Estimación de la propagación eléctrica cerebral generada por la DBS en pacientes con enfermedad de Parkinson de la región sur-occidente de Colombia

• Hernán Darío Vargas cardona ^[1] ; Mauricio Alexander Álvarez López ^[1] ; Álvaro Ángel Orozco Gutiérrez ^[1]
  1. [1] Universidad Tecnológica de Pereira

     Universidad Tecnológica de Pereira

     Colombia

     
• Localización: Ingeniería y desarrollo: revista de la División de Ingeniería de la Universidad del Norte, ISSN 0122-3461, Vol. 34, Nº. 1, 2016 (Ejemplar dedicado a: Enero-Junio), págs. 116-138
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Estimation of brain electrical propagation generated by the DBS in patients with Parkinson’s disease from South-west region of Colombia
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• Resumen
  • español

    La Enfermedad de Parkinson (EP) es un grupo de desórdenes neurológicos causado por un déficit de dopamina en una estructura cerebral llamada Sustancia Nigra Reticulata (SNR). La Estimulación Cerebral Profunda (DBS) del Núcleo Subtalámico (STN) ha demostrado ser un tratamiento exitoso para esta patología. La DBS modula la actividad neuronal con campos eléctricos, no obstante se conoce muy poco acerca de la distribución de voltaje generada en el cerebro por los electrodos estimuladores. El conocimiento del potencial eléctrico generado por la DBS es necesario para encontrar los parámetros óptimos de estimulación que entreguen los mejores resultados clínicos y los mínimos efectos secundarios. En este trabajo, proponemos una metodología de estimación del potencial eléctrico basada en el procesamiento de imágenes de resonancia magnética con tensor de difusión (MRI-DT) para el análisis específico de cada paciente y el método de los elementos finitos para la solución de la ecuación del modelo, contrario a otros trabajos similares donde se emplean modelos genéricos y homogéneos. Los resultados obtenidos son coherentes con lo previamente reportado y permiten establecer que el modelo tensorial de conductividad eléctrica es más preciso y detallado para realizar simulaciones de DBS, en comparación a modelos genéricos con conductividad homogénea.

  • English

    Parkinson’s disease (PD) is a group of neurological disorders caused by a deficiency of dopamine in a brain structure called Substance Nigra reticulata (SNr). Deep Brain Stimulation (DBS) of subthalamic nucleus has proved to be a successful treatment for this pathology. DBS modulates the neuronal activity with electrical fields. However, the distribution of the voltage generated in the brain by the stimulating electrodes is not well known. Knowledge of the electrical potential generated by DBS is necessary to find optimal stimulation parameters that deliver the best clinical results and minimal side effects. In this paper, we propose a methodology for estimating the electrical potential based on processing of magnetic resonance image with diffusion tensor (MRI-DT) for specific patient analysis and the finite element method for solution of model equation, in contrast to another similar works where it is employed generic and homogeneous models. Results are consistent with previously outcomes reported in the state of the art and they allow to establish that tensorial model for electrical conductivity is more accurate and detailed to perform DBS simulations, in comparison to generic models with homogenous conductivity.