Pesquisa de métodos não invasivos para mapear regiões do cérebro pode ser usada em cirurgias de pacientes com epilepsia
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Pesquisa de métodos não invasivos para mapear regiões do cérebro pode ser usada em cirurgias de pacientes com epilepsia
Título original da pesquisa
Mapeamento Pré-Cirúrgico em Pacientes Indicados à Cirurgia de Epilepsia
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Resumo
A pesquisa busca e avalia o uso das IfRM para mapear a funcionalidade de regiões motoras e de linguagem em portadores de epilepsias (doença cerebral) de difícil controle, ou seja, refratárias a remédios, e portanto potencialmente indicados para tratamento
O que é a pesquisa?
Imagens com resolução anatômica milimétrica (isto é, que detalham áreas do corpo da ordem de milímetros) e resolução temporal da ordem de milisegundos (isto é, que detalham processos que ocorrem em curtíssimos intervalos de tempo) possibilitam estudar as características de certos processos cerebrais de modo não-invasivo (isto é, sem a necessidade de instrumentos, de cortes etc.).
São as neuroimagens funcionais (isto é, que mostram o sistema nervoso, e especialmente o cérebro, em funcionamento). Entre os vários métodos de neuroimagem funcional, uma nova tecnologia é a chamada Imagem funcional por Ressonância Magnética (IfRM).
A IfRM apóia-se em efeitos hemodinâmicos (ou seja, do movimento do sangue), e especialmente no fato de que mudanças na atividade neural estão diretamente associadas a mudanças no fluxo sanguíneo cerebral.
A técnica de IfRM usa o chamado sinal BOLD (Blood Oxygen Level Dependent), que aponta alterações no nível de oxigenação do sangue. Assim, quando o cérebro de um paciente recebe estímulos para ativar certas áreas neurais específicas, cresce o nível de oxigênio no sangue, nessas áreas, e essa mudança é "flagrada" por técnicas específicas de Imagens por Ressonância Magnética.
À parte isso, as células sanguíneas desoxigenadas (que se tornam mais escassas durante o aumento da atividade neural) e as células sanguíneas oxigenadas (que se tornam mais numerosas durante o aumento da atividade neural) apresentam diferenças também quanto às suas características magnéticas.
Assim, a diminuição do número de células desoxigenadas faz aumentar o contraste das imagens nas regiões cerebrais cuja atividade é estimulada. Porém, como as alterações no contraste das imagens não são grandes (da ordem de 3 a 6%), é impossível chegar a conclusões pelo exame visual direto das imagens, tornando-se necessária a utilização de algoritmos computacionais, baseados em modelos estatísticos (tipo de equações) para identificar as áreas alteradas.
Muito embora já existam alguns programas comerciais de análise dos exames de IfRM, não existe ainda um método definitivo, consensual. Portando, o aprimoramento dos métodos de análise é fundamental, bem como a sua implementação em aplicações diversas.
Além de possibilitar o estudo de processos cerebrais, o uso de IfRM também é uma necessidade clínica, em especial para pacientes que serão submetidos à intervenção cirúrgica no cérebro. Nesses casos, é obrigatório um mapeamento pré-cirúrgico de regiões cerebrais importantes, como as que controlam as funções motoras (de movimento), sensoriais e de linguagem. O mapeamento é importante porque é indispensável, durante as operações, buscar manter a integridade funcional das regiões próximas àquelas que serão cirurgicamente removidas.
A localização-padrão dessas áreas é conhecida. Mas tumores, malformações artério-venosas (MAV) ou defeitos anatômicos pós-traumáticos podem deformar a topografia cerebral, dificultando a determinação dos limites anatômicos precisos de cara área.
Outra dificuldade para determinar áreas cerebrais decorre de lesões precoces no desenvolvimento do sistema nervoso central, ou de processos de instalação lenta. Ambos podem causar uma reorganização funcional, "adaptando" setores do cérebro para outras tarefas, o que leva a mudanças na localização de áreas funcionais.
Para contornar esses problemas, o mapeamento é realizado através de uma estimulação elétrica (uma micro-descarga, aplicada diretamente na área cerebral), antes ou durante a cirurgia.
Os neurologistas, neurocirurgiões ou neuropsicólogos observam, então, a reação no corpo do paciente em resposta ao estímulo específico a uma determinada região cerebral, e obtém um "mapa".
Entretanto, embora a localização funcional por estimulação direta seja precisa, o método é altamente invasivo e, quando realizado durante a cirurgia, limitado pelo tempo cirúrgico.
O desenvolvimento de métodos não-invasivos é, portanto, bastante desejável. Por tudo isso, pesquisadores do Grupo de Biomagnetismo do Departamento de Física e Matemática da Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto, e dos Departamentos de Clínica Médica e de Neurologia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, todos pertencentes à Universidade de São Paulo, estão avaliando, nesta pesquisa, o uso das IfRM para mapear a funcionalidade de regiões motoras e de linguagem em portadores de epilepsias (doença cerebral) de difícil controle, ou seja, refratárias a remédios, e portanto potencialmente indicados para tratamento cirúrgico.
São as neuroimagens funcionais (isto é, que mostram o sistema nervoso, e especialmente o cérebro, em funcionamento). Entre os vários métodos de neuroimagem funcional, uma nova tecnologia é a chamada Imagem funcional por Ressonância Magnética (IfRM).
A IfRM apóia-se em efeitos hemodinâmicos (ou seja, do movimento do sangue), e especialmente no fato de que mudanças na atividade neural estão diretamente associadas a mudanças no fluxo sanguíneo cerebral.
A técnica de IfRM usa o chamado sinal BOLD (Blood Oxygen Level Dependent), que aponta alterações no nível de oxigenação do sangue. Assim, quando o cérebro de um paciente recebe estímulos para ativar certas áreas neurais específicas, cresce o nível de oxigênio no sangue, nessas áreas, e essa mudança é "flagrada" por técnicas específicas de Imagens por Ressonância Magnética.
À parte isso, as células sanguíneas desoxigenadas (que se tornam mais escassas durante o aumento da atividade neural) e as células sanguíneas oxigenadas (que se tornam mais numerosas durante o aumento da atividade neural) apresentam diferenças também quanto às suas características magnéticas.
Assim, a diminuição do número de células desoxigenadas faz aumentar o contraste das imagens nas regiões cerebrais cuja atividade é estimulada. Porém, como as alterações no contraste das imagens não são grandes (da ordem de 3 a 6%), é impossível chegar a conclusões pelo exame visual direto das imagens, tornando-se necessária a utilização de algoritmos computacionais, baseados em modelos estatísticos (tipo de equações) para identificar as áreas alteradas.
Muito embora já existam alguns programas comerciais de análise dos exames de IfRM, não existe ainda um método definitivo, consensual. Portando, o aprimoramento dos métodos de análise é fundamental, bem como a sua implementação em aplicações diversas.
Além de possibilitar o estudo de processos cerebrais, o uso de IfRM também é uma necessidade clínica, em especial para pacientes que serão submetidos à intervenção cirúrgica no cérebro. Nesses casos, é obrigatório um mapeamento pré-cirúrgico de regiões cerebrais importantes, como as que controlam as funções motoras (de movimento), sensoriais e de linguagem. O mapeamento é importante porque é indispensável, durante as operações, buscar manter a integridade funcional das regiões próximas àquelas que serão cirurgicamente removidas.
A localização-padrão dessas áreas é conhecida. Mas tumores, malformações artério-venosas (MAV) ou defeitos anatômicos pós-traumáticos podem deformar a topografia cerebral, dificultando a determinação dos limites anatômicos precisos de cara área.
Outra dificuldade para determinar áreas cerebrais decorre de lesões precoces no desenvolvimento do sistema nervoso central, ou de processos de instalação lenta. Ambos podem causar uma reorganização funcional, "adaptando" setores do cérebro para outras tarefas, o que leva a mudanças na localização de áreas funcionais.
Para contornar esses problemas, o mapeamento é realizado através de uma estimulação elétrica (uma micro-descarga, aplicada diretamente na área cerebral), antes ou durante a cirurgia.
Os neurologistas, neurocirurgiões ou neuropsicólogos observam, então, a reação no corpo do paciente em resposta ao estímulo específico a uma determinada região cerebral, e obtém um "mapa".
Entretanto, embora a localização funcional por estimulação direta seja precisa, o método é altamente invasivo e, quando realizado durante a cirurgia, limitado pelo tempo cirúrgico.
O desenvolvimento de métodos não-invasivos é, portanto, bastante desejável. Por tudo isso, pesquisadores do Grupo de Biomagnetismo do Departamento de Física e Matemática da Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto, e dos Departamentos de Clínica Médica e de Neurologia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, todos pertencentes à Universidade de São Paulo, estão avaliando, nesta pesquisa, o uso das IfRM para mapear a funcionalidade de regiões motoras e de linguagem em portadores de epilepsias (doença cerebral) de difícil controle, ou seja, refratárias a remédios, e portanto potencialmente indicados para tratamento cirúrgico.
Como é feita a pesquisa?
O desenvolvimento das metodologias de estudo nessa linha de pesquisa é bastante complexo, dependendo de um trabalho que envolve profissionais de diversas áreas, como físicos, médicos, psicólogos e engenheiros.
Na pesquisa foram desenvolvidos métodos de análise dos exames de IfRM e investigada sua aplicação clínica no mapeamento pré-cirúrgico, bem como seu uso no estudo de algumas funções cognitivas, especialmente a memória espacial.
A metodologia de aquisição e análise de IfRM para mapeamento de áreas corticais (isto é, do córtex cerebral) importantes têm sido aplicada em pacientes do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, da Universidade de São Paulo.
Já foram realizados cerca de 35 exames, que se enquadram em duas categorias. Na primeira delas, encontram-se pacientes com lesões expansivas ou destrutivas, em especial próximas à área motora, que muitas vezes evoluem para crises epilépticas.
A segunda categoria é constituída por pacientes submetidos ao exame de IfRM para a determinação do hemisfério cerebral dominante nos processos de linguagem.
Essa avaliação é classicamente feita pelo chamado teste de Wada (desenvolvido pelo médico John Wada). No teste o paciente recebe uma injeção na veia carótida de amital sódico, também conhecido por amobarbital, o que possibilita a avaliação de dominância hemisférica para tarefas de linguagem e memória.
Apesar de não ser considerado muito perigoso esse teste é um procedimento cirúrgico invasivo, que causa profundo mal estar no paciente. Daí a importância do surgimento e adoção de novas técnicas, não-invasivas.
Para determinação da dominância hemisférica com técnicas não-invasivas é preciso localizar, em cada paciente, em qual hemisfério cerebral situam-se os campos receptivos (a chamada área de Wernicke) e expressivos (a chamada área de Broca) de fala.
A capacidade das IfRMs de localizar essas regiões cerebrais já está registrada na literatura. Nos procedimentos dessa pesquisa dois protocolos foram adotados: geração voluntária de palavras e a escuta passiva.
No primeiro teste é solicitado ao paciente que produza o maior número de palavras possíveis que comecem por letras determinadas. As letras são ouvidas pelo paciente, e intercaladas com períodos de repouso. Durante o teste os centros de linguagem responsáveis pela verbalização (a área de Broca) são mapeados por IfRM enquanto respondem ao estímulo.
Num segundo conjunto de estudos, de escuta passiva, o paciente permanece em silêncio enquanto lhe é narrada uma história qualquer. O mapeamento por IfRM visa indicar a atividade nas regiões cerebrais responsáveis pela linguagem receptiva, (áreas de Wernicke).
Esses resultados estão sendo comparados com os resultados do teste de Wada ou com os da estimulação elétrica cortical.
Na pesquisa foram desenvolvidos métodos de análise dos exames de IfRM e investigada sua aplicação clínica no mapeamento pré-cirúrgico, bem como seu uso no estudo de algumas funções cognitivas, especialmente a memória espacial.
A metodologia de aquisição e análise de IfRM para mapeamento de áreas corticais (isto é, do córtex cerebral) importantes têm sido aplicada em pacientes do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, da Universidade de São Paulo.
Já foram realizados cerca de 35 exames, que se enquadram em duas categorias. Na primeira delas, encontram-se pacientes com lesões expansivas ou destrutivas, em especial próximas à área motora, que muitas vezes evoluem para crises epilépticas.
A segunda categoria é constituída por pacientes submetidos ao exame de IfRM para a determinação do hemisfério cerebral dominante nos processos de linguagem.
Essa avaliação é classicamente feita pelo chamado teste de Wada (desenvolvido pelo médico John Wada). No teste o paciente recebe uma injeção na veia carótida de amital sódico, também conhecido por amobarbital, o que possibilita a avaliação de dominância hemisférica para tarefas de linguagem e memória.
Apesar de não ser considerado muito perigoso esse teste é um procedimento cirúrgico invasivo, que causa profundo mal estar no paciente. Daí a importância do surgimento e adoção de novas técnicas, não-invasivas.
Para determinação da dominância hemisférica com técnicas não-invasivas é preciso localizar, em cada paciente, em qual hemisfério cerebral situam-se os campos receptivos (a chamada área de Wernicke) e expressivos (a chamada área de Broca) de fala.
A capacidade das IfRMs de localizar essas regiões cerebrais já está registrada na literatura. Nos procedimentos dessa pesquisa dois protocolos foram adotados: geração voluntária de palavras e a escuta passiva.
No primeiro teste é solicitado ao paciente que produza o maior número de palavras possíveis que comecem por letras determinadas. As letras são ouvidas pelo paciente, e intercaladas com períodos de repouso. Durante o teste os centros de linguagem responsáveis pela verbalização (a área de Broca) são mapeados por IfRM enquanto respondem ao estímulo.
Num segundo conjunto de estudos, de escuta passiva, o paciente permanece em silêncio enquanto lhe é narrada uma história qualquer. O mapeamento por IfRM visa indicar a atividade nas regiões cerebrais responsáveis pela linguagem receptiva, (áreas de Wernicke).
Esses resultados estão sendo comparados com os resultados do teste de Wada ou com os da estimulação elétrica cortical.
Qual a importância da pesquisa?
Os resultados de mapeamentos realizados por estimulação elétrica durante cirurgias, comparados aos resultados da pesquisa com IfRM, mostraram-se bastante assemelhados. A importância desse dado reside na possibilidade concreta de desenvolver um método confiável, não invasivo, para estes mapeamentos.
Para a região de linguagem, o estudo comparativo com o teste de Wada está em desenvolvimento.
Apesar dos bons resultados, a pesquisa enfrenta alguns problemas de localizações inconcludentes, em especial quando da aplicação de testes de escuta passiva. Ao se narrar a história ao paciente, além de ativar campos receptivos de linguagem, também é ativada a região do sistema auditivo primário. Como esses dois centros são próximos, em muitos casos a determinação da área de Wernicke é dificultada.
Para superar esses problemas estão sendo desenvolvidos e testados alguns protocolos mais modernos, baseados em compreensão de palavras e conceitos, em que a ativação tanto de campos receptivos quanto expressivos pode ser observada.
Para a região de linguagem, o estudo comparativo com o teste de Wada está em desenvolvimento.
Apesar dos bons resultados, a pesquisa enfrenta alguns problemas de localizações inconcludentes, em especial quando da aplicação de testes de escuta passiva. Ao se narrar a história ao paciente, além de ativar campos receptivos de linguagem, também é ativada a região do sistema auditivo primário. Como esses dois centros são próximos, em muitos casos a determinação da área de Wernicke é dificultada.
Para superar esses problemas estão sendo desenvolvidos e testados alguns protocolos mais modernos, baseados em compreensão de palavras e conceitos, em que a ativação tanto de campos receptivos quanto expressivos pode ser observada.
Área do Conhecimento
Ciências Biológicas
Palavras-chave – Entre 3 a 5 palavras
Portuguesa
Doenças
Portuguesa
Método
Portuguesa
Cirurgia
Portuguesa
Epilepsia
ODS
ODS 3: Saúde e Bem-Estar
ODS 9: Indústria, Inovação e Infraestrutura
Referência da Pesquisa Original
ARAUJO, Dráulio Barros de. et al. Mapeamento Pré-Cirúrgico em Pacientes Indicados à Cirurgia de Epilepsia. 2003.
Material Complementar
Ciência Hoje - vol. 4, pg.46-56, 1995.
Tomografia por ressonância magnética nuclear: novas imagens do corpo.
Horácio Panepucci, Donoso, J.P., Alberto Tannús, Beckmann, N., Bonagamba, T. J.
Tomografia por ressonância magnética nuclear: novas imagens do corpo.
Horácio Panepucci, Donoso, J.P., Alberto Tannús, Beckmann, N., Bonagamba, T. J.
Data da publicação do texto de divulgação
July 25, 2003