Identificación y caracterización de biomarcadores mediante análisis computacional de datos en imágenes de resonancia magnética cerebral avanzada para la detección de esclerosis lateral amiotrófica
INTRODUCCIÓN La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la esclerosis lateral primaria (ELP) representan enfermedades neurodegenerativas del espectro de la motoneurona que plantean importantes desafíos diagnósticos y pronósticos. La ausencia de biomarcadores objetivos y no invasivos limita la capacid...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2026 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad Pública de Navarra |
| Repositorio: | Academica-e. Repositorio Institucional de la Universidad Pública de Navarra |
| OAI Identifier: | oai:academica-e.unavarra.es:2454/56613 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2454/56613 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Esclerosis lateral amiotrófica (ELA) Esclerosis lateral primaria (ELP) Biomarcadores Análisis computacional avanzado |
| Sumario: | INTRODUCCIÓN La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la esclerosis lateral primaria (ELP) representan enfermedades neurodegenerativas del espectro de la motoneurona que plantean importantes desafíos diagnósticos y pronósticos. La ausencia de biomarcadores objetivos y no invasivos limita la capacidad de diagnóstico precoz, estratificación pronóstica y monitorización evolutiva de estas patologías. Las técnicas avanzadas de neuroimagen por resonancia magnética ofrecen el potencial de identificar alteraciones estructurales, microestructurales y funcionales que podrían servir como biomarcadores clínicamente relevantes para mejorar el manejo de estos pacientes. OBJETIVOS El objetivo general fue identificar y caracterizar biomarcadores de resonancia magnética cerebral mediante análisis computacional avanzado que contribuyan al diagnóstico diferencial, estratificación pronóstica y monitorización evolutiva de la ELA y ELP. Los objetivos específicos incluyeron: determinar patrones específicos de atrofia cortical y subcortical mediante morfometría basada en vóxeles, caracterizar alteraciones microestructurales de sustancia blanca mediante tensor de difusión y curtosis difusional, evaluar patrones de hipoperfusión cerebral mediante marcaje de spin arterial, y analizar alteraciones de conectividad funcional en redes neuronales en estado de reposo. HALLAZGOS Se implementó un estudio multimodal con pacientes de ELA, ELP y controles sanos del Hospital Universitario de Navarra. El análisis morfométrico reveló patrones específicos de atrofia en corteza rolándica, regiones límbicas y cortezas asociativas que distinguen a pacientes de controles. El análisis mediante estadísticas espaciales basadas en tractos documentó alteraciones significativas en anisotropía fraccional, difusividad media, axial y radial, revelando el patrón de degeneración característico con énfasis en el tracto corticoespinal izquierdo. La tractografía por transporte paralelo generó reconstrucciones geométricamente suaves de 58 tractos cerebrales, superiores a métodos tradicionales. La imagen por curtosis de difusión (DKI) demostró superioridad sobre el tensor de difusión (DTI) convencional al superar limitaciones del modelo gaussiano, permitiendo caracterización más precisa de la complejidad microestructural de sustancia blanca, especialmente en regiones con arquitectura compleja. El análisis de perfusión mediante marcaje de spin arterial demostró alteraciones significativas exclusivamente en pacientes con ELP, documentando hipoperfusión difusa y bilateral con predominio en regiones frontoparietales, áreas occipitales y cerebelo derecho. La conectividad funcional mediante BOLD identificó aumento significativo en la red por defecto y cambios longitudinales a seis meses, sugiriendo mecanismos compensatorios dinámicos. En contraste, el estudio de conectividad funcional basado en ASL, aunque constituyó una innovación metodológica relevante al ser el primer estudio que emplea esta técnica específicamente en ELA, no demostró hallazgos significativos. CONCLUSIONES Las enfermedades de motoneurona mostraron cambios especialmente significativos en los estudios de morfometría y difusión. Las técnicas basadas en difusión, particularmente el DKI y la tractografía por transporte paralelo, constituyen las herramientas más robustas para caracterizar la neurodegeneración en ELA y ELP. El DKI supera al DTI en detectar alteraciones microestructurales en regiones motoras y extramotoras. Esta tesis aporta evidencia sobre la utilidad de técnicas avanzadas de neuroimagen como biomarcadores potenciales en enfermedades del espectro de la motoneurona. Las limitaciones incluyen el tamaño muestral reducido que impidió aplicar técnicas de inteligencia artificial y la naturaleza predominantemente transversal del estudio. Futuras investigaciones deberían enfocarse en consorcios multicéntricos para alcanzar tamaños muestrales suficientes, implementar técnicas de aprendizaje profundo para análisis multimodal integrado y extender seguimientos longitudinales que permitan modelar trayectorias individuales de progresión. Estos avances metodológicos serían fundamentales para determinar el valor predictivo de los biomarcadores identificados y establecer su utilidad clínica real en el diagnóstico precoz, la monitorización de la enfermedad y la predicción de desenlaces clínicamente relevantes como supervivencia y progresión funcional. |
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