Lezione 17 – Perfusione (PWI) e spettroscopia (MRS)

🎯 Obiettivi formativi

• Comprendere i principi fisici alla base delle tecniche RM di perfusione (PWI) e spettroscopia (MRS).

• Distinguere i principali metodi di perfusione (DSC, DCE, ASL) e i parametri emodinamici calcolabili.

• Conoscere i principi della spettroscopia protonica (^1H-MRS) e i principali metaboliti rilevabili.

• Valutare le applicazioni cliniche di PWI e MRS in neuroradiologia e oncologia.

• Identificare i limiti e gli artefatti delle due tecniche.

Perfusione (PWI) – Principi e tecniche (20 min)

Concetto di perfusione

• Perfusione tissutale: quantità di sangue che attraversa un tessuto per unità di tempo.

• In RM, si misura indirettamente attraverso variazioni di segnale prodotte dal passaggio di un contrasto paramagnetico o dall’acqua del sangue.

Tecniche principali

1. DSC (Dynamic Susceptibility Contrast)

   • Basata su sequenze T2*/EPI.

   • Si inietta bolo rapido di gadolinio → provoca caduta di segnale durante il passaggio nei capillari.

   • Parametri ricavati:

     • CBV (Cerebral Blood Volume)

     • CBF (Cerebral Blood Flow)

     • MTT (Mean Transit Time)

2. DCE (Dynamic Contrast Enhanced)

   • Basata su sequenze T1-weighted dinamiche dopo contrasto.

   • Analizza permeabilità vascolare e integrità della barriera emato-encefalica.

   • Parametri: Ktrans, Ve, Vp (modello farmacocinetico).

3. ASL (Arterial Spin Labeling)

   • Non richiede contrasto.

   • Etichetta magneticamente il sangue arterioso come “tracciante endogeno”.

   • Fornisce misura quantitativa del CBF.

Applicazioni cliniche

• Stroke ischemico: valutazione penombra ischemica (CBV, CBF, MTT).

• Tumori cerebrali: grading e risposta a terapia (CBV elevato nei tumori ad alto grado).

• Malattie neurodegenerative: alterazioni di perfusione regionali.

• Oncologia extracerebrale: valutazione angiogenesi tumorale.

Spettroscopia RM (MRS) – Principi e metaboliti (20 min)

Concetto

• Tecnica RM che analizza lo spettro chimico invece che l’immagine spaziale.

• Ogni metabolita produce un picco caratteristico in funzione della sua frequenza di risonanza (ppm).

Principali metaboliti nella ^1H-MRS

• NAA (N-acetil-aspartato, 2.0 ppm): marker neuronale, ridotto in lesioni neurodegenerative o tumorali.

• Colina (3.2 ppm): legata al turnover di membrane cellulari, aumentata nei tumori.

• Creatina (3.0 ppm): marker energetico, relativamente stabile.

• Lattato (1.3 ppm, doppietto invertito): marker di anaerobiosi (ischemia, necrosi).

• Mio-inositolo (3.5 ppm): marker gliale, elevato in astrocitosi e Alzheimer.

• Lipidi (0.9–1.3 ppm): presenti in necrosi tumorale o ascessi.

Modalità

• Single Voxel (SVS): spettro di un singolo volume.

• Multi Voxel / CSI (Chemical Shift Imaging): mappe metaboliche su ampie aree cerebrali.

Implicazioni cliniche di PWI e MRS (15 min)

Perfusione

• Stroke: identificazione di mismatch DWI/PWI → penombra ischemica.

• Tumori cerebrali:

  • CBV elevato → tumori ad alto grado.

  • DCE utile per valutare permeabilità e aggressività.

• Patologie demielinizzanti: riduzioni focali di perfusione.

Spettroscopia

• Tumori cerebrali: aumento Colina, riduzione NAA; utile per grading e monitoraggio post-terapia.

• Stroke: lattato presente nelle prime ore → ischemia.

• Malattie neurodegenerative: riduzione NAA (Alzheimer, SLA, SM).

• Ascessi: presenza di picchi di lipidi e amminoacidi batterici (spettro caratteristico).

Limiti e artefatti (5 min)

PWI

• Richiede cooperazione del paziente (movimento = artefatti).

• Necessità di bolo rapido di gadolinio (eccetto ASL).

• Distorsioni EPI e artefatti da suscettibilità.

MRS

• Segnale debole e basso rapporto S/N.

• Richiede ottimizzazione della shimming e soppressione dell’acqua.

• Interpretazione complessa, possibile sovrapposizione di picchi.

💡 Attività didattiche consigliate

1. Analisi comparativa: osservare mappe CBV/CBF/MTT in un paziente con ictus e identificare penombra ischemica.

2. Esercizio tecnico: interpretare uno spettro MRS con NAA ridotto e Colina aumentata → discussione su diagnosi differenziale.

3. Discussione di gruppo: ruolo di PWI e MRS nella differenziazione tra recidiva tumorale e necrosi post-radioterapia.

4. Quiz rapido: riconoscere metaboliti principali (NAA, Cho, Cr, Lac) da spettro protonico.

5. Simulazione pratica: confrontare sequenze PWI con e senza contrasto (DSC vs ASL).