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
RM @ alto campo caratteristiche Elevata risoluzione spaziale Elevata risoluzione temporale Elevato contrasto Elevata sensibilità Non invasiva Versatilità
Risonanza Magnetica Nucleare Ultrastruttura Funzione
Risonanza Magnetica Nucleare Imaging morfologico TSE T1, T2, IR, FLAIR Gd-DTPA Imaging ultrastrutturale DWI (Diffusione) DTI (Tensore) PWI (Perfusione) MRS (Spettroscopia)
Tecniche di acquisizione Protocolli Applicazioni cliniche Argomenti
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
Neuroimmagini Spettroscopia RM Non invasiva Non morfologia ma metabolismo Metodica fondamentale per: - analisi dell interazione molecolare - identificazione dei composti chimici
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
Neuroimmagini RM convenzionale RM Spettroscopia
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
Spettroscopia RM Esame Sequenze con TE differente Sequenze: TE breve (10-30 msec) TE intermedio (130-140 msec) TE lungo (150-276 msec)
METABOLITI TE = 30 msec TE = 135 msec
METABOLITI TE = 135 TE = 30 Analisi qualitativa riconoscimento dei picchi Analisi quantitativa ( ratio ): Cho/Cr, NAA/Cr, Ins/Cr, Cho/NAA
METABOLITI TE = 135 TE = 30 NAA: N-Acetil-Aspartato Ins: Mio-Inositolo Cho: Colina Lipidi Cr: Creatina Lattato
METABOLITI di riferimento TE = 135 TE = 30 NAA : N-Acetil-aspartato NAA: integrità neuronale Pos: 2.0 ppm
METABOLITI di riferimento Cho : Colina TE = 135 TE = 30 Cho: proliferazione di membrana Pos: 3.2 ppm
METABOLITI di riferimento TE = 135 TE = 30 Cr : Creatina (Cr + Cr2) Cr: Ciclo di Krebbs Pos: 3.95 e 3.0 ppm
METABOLITI di riferimento TE = 30 Ins: Mio-Inositolo Ins: Marker gliale Pos: 3.5 ppm (TE breve)
METABOLITI anomali NAA : N-Acetil-aspartato Cho : Colina Cr : Creatina Soggetto sano TE = 135 Lact : Lattato Pos: 1.3 ppm Glioma TE = 135
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
Spettroscopia RM Tecniche di localizzazione Single Voxel (SVS) Multi voxel o Chemical Shift (CSI) Mappe di metaboliti (CSI maps)
Spettroscopia RM Single Voxel (SVS)
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
Spettroscopia RM Multi Voxel (CSI) Spettri
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) )
Spettroscopia RM Limiti Interfaccia anatomica sfavorevole Ematomi Necrosi Parametri tecnici errati
Spettroscopia RM Tumori Patologia infiammatoria Epilessia Patologia infettiva Patologia degenerativa e metabolica
Spettroscopia RM tipizzazione grading etereogenicità lesionale (pre-chirurgia) estensione (con DTI) diagnosi differenziale (es, ascesso) monitoraggio della crescita neoplastica monitoraggio efficacia della terapia
Spettroscopia RM TE=135
Tumore NORMALE Cho, Cr, Cho/Cr, Cho/NAA, Ins e Ins/Cr NAA, NAA/Cr Lact, Lip TE = 135
Spettroscopia RM
Spettroscopia RM Diagnosi TE = 30 Caratterizzazione
FLAIR T2 necrosi aggressività infiltrazione subependimaria
DWI FLAIR PWI : angiogenesi
Considerazioni Necrosi DD con META
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
Pianificazione pre-chirurgica Etereogenicità
Spettroscopia RM Patologia infiammatoria Patologia flogistica Lesioni ischemiche possono presentare caratteristiche analoghe a quelle dei tumori.
Risonanza Magnetica imaging integrato RM morfologica + mdc DWI PWI MRS
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
Spettroscopia RM Sclerosi multipla
IR Sclerosi multipla
Sclerosi multipla Normal Appearing White Matter RM Spettroscopia: analisi quantitativa
FLAIR Gd-DTPA
MRS CSI, TE = 135
MRS CSI, TE = 135 lattato
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
Placca pseudotumorale
Spettroscopia RM Patologia flogistica Tecnica single e multivoxel (CSI) Diagnosi differenziale Imaging integrato (DWI, PWI, DTI) Dati clinici e laboratorio
Spettroscopia RM T2 FLAIR Gad Suc Ac AA Ala Lac 3 2 1
Spettroscopia RM Glioblastoma Suc Ac AA Ala Lac 3 Ascesso cerebrale 2 1
Spettroscopia RM Patologia flogistica Esame dedicato Tecnica single voxel Diagnosi differenziale con lesioni gliali Terapia antibiotica
Spettroscopia RM Epilessia Campionamento single e multivoxel (CSI) Difficoltà tecniche Quando e come campionare i metaboliti?
Epilessia Spettroscopia RM
Spettroscopia RM Spettroscopia single voxel (SVS)? Spettroscopia multi voxel (CSI)?
Epilessia
Epilessia
Spettroscopia RM Epilessia destra Asimmetrie lievi, quale valore? sinistra SVS
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?
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
Spettroscopia RM fase post-critica lattato
Spettroscopia RM soluzioni Epilessia Alterazioni macro: SVS Alterazioni micro: CSI Monitoraggio clinico (lattato) Correlazione clinica (EEG, MEG, PET) RM standard in alta risoluzione
Spettroscopia RM Patologia degenerativa-metabolica Metodica di elezione Campionamento single e multivoxel (CSI) Valutazione pre e post-terapia Collaborazione dei Pazienti
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!
Pelizaeus-Merzbacher Aumento Cho, Cho/Cr, Cho/NAA, Lipidi, Lattato Riduzione NAA, NAA/Cr
Vanishing white matter disease Assenza di metaboliti
Conclusioni Importanza della Spettroscopia Contributo alla diagnosi di patologie con diversa eziologia Valutare metaboliti e ratio Imaging integrato Supporto clinico - laboratorio Risonanza Magnetica Spettroscopica