42. Diagnostica morfologica: Neuroradiologia

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1 42. Diagnostica morfologica: Neuroradiologia I- TECNICHE DIAGNOSTICHE II - NEOPLASIE CEREBRALI III - LESIONI CEREBRALI DI ORIGINE VASCOLARE IV - TRAUMI CRANIO-CEREBRALI V- LESIONI INFIAMMATORIE CEREBRALI VI - IDROCEFALO VII - SELLA TURCICA E BASE CRANICA VIII - MALFORMAZIONI CRANIO-ENCEFALICHE IX - PATOLOGIA ORBITARIA X - TUMORI E CISTI DEL RACHIDE E DEL MIDOLLO SPINALE XI - MALATTIE DEGENERATIVE DEL RACHIDE XII - MALATTIE INFETTIVE ED INFIAMMATORIE DEL RACHIDE E DEL MIDOLLO SPINALE XIII - MALATTIE VASCOLARI MIDOLLARI XIV - TRAUMI MIDOLLARI E DEL RACHIDE XV - MALFORMAZIONI CONGENITE DEL RACHIDE XVI - IDROMIELIA E SIRINGOMIELIA Nota Il capitolo ha carattere sistematico, riunendo tutti i tipi di informazione morfologica forniti dalle diverse indagini neuroradiologiche. Per tale motivo, le applicazioni tradizionali della Medicina nucleare (scintigrafia) sono trattate per tutte le affezioni, in cui esiste l indicazione a praticarle, nel contesto della diagnostica per immagini. Il capitolo 46 sulla Medicina nucleare è dedicato, invece, esclusivamente alle indagini dinamiche: PET, SPET, ricerche sulla dinamica liquorale. 739

2 I - TECNICHE DIAGNOSTICHE A. Radiografia convenzionale 1. Note tecnico-metodologiche 2. Indicazioni B. Tomografia computerizzata 1. Note tecnico-metodologiche 2. Indicazioni C. Risonanza magnetica 1. Note tecnico-metodologiche 2. Indicazioni D. Mielografia 1. Note tecnico-metodologiche 2. Indicazioni E. Caratteristiche e utilizzazione dei mezzi di contrasto 1. Note tecnico-metodologiche 2. Indicazioni F. Studio dei vasi in Neuroradiologia a) ANGIO-TC 1. Note tecnico-metodologiche 2. Indicazioni b) ANGIO-RM 1. Note tecnico-metodologiche 2. Indicazioni c) ANGIOGRAFIA DIGITALE 1. Note tecnico-metodologiche 2. Indicazioni G. Studio funzionale del sistema nervoso centrale in RM a) RISONANZA MAGNETICA FUNZIONALE b) SPETTROSCOPIA IN RISONANZA MAGNETICA II - NEOPLASIE CEREBRALI A. Finalità dell accertamento B. Semeiotica elementare 1. Tomografia computerizzata 2. Risonanza magnetica 3. Risonanza magnetica funzionale 4. Spettroscopia in risonanza magnetica 5. Angiografia digitale C. Neoplasie extra-assiali 1. Meningiomi 2. Schwannomi 3. Metastasi ossee 4. Metastasi durali 5. Metastasi delle leptomeningi e dello spazio subaracnoideo 6. Epidermoidi 7. Dermoidi 8. Lipomi D. Neoplasie intra-assiali sottotentoriali negli adulti 1. Metastasi 2. Emangioblastomi 3. Medulloblastomi 4. Astrocitomi 5. Subependimomi 6. Ependimomi 7. Papillomi E. Neoplasie sottotentoriali nei bambini 1. Astrocitomi pilocitici 2. Gliomi del tronco cerebrale 3. Medulloblastomi 4. Ependimomi 740 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica

3 F. Neoplasie intra-assiali sopratentoriali negli adulti 1. Metastasi 2. Tumori astrocitari 3. Oligodendrogliomi 4. Linfomi G. Neoplasie intra-assiali sopratentoriali nei bambini 1. Gangliogliomi e gangliocitomi 2. Neuroblastomi H. Cisti, lesioni non neoplastiche e paraneoplastiche 1. Cisti aracnoidee 2. Cavum septum pellucidum e cavum vergae 3. Malattia di Lhermitte-Duclos 4. Encefalite limbica I. Valutazione post-trattamento L. Neoplasie della regione pineale 1. Germinomi 2. Teratomi 3. Coriocarcinomi 4. Tumori del seno endodermico 5. Carcinomi a cellule embrionali 6. Pineocitomi 7. Pineoblastomi M. Neoplasie intraventricolari 1. Neurocitomi centrali 2. Cisti colloidi 3. Papillomi e carcinomi dei plessi corioidei 4. Altri tumori dei plessi corioidei 5. Diagnosi differenziale III - LESIONI CEREBRALI DI ORIGINE VASCOLARE A. Infarti cerebrali 1. Finalità dell accertamento 2. Tomografia computerizzata 3. Risonanza magnetica 4. Risonanza magnetica funzionale 5. Spettroscopia in RM 6. Studio dei vasi B. Cause non ateromatose di riduzione di calibro ed occlusione vasale 1. Aplasie e ipoplasie 2. Neurofibromatosi I 3. Moya-Moya 4. Anemia a cellule falciformi 5. Vasculiti 6. Displasie fibromuscolari 7. Lesioni estrinseche compressive 8. Dissezioni spontanee C. Emorragie cerebrali: quadri clinico-radiologici 1. Emorragie iperacute 2. Emorragie acute 3. Emorragie subacute precoci 4. Emorragie subacute tardive 5. Emorragie croniche precoci 6. Emorragie croniche tardive D. Emorragie cerebrali: cause di emorragia 1. Ipertensione arteriosa 2. Infarti emorragici 3. Infarti venosi 4. Angiopatie amiloidi 5. Tumori E. Malformazioni vascolari 1. Malformazioni artero-venose 2. Telangiectasie capillari 42 Diagnostica morfologica: Neuroradiologia 741

4 3. Angiomi cavernosi 4. Anomalie di differenziazione venosa F. Aneurismi ed emorragie subaracnoidee 1. Aneurismi sacculari 2. Aneurismi traumatici 3. Aneurismi micotici 4. Aneurismi oncotici 5. Aneurismi correlati al flusso 6. Vasculopatie e vasculiti 7. Aneurismi fusiformi 8. Aneurismi dissecanti G. Encefalopatie iposso-ischemiche 1. Leucomalacie periventricolari 2. Emorragie della matrice germinativa 3. Necrosi neuronali selettive 4. Ischemie parasagittali 5. Infarti 6. Emorragie 7. Esiti di lesioni iposso-ischemiche 8. Ulegirie 9. Poroencefalie 10. Idranencefalie IV - TRAUMI CRANIO-CEREBRALI A. Generalità. Finalità e metodi dell accertamento B. Lesioni primarie 1. Fratture del cranio 2. Ematomi epidurali 3. Ematomi subdurali 4. Emorragie subaracnoidee 5. Danni assonali diffusi 6. Contusioni corticali 7. Lesioni del tronco cerebrale C. Lesioni secondarie 1. Erniazioni cerebrali 2. Edemi cerebrali diffusi 3. Encefaloceli 4. Pneumocefali 5. Disturbi della perfusione 6. Fistole artero-venose traumatiche 7. Lesioni vascolari diverse D. Sequele 1. Encefalomalacie 2. Fistole liquorali 3. Diabete insipido 4. Cisti leptomeningee 5. Igromi E. Traumi della regione facciale e dell orbita 1. Fratture del mascellare 2. Fratture orbitarie 3. Ematomi orbitari 4. Altre fratture V - LESIONI INFIAMMATORIE CEREBRALI A. Finalità dell accertamento. Metodologia generale B. Infezioni da batteri piogeni 1. Cerebrite e ascesso cerebrale 2. Meningiti acute 3. Empiemi epidurali 4. Empiemi subdurali 742 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica

5 5. Effusioni subdurali 6. Ventricoliti 7. Infiammazioni dei plessi corioidei C. Infezioni da agenti infettivi specifici a) VIRALI 1. Encefaliti da Herpes simplex 2. Encefalite da HIV 3. Leucoencefaliti multifocali progressive 4. Encefaliti da Cytomegalovirus 5. Encefaliti da Varicella Zoster 6. Panencefaliti sclerosanti subacute 7. Malattia di Kreutzfeldt-Jacob b) BATTERICHE 1. Tubercolosi 2. Sifilide c) FUNGHI 1. Criptococcosi 2. Coccidiomicosi 3. Mucormicosi 4. Nocardiosi 5. Aspergillosi 6. Candidosi d) PARASSITOSI 1. Toxoplasmosi 2. Neurocisticercosi e) INFIAMMAZIONE NON INFETTIVE 1. Sarcoidosi 2. Encefalomieliti acute disseminate f) INFEZIONI CONGENITE E NEONATALI 1. Infezione da Cytomegalovirus 2. Toxoplasmosi 3. Encefalite da Herpes simplex 4. Rosolia 5. Sifilide 6. Encefalite da HIV 7. Sindrome di Rasmussen A. Finalità dell accertamento B. Quadri neuroradiologici 1. Iperproduzione di liquor 2. Idrocefalo non comunicante 3. Idrocefalo comunicante 4. Pseudotumor cerebri VI - IDROCEFALO VII - SELLA TURCICA E BASE CRANICA A. Finalità dell accertamento. Possibilità delle singole metodiche B. Lesioni intrasellari 1. Adenomi ipofisari 2. Cisti della tasca di Rathke 3. Metastasi 4. Ascessi 5. Sarcoidosi e istiocitosi X 6. Tumori della neuroipofisi 7. Meningiomi intrasellari 8. Sella parzialmente vuota e sella vuota C. Lesioni sovrasellari 1. Craniofaringiomi 2. Amartomi del tuber cinereum 42 Diagnostica morfologica: Neuroradiologia 743

6 3. Gliomi ipotalamici 4. Altre lesioni D. Lesioni parasellari 1. Lesioni del seno cavernoso 2. Schwannomi del trigemino 3. Metastasi per via perineurale E. Lesioni della base cranica 1. Displasia fibrosa 2. Condromi 3. Cordomi 4. Fibromi naso-faringei 5. Mucoceli 6. Estesioneuroblastomi 7. Paragangliomi 8. Altre lesioni VIII - MALFORMAZIONI CRANIO-ENCEFALICHE A. Possibilità delle singole metodiche diagnostiche B. Malformazioni sopratentoriali 1. Cefaloceli 2. Oloprosencefalia 3. Displasia setto-ottica 4. Disgenesie del corpo calloso 5. Megalencefalia 6. Schizencefalia 7. Lissencefalia 8. Displasie corticali non lissencefaliche 9. Eterotopie 10. Stenosi dell acquedotto di Silvio C. Malformazioni sottotentoriali 1. Malformazione di Dandy-Walker 2. Dandy-Walker varianti 3. Mega cisterna magna 4. Cisti aracnoidee 5. Malformazione di Chiari I 6. Malformazione di Chiari II 7. Malformazione di Chiari III 8. Malformazione di Chiari IV D. Malformazioni craniche 1. Craniostenosi 2. Invaginazioni basilari E. Facomatosi 1. Neurofibromatosi I 2. Neurofibromatosi II 3. Sclerosi tuberosa 4. Malattia di Sturge-Weber 5. Malattia di von Hippel-Lindau IX - PATOLOGIA ORBITARIA A. Possibilità delle singole metodiche diagnostiche B. Lesioni oculari 1. Retinoblastomi 2. Melanomi C. Lesioni intraconiche 1. Neurite ottica 2. Gliomi del nervo ottico 3. Meningiomi delle guaine del nervo ottico 4. Angiomi cavernosi 5. Angiomi capillari 6. Varici 7. Altre lesioni 744 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica

7 D. Lesioni del cono orbitario 1. Oftalmopatia tiroidea (Basedow) 2. Pseudotumor orbitario 3. Linfomi orbitari E. Lesioni extraconiche 1. Infezioni orbitarie (celluliti) 2. Lesioni della ghiandola lacrimale 3. Dermoidi 4. Rabdomiosarcomi 5. Linfangiomi 6. Meningiomi delle ali sfenoidali X - TUMORI E CISTI DEL RACHIDE E DEL MIDOLLO SPINALE A. Finalità dell accertamento. Possibilità delle diverse metodiche diagnostiche B. Tumori e cisti extradurali 1. Emangiomi vertebrali 2. Osteomi osteoidi 3. Osteoblastomi 4. Tumori a cellule giganti, osteocondromi, cisti aneurismatiche dell osso 5. Granulomi eosinofili 6. Lesioni maligne rachidee 7. Tumori extradurali benigni 8. Tumori epidurali maligni 9. Cisti aracnoidee 10. Lipomatosi epidurali C. Tumori e cisti intradurali extramidollari 1. Tumori delle guaine nervose 2. Meningiomi 3. Paragangliomi 4. Cisti epidermoidi 5. Cisti dermoidi 6. Cisti aracnoidee 7. Metastasi D. Tumori intramidollari 1. Ependimomi 2. Astrocitomi 3. Emangioblastomi 4. Mielopatie da radioterapia XI - MALATTIE DEGENERATIVE DEL RACHIDE A. Finalità dell accertamento. Possibilità delle singole metodiche diagnostiche B. Analisi delle diverse forme di patologia 1. Stenosi del canale spinale 2. Stenosi dei forami di coniugazione 3. Protrusioni discali 4. Ernie discali 5. Alterazioni ossee associate alla degenerazione discale 6. Spondilolistesi 7. Valutazione post-trattamento chirurgico XII - MALATTIE INFETTIVE E INFIAMMATORIE DEL RACHIDE E DEL MIDOLLO SPINALE 1. Osteomieliti e disciti da batteri piogeni 2. Ascessi epidurali 3. Ascessi subdurali 4. Osteomieliti tubercolari 5. Altre infezioni granulomatose 6. Infezioni da funghi 7. Infezioni parassitarie 42 Diagnostica morfologica: Neuroradiologia 745

8 8. Meningiti 9. Artrite reumatoide XIII - MALATTIE VASCOLARI MIDOLLARI 1. Malformazioni artero-venose 2. Angiomi cavernosi 3. Infarti arteriosi 1. Generalità 2. Traumi cervicali 3. Traumi del rachide toracico 4. Traumi della giunzione toraco-lombare 5. Traumi del rachide lombare XIV - TRAUMI MIDOLLARI E DEL RACHIDE XV - MALFORMAZIONI CONGENITE DEL RACHIDE A. Disrafismi spinali 1. Spine bifide aperte 2. Spine bifide occulte 3. Meningoceli 4. Seni dermici 5. Lipomielomeningoceli e lipomieloceli 6. Lipomi intradurali B. Anomalie della canalizzazione e della differenziazione retrogressiva 1. Fibrolipomi del filum terminale 2. Sindrome del filum terminale e tethered cord 3. Sindrome della regressione caudale 4. Mielocistoceli terminali 5. Meningoceli sacrali anteriori 6. Teratomi sacro-coccigei C. Anomalie di sviluppo della notocorda 1. Diastematomielie 1. Idromielia 2. Siringomielia XVI - IDROMIELIA E SIRINGOMIELIA 746 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica

9 Il contributo della Neuroradiologia alla diagnostica neurochirurgica Come si è già accennato nella introduzione di quest opera, non rientra nei propositi degli Autori descrivere analiticamente quadri ed aspetti morfologici forniti, nei diversi campi della patologia neurochirurgica, dalle tecniche diagnostiche in uso. Lo scopo di questa guida è precipuamente quello di mettere a disposizione del lettore alcuni criteri per la scelta della metodica diagnostica che consente di ottenere i risultati più attendibili per una corretta diagnosi, senza perdite di tempo dovute ad esami collaterali meno dimostrativi. Le diverse parti di questo voluminoso capitolo hanno una struttura omogenea comportando ciascuna di esse una successione analoga di argomenti trattati: a) finalità che si perseguono mediante l uso delle indagini radiologiche più appropriate; b) breve descrizione delle lesioni e, in particolare, degli aspetti morfologici delle stesse. Queste nozioni sono già state riportate più estesamente nei rispettivi capitoli, perciò si dedica salvo nei casi in cui non si è dato particolare rilievo in precedenza, in quanto patologia di confine con altre specialità uno spazio ridotto al minimo; c) il carattere della informazione ai fini diagnostici che il lettore può ottenere da una determinata indagine diagnostica neuroradiologica in ogni tipo di affezione neurochirurgica. In termini più elementari: Quale esame è più opportuno usare in una determinata circostanza? Quali sono i dati che da esso posso attendere? Quale esame è utile e quale inutile? Esistono esami risolutivi? Quale è l iter diagnostico più appropriato nei diversi casi? Per quanto riguarda invece i quadri morfologici specifici di ciascuna affezione, si rinvia ai manuali e trattati di Neuroradiologia. Per questioni di spazio, non è possibile aggiungere il numero di pagine che, anche a livello di manuale pratico, è indispensabile per riportare le nozioni pratiche elementari di morfologia. D altronde il lettore troverà nei diversi capitoli dedicati alla patologia, un iconografia dimostrativa, utile per l interpretazione di quadri clinici ed anche per mettere in evidenza possibilità e limiti della diagnosi morfologica. Occorre finalmente sottolineare che, entro i limiti che si propone, il capitolo riporta, in modo esauriente e sintetico allo stesso tempo, tutti gli aspetti della patologia neurochirurgica ed anche di confine, in omaggio alla pluridisciplinarità o piuttosto al pluriuso a cui l opera, nell intenzione degli Autori, dovrebbe essere destinata. Troveranno quindi dati utili, neurologi, pediatri, ortopedici-traumatologi, internisti, chirurghi vascolari, chirurghi plastici ecc., a cui è demandato il primo orientamento diagnostico, spesso determinante ai fini di una corretta e sollecita terapia. I - TECNICHE DIAGNOSTICHE A Radiografia convenzionale 1. Note tecnicometodologiche La radiografia convenzionale si basa sull assorbimento subìto da un fascio di raggi X nell attraversare la materia, funzione del peso atomico degli elementi presenti nei tessuti attraversati; l immagine latente viene rivelata da una pellicola fotografica che si impressionerà in maniera tanto maggiore (tonalità di grigio via via più scure) quanto più radiotrasparenti saranno le strutture anatomiche attraversate. Lo studio radiologico del cranio richiede almeno due proiezioni (antero-posteriore e laterale); può essere integrato da proiezioni complementari (Towne, Waters, assiale) con lo scopo di evitare la sovrapposizione delle strutture ossee che si desidera studiare con altre di minore interesse. Lo studio del rachide cervicale viene eseguito con quattro proiezioni: laterale, antero-posteriore, ed oblique, queste ultime per lo studio dei forami di coniugazione; può essere integrato dal radiogramma transbuccale (studio della cerniera atlo-occipitale) e dai radiogrammi in condizione dinamica (flessione ed estensione) per l evidenziazione di eventuali spostamenti relativi tra i vari segmenti vertebrali. Lo studio del rachide dorsale e lombosacrale contempla le proiezioni laterale ed antero-posteriore; le oblique possono facilitare lo studio dei peduncoli vertebrali (spondilolisi). 42 Diagnostica morfologica: Neuroradiologia 747

10 2. Indicazioni L importanza diagnostica di questa tecnica si è notevolmente ridotta a seguito dell introduzione nella pratica clinica di TC e RM. L attuale interesse dello studio radiologico del cranio è limitato all esame della sua morfologia, delle suture, dei forami della base, di eventuali corpi estranei radio-opachi e della patologia traumatica. Lo studio radiologico convenzionale del rachide resta irrinunciabile per la panoramicità che lo caratterizza; le principali indicazioni sono la patologia post-traumatica e degenerativa; in particolare un radiogramma del rachide può consentire una prima valutazione di estensione, localizzazione e gravità di fatti degenerativi in atto, permettendo di mirare meglio gli ulteriori accertamenti (TC, RM). B Tomografia computerizzata 1. Note tecnicometodologiche Le immagini TC sono matrici bidimensionali in cui il valore numerico assunto da ciascun elemento (pixel) corrisponde al valore densitometrico di un elemento di volume (voxel), calcolato sulla base della valutazione dell attenuazione subita da un fascio di raggi X collimato, emesso da un tubo radiogeno che ruota intorno al paziente posto sul suo asse di rotazione e rilevata dalla corona di detettori; l immagine TC è ricostruita a partire dalla matrice bidimensionale utilizzando filtri di convoluzione che privilegiano la risoluzione spaziale (capacità di riproduzione di fini strutture anatomiche) o la risoluzione di contrasto (capacità di differenziare strutture anatomiche caratterizzate da minime differenze di densità). È estremamente importante osservare che l immagine TC non rappresenta una sezione del corpo umano ma piuttosto uno strato, caratterizzato da uno spessore compreso tra 1 e 10 mm; l artefatto conosciuto come effetto di volume parziale è causato da questa proprietà. Altro concetto di fondamentale importanza nell analisi delle immagini TC è l esistenza della scala di densità di Hounsfield e della scala dei toni di grigio. La scala di densità ha 4000 valori, che rappresentano i possibili valori densitometrici assunti da ciascun pixel, il cui insieme forma l immagine. L occhio umano, tuttavia, può riconoscere solamente tonalità di grigio, dunque non avrebbe senso rappresentare ogni valore della scala di Hounsfield con una tonalità di grigio. Si fa pertanto ricorso a un artificio: una finestra, formata da 14 livelli di grigio, aperta su un insieme di valori della scala di densità; l operatore può modificare l apertura della finestra (cambiando il numero dei valori di densità che corrispondono ad un singolo livello di grigio) e il livello (il valore di densità su cui la finestra è centrata). La variazione di questi parametri modifica profondamente la visualizzazione delle diverse strutture anatomiche. Di norma le immagini sono riprodotte su lastra con valori di livello e finestra adeguati alla ottimale rappresentazione delle strutture cerebrali (a livello del cranio) e dei dischi intervertebrali (a livello del rachide). Qualora sia necessario uno studio delle strutture ossee (patologia malformativa, traumi) le immagini vengono riprodotte su lastra una seconda volta, con valori di finestra e livello adeguati alla rappresentazione delle strutture ossee. L esame TC inizia con l acquisizione di uno scanogramma di riferimento (simile a una radiografia della regione di interesse) sul quale vengono poi programmati orientamento e livello dei piani di scansione; è anche possibile acquisire scansioni coronali dirette, ma non tutti i pazienti riescono ad assumere la posizione poco confortevole (supina o prona con il capo iperesteso) necessaria. Scansioni su piani diversi da quello assiale (coronali, sagittali o curvi) possono essere ottenute mediante ricostruzioni multiplanari, a partire da un pacchetto di scansioni assiali contigue. Di particolare interesse anche la possibilità di ottenere, partendo sempre da un pacchetto di scansioni assiali contigue, ricostruzioni tridimensionali che permettono una visione volumetrica d insieme, da varie angolazioni, delle strutture d interesse presenti nel volume corporeo acquisito. È importante osservare che ricostruzioni multiplanari e tridimensionali saranno di qualità tanto maggiore quanto minore sarà stato lo spessore di strato delle scansioni assiali acquisite originariamente; qualora lo spessore sia tale da approssimare l isotropicità del voxel (0,5 mm) la risoluzione di densità e spaziale delle immagini ricostruite non sarà distinguibile da quella delle scansioni assiali acquisite direttamente. L evoluzione tecnologica ha permesso di introdurre nell uso clinico la TC spirale, evoluzione della TC tradizionale, caratterizzata da rotazione continua del tubo radiogeno intorno al paziente con contemporaneo scorrimento longitudinale del lettino ed emissione continua di raggi X. Ne consegue l acquisizione di volumi e non più di singoli strati, con notevoli riduzioni dei tempi di acquisizione e miglioramento della gestione di taluni esami, quali l angio-tc o lo studio dei traumatizzati. Verosimilmente, su questi apparecchi, ben presto si raggiungerà la possibilità di avere voxel isotropici. 748 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica

11 2. Indicazioni La TC è un esame veloce,affidabile, dotato di buona sensibilità, scarsamente invasivo, senza altre controindicazioni che quelle dovute all utilizzazione di raggi X (gravidanza). L assistenza rianimatoria di un paziente con alterazione dello stato di coscienza sottoposto alla TC è relativamente agevole. Per tutte le ragioni sopra esposte la TC è spesso il primo esame richiesto nell iter diagnostico del paziente e questo approccio è sicuramente corretto nella patologia traumatica acuta, nell epilessia dell adulto, nei controlli postoperatori (ricerca delle complicanze immediate), nella valutazione di pazienti in cui si sospetti una ischemia, emorragia o un tumore cerebrale, nello studio delle malformazioni craniche e nella patologia traumatica, degenerativa e malformativa ossea del rachide; anche la ricerca di calcificazioni in lesioni evidenziate alla RM è indicazione ad uno studio TC; è anche possibile, utilizzando particolari strumentazioni, lo studio del rachide sotto carico (patologia degenerativa, specie discale). Lo studio della patologia malformativa richiede l esecuzione di ricostruzioni tridimensionali. Spesso, tuttavia, la maggiore diffusione dei sistemi TC ne influenza l uso a sfavore della risonanza magnetica. Limiti importanti della metodica sono l impossibilità di studiare il midollo spinale e la limitata capacità di studio delle strutture della fossa cranica posteriore dovuta agli artefatti ossei. C Risonanza magnetica 1. Note tecnicometodologiche I princìpi fisici alla base della RM sono estremamente complessi e, in questa sede, verranno trattati in maniera molto semplificata. I nuclei atomici con numero dispari di protoni e/o neutroni, ed in particolare i nuclei degli atomi di idrogeno, possono essere immaginati come trottole che ruotano su se stesse, il cui asse di rotazione è definito spin; lo spin è una grandezza quantistica ed ha due direzioni ammesse, parallela ed antiparallela. In assenza di campi magnetici esterni gli spin degli atomi presenti in un qualsiasi corpo sono orientati in maniera casuale (il numero degli spin orientati in senso parallelo è uguale al numero degli spin orientati in senso antiparallelo) e la loro somma vettoriale è nulla. Se il corpo è immerso in un campo magnetico (generato, per esempio, dal magnete di un apparecchio di risonanza magnetica), la maggior parte degli spin si orienta nella medesima direzione del campo magnetico esterno, cioè in senso parallelo; la somma vettoriale degli spin non è più nulla ed esiste un vettore risultante, orientato in senso parallelo al campo magnetico esterno. L intensità del vettore (uguale alla differenza tra il numero di spin orientati in senso parallelo ed antiparallelo) sarà, intuitivamente, correlata alla intensità del campo magnetico esterno. A questo punto, se vengono inviati impulsi di radiofrequenza aventi la stessa frequenza dello spin, detta di risonanza (numero di giri che lo spin compie intorno al proprio asse in un secondo, caratteristico del tipo di atomo e correlato all intensità del campo magnetico, secondo la legge di Larmor), si riesce a spostare gli spin dalla loro condizione di equilibrio; il vettore risultante potrà, per esempio, essere ruotato di 90 o 180, dipendentemente dal tempo per il quale l impulso di radiofrequenza viene applicato. Naturalmente, quando l impulso di radiofrequenza cessa, il vettore tende a ritornare alla condizione di equilibrio con il campo magnetico esterno (orientamento in senso parallelo); gli spin, in altre parole, cedono energia sotto forma di onde di radiofrequenza; la cessione di energia è causata dalle interazioni degli spin con gli altri spin (interazione spin-spin) e con l ambiente circostante (interazione spin-lattice). Il tempo impiegato dal vettore nel ritornare alla condizione di equilibrio, detta di rilassamento, dipende da due costanti, caratteristiche della sostanza in esame, definite tempo di rilassamento T1 (correlato alle interazioni spin-lattice) e T2 (correlato alle interazioni spin-spin). Facendo ricorso a particolari sequenze di impulsi e variandone i parametri tecnici, è possibile ottenere informazioni relative al T1 e al T2 del corpo in esame, in forma di immagini pesate in T1 o in T2 ; è anche possibile ottenere informazioni sulla quantità di protoni presenti, ottenendo immagini pesate in densità protonica (DP). La trattazione approfondita delle caratteristiche delle diverse sequenze implementate dalle case costruttrici è al di là degli scopi di questo capitolo. Riteniamo, tuttavia, importante dare indicazioni di massima, per permettere di comprendere l esigenza del neuroradiologo di programmare l utilizzazione delle diverse sequenze in funzione del quesito clinico: in RM non esiste un esame di routine ; ciò che è evidenziato dall esame è funzione di ciò che si è cercato. Le principali sequenze di acquisizione disponibili sui diversi apparecchi RM appartengono alle seguenti quattro principali famiglie: Spin-echo (SE) Sono state le prime ad essere messe a punto e sono le più largamente utilizzate a fini clinici; con- 42 Diagnostica morfologica: Neuroradiologia 749

12 sentono di estrarre informazioni relative a tutti i principali parametri tissutali (T1, DP, T2); la semeiotica di queste sequenze è ben codificata. Sono caratterizzate da lunghi tempi di acquisizione, ma hanno elevata sensibilità e omogeneità. Le sequenze SE pesate in T1 sono particolarmente sensibili alla presenza di sostanze paramagnetiche, quali i prodotti di degradazione dell emoglobina ed i mezzi di contrasto paramagnetici (studio di eventuali rotture della barriera emato-encefalica). Le sequenze SE pesate in DP e T2 permettono di valutare la cellularità e il contenuto in acqua di una lesione. Inversion-recovery L utilizzazione di queste sequenze è penalizzata dai lunghi tempi di acquisizione richiesti. Risolvono alcune esigenze specifiche, quali ottenere un buon contrasto sostanza grigia/bianca (studio delle displasie corticali e delle eterotopie della sostanza grigia), lo studio delle orbite con soppressione del segnale lipidico, lo studio di lesioni iperintense in T2 e adiacenti agli spazi liquorali, con soppressione del segnale liquorale (FLAIR). Fast spin-echo Possono essere considerate una evoluzione delle SE, caratterizzate fondamentalmente da una notevole riduzione del tempo di acquisizione e da una risoluzione spaziale più elevata. Permettono di acquisire scansioni pesate in DP e T2. Hanno tuttavia minore sensibilità delle SE, specie ai prodotti di degradazione dell emoglobina. Sono usate con pazienti poco collaboranti o per integrare l esame, quando si siano già acquisite scansioni SE pesate in DP e T2. Gradient-echo Sono sequenze caratterizzate da tempi di acquisizione particolarmente ridotti; consentono l acquisizione di volumi 3D; hanno sensibilità elevata verso i prodotti di degradazione dell emoglobina (studio di traumi, emorragie) ed il calcio; a livello della colonna esaltano le linee di demarcazione tra osso, disco intervertebrale, legamento longitudinale posteriore e sono particolarmente sensibili ai processi sostitutivi; permettono di valutare lo stato di idratazione del disco intervertebrale. Nello studio dell encefalo le acquisizioni 3D sono particolarmente indicate nello studio di piccole regioni (sella turcica); varianti di queste sequenze (FLASH o SPGR) consentono di ottenere immagini caratterizzate da un ottimo contrasto sostanza grigia/bianca e possono vantaggiosamente sostituire le inversion-recovery nello studio delle displasie corticali e delle eterotopie. Nello studio della colonna sono indicate per l esame della patologia degenerativa in quanto permettono di ottenere una differenziazione, sulle scansioni assiali, tra eventuali ernie discali ed osteofiti (TC); anche i traumi e la patologia tumorale vertebrale (metastasi) sono indicazioni all utilizzazione di queste sequenze. Non sono indicate nello studio del rachide operato (possibilità di artefatti dovuti a microframmenti degli strumenti chirurgici). 2. Indicazioni I traumi in fase subacuta e cronica, le epilessie, lo studio dei processi infiammatori ed infettivi (pazienti HIV positivi), le emorragie in fase subacuta e cronica, lo studio della fossa cranica posteriore, la patologia del midollo spinale, la patologia tumorale intra ed extradurale (ivi comprese le metastasi ossee vertebrali), la patologia pediatrica sono indicazioni ad eseguire in prima istanza uno studio RM. I tumori evidenziati alla TC possono richiedere uno studio RM ai fini di una migliore definizione topografica e della loro diagnosi differenziale. La fossa cranica posteriore, la regione sellare e le orbite sono regioni in cui il contenuto informativo della RM è indubbiamente superiore a quello della TC. Controindicazione assoluta all esecuzione dell esame è la presenza di pace-makers o di clips metalliche vascolari; le protesi metalliche fisse richiedono un preventivo accertamento della loro compatibilità con l esecuzione di un esame RM (pericolo di surriscaldamento). Bisogna comunque osservare che le protesi metalliche sono sempre causa di artefatti, per cui la regione dove è stata impiantata la protesi è difficilmente studiabile. D Mielografia 1. Note tecnicometodologiche L esecuzione di una mielografia prevede: puntura dello spazio subaracnoideo a livello lombare (fra L3 e S1) o cervicale (fra C1 e C2), eseguita sotto controllo fluoroscopico; iniezione di cc di mezzo di contrasto iodato idrosolubile non ionico; 750 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica

13 acquisizione di radiogrammi in proiezione antero-posteriore, laterale ed obliqua a livello cervicale e lombosacrale, antero-posteriore e laterale a livello dorsale; i radiogrammi vengono acquisiti previo basculamento del paziente, praticato allo scopo di fare fluire cranialmente il mezzo di contrasto iniettato; l esame viene integrato eseguendo uno studio TC mirato sulla sede della patologia, individuata radiologicamente. 2. Indicazioni È una tecnica invasiva, che è stata frequentemente utilizzata nello studio della patologia intra ed extradurale del rachide fino all introduzione della RM. Attualmente si fa ricorso a questa metodica per lo studio di pazienti che non possono eseguire una RM (protesi metalliche, pace-makers, clips vascolari), quando esistano difficoltà nell interpretazione del quadro TC o RM, nello studio delle fistole liquorali o qualora una discordanza tra clinica e reperti RM induca a valutare la situazione anatomica del rachide sotto carico (il peso corporeo), acquisendo i radiogrammi in posizione eretta; da non dimenticare, tuttavia, la possibilità di eseguire una meno invasiva TC sotto carico. E Caratteristiche e utilizzazione dei mezzi di contrasto 1. Note tecnicometodologiche I mezzi di contrasto (m.d.c.) sono composti chimici la cui somministrazione ha il fine di evidenziare eventuali rotture della barriera emato-encefalica o lesioni la cui dinamica di potenziamento sia differente da quella del tessuto normale. Il sistema nervoso centrale è caratterizzato, infatti, dalla presenza di una barriera anatomica che in condizioni fisiologiche, impedisce al mezzo di contrasto di diffondere negli spazi extravasali; in talune condizioni patologiche (tumori, infiammazioni, ischemie) la barriera è alterata, il mezzo di contrasto diffonde liberamente e l area dove è in atto il processo patologico capta il mezzo di contrasto. I mezzi di contrasto iodati possono anche essere utilizzati per opacizzare strutture anatomiche altrimenti non visibili, quali i vasi (in angiografia) o il sacco durale (in mielografia); è importante osservare che solo i mezzi di contrasto idrosolubili non ionici possono essere utilizzati per via intratecale. m.d.c. iodati I mezzi di contrasto iodati si distinguono in ionici e non ionici; esercitano effetti tossici, legati alle caratteristiche chimico-fisiche e osmolari delle molecole e possono causare reazioni allergiche imprevedibili anche gravi (shock anafilattico); è importante, tuttavia, osservare che la tossicità e le capacità allergizzanti dei mezzi di contrasto non ionici sono molto inferiori a quelle dei mezzi di contrasto ionici. Gli attuali orientamenti, relativi alla somministrazione dei mezzi di contrasto iodati, sono i seguenti: i mezzi di contrasto ionici riconoscono precise controindicazioni (paraproteinemia di Waldenstroem, mieloma multiplo, insufficienza epatica e renale grave, insufficienza cardiaca, ipertireosi), la cui esclusione consiglia l esecuzione di esami preliminari (emocromo, PT, PTT, fibrinogeno, AST, ALT, pseudocolinesterasi, urea, creatinina, proteinuria totale, rapporto kappa/lambda); i mezzi di contrasto non ionici, come già detto, sono molto più tollerabili e le sole condizioni che controindicano la somministrazione sono la grave disidratazione oppure la grave insufficienza epatica, renale, e cardiaca che possono essere accertate anche su base clinica, senza ricorrere a esami di laboratorio; in regime di urgenza, qualora venga somministrato un mezzo di contrasto non ionico, gli esami ematochimici preliminari sono superflui, perché ininfluenti e fonte di ritardi nell esecuzione dell accertamento diagnostico. m.d.c. paramagnetici Gli effetti tossici di queste molecole sono estremamente limitati; il loro impiego non richiede l esecuzione di esami preliminari ed anche le reazioni allergiche sono estremamente rare. Il mezzo di contrasto paramagnetico attualmente di più frequente utilizzazione clinica è il gadolinio, il quale causa una riduzione del T1, che si manifesta, a livello delle aree con alterata barriera emato-encefalica, con una iperintensità di segnale nelle sequenze pesate in T1; l effetto del gadolinio sul tempo di rilassamento T2 è minimo, ma utilizzato negli studi di perfusione, che verranno trattati più avanti. 2. Indicazioni Nel passato, quando la TC venne introdotta nell uso clinico, la risoluzione spaziale e di densità erano estremamente limitate ed il mezzo di contrasto era somministrato al fine di vedere meglio le eventuali lesioni, sfruttando sostanzialmente la differente dinamica di potenziamento della lesione rispetto al tessuto cerebrale normale. 42 Diagnostica morfologica: Neuroradiologia 751

14 Questo approccio è superato e deve essere oggi completamente abbandonato. Generalmente la somministrazione di mezzo di contrasto (in TC come in RM) è decisa dal Neuroradiologo sulla base della positività dell esame in bianco, qualora esso evidenzi reperti sospetti per rottura della barriera emato-encefalica (tumori, processi infiammatori). Anche se la regola generale è questa, esistono alcuni punti che è opportuno sottolineare: nei casi di incertezza diagnostica tra tumori e infarti acuti, l atteggiamento diagnostico consigliato è la valutazione con RM o ripetere l esame TC in bianco a distanza di una settimana (l evoluzione del quadro neuroradiologico consente la diagnosi differenziale); possibile anche, ma spesso non risolutiva, la somministrazione di mezzo di contrasto non-ionico; la ricerca di malformazioni vascolari ed aneurismi dovrebbe orientare all utilizzazione di altre tecniche diagnostiche (RM, angio-tc, angio-rm, angiografia digitale) più che all esecuzione di un esame TC con contrasto; la ricerca di patologia infiammatoria (specie nei pazienti HIV positivi) ed i controlli postoperatori per ricerca di recidive tumorali richiedono il completamento dell esame TC con somministrazione di mezzo di contrasto, anche in caso di negatività dell esame in bianco; la ricerca di metastasi, che possono non essere evidenziate dall esame in bianco, è indicazione ad eseguire, se opportuno, l esame TC o RM direttamente con mezzo di contrasto. Il mezzo di contrasto può anche essere somministrato per evidenziare: lesioni la cui dinamica di potenziamento è differente da quella del tessuto normale; è il caso della ricerca di microadenomi ipofisari e di recidive di ernie discali (assumono il mezzo di contrasto più lentamente rispettivamente dell adenoipofisi e del tessuto fibrotico circostante); strutture anatomiche o fenomeni altrimenti non studiabili. La morfologia delle pareti vasali, per esempio, può essere studiata in angio-tc; la circolazione liquorale, la patologia intra ed extradurale a livello del rachide possono essere studiate con la cisternografia, la cisterno-tc, la mielografia e la mielo-tc; la presa di contrasto dei plessi venosi, adiacenti ai dischi intervertebrali, può essere utilizzata per evidenziare meglio eventuali ernie discali a livello cervicale in TC, qualora la RM sia controindicata. F Studio dei vasi in Neuroradiologia 1. Note tecnicometodologiche a) ANGIO-TC L invasività dello studio è modesta, essendo limitata alla somministrazione di mezzo di contrasto endovena. Può essere effettuato a livello delle biforcazioni carotidee (studio della patologia ateromasica) o del poligono di Willis (studio patologia aneurismatica). L esame consiste nell acquisizione di una serie di scansioni contigue o parzialmente sovrapposte, di ridotto spessore, durante la somministrazione di mezzo di contrasto iodato tramite iniettore. Per lo studio delle biforcazioni carotidee si utilizzano strati di 2-3 mm, acquisiti tra C7 e C2 (le biforcazioni carotidee sono localizzate tra C6 e C3). Per lo studio del poligono di Willis si utilizzano strati del minore spessore disponibile acquisiti a partire dal pavimento della sella turcica. Le immagini assiali vengono poi esaminate e ricostruite in MIP (maximum intensity projection) e in 3D, utilizzando programmi disponibili sull apparecchio o su workstations dedicate. Le ricostruzioni MIP si basano sulla proiezione dei pixel ad elevata densità (o intensità), presenti nel volume sottoposto a ricostruzione, su un piano, lungo una direzione determinata dall operatore; la tecnica è di particolare interesse perché consente di ottenere ricostruzioni estremamente simili ad angiografie digitali. Le ricostruzioni tridimensionali vengono ottenute definendo dapprima opportune soglie di densità; i pixel di densità compresa nell intervallo prestabilito entrano a far parte dell oggetto ricostruito, tutti i pixel di densità non compresa nell intervallo in questione ne vengono esclusi. È importante osservare che entrambe le tecniche comportano una manipolazione dei dati acquisiti e, dunque, sono soggette a possibili errori; è sempre opportuno verificare i risultati sulle immagini acquisite direttamente. Questo tipo di studio può essere eseguito solo su apparecchi TC particolarmente veloci nelle acquisizioni e possibilmente, dunque, su apparecchi ad acquisizione elicoidale, pena la somministrazione di quantità di contrasto troppo elevate. Inoltre, bisogna sempre considerare che l esecuzione di questo tipo di esame è estremamente impegnativo, richiedendo molto tempo per la ricostruzione e l analisi delle immagini. Dal punto di vista semeiologico, il lume vasale è perfettamente delineato, iperdenso a causa della presenza del mezzo di contrasto; la trombosi vasale è evidenziata dall assenza di mezzo di contrasto all interno del vaso. Le placche calcifiche sono iperdense, le fibrolipidiche sono ipodense, le 752 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica

15 miste presentano aree iperdense ed aree ipodense. Le placche non ulcerate presentano margini regolari, mentre le ulcerate sono caratterizzate da indentazioni (immagine di plus ) lungo il profilo interno della placca. 2. Indicazioni Lo studio delle biforcazioni carotidee permette di valutare la morfologia delle pareti vasali e le caratteristiche delle eventuali placche ateromatose (miste, calcifiche, ulcerate, emorragiche) più accuratamente dell ecotomografia e dell angiografia digitale; non è ovviamente possibile la valutazione dei circoli collaterali e delle cosiddette lesioni tandem. Lo studio del circolo di Willis permette di evidenziare aneurismi che abbiano diametro di almeno 5 mm, di studiarne i rapporti con le strutture ossee e, nel caso di aneurismi giganti, di valutarne le calcificazioni, l eventuale presenza di fatti trombotici ed i rapporti con i vasi adiacenti. b) ANGIO-RM 1. Note tecnicometodologiche L invasività dell esame è estremamente limitata, legata alla eventuale somministrazione di gadolinio al fine di migliorare il rapporto segnale-rumore. Permette di studiare i vasi del collo (patologia ateromasica), i principali vasi intracranici (aneurismi) e i seni venosi (trombosi). L esame viene eseguito con la bobina della testa per lo studio dei vasi intracranici e con la bobina del collo per lo studio delle carotidi extracraniche; lo studio dei vasi può seguire o precedere lo studio RM dell encefalo o del rachide cervicale. Esistono due principali tecniche di acquisizione: tof, che si basa sulla riduzione del segnale proveniente dai tessuti stazionari; si ottiene, dunque, un segnale alto degli spin in movimento (sangue), che permette di delineare il profilo vascolare; phase-contrast, che si basa sulle variazioni di fase degli spin dovute al flusso. È di recente introduzione, e ancora non diffusa, l angio-rm con iniezione di bolo di contrasto paramagnetico. Le immagini acquisite vengono poi ricostruite con tecnica MIP e 3D ( quanto già detto per l angio-tc). 2. Indicazioni Lo studio angio-rm delle carotidi è di grande interesse: assolutamente non invasivo, permette la distinzione tra stenosi di interesse chirurgico e non chirurgico con un ottimo grado di affidabilità. Questa tecnica ha tuttavia la tendenza a sovrastimare le stenosi superiori al 70%, non consente di studiare le placche (ulcerazioni, calcificazioni) e non è attendibile nella diagnosi di occlusione completa (essenziale per decidere la condotta chirurgica); inoltre in presenza di placche calcifiche si verifica una tendenza a sovrastimare le stenosi a causa della disomogeneità locali causate dalle calcificazioni. Lo studio del circolo di Willis alla ricerca di aneurismi riconosce quale limite principale il diametro di queste lesioni: attualmente aneurismi di diametro inferiore a 5 mm possono sfuggire all individuazione. c) ANGIOGRAFIA DIGITALE 1. Note tecnicometodologiche È una tecnica neuroradiologica invasiva che consiste nel rendere radiologicamente evidenti arterie e vene attraverso l iniezione nelle arterie di mezzi di contrasto iodati; contemporaneamente all iniezione vengono assunte radiografie, in serie, della regione di interesse; la sovrapposizione delle strutture ossee ai vasi viene eliminata facendo ricorso all artificio della sottrazione di immagini, possibile acquisendo prima dell iniezione del mezzo di contrasto immagini maschera. La disponibilità di un angiografo biplanare (due tubi radiogeni disposti ortogonalmente) consente un notevole risparmio di tempo ed una semplificazione nell esecuzione dell esame, nonché una notevole riduzione della quantità di mezzo di contrasto somministrato, particolarmente utili qualora si eseguano procedure intervenzionali; il costo di acquisto dell apparecchio è, tuttavia, raddoppiato. L iniezione di mezzo di contrasto, nello studio del circolo cerebrale, può essere effettuata attraverso tre vie: cateterismo per via femorale secondo la tecnica di Seldinger; puntura diretta dei vasi al collo; iniezione retrograda per via omerale. Il cateterismo femorale e l iniezione retrograda per via omerale consentono lo studio anche dell arco aortico. Il cateterismo femorale è la via attraverso la quale è preferibile studiare il circolo del midollo spinale. In generale, la metodica da preferire è il cateterismo per via femorale, perché oltre ad essere la meno traumatica per il paziente, consente di studiare in maniera ottimale tutti i vasi di interesse; si 42 Diagnostica morfologica: Neuroradiologia 753

16 fa ricorso alle vie alternative solo quando esistano gravi processi ateromasici a carico delle arterie femorali, iliache e dell aorta, che ostacolino l avanzamento del catetere. Dal punto di vista tecnico l esecuzione di un cateterismo per via femorale comporta: puntura dell arteria femorale, previa anestesia locale; introduzione di una guida metallica flessibile, attraverso l ago, all interno dell arteria femorale; rimozione dell ago; introduzione di un catetere flessibile di materiale plastico, fatto scorrere sulla guida metallica precedentemente introdotta; il catetere viene fatto risalire fino all arco aortico sotto controllo fluoroscopico e, in successione, vengono incannulate le arterie di interesse (carotidi comuni, vertebrali ed eventualmente carotidi interne ed esterne per lo studio del circolo cerebrale; vertebrali, cervicali profonde ed ascendenti, intercostali, iliache, lombari e sacrali per lo studio del circolo del midollo spinale), acquisendo seriografie antero-posteriori, laterali ed eventualmente oblique contemporaneamente all iniezione di mezzo di contrasto, eseguita con iniettore automatico; terminato l esame, il catetere viene rimosso e si effettua la compressione dell arteria femorale per almeno 10 minuti, al fine di prevenire la formazione di ematomi e/o sanguinamenti; estremamente importante è verificare la presenza, anche durante la compressione, di un polso periferico a valle (generalmente l arteria pedidia) del punto di compressione; il paziente dovrà restare a riposo per le successive 24 ore. 2. Indicazioni Le indicazioni allo studio angiografico, a seguito dell introduzione nella pratica clinica di TC e RM, si sono molto ridotte. Attualmente, uno studio angiografico diagnostico viene richiesto ai fini di: studio di malformazioni vascolari; ricerca di aneurismi in pazienti con pregressa emorragia subaracnoidea o in cui altri esami (TC, RM, angio-tc, angio-rm) abbiano evidenziato reperti sospetti per aneurisma; studio di arteriti; valutazione preoperatoria dei vasi extracranici (entità della stenosi, circoli di compenso, lesioni tandem, caratteristiche delle lesioni ateromatose) in pazienti in cui sia stata accertata l esistenza di una significativa patologia ateromasica tramite altre metodiche meno invasive (angio-tc, angio-rm, Doppler, ecotomografia); valutazione preoperatoria del contributo specifico dei singoli assi arteriosi (carotide esterna, interna e circolo vertebro-basilare) all apporto ematico ad una neoplasia, e in particolare ai meningiomi; ricerca di eventuali dissezioni arteriose o pseudoaneurismi. L esecuzione di procedure angiografiche comporta rischi di complicanze locali, cerebrali e sistemiche. Le complicanze locali includono la formazione di ematomi, le lacerazioni vasali, l iniezione di contrasto subintimale, la formazione di pseudoaneurismi e di fistole artero-venose. Le complicanze cerebrali sono causate da fenomeni tromboembolici o dissezioni arteriose, provocati dalla tecnica del cateterismo, e consistono in fatti ischemici cerebrali. Le reazioni sistemiche sono estremamente rare, sono attribuite agli effetti tossici ed allergizzanti dei mezzi di contrasto e consistono in orticaria, bradicardia, laringospasmo, crisi epilettiche, shock anafilattico. L incidenza di queste complicazioni ha subìto una progressiva riduzione a seguito del miglioramento tecnico dei materiali utilizzati e dell introduzione dei mezzi di contrasto non-ionici. G Studio funzionale del sistema nervoso centrale in RM L introduzione nell uso clinico di sequenze veloci ed ultraveloci, reso possibile dal miglioramento tecnologico degli apparecchi di RM, ha permesso di studiare in vivo alcuni fenomeni fisiologici che hanno luogo a livello del SNC. Anche se questi studi devono essere a tutt oggi considerati sperimentali, da sottoporre a costante verifica facendo ricorso alle metodiche, più invasive, della Medicina nucleare (PET, SPECT), verosimilmente essi avranno un impatto enorme sulla attività neurologica, neurochirurgica e neuroradiologica. Tratteremo in questa sezione della RM funzionale e della spettroscopia in RM, tralasciando le tecniche di Medicina nucleare (discusse nel capitolo 46 ad esse dedicato). a) RISONANZA MAGNETICA FUNZIONALE Lo studio dei fenomeni fisiologici che si verificano nel sistema nervoso centrale è possibile solo facen- 754 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica

17 do ricorso a tecniche che consentano una risoluzione spaziale adeguata all individuazione della precisa sede del fenomeno studiato ed una risoluzione temporale comparabile alla sua velocità di sviluppo. Le sequenze di risonanza magnetica che possono rispondere a questi requisiti sono: FLASH (Fast Low-Spin Angle Shot), caratterizzate da tempi di acquisizione di pochi secondi (2-10) per ciascuna immagine; EPI (Echo-planar imaging), i cui tempi di acquisizione si riducono a 100 millisecondi per immagine, con un limite teorico di 20 millisecondi; sono disponibili esclusivamente su apparecchi di ultima generazione. L utilizzazione, a fini di studio funzionale, delle sequenze FLASH è possibile anche su apparecchi RM che non dispongano di gradienti particolarmente intensi e veloci, ma presenta la limitazione di non consentire, a differenza delle EPI, l acquisizione di informazioni funzionali relative all intero encefalo (acquisizioni volumetriche), ma soltanto ad un singolo strato che deve essere identificato a priori dal neuroradiologo. Al momento attuale è possibile studiare, grazie a queste tecniche, la diffusione delle molecole d acqua nel tessuto cerebrale, lo stato di ossigenazione ematica in aree corticali attivate tramite stimolazione delle medesime, e il flusso ematico cerebrale a livello capillare. È importante osservare che la collaborazione del paziente è estremamente importante nella conduzione di questi studi, che richiedono l assoluta immobilità e, a volte, l esecuzione di particolari compiti (attivazione). Diffusione La diffusione è il movimento casuale delle molecole di acqua, nei tessuti, dipendente dall energia termica. Senza volere entrare in dettagli troppo tecnici, il principio fisico grazie al quale è possibile studiare la diffusione è la perdita della coerenza di fase degli spin in movimento casuale, che determina una riduzione del segnale proporzionale all entità del movimento delle molecole d acqua; il principio è il medesimo utilizzato in phase-contrast angio-rm, tuttavia, essendo la velocità del movimento delle molecole d acqua nei tessuti di entità molto minore a quella del sangue nei vasi è necessario utilizzare gradienti di intensità maggiore (almeno mt/m). Le variazioni del coefficiente di diffusione apparente (ADC) può essere rappresentato attraverso: immagini pesate in diffusione (Diffusion-Weighted Imaging, DWI), in cui l intensità di ogni pixel è dipendente dalla entità della riduzione di segnale (le aree a più basso coefficiente di diffusione sono iperintense); mappe del coefficiente di diffusione apparente, dove l intensità di ogni pixel è proporzionale al valore assoluto del coefficiente di diffusione apparente misurato (le aree a più basso coefficiente di diffusione sono ipointense). Sperimentalmente si è osservata una evidente riduzione del coefficiente di diffusione apparente dell acqua a 15 minuti da occlusione vasale: le implicazioni nel trattamento d urgenza dell infarto cerebrale, finalizzato al recupero delle aree di penombra ischemica, sono evidenti. Anche se l interpretazione fisiopatologia del fenomeno è ancora oggetto di discussione, verosimilmente la riduzione del coefficiente di diffusione apparente in condizioni di ischemia è conseguente al passaggio di acqua dall ambiente extracellulare a quello intracellulare dipendente dalla riduzione dell attività della pompa Na/K, a sua volta causata dalla riduzione della disponibilità intracellulare di ATP. È importante osservare che, se quanto sopra esposto è corretto, la metodica permette di evidenziare solamente le aree cerebrali dove esiste una consistente alterazione dei processi metabolici cellulari, i cui neuroni andranno incontro ai fenomeni necrotici; non permette, tuttavia, di valutare l estensione delle aree in penombra ischemica, dove esiste una riduzione regionale del flusso (evidenziabile attraverso lo studio della perfusione), ma non ancora una compromissione dei processi metabolici intracellulari. Perfusione Il flusso ematico cerebrale a livello capillare può essere quantificato valutando la riduzione dell intensità di segnale del tessuto cerebrale sulle immagini pesate in T2 o in T2*, a seguito del primo passaggio nei capillari del mezzo di contrasto. Il gadolinio, infatti, causa una riduzione del T1 e del T2, con meccanismi diversi ed antagonisti: la riduzione del T1 dipende dalla capacità delle molecole di gadolinio di facilitare il passaggio degli spin delle molecole di acqua circostanti dalla condizione di maggiore livello energetico (eccitazione) a quella di minore livello (rilassamento), ed è strettamente dipendente dall interazione diretta del gadolinio con le molecole d acqua; la riduzione del T2 dipende dalla distribuzione non uniforme delle molecole di gadolinio che causa variazioni locali del campo magnetico. Quando la barriera emato-encefalica è integra, l effetto del gadolinio sul T1 è minimo perché le molecole di gadolinio possono interagire esclusivamente con le molecole dell acqua presente a livello intravasale, mentre l effetto sul T2 è massimo perché la distribuzione del gadolinio è marcatamente disomogenea a causa della sua compartimentalizzazione nello spazio intravasale. 42 Diagnostica morfologica: Neuroradiologia 755

18 Al contrario, quando esiste una lesione della barriera ematoencefalica l effetto del gadolinio sul T1 prevale perché le molecole di gadolinio possono diffondere liberamente nello spazio extracellulare ed interagire con un numero maggiore di molecole di acqua, mentre la loro distribuzione tenderà ad essere più omogenea (riduzione dell effetto sul T2). Per quanto precedentemente esposto lo studio della perfusione cerebrale deve essere effettuato valutando la riduzione del T2 e non del T1, perché si desidera studiare la distribuzione del gadolinio a livello intravasale. Essendo l intensità di segnale del tessuto cerebrale sulle immagini pesate in T2 o in T2* inversamente proporzionale alla concentrazione di gadolinio presente, possono essere facilmente ottenute mappe del volume ematico cerebrale regionale (rcbv), calcolando l integrale o sommando punto per punto i valori delle curve dell intensità di segnale in funzione del tempo per ciascun voxel; in queste mappe le aree meno perfuse appaiono ipointense e le aree più perfuse sono iperintense. Attivazione Consiste nella localizzazione di aree funzionali corticali attraverso esperimenti di attivazione eseguiti sottoponendo il paziente a stimoli specifici. Essendo la deossiemoglobina (al contrario dell emoglobina) dotata di capacità paramagnetiche, qualitativamente comparabili a quelle tipiche dei mezzi di contrasto paramagnetici, anche se di minore entità, è possibile studiarne la distribuzione nel versante venoso del circolo; più specificamente, una attivazione neuronale causa un aumento del flusso ematico locale con riduzione della quantità di deossiemoglobina presente nei capillari venosi, e conseguente aumento della intensità del segnale proveniente dalle aree corticali attivate. Lo studio viene condotto acquisendo diverse serie di immagini in condizioni di riposo e di attivazione, calcolando successivamente una mappa delle aree di attivazione tramite procedure statistiche, che fondamentalmente si basano sul calcolo della differenza tra il valore di intensità di pixel corrispondenti delle immagini acquisite in condizioni di riposo e di attivazione. Attualmente sono state sviluppate metodiche che permettono lo studio dell attivazione della corteccia motoria e somatosensoriale, della corteccia visiva primaria, uditiva e delle aree del linguaggio, al fine di studiare anche la dominanza emisferica. b) SPETTROSCOPIA IN RISONANZA MAGNETICA La spettroscopia in risonanza magnetica permette di misurare in vivo differenti metaboliti presenti nel tessuto esaminato; deve essere considerata ancora oggi uno strumento di ricerca, di occasionale impiego clinico. La metodica si fonda sul principio fisico detto chemical shift: ogni nucleo atomico è circondato da una nuvola elettronica formata dagli elettroni degli altri nuclei atomici che formano la molecola, che modifica leggermente la frequenza di risonanza del nucleo atomico in questione, quando sottoposto al fenomeno della risonanza magnetica. Essendo lo spostamento della frequenza di risonanza caratteristico di uno specifico nucleo atomico in uno specifico composto, è possibile ottenere informazioni relative alle specie atomiche presenti nel volume in esame, analizzando il segnale in radiofrequenza ottenuto con una procedura matematica conosciuta come Fast Fourier Transform che permette di ottenere delle curve (spettri) in cui le frequenze presenti nel segnale ricevuto sono visualizzate in funzione della loro ampiezza; ogni picco presente nello spettro rappresenta il nucleo atomico esaminato in un particolare composto presente nel volume in esame; l altezza del picco è correlata al numero di atomi presenti. Le frequenze di risonanza vengono espresse in unità relative (ppm, parti per milione) correlate alla frequenza di risonanza di un dato composto di riferimento. È necessario osservare che: il campo magnetico principale deve essere il più intenso e omogeneo possibile, per garantire l ottimale separazione dei picchi di frequenza delle diverse molecole (risoluzione spettrale); in vivo è necessario utilizzare campi magnetici di 1,5-2 Tesla e procedure di omogeneizzazione del campo magnetico principale ( shimming ); il volume in esame deve essere il più possibile omogeneo (es.: se si desidera studiare una area patologica, si deve cercare di includere nel volume in esame solo tessuto patologico), problema spesso di non facile soluzione a causa delle dimensioni minime attualmente consentite per il volume di interesse (1-2 cm 3 ); è possibile ottenere un segnale soltanto da molecole sufficientemente piccole e mobili; l immobilità del paziente è di importanza capitale. Il volume in esame può essere localizzato nello spazio facendo ricorso a due gruppi di tecniche, che consentono la localizzazione di: un singolo volume, migliore compromesso attualmente possibile tra risoluzione spaziale (il volume è di 1-2 cm 3 ), rapporto segnale-rumore e tempi di acquisizione; si utilizzano le stesse bobine per la testa utilizzate per l acquisizione di immagini e sequenze SE, PRESS (Point Resolved Spectroscopy) o STEAM (Stimulated Echo Acquisition Mode); più volumi, ottenendo con la medesima acquisizione spettri relativi a diversi volumi cerebrali, 756 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica

19 con tecniche spectroscopic imaging (SI) o chemical shift imaging (CSI); presentano l inconveniente di richiedere l omogeneizzazione del campo magnetico in un volume molto maggiore per estensione a quello richiesto dalle tecniche a volume singolo, per cui gli spettri che si ottengono sono di qualità minore; anche il calcolo degli spettri è più oneroso. Per semplificare, è possibile affermare che le tecniche a volume singolo vengono utilizzate nello studio della patologia focale (es.: tumore), le tecniche a volume multiplo nello studio della patologia diffusa (es.: degenerativa, metabolica). Attualmente i nuclei atomici oggetto di un esame di spettroscopia in risonanza magnetica in vivo possono essere l H 1, il P 31, il F 19, il Na 23 e il C 13, ma i dati in letteratura si riferiscono prevalentemente al primo. Nello spettro dell 1 H è possibile identificare: la colina (Cho) a 3,2 ppm, componente della membrana cellulare; un suo aumento si osserva in condizioni di crescita cellulare (mielinizzazione, gliosi, tumori); creatina (Cr) e fosfocreatina (PCr) a 3 ppm, molecole coinvolte nei processi metabolici cellulari; dato che il rapporto tra i due metaboliti tende ad essere stabile, anche in presenza di fenomeni patologici, l area sottesa da questo picco viene utilizzata come riferimento nel calcolo dei rapporti quantitativi dei diversi metaboliti; N-acetil-aspartato (NAA) a 2 ppm, picco di maggiore ampiezza nel normale, presente esclusivamente nella popolazione neuronale e dunque marker specifico di danno neuronale, se ridotto; lipidi mobili e trigliceridi (Lip) tra 0 e 2 ppm, che sono identificabili solo in condizioni patologiche; acido lattico (Lac) a 1,3 ppm, metabolita terminale dei processi di glicolisi anaerobica, identificabile solo in condizioni patologiche, quali l ischemia. Nello spettro del P 31 è possibile identificare: fosforomonoesteri (PME) a 6,5 ppm, implicati nella sintesi dei fosfolipidi di membrana, aumentati in situazioni di rapida crescita cellulare; fosforodiesteri (PDE) a 4,9 ppm, cataboliti del metabolismo lipidico di membrana; fosfati inorganici (Pi) a 2,6 ppm, un prodotto del consumo di ATP; fosfocreatina (PCr) a 0 ppm, molecola che reagisce con l ADP per formare ATP, agendo come una riserva di energia per mantenere costante il livello di ATP anche in presenza di un aumento transitorio delle richieste energetiche; il rapporto PCr/Pi è usato come indice dell attività energetica del tessuto cerebrale; i gruppi g, a, e b dell adenosina trifosfato (ATP) rispettivamente a 2, 6, 8 e 16,5 ppm, metaboliti chiave del metabolismo energetico. La P 31 spettroscopia permette inoltre di misurare il ph intracellulare in base alla posizione relativa dei picchi del Pi e della PCr. 42 Diagnostica morfologica: Neuroradiologia 757

20 II - NEOPLASIE CEREBRALI A Finalità dell accertamento Le principali finalità dello studio neuroradiologico dei processi neoplastici sono: evidenziare la lesione, attraverso l alterazione densitometrica (alla TC) e di segnale (alla RM) da essa causata, differenziandola da altre lesioni che possono causare alterazioni simili, infarti cerebrali acuti in primis; localizzare la lesione (intra o extra-assiale, sovra o sottotentoriale) e definirne con la maggiore precisione possibile limiti e rapporti, anche grazie alla somministrazione di mezzo di contrasto; valutare l effetto massa e le conseguenze sulle strutture cerebrali (compressioni, dislocazioni, ernie); valutarne le caratteristiche (necrosi, calcificazioni, edema perilesionale, emorragie, rottura della barriera emato-encefalica); dare indicazioni relative alla possibile natura istologica e al grado di aggressività; definirne, in ottica prechirurgica, la vascolarizzazione e i rapporti con vasi arteriosi e venosi; tale valutazione è di particolare importanza nel caso dei meningiomi, dove è necessario valutare il contributo specifico dei singoli assi arteriosi (eventuale embolizzazione preoperatoria), le eventuali infiltrazioni e trombosi dei seni venosi e l inglobamento di importanti vasi arteriosi. B Semeiotica elementare 1. Tomografia computerizzata Le neoplasie sono, di norma, ipodense. Alcune neoplasie (linfomi, medulloblastomi) sono iperdensi a causa di una alta cellularità, con elementi cellulari caratterizzati da grande nucleo e scarso citoplasma; l iperdensità può anche essere correlata alla presenza di microcalcificazioni. Le aree cistico-necrotiche sono caratterizzate da ipodensità, più marcata di quella liquorale. Le emorragie intra-assiali appaiono come aree iperdense, pressoché immediatamente dopo l episodio emorragico, la cui densità va progressivamente diminuendo con il passare del tempo fino a diventare isodense a 20 giorni-1 mese di distanza e, successivamente, ipodense. Le calcificazioni sono iperdense, con densità simile a quella ossea. L edema perilesionale appare come una ipodensità più o meno tenue, che interessa la sostanza bianca perilesionale, e che tende ad estendersi lungo i tratti della sostanza bianca (digitazioni). La presa di contrasto deve essere valutata comparando immagini acquisite sulle medesime coordinate spaziali prima e dopo la somministrazione di contrasto, fotografate con i medesimi valori di livello e finestra e può essere assente, lieve, moderata, marcata; è anche importante valutarne l uniformità (omogenea o disomogenea). L evidenziazione di aree di erosione ossea (osteolisi) e di aumento dello spessore osseo (iperostosi) è di fondamentale importanza, in presenza di una neoplasia extra-assiale, in quanto tipiche dei meningiomi. Importante è anche l esistenza di impronte sulla teca cranica interna dovute a lesioni di origine congenita o a lento accrescimento (cisti aracnoidee). L effetto massa deve essere valutato sulla base della compressione e dell eventuale spostamento oltre la linea mediana delle strutture ventricolari e dell obliterazione dei solchi corticali. La diagnosi differenziale tra lesione intra-assiale e lesione extra-assiale è molto più agevole in RM: la neoplasia intra-assiale è circondata in tutte le scansioni da tessuto cerebrale, quindi la tomografia computerizzata può essere sufficiente. Se invece la neoformazione è superficiale, per una corretta valutazione è imprescindibile la RM. 2. Risonanza magnetica La maggior parte dei tumori sono iso-ipointensi in T1 ed iperintensi in DP e T2. Una iperintensità in T1, d altronde, può essere causata esclusivamente dal grasso (lipomi) e da sostanze paramagnetiche, quali melanina (metastasi da melanoma) e prodotti di degradazione dell emoglobina (individuazione di emorragie intratumorali anche non recenti). I tumori ad elevata cellularità (medulloblastomi, linfomi) sono caratterizzati da una tendenza all iperintensità in DP; i meningiomi tendono invece all isointensità in tutte le sequenze, e se di piccole dimensioni possono essere misconosciuti all esame di base. 758 Parte Quinta Procedimenti diagnostici nella patologia neurochirurgica