DWI este o tehnică funcțională recentă IRM, care aduce informații asupra structurii microscopice și organizării țesuturilor biologice. DWI investighează difuzia apei la nivel celular (intensitatea semnalului este influențată de difuzibilitate, respectiv de mișcarea browniană liberă microscopică a moleculelor de apă din spațiul interstițial și intracelular; perturbările acestei mișcări libere produc modificări de semnal), oferind informații despre celularitatea țesuturilor și despre integritatea membranelor celulare. DWI caracterizează leziunile infracentimetrice și modificările patologice ale organelor și ale țesuturilor, înainte ca acestea să fie vizibile în secvenţele convenţionale. DWI oferă evaluări calitative şi cantitative – coeficientul aparent de difuzie (ADC) – utile în diagnosticul diferenţial al leziunilor. Valorile cantitative ale ADC ajută la caracterizarea leziunilor și au aplicații în evaluarea răspunsului la terapie. Hărțile ADC și imaginile DWI trebuie interpretate întotdeuna în corelație cu imaginile anatomice IRM convenționale.
Aplicațiile DWI în patalogia extracerebrală:
Folosită inițial pentru diagnosticul precoce al ischemiei cerebrale, cu impact major în managementul pacientului (restricția de difuzie apare în teritoriul ischemiat în prima oră, mult înaintea modificărilor pe IRM convențional sau CT), difuzia și-a diversificat plaja de aplicații devenind o parte a protocolului obligatoriu în IRM cerebral. Recent, difuzia s-a dezvoltat dincolo de patologia cerebrală, progresul tehnic (gradienți mai puternici și software performant) permițând diverse aplicații extracraniene, precum cancer de ficat, de sân, prostată etc. Whole body diffusion este o examinare din ce în ce mai frecventă în patologia oncologică pentru detectarea determinărilor secundare, a adenopatiilor la distanță de tumora primară, având sensibilitate și specificitate similare PET CT. Studii recente demonstrează sensibilitate mai mare a difuziei whole body comparativ cu PET CT pentru evaluarea metastazelor osoase.
DWI vertebromedular aduce informații importante în evaluarea măduvei spinării. În plus, contribuie la detecția și la caracterizarea leziunilor intra/extramedulare, epidurale sau osoase. DWI permite diagnosticul diferențial între fracturile vertebrale prin compresie benigne versus maligne (osteoporotice/traumatice versus neoplazice/ metastatice). Tehnica prezintă și limite datorate variațiilor semnificative de susceptibilitate magnetică a țesuturilor din vecinătatea structurilor osoase examinate.
În anul 1998 Baur A et al. au publicat în revista Radiology un studiu noncantitativ, bazat pe diferențierea intensității relative a semnalului vertebrei afectate. Conform acestui studiu, toate fracturile benigne osteoporotice apar hipo/izointense în difuzie, iar cele maligne (tumori ale măduvei osoase și metastazele) apar hiperintense.
Difuzia cantitativă a măduvei osoase vertebrale în diagnosticul diferențial al fracturilor vertebrale acute benigne versus maligne:
Mobilitatea apei este restricționată în prezența acumulării celulelor tumorale, în timp ce în cazul fracturilor benigne este mai puțin restricționată, datorită distrucției structurii trabeculare, a edemului și a creșterii spațiului interstițial.
Studiile bazate pe evaluările cantitative ale difuziei arată, de asemenea, diferențe semnificative între fracturile benigne și maligne, respectiv ADC crescut pentru leziunile benigne și scăzut pentru leziunile maligne. Valorile ridicate ale ADC corelează cu fracturile benigne vertebrale. Valorile ADC în măduva sănătoasă variază între 0,2 și 0,5 x 10−3 mm2/sec, în timp în cazul leziunilor infiltrative ale măduvei osoase are valori cuprinse între 0.7 și 1.0 x 10−3mm2/sec. Fracturile benigne traumatice sau osteoporotice prezintă valori mult mai ridicate, cuprinse între 1.0 și 2,0 x 10−3 mm2/sec. Rezultatele trebuie interpretate însă cu atenție în cazul pacienților radiotratați, la care reducerea semnalului în difuzie se corelează cu reducerea celularității intralezional. Tehnica nu se poate aplica pentru pacienții cu metastaze osoase sclerotice (ex. adenocarcinom prostatic, carcinom mamar, carcinom cu celule tranziționale, tumori carcinoide etc.), care apar cu hiposemnal datorită conținutului foarte scăzut de apă. Rezultatele fals pozitive în cazul fracturilor maligne sunt date de faptul că în procesul de vindecare avansat al fracturii se formează un calus moale cu scăderea mobilitații libere a apei. Din contra, tumorile necrotice prezintă difuzibilitate crescută, ceea ce poate conduce la rezultate fals negative.
Alte aplicații ale DWI în patologia vertebrală:
Includerea secvenței DWI în protocolul de scanare a pacienților suspectați de leziuni metastatice multiple vertebrale sau de mielom multiplu crește detectabilitatea leziunilor. În studii recente, aproximativ 50% dintre leziunile detectate în cadrul scanărilor MRI oncologice au fost mai evidente pe secvența de difuzie decât pe secvențele de rutină, inclusiv STIR și T1 ponderate pre- și post-contrast. În timp ce 20% dintre leziuni s-au văzut pe secvențele clasice de rutină, 10% au fost evidente doar pe DWI, fiind inaparente pe secvențele IRM convenționale. Leziunile de mici dimensiuni în special, pot fi nedetectabile prin secvențele convenționale IRM, în timp ce pe secvența de difuzie se detașează ca spoturi hiperintense pe fondul hipointens al măduvei osoase.
Alte aplicații ale DWI în patologia vertebromedulară:
DWI este utilă pentru detectarea și caracterizarea proceselor infecțioase. Osteomielita, discita și abcesul prezintă semnal hiperintens în difuzie, ceea ce poate fi critic pentru diagnostic.
Hematoamele epidurale prezintă caractere similare celor intracraniene, cu variabilitate în funcție de vârsta hemoragiei. Efecte de susceptibilitate pot determina semnal hipointens în cazul hematoamelor acute.
Bolile degenerative ale coloanei vertebrale prezintă un spectru de modificări caracteristice pe secvența de difuzie. Toate imaginile de difuzie EPI sunt efectuate cu supresie de grăsime pentru a evita fenomenul de ghosting datorită diferențelor de frecvență de precesie ale apei și grăsimii. Astfel, pacienții cu modificări degenerativ grăsoase tip Modic II la nivelul măduvei osoase din vecinătatea platourilor vertebrale terminale prezintă în difuzie o pseudolărgire a spațiului discal.
Țesutul de granulație și edemul platourilor vertebrale la pacienții cu modificări degenerative tip Modic I, frecvent simptomatici, se asociază cu aspect de „gheară” în hipersemnal pe secvența de difuzie, caracteristică la marginea frontului de avans al procesului inflamator. Atunci când este prezent, acest aspect tipic este util în diagnosticul diferențial al modificărilor degenerative de procesele infecțioase.
DWI în evaluarea patologiei măduvei spinării:
Măduva spinării poate fi dificil de surprins în difuzie din cauza dimensiunilor reduse și a artefactelor de mișcare – înghițitul, pulsațiile LCR, respirația, cauzează artefacte pe secvența de difuzie. Corelată însă cu secvențele convenționale, difuzia poate genera rezultate interesante și poate fi utilă în diagnosticul pozitiv și diferențial.
Au fost deja efectuate studii la pacienții cu scleroză multiplă cu leziuni medulare. Plăcile demielinizante active intramedulare prezintă ADC scăzut comparativ cu restul măduvei și cu valorile ADC obținute la subiecții normali de control, cel mai probabil prin pierderea mielinei, expansiunea spațiului extracelular și edem perilezional. (Clark CA et al. Mag Reson Med 2000). Aceste caracteristici imagistice sunt utile pentru diagnosticul diferențial leziuni neoplazice vs leziuni demielinizante cu caracter cronic, ambele izointense cu restul cordonului medular.
Atât tumorile medulare primare (ex. ependimom), cât și leziunile metastatice medulare, au tendința de a fi aproape izointense cu măduva în difuzie. Ca și în creier, dacă leziunile sunt hemoragice sau prezintă celularitate crescută (raport neucleocitoplasmatic mare), apare hipersemnal (restricție) în difuzie.
Infarctele acute medulare demonstrează restricție de difuzie. DWI poate fi o tehnică de încredere în detectarea precoce a infarctului medular, iar anomaliile de semnal apar precoce, la 30 ore de la instalare (Thurnher MM et al. Neuroradiology 2006).
Leziunile posttraumatice acute ale măduvei spinării (contuzii) demonstrează hipersemnal în difuzie. O provocare diagnostică este diferențierea edemului medular de mielomalacie în prezenta spondilozei și compresiei medulare vertebrogene. Edemul prin compresie acută medulară prezintă hipersemnal în difuzie (restricție), în timp ce mielomalacia este izo/hipoinensă față de restul cordonului medular normal. Modificările pe secvențele convenționale IRM în compresia medulară degenerativă sunt nespecifice față de severitatea leziunii medulare și nu pot discerne între edemul potențial reversibil/ischemie – mielomalacie și glioza ireversibilă. Simptomele clinice preced anomaliile de semnal intramedulare pe IRM convențional. Detecția precoce a mielopatiei ar fi în beneficiul pacientului, potențial candidat pentru chirurgie decompresivă.
DTI (diffusion tensor imaging) – tractografia medulară:
DTI (diffusion tensor imaging) este o tehnică bazată pe difuzie, care permite determinarea direcției și magnitudinii difuziei apei, prin scanarea a minim 6 seturi de imagini de difuzie cu sensibilitate la direcție. Prin postprocesare computerizată se pot trasa pachetele de fibre și pot fi vizualizate 2D/3D, cu codaj color. DTI poate estima gradul de lezare al fibrelor nervoase (împinse, întrerupte, infiltrate) și poate „cartografia” modificările subtile din substanța albă (ex. scleroza multiplă). DTI este utilă în evaluarea integrității și orientării tracturilor de substanță albă – aprofundează prezența și extensia modificărilor mielopatice, ce pot fi prea subtile pentru tehnicile IRM convenționale. DTI pot fi utile în localizarea leziunilor – intrinseci/extrinseci măduvei, limitând asfel paleta de diagnostice diferențiale.
Concluzie:
Difuzia e unul dintre cele mai puternice instrumente pe care le avem la dispoziție în rezonanța magentică. Adăugând această secventă la protocolul de rutină al coloanei vertebrale, creștem sensibilitatea examinării precum și posibilitatea de a caracteriza leziunile.
Astăzi, cea mai importantă aplicație a DWI în patologia vertebromedulară este diagnosticul diferențial al fracturilor prin compresie bengine – maligne, diagnostic dificil de multe ori doar pe baza secvențelor RM convenționale (T1, T2, STIR). DWI aduce contrast suplimentar, crescând sensibilitatea de detecție.
Cristina MAIER,
Dr. Mircea MEDREA,
MEDINST Diagnostic
Româno-German
Medinst Diagnostic Româno-German funcționează din anul 1997 în cadrul Institutului Național de Neurologie și Boli Neurovasculare București.
