Risonanza Magnetica. Spettroscopica. Franco Franco Alessandrini Verona

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Serafino Bondi
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1 Risonanza Magnetica Spettroscopica Franco Franco Alessandrini Alessandrini Servizio Servizio di di Neuroradiologia Neuroradiologia Ospedale Ospedale Civile Civile maggiore maggiore Bgo. Bgo. Trento Trento Verona Verona

Neuroradiologia Neuroradiologia Ospedale Ospedale

3 alto campo caratteristiche Elevata risoluzione spaziale Elevata risoluzione temporale Elevato contrasto Elevata sensibilità Non invasiva Versatilità

4 Risonanza Magnetica Nucleare Ultrastruttura Funzione

5 Risonanza Magnetica Nucleare Imaging morfologico TSE T1, T2, IR, FLAIR Gd-DTPA Imaging ultrastrutturale DWI (Diffusione) DTI (Tensore) PWI (Perfusione) MRS (Spettroscopia)

6 Tecniche di acquisizione Protocolli Applicazioni cliniche Argomenti

7 Neuroimmagini Cenni storici 1946 Block & Purcell Chemical shift Anni 70 Damadian Applicazione su organismi viventi 1981 Ross Spettro 31 P in vivo 1983 Bottomley Spettro 1 H in vivo Spettroscopia RM

organismi viventi 1981 Ross Spettro 31 P in vivo

8 Neuroimmagini Spettroscopia RM Non invasiva Non morfologia ma metabolismo Metodica fondamentale per: - analisi dell interazione molecolare - identificazione dei composti chimici

9 Neuroimmagini La Spettroscopia mostra lo stato metabolico dei tessuti mostra i cambiamenti del metabolismo negli stati patologici permette il monitoraggio della terapia permette la ricerca di nuove vie metaboliche in vivo e nella ricerca biochimica

patologici permette il monitoraggio della terapia permette la

10 Neuroimmagini RM convenzionale RM Spettroscopia

11 Spettroscopia RM terminologia Spettro rappresentazione del segnale RM in funzione della frequenza di risonanza Picchi rappresentazione grafica del segnale emesso dai vari metaboliti Unità di misura PPM (Parti Per Milione) per potere confrontare spettri a c. magnetico diverso Posizione Struttura chimica Spettro Intensità (area) Concentrazione

vari metaboliti Unità di misura PPM (Parti Per Milione) per potere confrontare

12 Spettroscopia RM Esame Sequenze con TE differente Sequenze: TE breve (10-30 msec) TE intermedio ( msec) TE lungo ( msec)

13 METABOLITI TE = 30 msec TE = 135 msec

14 METABOLITI TE = 135 TE = 30 Analisi qualitativa riconoscimento dei picchi Analisi quantitativa ( ratio ): Cho/Cr, NAA/Cr, Ins/Cr, Cho/NAA

15 METABOLITI TE = 135 TE = 30 NAA: N-Acetil-Aspartato Ins: Mio-Inositolo Cho: Colina Lipidi Cr: Creatina Lattato

16 METABOLITI di riferimento TE = 135 TE = 30 NAA : N-Acetil-aspartato NAA: integrità neuronale Pos: 2.0 ppm

17 METABOLITI di riferimento Cho : Colina TE = 135 TE = 30 Cho: proliferazione di membrana Pos: 3.2 ppm

18 METABOLITI di riferimento TE = 135 TE = 30 Cr : Creatina (Cr + Cr2) Cr: Ciclo di Krebbs Pos: 3.95 e 3.0 ppm

19 METABOLITI di riferimento TE = 30 Ins: Mio-Inositolo Ins: Marker gliale Pos: 3.5 ppm (TE breve)

20 METABOLITI anomali NAA : N-Acetil-aspartato Cho : Colina Cr : Creatina Soggetto sano TE = 135 Lact : Lattato Pos: 1.3 ppm Glioma TE = 135

21 METABOLITI anomali NAA : N-Acetil-aspartato Cho : Colina Cr : Creatina Soggetto sano TE = 135 TE = 135 Lip : Lipidi Glioblastoma Metastasi Pos: 0.9 e1.3 ppm Linfoma Pat. infiammatoria

22 Spettroscopia RM Tecniche di localizzazione Single Voxel (SVS) Multi voxel o Chemical Shift (CSI) Mappe di metaboliti (CSI maps)

23 Spettroscopia RM Single Voxel (SVS)

24 Spettroscopia RM Single Voxel (SVS) TA = 4-7 minuti x ogni campionamento Vantaggi Semplice esecuzione Tempi di scansione ottimale per lesioni circoscritte Precisa localizzazione spaziale Svantaggi Elevato tempo di esame per lesioni estese

25 Spettroscopia RM Multi Voxel (CSI) Spettri

26 Spettroscopia RM Multi Voxel (CSI) TA = 4-7 minuti x ogni campionamento Vantaggi Ottimale per lesioni estese (più voxel simultaneamente) Localizzazione 2D e volumi 3D Mappe di metaboliti a colori Svantaggi Sensibilità (artefatti da movimento, ematomi, etc) )

27 Spettroscopia RM Limiti Interfaccia anatomica sfavorevole Ematomi Necrosi Parametri tecnici errati

28 Spettroscopia RM Tumori Patologia infiammatoria Epilessia Patologia infettiva Patologia degenerativa e metabolica

29 Spettroscopia RM tipizzazione grading etereogenicità lesionale (pre-chirurgia) estensione (con DTI) diagnosi differenziale (es, ascesso) monitoraggio della crescita neoplastica monitoraggio efficacia della terapia

30 Spettroscopia RM TE=135

31 Tumore NORMALE Cho, Cr, Cho/Cr, Cho/NAA, Ins e Ins/Cr NAA, NAA/Cr Lact, Lip TE = 135

32 Spettroscopia RM

33 Spettroscopia RM Diagnosi TE = 30 Caratterizzazione

35 FLAIR T2 necrosi aggressività infiltrazione subependimaria

36 DWI FLAIR PWI : angiogenesi

37 Considerazioni Necrosi DD con META

38 Spettroscopia RM Gliomi: semeiologia Colina : aumento del turnover di membrana NAA: ridotto (sostituzione neoplastica dei neuroni) Lipidi: necrosi (anche non visibile all imaging RM standard) Lattato: elevato metabolismo (glicolisi anaerobia, sequestro) Alanina = Meningiomi Tecnica SVS o CSI

39 Pianificazione pre-chirurgica Etereogenicità

40 Spettroscopia RM Patologia infiammatoria Patologia flogistica Lesioni ischemiche possono presentare caratteristiche analoghe a quelle dei tumori.

41 Risonanza Magnetica imaging integrato RM morfologica + mdc DWI PWI MRS

42 Spettroscopia RM Patologia infiammatoria Tecnica multivoxel (CSI) Differenze spettroscopiche: - sostanza bianca vs. sostanza grigia - soggetti giovani vs. soggetti adulti Les. infiammatorie (placche) pseudotumorali Importanza dei dati clinici e laboratorio

43 Spettroscopia RM Sclerosi multipla

44 IR Sclerosi multipla

45 Sclerosi multipla Normal Appearing White Matter RM Spettroscopia: analisi quantitativa

46 FLAIR Gd-DTPA

47 MRS CSI, TE = 135

48 MRS CSI, TE = 135 lattato

49 Spettroscopia RM Fase acuta: Sclerosi multipla Riduzione NAA (temp., non implica necessariamente perdita neuronale) Aumento Cho, Cho/Cr (danno di membrana) Lac e Cho/NAA (danno ischemico / infiammatorio) Lipidi (prodotti degradazione membrane) Fase di cronicizzazione: Stabilizzazione NAA NAA/Cr indice di ripresa durante terapia Stabilizzazione Cho, Cho/Cr e Cho/NAA..la diagnosi di S.M. si basa su criteri clinici e laboratorio

50 Placca pseudotumorale

51 Spettroscopia RM Patologia flogistica Tecnica single e multivoxel (CSI) Diagnosi differenziale Imaging integrato (DWI, PWI, DTI) Dati clinici e laboratorio

52 Spettroscopia RM T2 FLAIR Gad Suc Ac AA Ala Lac 3 2 1

53 Spettroscopia RM Glioblastoma Suc Ac AA Ala Lac 3 Ascesso cerebrale 2 1

54 Spettroscopia RM Patologia flogistica Esame dedicato Tecnica single voxel Diagnosi differenziale con lesioni gliali Terapia antibiotica

55 Spettroscopia RM Epilessia Campionamento single e multivoxel (CSI) Difficoltà tecniche Quando e come campionare i metaboliti?

56 Epilessia Spettroscopia RM

57 Spettroscopia RM Spettroscopia single voxel (SVS)? Spettroscopia multi voxel (CSI)?

58 Epilessia

59 Epilessia

60 Spettroscopia RM Epilessia destra Asimmetrie lievi, quale valore? sinistra SVS

61 Spettroscopia RM Epilessia Difficoltà tecniche 1. Dimensioni delle strutture anatomiche 2. Anatomia della regione temporale: - interfaccia osso-parenchima - artefatti da pulsazione liquorale 3. Quando eseguire l esame?

62 Spettroscopia RM considerazioni SVS o CSI : comunque affidabili Riduzione NAA: indice di lateralizzazione pre-chirurgico (specificità: fino a 75% se con MEG e EEG) Aumento del Lattato: fino a 6 ore (dopo episodio critico) Epilessia

63 Spettroscopia RM fase post-critica lattato

64 Spettroscopia RM soluzioni Epilessia Alterazioni macro: SVS Alterazioni micro: CSI Monitoraggio clinico (lattato) Correlazione clinica (EEG, MEG, PET) RM standard in alta risoluzione

65 Spettroscopia RM Patologia degenerativa-metabolica Metodica di elezione Campionamento single e multivoxel (CSI) Valutazione pre e post-terapia Collaborazione dei Pazienti

66 Pelizaeus-Merzbacher Malattia ipomielinizzante X-linked Evoluzione verso atrofia Parziale risparmio di isole di mielina Aspetto a pelle di leopardo della s. bianca RM Spettroscopica : utile per la diagnosi Attenzione: variazione metaboliti age-related!

67 Pelizaeus-Merzbacher Aumento Cho, Cho/Cr, Cho/NAA, Lipidi, Lattato Riduzione NAA, NAA/Cr

68 Vanishing white matter disease Assenza di metaboliti

69 Conclusioni Importanza della Spettroscopia Contributo alla diagnosi di patologie con diversa eziologia Valutare metaboliti e ratio Imaging integrato Supporto clinico - laboratorio Risonanza Magnetica Spettroscopica

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