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Ver el documento (formato PDF)   Calvar, Jorge Andrés.  "Espectroscopia de hidrógeno por resonancia magnética en resonadores clínicos y químicos de alto campo. Estudio de caracterización y seguimiento de tumores cerebrales"  (2013)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
La espectroscopia por resonancia magnética (ERM) es una técnica que utiliza las propiedades 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, se analizó la utilidad de la ERM de alto campo en la clasificación y caracterización de tumores gliales cerebrales y el valor de la ERM clínica en el análisis de la evolución de los tumores gliales. Siendo la ERM clínica una técnica de adquisición de espectros muy dependiente de la ubicación, tamaño de la lesión y la homogeneidad de campo, la primera parte del estudio consistió en analizar distintos métodos de cuantificación de espectros clínicos en tumores cerebrales, teniendo en cuenta estas variables y el tiempo de adquisición. Este análisis permitió establecer que para el análisis cuantitativo, un método paramétrico con una base de metabolitos individuales es más fiable y estable que uno con una base modelada con Lorentzianas-Gaussianas puras. Además, se estimó el tiempo mínimo necesario de adquisición de un espectro clínico que se quiera cuantificar a partir del espectro sin cancelación del agua. En el caso de una clasificación cualitativa se vio que existe un número fijo de adquisiciones a partir del cual el espectro no cambia significativamente. 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 de tumores, se analizó la posibilidad de caracterizar tumores gliales con un equipo de alto campo sin la facilidad de HR-MAS. Aquí, a través de una técnica de preparación sencilla y repetitiva, se consiguió adquirir espectros de muy buena calidad y obtener patrones de espectros que clasifican los tumores, tanto por su anatomía patológica como por su genética, los dos métodos de referencia en la clasificación tumoral actual. En particular con el gen IDH1, un nuevo e importante marcador en tumores gliales asociado con la sobrevida de los pacientes, se identificó una clara relación cualitativa entre metabolitos. Se detectó además la presencia de 2-hidroxiglutarato (2HG) en los espectros, producto de la mutación IDH1. Las conclusiones de este trabajo con ERM de alto campo se utilizaron en un análisis retrospectivo con espectros clínicos de bajo campo. Conocida la limitación de la ERM clínica en la clasificación de tumores cerebrales, se analizó su utilidad en el seguimiento de tumores gliales de distintos niveles de agresividad. Del análisis no fue posible establecer por ERM un patrón de comportamiento definido de los tumores menos agresivos. En particular y de considerable importancia, la ERM no permite identificar claramente cuando un tumor va a malignizar y progresar. Sin embargo, sí permite definir cuando el tumor responde al tratamiento al cambiar el patrón del espectro a menos agresivo o mantenerse estable. Finalmente, se analizaron los cambios necesarios en la planificación y adquisición para hacer reproducibles y comparables los espectros en estudios clínicos longitudinales como los de tumores cerebrales.

Abstract:
Magnetic resonance spectroscopy (MRS) is a technique that uses the magnetic properties of nuclei and molecules to study chemical structures. One of its applications is to provide metabolomic information of tissues and solutions. In particular, the clinical MRS allows analyzing the metabolism of different tissues "in vivo", without interfering with their biochemical processes. In this thesis, the usefulness of high-field MRS in the classification and characterization of glial brain tumors and the clinical value of MRS in analyzing the evolution of glial tumors, are examined. As a clinical MRS acquisition is a technique highly dependent on the location and size of the lesion and on field homogeneity, the first part of the study consisted in the analysis of different methods for quantifying clinical brain tumor spectra, taking in account these variables and the acquisition time. This analysis established that for a quantitative analysis, a parametric method with a database of individual metabolites is more reliable and stable than modeling with plain Lorentzian-Gaussian functions. It also established the minimum time necessary to acquire a clinical spectrum, given a quantification method, from the spectrum without water cancellation. In the case of a qualitative classification, it could be established that a fixed number of acquisitions exists, 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, we examined the possibility of characterizing glial tumors with a high-field spectrometer without the HR-MAS facility. Thus, by using a simple and repetitive preparation technique, it was possible to obtain good quality spectra and find spectral patterns that classify tumors according its pathological anatomy and its genetics, the two reference methods currently used for ranking tumors. In particular with the IDH1 gene, an important new marker in glial tumors associated with patient survival, a clear qualitative relationship was identified among metabolites. Also, the presence of 2-hydroxyglutarate (2HG), a product of IDH1 mutation, was detected in the spectra. We also used the findings 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, their usefulness in monitoring progression in glial tumors of different levels of aggressiveness was then analyzed. This showed that a defined behavior pattern could not be established by MRS in the less aggressive tumors. In particular and quite importantly, MRS does not clearly identify when a tumor will become malignant and grow. However it does allow defining when the tumor responds to treatment by changing 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 and acquisition of spectra in clinical MRS, to make them reproducible and comparable in longitudinal clinical studies as those used for brain tumors.

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Registro:
Título : 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
Autor : Calvar, Jorge Andrés
Director : Burton, Gerardo
Director Asistente : Sevlever, Gustavo
Consejero : Contreras, Rubén
Jurados : Stortz, Carlos  ; Diez, Blanca  ; Ruiz de Azúa, Martín
Año : 2013
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física
Fundación para la Lucha contra Enfermedades Neurológicas de la Infancia (FLENI)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5379_Calvar
Idioma : Español
Area Temática : Física / Física Experimental
Física / Electromagnetismo
Palabras claves : 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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