Le neuroimmagini nella diagnosi precoce della demenza di Alzheimer

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Jacopo Righi
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1 Torino, 19 ottobre 2013 Le neuroimmagini nella diagnosi precoce della demenza di Alzheimer G.B, Bradac, G. Stura, M.F. Ferrio Neuroradiologia Università di Torino

2 Disturbi cognitivi TC e MRI escludere altre cause!!!

3 Idrocefalo normoteso MRI

4 Tumore frontale MRI

5 Ematoma subdurale cronico TC

6 Vasculopatia cerebrale cronica MRI

7 Diagnosi differenziale tra demenze AD e non-ad: D. fronto-temporale D. a corpi di Lewy (minore atrofia temporale) Malattie prioniche (gangli della base)

8 Demenza di Alzheimer (AD) Depositi di amiloide e degenerazione neurofibrillare Decadimento cognitivo e perdita neuronale progressiva in regioni cerebrali caratteristiche Temporo-mesiale: atrofia ipppocampo e corteccia entorinale

perdita neuronale progressiva in regioni cerebrali

9 ATROFIA TEMPORO-MESIALE. per riduzione del numero dei neuroni e atrofia dell'ippocampo (corno di Ammone e giro dentato) e del giro paraippocampale (corteccia entorinale e subiculum) e conseguente allargamento della fessura para-ippocampale e del corno temporale

(corno di Ammone e giro dentato) e del giro paraippocampale

10 TC AD: dilatazione dei corni temporali e assenza di lesioni encefaliche

11 MRI T2

12 Mild cognitive impairment (MCI) nuovi criteri diagnostici come valore predittivo di evoluzione in Alzheimer e per i trials clinico-terapeutici: CSF: tau, B-amiloide 42, phospho-tau MRI: atrofia temporo-mesiale FDG-PET: ridotto metabolismo glucosio temporoparietale PIB-PET : depositi di beta-amiloide.

CSF: tau, B-amiloide 42, phospho-tau MRI: atrofia temporo-mesiale FDG-PET:

13 AD: ATROFIA CORTICALE: Prima: temporo-mesiale Poi : temporo-parietale Correlazione con la gravità del deficit cognitivo (Georgi, 2013) MRI T1

14 MRI FLAIR T1 VBM

15 MRI FLAIR

16 MRI T1 Demenza non AD AD

17 Studi recenti: coinvolgimento precoce della parte posteriore del giro del cingolo, del talamo, del nucleo caudato e del precuneo.

18 Disturbi cognitivi: ridotta attività neuronale e minor numero di sinapsi Ridotto metabolismo: ridotto consumo di glucosio (FDG-PET) ridotto consumo di ossigeno (f-rmi) Ridotta perfusione (SPECT, ASL-RM) Deposito di beta-amiloide (PIB-PET) Danno microstrutturale cellulare (DTI-MR) Ridotto volume (VBM-RM)

di ossigeno (f-rmi) Ridotta perfusione (SPECT, ASL-RM) Deposito di

19 SPECT Ridotto consumo di O2 per riduzione dell'attività neuronale Ridotta perfusione (CBF) nelle regioni temporo-mesiali e temporo-parietali, correlato al deficit cognitivo (MMSE-score) e alla progressione della malattia. In fasi precoci: 92% di accuratezza diagnostica (74% clinica) (Read S.L., 1995)

correlato al deficit cognitivo (MMSE-score) e alla progressione della

20 PET: fluoro-desossiglucosio (FDG-PET) Riduzione del metabolismo di glucosio in sede corticale temporoparietale, anche in fasi precoci per ridotta attività cellulare Correlazione clinica con la riduzione di MMSE-score e istologica con l'aumento delle placche senili e delle neurofibrillary tangles Indicativo di riduzione del numero di sinapsi e di numero di neuroni Temporo-parietale (AD) NB: in sede fronto-temporale in caso di FT-D (D.H. Silverman, 2001; W.J. Jagust, 2010 )

l'aumento delle placche senili e delle neurofibrillary tangles Indicativo di riduzione del numero di sinapsi e di

21 RM perfusione La riduzione di rcbf correla con la riduzione metabolica osservata in PET e di flusso osservata in SPECT, nelle regioni temporali e parietali in pazienti con AD La sensibilità è circa 90% in MCI e in AD moderata (Bozzao A.,2001) Promettente alternativa alla medicina nucleare Non ancora affermata nello studio di AD, utile in sostituzione della SPECT H- MPAO, apparentemente pari specificità e sensibilità, meno costosa e invasiva per RI, ripetibile, usata insieme a MRI morfologica e spettro. Ridotto CBF talamo, corteccia temporo-parietale e soprattutto cingolo posteriore con mdc

22 Arterial spin labeling (ASL) MRI e FDG-PET Arterial spin labeling (ASL MRI): studio di perfusione senza mdc, non invasivo, ripetibile ma ancora da affermare nei casi di MCI Confronto tra ASL-MRI e FDG PET in pazienti con AD Coincidenza nelle aree T-P di ipoperfusione con ASL MRI e ridotto metabolismo con FDG-PET (Wolk, 2013)

23 Correlazione tra ipoperfusione (ASL MRI) e ridotto consumo di glucosio (PET) Areas of (A) hypoperfusion (CBF) measured by ASL MRI and (B) hypometabolism (CMRGlu) measured by FDG PET in patients with AD relative to healthy controls rendered onto 3- dimensional brains, with color intensity representing depth from brain surface. Red represents Alzheimer disease related decreases. (C) Results of conjunction analysis showing areas of overlap between hypoperfusion and hypometabolism. All images were statistically thresholded at p < (Wolk, 2013)

24 PET: studi recenti Pittsburgh compound-b (PIB PET) ligandi beta amiloide Identifica le placche di amiloide in vivo, eventualmente presenti in MCI Presente anche in soggetti anziani con invecchiamento fisiologico Non correla direttamente con la gravità clinica se AD conclamata Correla con la gravità istopatologica, da verificare l utilità nel monitoraggio della terapia e della clinica.

25 Nel confronto tra sano e AD, si osserva deposito di amiloide in AD

26 MRI FDG-PET PIB-PET san sano AD Prima della comparsa di atrofia, nelle medesime sedi di ridotto metabolismo di glucosio si osserva aumento di beta-amiloide (Mistur, 2009)

27 RM spettroscopia Riduzione di N-acetil-aspartato (NAA), per riduzione del numero di neuroni Aumento di Mioinositolo per aumento degli astrociti che circondano le placche senili MI/NAA aumentato: 83% sensibilità, 98% specificità, in sede temporomesiale in fase precoce; poi temporo-parietale in AD. Evidente anche nella parte posteriore del giro del cingolo, lentamente progressivo (target per studi longitudinali), utile per confrontare AD (SG) da sani e da vascolari (SB) Utile nel monitoraggio nella progressione, correla col deficit di MMSEscore, valore predittivo in MCI (Targosz-Gajniak, 2013) NB: FT-AD precoce, fronto-temporale

28 Spettroscopia (SV-TE 35) Creatina: attività energetica cellulare (riferimento costante) NAA: marker neuronale Cholina: aumentata sintesi di membrana (proliferazione cellulare) Mioinositolo: marker gliale Progressiva riduzione di NAA, correla alla riduzione dei neuroni, al grado di atrofia e al progredire della malattia Targosz-Gajniak, 2013

29 RM Funzionale memoria in AD Ridotta attivazione temporo-mesiale per disfunzione significativa nella memorizzazione di nuovi eventi, in particolare nella fase di encoding Ridotta attivazione temporale per stimoli nuovi (visivi, uditivi ) rispetto ai controlli sani di uguale età Aumentata attivazione temporale per stimoli ripetitivi rispetto al controlli sani di uguale età (mancato apprendimento) Minore attivazione delle regioni di controllo cognitivo (d-l prefrontale, p-l parietale, cingolo ant e insula ant)

30 RM Funzionale in MCI Aumentata attivazione temporo-mesiale per funzioni di apprendimento, forse per compenso nelle fasi precoci del deficit mnesico, con minima atrofia e funzioni logiche ancora conservate.

31 RM diffusione In AD, le alterazioni delle membrane cellulari e della mielina, e la rottura degli assoni e dei dendriti determinano un aumento del liquido interstiziale e della diffusività di H2O

32 MRI ADC-DWI in MCI Valori più alti di ADC sono stati trovati nella corteccia dell ippocampo e del temporale e nel corpo calloso in pazienti con MCI, correlati con la gravità del deficit cognitivo RAY, 2006

33 MR tensore di diffusione (DTI) La ridotta diffusività della molecola H2O lungo i fasci delle fibre nervose viene utilizzata per ricostruzioni trattografiche isotropico anisotropico trattografia

34 MR DTI Il danno microstrutturale e la ridotta funzionalità dei neuroni determina un aumentata diffusività di H2O (ridotta FA) in pz con AD che si osserva nella parte posteriore del corpo calloso e del giro del cingolo e a livello della corteccia del giro paraippocampale, molto prima di quanto si possa osservare macroscopicamente Fractional anisotropy (FA) Ryan,2013

35 Possibile riconoscere la disfunzione cellulare pre-clinica?

36 In conclusione: nella diagnosi precoce della malattia di Alzheimer le tecniche avanzate di RM (perfusione, funzionale, spettroscopia e DTI) aiutano a differenziare AD da altre demenze devono essere interpretate in relazione agli aspetti clinici e neuropsicologici Importanti nella comprensione della fisiopatologia e nella valutazione della terapia Promettenti nella possibilità di diagnosi precoce, tuttavia ancora da verificare nei casi singoli Alto rapporto costo/beneficio (tuttavia vantaggioso rispetto a PET in termini economici e radioprotezionistici)

37 grazie per l attenzione!

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