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Orientación diagnóstica de los errores congénitos del metabolismo a partir de la neuroimagen. Dr. Jaume Campistol 1 Autor: Recibido para publicación: 10 de mayo 2017 Aceptado para publicación: 01 de junio 2017 Resumen Las enfermedades neurometabólicas constituyen un grupo de patologías poco frecuentes y en notable expansión, de difícil diagnóstico y complicado manejo. Este artículo pretende desarrollar una orientación práctica frente a la sospecha de una enfermedad metabólica, a partir del análisis de la neuroimagen. Es muy importante para el neuropediatra sospecharlas pero siempre en función de los antecedentes , de los signos y síntomas neurológicos (retardo del desarrollo, déficit cognitivo, epilepsia refractaria, distonía, crisis metabólicas o la presencia de signos extraneurológicos inexplicados), de los hallazgos bioquímicos y de la neuroimagen. En muchas ocasiones los hallazgos son totalmente inespecíficos, sin embargo en otras situaciones la neuroimagen, en especial la resonancia magnética craneal (RM), puede ser muy orientadora o simplemente específica de una enfermedad metabólica. El examen pormenorizado de la RM valorando el compromiso de la sustancia blanca, de la sustancia gris, de los ganglios basales o del cerebelo podrá orientar hacia un grupo concreto de enfermedades metabólicas. Además con la RM espectroscópica (RME) y con las técnicas de difusión se pueden orientar/diagnosticar algunos errores Innatos del Metabolismo (EIM), seguir la evolución o incluso valorar la respuesta a la terapia. Palabras clave: enfermedades neurometabólicas, neuroimagen, materia gris, materia blanca, espectroscopia Abstract Neurometabolic diseases constitute a group of rare diseases and in remarkable expansion, with difficult diagnosis and complicated management. This article aims to develop a practical orientation to the suspicion of a metabolic disease, based on the neuroimaging analysis. Neurological signs and symptoms (developmental delay, cognitive deficit, refractory epilepsy, dystonia, metabolic crises or the presence of unexplained extraneurologic signs) are very important for the neuropediatrician, but always on the basis of their antecedents, biochemical findings and of neuroimaging. In many cases neuroimaging (specially cranial magnetic resonance) (MRI) findings are totally non-specific, however in other situations the neuroimaging can be very suspicious or simply specific to a metabolic disease. Detailed examination with MRI of white matter, gray matter, basal ganglia, or cerebellum may be directed towards a specific group of metabolic diseases. In addition to the spectroscopic MRI and diffusion techniques, some EIM can be targeted / diagnosed, follow the evolution or even evaluate the response to therapy. Keywords: neurometabolic diseases, neuroimaging, gray matter, white matter, spectroscopy. Conflictos de interés: Los autores certifican que no existen conflictos de interés que impida la correcta publicación de este artículo y que el artículo es original y no ha sido publicado previamente en ninguna revista científica médica. Pediátr Panamá 2017; 46 (2): 87-92 Errores congénitos del metabolismo Campistol Ponencias 1 Pediatra Neurólogo, Jefe del Servicio de Neurología, Hospital Universitario Sant Joan de Déu, Passeig Sant Joan de Deu 2, Esplugues de Llobregat 08950, Barcelona. España. Correo electrónico: [email protected] 87

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Orientación diagnóstica de los errores congénitos del metabolismoa partir de la neuroimagen.

Dr. Jaume Campistol 1 Autor:

Recibido para publicación: 10 de mayo 2017Aceptado para publicación: 01 de junio 2017

ResumenLas enfermedades neurometabólicas constituyen un grupo de patologías poco frecuentes y en notable expansión, de difícil diagnóstico y complicado manejo. Este artículo pretende desarrollar una orientación práctica frente a la sospecha de una enfermedad metabólica, a partir del análisis de la neuroimagen. Es muy importante para el neuropediatra sospecharlas pero siempre en función de los antecedentes , de los signos y síntomas neurológicos (retardo del desarrollo, dé�cit cognitivo, epilepsia refractaria, distonía, crisis metabólicas o la presencia de signos extraneurológicos inexplicados), de los hallazgos bioquímicos y de la neuroimagen. En muchas ocasiones los hallazgos son totalmente inespecí�cos, sin embargo en otras situaciones la neuroimagen, en especial la resonancia magnética craneal (RM), puede ser muy orientadora o simplemente especí�ca de una enfermedad metabólica. El examen pormenorizado de la RM valorando el compromiso de la sustancia blanca, de la sustancia gris, de los ganglios basales o del cerebelo podrá orientar hacia un grupo concreto de enfermedades metabólicas. Además con la RM espectroscópica (RME) y con las técnicas de difusión se pueden orientar/diagnosticar algunos errores Innatos del Metabolismo (EIM), seguir la evolución o incluso valorar la respuesta a la terapia.

Palabras clave: enfermedades neurometabólicas, neuroimagen, materia gris, materia blanca, espectroscopia

AbstractNeurometabolic diseases constitute a group of rare diseases and in remarkable expansion, with di�cult diagnosis and complicated management. This article aims to develop a practical orientation to the suspicion of a metabolic disease, based on the neuroimaging analysis. Neurological signs and symptoms (developmental delay, cognitive de�cit, refractory epilepsy, dystonia, metabolic crises or the presence of unexplained extraneurologic signs) are very important for the neuropediatrician, but always on the basis of their antecedents, biochemical �ndings and of neuroimaging. In many cases neuroimaging (specially cranial magnetic resonance) (MRI) �ndings are totally non-speci�c, however in other situations the neuroimaging can be very suspicious or simply speci�c to a metabolic disease. Detailed examination with MRI of white matter, gray matter, basal ganglia, or cerebellum may be directed towards a speci�c group of metabolic diseases. In addition to the spectroscopic MRI and di�usion techniques, some EIM can be targeted / diagnosed, follow the evolution or even evaluate the response to therapy.

Keywords: neurometabolic diseases, neuroimaging, gray matter, white matter, spectroscopy.

Con�ictos de interés: Los autores certi�can que no existen con�ictos de interés que impida la correcta publicación de este artículo y que el artículo es original y no ha sido publicado previamente en ninguna revista cientí�ca médica.

Pediátr Panamá 2017; 46 (2): 87-92Errores congénitos del metabolismo Campistol

Ponencias

1 Pediatra Neurólogo, Jefe del Servicio de Neurología, Hospital Universitario Sant Joan de Déu, Passeig Sant Joan de Deu 2, Esplugues de Llobregat 08950, Barcelona. España. Correo electrónico: [email protected]

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IntroducciónLos errores innatos del metabolismo (EIM) están causados por

mutaciones del ADN que generan proteínas anómalas en las que la estructura y por tanto la función están alteradas. Cuando estas proteínas mutadas inter�eren en los procesos de síntesis, catabolismo o transporte de pequeñas moléculas (aminoácidos, ácidos grasos, hidratos de carbono) o en las reacciones de producción de energía, los denominamos EIM. A lo largo de las últimas décadas, estos trastornos han adquirido un papel preponderante dentro de la patología pediátrica. El mejor conocimiento de estas enfermedades por parte de los profesionales y los avances tecnológicos tanto en el ámbito bioquímico, imagenológico y genético, han permitido grandes avances en el campo de los EIM. Se han descrito y caracterizado además nuevas categorías de enfermedades metabólicas asociadas a las diferentes organelas celulares1. Aunque considerados individualmente los EIM son enfermedades raras, en su conjunto constituyen más del 5% de las admisiones en un hospital pediátrico, y una frecuencia en la población general cerca de 1/2 000 nacidos vivos. 1 No todos los EIM presentan manifestaciones neurológicas y en algunos las manifestaciones son puramente cardíacas, renales, hepáticas o visuales/auditivas.

Orientación diagnóstica en los EIMEl diagnóstico de la mayoría de los EIM que se presentan en la

infancia suele conllevar grandes dudas para el clínico. No siempre sencillo y a pesar de los múltiples exámenes bioquímicos que disponemos las di�cultades para llegar al diagnóstico �nal son notables en la mayoría de casos. Existen muchas exploraciones complementarias que tienen un importante papel en el diagnóstico de los EIM como pueden ser la neuroimagen , el electroencefalograma (EEG), los estudios de conducción de nervios periféricos, el electromiograma, el examen del fondo de ojo, el electrorretinograma, los potenciales evocados visuales y auditivos entre otros y que deberemos solicitar siempre en base a una hipótesis diagnóstica concreta. La demanda de estos exámenes complementarios sin una aproximación clínica-diagnóstica previa generalmente nos podrá conducir a una mayor desorientación para llegar al diagnóstico. 1,2

En ocasiones la forma de presentación, los antecedentes, un dato semiológico, una simple determinación analítica o una imagen nos permitirán llegar al diagnóstico que luego se con�rmará mediante las determinaciones bioquímicas / moleculares correspondientes. Lógicamente el clínico dispone de una serie de recursos para sospechar y orientar un EIM que pasan como siempre por una cuidadosa anamnesis familiar y personal, una exploración física detallada y el uso racional de los exámenes complementarios disponibles.

De entre ellos además de las determinaciones bioquímicas y exámenes neuro�siológicos, destaca en la actualidad el importante papel de la neuroimagen.

Aproximación a la neuroimagen en los EIM

En las últimas décadas los avances con la neuroimagen han permitido explorar y conocer mejor el cerebro, orientar el diagnóstico en muchos EIM y detectar el daño neuronal o el acúmulo de sustancias. Además puede proporcionar una inestimable ayuda para seguir la evolución natural de la enfermedad y en especial para evaluar los bene�cios de algunas terapias que se están ensayando con gran profusión y notable éxito. La mayoría de las técnicas de neuroimagen nos pueden ayudan en la sospecha clínica de un EIM. 1,3

Hay que tener presente que el patrón radiológico de muchos

EIM puede ser totalmente inespecí�co. Por ejemplo la neuroimagen de un paciente con fenilcetonuria (PKU) de diagnóstico tardío, el debut de una leucodistro�a metacromática o de una adrenoleucodistro�a o una descompensación en una leucinosis pueden ser indistinguible. En contadas ocasiones la imagen será altamente sugestiva de una u otra enfermedad: S. Leigh, A. glutárica tipo I y neurodegeneración con depósito de hierro cerebral (NBIA). Es en este punto cuando el clínico experimentado y observador frente a una anamnesis y clínica sugestivas, una analítica más menos especí�ca y una neuroimagen orientativa con�rmará el diagnóstico con la técnica disponible más adecuada (plasma, leucocitos, �broblastos, músculo, hígado, ADN, etc.). 1

Es muy útil de�nir si la afectación es exclusiva de la sustancia blanca o gris, en muchas ocasiones puede ser mixta y en otras inicialmente afecta una de ellas y se extiende al resto del cerebro según la fase evolutiva de la enfermedad (1,4). Lógicamente intervienen otros factores aparte del estadio evolutivo de la enfermedad como pueden ser los problemas perinatales o postnatales asociados (acidosis, hipoxia, infecciones, hipoglucemia, convulsiones, etc.) o la terapéutica empleada (leucinosis, dé�cit biotinidasa, fenilcetonuria, acidosis lácticas, acidurias orgánicas, etc.) con lo que la imagen puede variar mucho. El patrón radiológico puede además no ser especi�co en muchas enfermedades así por ejemplo hemos observado un patrón de leucodistro�a en pacientes con Síndrome de Leigh, afectación del núcleo pálido en pacientes con enfermedad de Canavan, citopatías mitocondriales con/sin elevación lactato mediante RME o incluso con calci�caciones de los ganglios basales o áreas de hipoatenuación en la misma localización, etc.

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Otro hecho interesante es que algunos pacientes con EIM pueden manifestar lesiones malformativas como agenesia del cuerpo calloso o displasias corticales.5 Las imágenes neuroradiológicas de los EIM pueden ser muy variables, difíciles de interpretar y se solapan entre ellas. Depende del estadio evolutivo de la enfermedad pueden remedar una patología o incluso en fases muy avanzadas pueden simular otras patologías (atro�a cerebral o de los ganglios basales, hiperintensidad sustancia blanca o atro�a del cerebelo). 2,3 La sustancia blanca se afecta con mucha frecuencia en los EIM a veces primariamente como en las leucodistro�as o secundariamente como en la degeneración valeriana. Los ganglios basales se pueden dañar como resultado del compromiso directo de la sustancia blanca o gris.6

La neuroimagen en los EIM pocas veces nos aporta el diagnóstico de�nitivo, y en contadas ocasiones es diagnóstica. Existen algunos EIM con una neuroimagen muy especí�ca como en la enfermedad de Canavan, adrenoleucodistro�a ligada al X, enfermedad de Zellweger, aciduria glutárica tipo I, enfermedad de Alexander, leucodistro�a metacromática, NBIAS o S. Leigh por ejemplo. La especi�cidad de la imagen también depende del momento evolutivo de la enfermedad y en una fase más avanzada adoptar las características de la neuroimagen más propia de cada una de ellas.

Orientación diagnóstica de los EIMa partir de la neuroimagen

Es importante frente a una imagen de un posible EIM un análisis sistemático de la misma para de�nir si existe afectación del cortex cerebral, subcortical de las �bras arcuatas o �bras U, de la sustancia blanca profunda, de la sustancia blanca periventricular y la localización del compromiso. Además se debe valorar si hay compromiso de la cápsula interna, cápsula externa, núcleo caudado o putamen, globo pálido, tálamo, cuerpo calloso, corteza cerebelosa, sustancia blanca cerebelosa, núcleo dentado del cerebelo, protuberancia, tronco o médula. 3,7

También se debe precisar con la neuroimagen si el compromiso es solamente supatrentorial o infratentorial, simétrico, la extensión de la lesión, la evolutividad de la enfermedad, si hay degeneración quística o si hay compromiso vascular asociado. Finalmente se puede de�nir el grado de mielinización, la presencia de calcio u otras sustancias acumuladas o la captación del contraste. En muchas ocasiones especi�car bien el área comprometida puede ser de�nitivo para orientar mejor el diagnóstico o conocer mejor la �siopatogenia de la enfermedad responsable.

No podemos detallar uno por uno los más de 650 EIM conocidos y analizar en cada uno los hallazgos de neuroimagen, sin embargo hemos intentado una aproximación a la neuroimagen en los EIM según el patrón de afectación predominante ya sea de sustancia gris cortical, núcleos subcorticales, sustancia blanca, cerebelo o en la patología malformativa del SNC, para que pueda ser de utilidad en especial para el pediatra/ neuropediatra / neurólogo en su práctica clínica. 1,3

Cuando se produce afectación primaria de la sustancia gris la clínica consiste básicamente en convulsiones que se inician espaciadamente o a veces con un debut brusco en forma de estado de mal epiléptico y deterioro cognitivo más o menos progresivo. La neuroimagen suele mostrar un paulatino adelgazamiento cortical con aumento de los surcos (atro�a cortical) y la RM una hiperintensidad cortical en secuencias FLAIR y aumento de señal en T y en T2E. Deberemos sospechar las lipofuscinosis ceroideas, mucolipidosis, enfermedades lisosomales (glucogenosis o gangliosidosis GM1 especialmente). Con frecuencia existe un compromiso secundario de la sustancia blanca ya que la degeneración valeriana de los axones produce una disminución del volumen y un aumento de señal 6,8.

En otros EIM se puede afectar la sustancia gris profunda con clínica de corea, atetosis o distonía y aumento de señal en núcleo estriado o en núcleo pálido o con presencia de depósitos de hierro o calcio u otros metales en ganglios basales. Cuando el compromiso se centra en el núcleo estriado podemos pensar más en un síndrome de Leigh o Leigh-like casi siempre relacionado con enfermedades por dé�cit energético como las citopatías mitocondriales, algunas acidurias orgánicas o defectos de biotinidasa. Algunos conllevan además mayor compromiso de la sustancia blanca adyacente y de la corteza. Cuando el compromiso se centra en el globo pálido se detecta una hipointensidad con acortamiento del T2 y a veces con una hiperseñal en T2 en el interior y que es muy sugestivo, que no especí�co de los NBIA y de ellos el más conocido es el PKAN o defecto de pantotenato kinasa. 9 Cuando hay un aumento de señal en globo pálido se debe sospechar por la imagen una de�ciencia de succinato semialdehido dehidrogenasa, acidemia metilmalónica, una acidemia isolavérica o glutárica tipo I entre otros. Como siempre es muy importante la historia clínica detallada y el examen físico, porque imágenes similares pueden aparecer en la encefalopatía bilirrubínica o en la intoxicación por monóxido de carbono por ejemplo.

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En otras ocasiones además existe una afectación de la sustancia blanca subcortical y del núcleo dentado del cerebelo entonces los diagnósticos se limitan a la aciduria L-2 hidroxiglutárica o el síndrome de Kearns-Sayre 3,6.

Cuando el compromiso es de la sustancia blanca la clínica

predominante será de espasticidad, hiperre�exia, ataxia, afectación sensorial y en la neuroimagen pueden aparecer distintos patrones de afectación como la falta de mielinización ( o de hipomielinización), patrón de desmielinización ( cuando la mielina se ha formado pero se está destruyendo en su totalidad), simplemente un patrón de destrucción de la mielina en la sustancia blanca periventricular, profunda o subcortical o si compromete una parte especi�ca del cerebro (Tabla I). El patrón neuroradiológico de hipomielinización es de normalidad sin embargo muestra un importante retardo en la mielinización y en algunas ocasiones la RMSE demuestra un ligero incremento del N-Acetil Aspartato (NAA).10 La enfermedad de Pelizaeus Merzbacher por mutación PLP1 es la más común con hipomielinizacion en la infancia y con menor frecuencia los defectos del ácido siálico o la tricotiodistro�a (Tabla 1).

Cuando se destruye la mielina previamente formada ya hablamos de desmielinización y entonces en la RM podemos observar distintos patrones dependiendo de las etapas evolutivas de la enfermedad. 3,4,6 Además debemos valorar en la neuroimagen si hay compromiso de las �bras U subcorticales ya que entonces el abanico de diagnósticos se limita a unas pocas enfermedades (Tabla 1), también deberemos tener presente para orientar el diagnóstico si existe macrocefalia o microcefalia, si se trata de una encefalopatía evolutiva o estática, si hay compromiso de otras estructuras en SNC o de otros órganos de la economía (Tabla I). Importante también en estas patologías el papel de la RME que en algunos casos puede ser muy orientador o casi especí�co. 2,6. Cuando la desmielinización es bilateral y simétrica orientará hacia un aciduria orgánica o el debut de un síndrome de Kearns Sayre entre otros, siendo en todo caso las imágenes muy poco especí�cas.

Si se afecta primariamente la sustancia blanca profunda debemos valorar con especial cuidado el compromiso del tálamo ya que podría orientar hacia una leucodistro�a de Krabbe o una gangliosidosis GM2. 11 Cuando el tálamo esta respetado, debemos valorar los tractos corticoespinales y plantear entonces si la afectación de la sustancia blanca es de predominio posterior que nos orientaría hacia una enfermedad peroxisomal (adrenolecodistro�a ligada al X) (Tabla 1).

En los demás casos la afectación de la sustancia blanca no es especí�ca y la neuroimagen aparte de con�rmar el compromiso de la misma no orienta el diagnóstico como en el caso de la PKU de diagnóstico tardío, la galactosemia o algunas citopatías mitocondriales (Tabla 1). 6,11 En los estadíos �nales o muy evolucionados de los EIM las imágenes pueden ser indiferenciables de una u otra patología y el diagnóstico llegara por la orientación clínica, los exámenes bioquímicos u otros exámenes complementarios o incluso mediante paneles de leucoencefalopatías.

Otros EIM pueden afectar la sustancia gris y blanca al mismo tiempo y entonces debemos de�nir muy bien el mayor compromiso. Es pues muy importante de�nir exactamente mediante una buena RM cerebral y a veces también medular el grado de afectación. Los EIM pueden manifestarse intra-útero y la neuroimagen demostrar la presencia de malformaciones corticales, anomalías del cuerpo calloso o de fosa posterior (Tabla 2), que en otro momento nos podrían orientar hacia un cuadro vascular o infeccioso prenatal o simplemente malformativo y en realidad pueden constituir la primera manifestación de un EIM.

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Lógicamente en estos casos el diagnóstico es más difícil y serán otros datos clínicos, otras manifestaciones sistémicas, episodios de descompensación datos bioquímicos que nos orientaran hacia un EIM. 1, 5,6 Los EIM evolucionan con el tiempo y pueden manifestar atro�a cerebelosa progresiva con o sin compromiso de tronco cerebral como en las citopatías mitocondriales, el síndrome de Leigh o en la lipofuscinosis ceroidea entre otras (Tabla 2). 3

Otro dato de interés es el compromiso más o menos selectivo del núcleo dentado del cerebelo que se puede observar en la xantomatosis cerebro-tendinosa, las citopatías mitocondriales , la enfermedad de Wilson o los defectos NBIAS (Tabla 2). No debemos olvidar el papel que aún puede tener la ecografía craneal transfontanelar (malformaciones, calci�caciones asociadas), la tomografía craneal (calci�caciones), incluso la radiología simple ( calci�caciones patelares) o la arteriografía cerebral (enfermedad de Menkes) en algunos EIM concretos. 2,4,13

Nuevas opciones con la neuroimagen en los EIMUno de los últimos avances en neuroimagen es la RM con

espectroscopia (RME). 14,15

Se basa en la propiedad que presentan algunos núcleos atómicos de absorber selectivamente la energía de radiofrecuencia cuando se colocan bajo un campo magnético.

Este exceso energético es liberado por los núcleos mediante un proceso de relajación nuclear. Es una técnica no invasiva que aporta una información bioquímica adicional y permite el estudio de algunos metabolitos del sistema nervioso central. La RME ofrece información bioquímica a diferencia de la RM que ofrece información especial. Mediante la RME de fósforo-31 e hidrógeno-1 se puede seguir el patrón espectral de diferentes áreas del cerebro en pacientes afectos de EIM. Disponemos ya de experiencia con la determinación del N-acetil aspartato (NAA), cuya disminución traduce un daño neuronal severo, mientras que su elevación es casi exclusiva de la enfermedad de Canavan. 16 Por su parte las elevaciones del lactato en cualquier acidosis láctica pueden evidenciarse a partir de cifras de ácido láctico superiores a 4 mmol/l. En la actualidad la RME puede ser orientativa en las acidosis lácticas, enfermedad de Canavan, PKU.2,12,14,16 La RM convencional es prácticamente normal den los defectos de creatina cerebral y los estudios con RME demuestran la práctica ausencia del pico de creatina en la sustancia blanca periventricular, cerebelo y corteza parieto-occipital. En ocasiones aparece un pequeño pico de creatina que no descarta la enfermedad. 17.

Lógicamente la RME nos permitirá en un futuro próximo

estudios dinámicos de la vía aerobia y anaerobia, de explorar las vías metabólicas y conocer los neurotransmisores, el metabolismo de los lípidos y en especial mediante la RME hidrogeno-1 del estudio de una serie de compuestos químicos del cerebro con un papel primordial en el funcionalismo neuronal como pueden ser el ácido glutámico, glutamina, GABA, N-acetilaspartato, glicina, colina, glucosa, etc. 7,18 También es útil la RME para valorar la respuesta a la terapia en algunos EIM con la disminución del pico del lactato o el incremento del NAA o del pico de creatina por ejemplo.

Coe�ciente de difusión y tensor de difusión. El tensor de difusión (DTI) valora en vivo la integridad amonal al

medir el movimiento de las partículas de agua en la sustancia blanca (14,19). Por su parte el coe�ciente de difusión mide la variación del contraste entre las distintas regiones con respecto a la difusibilidad del agua. Estas medidas nos ofrecen un mejor conocimiento de la microestructura de la sustancia blanca especialmente en las primeras etapas de un EIM y a su vez nos ofrecen información sobre la respuesta a la terapia en algunos trastornos del ciclo de la urea, la leucinosis o la adrenoleucodistro�a ligada al X. 18

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Tabla 2. Neuroimagen en EIM asociados a malformaciones, displasias corticales o compromiso fosa posterior

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