamiento definido de los tumores menos agresivos. En particular y deconsiderable importancia, la ERM no permite identificar claramente cuando un tumorva a malignizar y progresar. Sin embargo, sí permite definir cuando el tumor respondeal tratamiento al cambiar el patrón del espectro a menos agresivo o mantenerse estable. Finalmente, se analizaron los cambios necesarios en la planificación y adquisición parahacer reproducibles y comparables los espectros en estudios clínicos longitudinalescomo los de tumores cerebrales. |
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tesis:tesis_n5379_Calvar2023-10-02T20:07:17Z Espectroscopia de hidrógeno por resonancia magnética en resonadores clínicos y químicos de alto campo. Estudio de caracterización y seguimiento de tumores cerebrales Hydrogen spectroscopy in medical scanner and high-field spectrometers in the characterization and monitoring of brain tumors Calvar, Jorge Andrés Burton, Gerardo Sevlever, Gustavo ESPECTROSCOPIA TUMORES GLIALES RESONANCIA MAGNETICA MRI IDH1 1P/19Q MGMT HIDROGENO FOSFORO MONOVOXEL CEREBRO GLICINA MIO-INOSOTOL COLINA GLICEROCOLINA GLICEROFOSFOCLINA HIPOTAURINA GLUTAMINA GLUTAMATO JMRUI QUEST ADC/NMR PLS-DA QUANTILE NORMALIZATION SPECTROSCOPY GLIAL TUMOURS MAGNETIC RESONANCE MRI IDH1 1P/19Q MGMT HYDROGEN PHOSPHOROUS MONOVOXEL BRAIN GLYCINE MIO-INOSOTOL CHOLINE PHOSPHOCOLINE GLYCEROPHOSPHOCOLINE HIPOTAURINE GLUTAMINE GLUTAMATE JMRUI QUEST ADC/NMR PLS-DA QUANTILE NORMALIZATION La espectroscopia por resonancia magnética (ERM) es una técnica que utiliza laspropiedades magnéticas de los núcleos y moléculas para estudiar estructuras químicas. Una de sus aplicaciones es brindar información metabolómica de tejidos y soluciones. En particular, la ERM clínica permite analizar el metabolismo de los tejidos “in-vivo”,sin interferir con los procesos bioquímicos de los mismos. En este trabajo de tesis, seanalizó la utilidad de la ERM de alto campo en la clasificación y caracterización detumores gliales cerebrales y el valor de la ERM clínica en el análisis de la evolución delos tumores gliales. Siendo la ERM clínica una técnica de adquisición de espectros muy dependiente de laubicación, tamaño de la lesión y la homogeneidad de campo, la primera parte delestudio consistió en analizar distintos métodos de cuantificación de espectros clínicos entumores cerebrales, teniendo en cuenta estas variables y el tiempo de adquisición. Esteanálisis permitió establecer que para el análisis cuantitativo, un método paramétrico conuna base de metabolitos individuales es más fiable y estable que uno con una basemodelada con Lorentzianas-Gaussianas puras. Además, se estimó el tiempo mínimonecesario de adquisición de un espectro clínico que se quiera cuantificar a partir delespectro sin cancelación del agua. En el caso de una clasificación cualitativa se vio queexiste un número fijo de adquisiciones a partir del cual el espectro no cambiasignificativamente. Siendo hoy la ERM de alto campo con HR-MAS (High Resoution Magic Angle Spinning) una técnica muy utilizada en el estudio metabólico de tejidos, en particular detumores, se analizó la posibilidad de caracterizar tumores gliales con un equipo de altocampo sin la facilidad de HR-MAS. Aquí, a través de una técnica de preparaciónsencilla y repetitiva, se consiguió adquirir espectros de muy buena calidad y obtenerpatrones de espectros que clasifican los tumores, tanto por su anatomía patológica comopor su genética, los dos métodos de referencia en la clasificación tumoral actual. Enparticular con el gen IDH1, un nuevo e importante marcador en tumores glialesasociado con la sobrevida de los pacientes, se identificó una clara relación cualitativa entre metabolitos. Se detectó además la presencia de 2-hidroxiglutarato (2HG) en losespectros, producto de la mutación IDH1. Las conclusiones de este trabajo con ERM dealto campo se utilizaron en un análisis retrospectivo con espectros clínicos de bajocampo. Conocida la limitación de la ERM clínica en la clasificación de tumores cerebrales, seanalizó su utilidad en el seguimiento de tumores gliales de distintos niveles deagresividad. Del análisis no fue posible establecer por ERM un patrón decomportamiento definido de los tumores menos agresivos. En particular y deconsiderable importancia, la ERM no permite identificar claramente cuando un tumorva a malignizar y progresar. Sin embargo, sí permite definir cuando el tumor respondeal tratamiento al cambiar el patrón del espectro a menos agresivo o mantenerse estable. Finalmente, se analizaron los cambios necesarios en la planificación y adquisición parahacer reproducibles y comparables los espectros en estudios clínicos longitudinalescomo los de tumores cerebrales. Magnetic resonance spectroscopy (MRS) is a technique that uses the magneticproperties of nuclei and molecules to study chemical structures. One of its applicationsis to provide metabolomic information of tissues and solutions. In particular, the clinical MRS allows analyzing the metabolism of different tissues "in vivo", without interferingwith their biochemical processes. In this thesis, the usefulness of high-field MRS in theclassification and characterization of glial brain tumors and the clinical value of MRS inanalyzing the evolution of glial tumors, are examined. As a clinical MRS acquisition is a technique highly dependent on the location and sizeof the lesion and on field homogeneity, the first part of the study consisted in theanalysis of different methods for quantifying clinical brain tumor spectra, taking inaccount these variables and the acquisition time. This analysis established that for aquantitative analysis, a parametric method with a database of individual metabolites ismore reliable and stable than modeling with plain Lorentzian-Gaussian functions. It alsoestablished the minimum time necessary to acquire a clinical spectrum, given aquantification method, from the spectrum without water cancellation. In the case of aqualitative classification, it could be established that a fixed number of acquisitionsexists, after which the spectrum does not change significantly. Nowadays being high-field MRS with HR-MAS (High Resolution Magic Angle Spinning) a technique widely used in metabolic studies of tissues, including tumors, weexamined the possibility of characterizing glial tumors with a high-field spectrometerwithout the HR-MAS facility. Thus, by using a simple and repetitive preparationtechnique, it was possible to obtain good quality spectra and find spectral patterns thatclassify tumors according its pathological anatomy and its genetics, the two referencemethods currently used for ranking tumors. In particular with the IDH1 gene, animportant new marker in glial tumors associated with patient survival, a clear qualitativerelationship was identified among metabolites. Also, the presence of 2-hydroxyglutarate (2HG), a product of IDH1 mutation, was detected in the spectra. We also used thefindings of this high-field study in a retrospective analysis of clinical low-field spectra. Knowing the limitation of MRS in the clinical classification of brain tumors, theirusefulness in monitoring progression in glial tumors of different levels ofaggressiveness was then analyzed. This showed that a defined behavior pattern couldnot be established by MRS in the less aggressive tumors. In particular and quiteimportantly, MRS does not clearly identify when a tumor will become malignant andgrow. However it does allow defining when the tumor responds to treatment bychanging the pattern of the spectrum to a less aggressive one or remaining stable. Finally, an analysis is made of the necessary changes required in the planning andacquisition of spectra in clinical MRS, to make them reproducible and comparable inlongitudinal clinical studies as those used for brain tumors. Fil: Calvar, Jorge Andrés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2013 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5379_Calvar |