IRM structural și IRM funcțional în diagnosticarea și monitorizarea bolii Alzheimer

Boala Alzheimer este forma cea mai întâlnită de demenţă care afectează persoanele vârstnice, iar incidenţa ei creşte odată cu procesul de îmbătrânire.

Examenul IRM contribuie la excluderea cauzelor chirurgicale ale demențelor, la diagnosticarea timpurie a bolilor neurodegenerative şi la decelarea unor aspecte orientative pentru diagnosticul etiologic sau diferențial. Markerii imagistici pot susţine diagnosticul unor boli neurodegenerative specifice, pot diferenția între diferite patologii neurodegenerative şi sunt necesari în confirmarea diagnosticului și în monitorizarea progresiei.

Schimbările neurobiologice în boala Alzheimer apar înainte de apariția simptomelor și implică atrofia de lob temporal medial (cortexul entorhinal și hipocampusul) urmată de o deteriorare progresivă neocorticală. Boala Alzheimer este asociată cu acumulări anormale de proteine tau și de β-amiloid care duc la deteriorări progresive sinaptice, neuronale și axonale. IRM structural estimează deteriorările sau pierderile de țesut în regiunile cerebrale vulnerabile caracteristice. Atrofia cerebrală detectată imagistic prin rezonanță magnetică este corelată cu degenerescența neurofibrilară și cu deficite neurofiziologice și este un marker valid pentru BA și pentru progresia bolii. Deficitul de memorie timpuriu corespunde atrofiilor de cortex entorhinal, de hipocampus și de cortex cingulat posterior. Deficitele verbale, vizuo-spațiale și comportamentale sunt asociate cu pierderea neuronală și cu atrofii ale cortexului temporal, parietal și frontal.

Gradul de atrofie a structurilor mediale temporale precum hipocampusul este un marker diagnostic pentru AD în stadiul MCI. Atrofia de lob temporal medial, deși este pozitivă și în alte forme de demență, este senzitivă pentru diagnosticul bolii Alzheimer, un grad mare de atrofie fiind prezent în 100% din cazuri. Pe de altă parte, la un pacient cu deficit cognitiv minor, ce poate fi un stadiu pre-Alzheimer, un scor negativ va exclude dezvoltarea ulterioară a bolii Alzheimer. Pentru progresia de la MCI la stadiul de demență moderată Alzheimer, markerii structurali sunt mult mai senzitivi la modificări decât markerii pentru depozitele de β-amiloid.

Metodele de determinare a atrofiei de lob temporal sunt: scalele vizuale de rating, măsuratori liniare ale structurilor LT, volumetria hipocampică. Cea mai cunoscută scală de rating vizual se bazează pe evaluarea grosimii fisurii coroidale, a grosimii cornului temporal și a înălțimii hipocampului (tehnica: imagini T1 ponderate cu rezoluție înaltă în plan coronal, perpedincular pe axul lung al LT).

În evaluarea BA, alături de atrofia de lob temporal medial se urmărește și atrofia parietală, care are o valoare predictivă pozitivă în diagnosticul bolii și o diferențiază de demența fronto-temporală. În particular, atrofia de gir precuneus este caracteristică BA. Scorul Koedam evaluează atrofia parietală prin gradul de lărgire a șanturilor cingulat posterior și parieto-occipital în cele 3 planuri (sagital, coronal and axial). Lărgirea spațiilor ventriculare este cea mai reproductibilă măsurătoare a progresiei BA: 5-16%/an în BA, față de 1,5-3%/an la vârstnicii sănătoși.

Rata de atrofie cerebrală globală apare cu aproximativ 4 ani înainte de trecerea pragului de demență și are o rată de progresie de 1,4-2,2% /an. În îmbătrânirea normală este de aprox. 0,7%/an.

Protocolul IRM structural:

T1 – pentru evaluarea atrofiei hipocampice şi de lob temporal medial; Scanarea se face în secţiuni coronale subţiri, perpendiculare pe axul lung al hipocampului;
FLAIR – pentru evaluarea atrofiei corticale globale. Posibilele leziuni vasculare apar în hipersemnal, iar lacunele în hiposemnal. Achiziția se face în plan transversal;
T2 – pentru evaluarea lacunelor, în particular a celor din ganglionii bazali, ce pot fi confundate pe FLAIR cu spaţii perivasculare Virchow- Robin;
SWI – pentru detectarea microhemoragiilor (angiopatia hipertensiva, angiopatia amiloida), depozitelor de Fe și microcalcificărilor.

Un alt semn imagistic al bolilor neurodegenerative este prezența în exces a depozitelor de hemosiderină și a leziunilor microhemoragice, detectabile prin secvența de rutină T2* sau SWI (Susceptibility Weighted Imaging). SWI este cea mai eficientă metodă imagistică de evidenţiere a leziunilor microhemoragice şi a depozitelor de hemosiderină. Unul din cinci pacienţi cu AD au cel puţin o leziune microhemoragică (două cauze posibile: patologia vasculară sau angiopatia cerebrală amiloidă). Prezenţa crescută a microhemoragiilor în AD arată cursul agresiv al bolii, indicând declin cognitiv sever şi creşterea riscului de deces.

Markerii IRM structural/morfologic sunt incluși în criteriile de diagnostic pentru non-AD precum demența vasculară, demența frontotemporală, demența cu corpi Lewy, Creutzfeldt-Jacob și sunt folosiți pentru diagnosticul diferențial.

IRM funcțional

Atrofia este acompaniată de pierderi microstructurale dendritice, mielinice și axonale și de modificări ale metaboliților. Tehnicile IRM avansate precum spectroscopia, DWI și DTI sunt mai sensibile la modificările metabolice și microstructurale, sunt sensitive la schimbările timpurii și aduc informații suplimentare privind evoluția bolii. fMRI si tehnicile de perfuzie (PWI sau ASL) sunt sensibile la consecințele funcționale ale acestor modificări și sunt utile pentru detecția BA în stadiul preclinic și pentru stabilirea conduitei terapeutice.

Spectroscopia RM este o tehnică care poate monitoriza in vivo modificările metabolice care însoţesc schimbările structurale cerebrale şi poate fi aplicată în evaluarea imagistică a bolii Alzheimer. Prin cuantificarea unor metaboliţi precum N-Acetilaspartat (NAA) şi mioinositol, spectroscopia RM este un instrument de monitorizare a evoluţiei bolii.

NAA (N-acetilaspartat) – este un marker al viabilității neuronale. Are valori scăzute în procesele de distrucție neuronală. Nivelul scăzut de N-AA este marker al declinului cognitiv.

Cho (colina) – precursor al membranei celulare neuronale și gliale; este un al densității celulare și al permeabilității membranare. Este un metabolit care prezintă niveluri crescute în tumori maligne și boli demielinizante. Distrugerea membranelor, dar și proliferarea celulară induce creșterea cholinei => marker membranar (crește atât în leziuni, dar și în procesele de refacere),

Cr (creatina) – reflectă potențialul energetic disponibl în țesutul cerebral. Concentrația sa în țesutul cerebral sănătos rămâne foarte înaltă și stabilă. Cr/PCr (creatină/phosfocreatină) – index al densității celulare, marker al statusului energetic neuronal/glial. Are o concentrație mai mare în celulele gliale decât în neuroni.

Lactate (Lac) – marker al proceselor oxidative; este absent în țesutul cerebral normal, iar prezența sa este un indicator al glicolizei anaerobe la nivel celular. Nivelurile ridicate de lactat sunt asociate cu procesele ischemice sau cu tulburările metabolice, dar este prezent și la periferia tumorilor cerebrale.

MI (mioinositol) – marker glial și astrocitar. Fluctuația concentrației este mai mare decât la orice alt metabolit. Crește în afecțiuni sistemice și scade în stroke, tumori, limfom și până aproape de zero în encefalopatia hepatică.

Scăderile de N-acetilaspartat şi creşterile nivelului de mioinositol se corelează cu o scădere a funcţiei cognitive. Prezenţa plăcilor senile (acumulări de β-amiloid în terminațiile presinaptice ale neuronilor care împiedică tranmsiterea inflluxului nervos), caracteristică în boala Alzheimer, este asociată cu pierderea neuronală care se reflectă într-o scădere a markerului neuronal N-acetilaspartat (NAA), iar creșterea mio-inositolului reflectă glioza. Un rezultat suplimentar decelat la pacienţii cu boala Alzheimer este creşterea metabolitului mioinositol, care este un metabolit produs de astrocitele care înconjoară plăcile senile. Utilizarea raportului NAA/mioinositol este cea mai bună metodă de diferenţiere a pacienţilor cu boala Alzheimer de subiecţii sănătoşi. Față de subiecții normali, pacienții cu BA prezintă valori mai scăzute ale raportului NAA/Cr și ale NAA/MI și valori mai crescute ale raportului Cho/Cr și MI/Cr. Utilizarea raportului NAA/mio-inositol este cea mai bună metodă de diferenţiere a pacienţilor cu boala Alzheimer de subiecţii sănătoşi.

DWI (Diffusion Weighted Imaging)

În timpul procesului de mielinizare (până în decada a treia) există o creștere a anizotropiei fracționale (FA) și o scădere a coeficientului aparent de difuzie (ADC) la nivelul SA. Difuzia se modifică la vârste înaintate, sugerând demielinizare și pierdere axonală, lucru confirmat de studiile anatomo-patologice. La vârste înaintate, se constată un declin al FA atât la nivel cerebral global, cât și în substanța albă. Anomaliile microstructurale sugerate de difuzia RM par să se coreleze cu măsurătorile funcțiilor cognitive și motorii și sunt utile în identificarea pacienților cu demență.

Rezonanţa magnetică funcţională de repaus (rsFMRI) este o altă metodă imagistică folosită în caracterizarea bolii Alzheimer. În repaus, creierul uman prezintă oscilaţii ale semnalului BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent), iar unele regiuni cerebrale arată că au aceleaşi frecvenţe de oscilaţie ale semnalului BOLD (sunt conectate). Cea mai uşor reproductibilă reţea de zone interconectate în repaus este reţeaua de bază, aşa numita “default mode network”, care se suspendă (dezactivează) în timpul comportamentelor de îndeplinire a unor sarcini. Studii recente arată că există diferenţe între adulţii vârstnici sănătoşi şi cei cu boala Alzheimer la nivelul default mode network: dezactivarea ineficientă poate fi un indicator pentru BA precoce. Activarea redusă în stare de repaus în ariile “default mode network” este obișnuită în îmbătrânire și e legată de disfuncții în execuție și de încetinirea vitezei de procesare.

Metoda tractografiei de difuzie (DTI) este o altă metodă relativ recentă care pune în evidenţă modificări morfologice şi funcţionale ale substanţei albe. Imagistica tensorului de difuzie (DTI), furnizează o sensibilitate crescută la modificările din microstructura substanței albe in vivo și este deosebit de eficientă în depistarea bolilor care provoacă deteriorare axonală și demielinizare. Pacienții cu Alzheimer prezintă o creștere semnificativă a difuzibilității axiale (paralelă cu fibrele axonale) și a celei radiale (perpendiculară pe fibrele axonale). Se ştie că în boala Alzheimer cele mai afectate tracturi cerebrale sunt fasciculul uncinat, fasciculul cingular, corpul calos şi fasciculul longitudinal superior, numărul fibrelor e mai scăzut, iar difuzivitatea medie e mărită la pacienţi faţă de normali. La pacienţii cu Alzheimer, creşterea difuzivităţii medii şi reducerea anizotropiei fracţionale a fost raportată în mai multe regiuni, incluzând lobii temporali şi parietali şi într-o măsură mai mică, lobul frontal. Există corelări semnificative și echivalente din punct de vedere anatomic între modificările de substanță albă și atrofia regională de substanță cenușie.

Diagnosticul precoce al bolii Alzheimer e important, în special pentru a identifica pacienţii ce ar putea beneficia de terapii recente, precum anti- amiloidaza. Eforturile care se fac în imagistică pentru diagnosticarea şi stadializarea bolii Alzheimer, fac parte dintr-un efort general de luptă împotriva acestei patologii, în condiţiile unei îmbătrăniri a populaţiei lumii.

Echipa medicala MEDINST Diagnostic
Româno-German