Appunti di Neuroradiologia

DIAGNOSTICA PER IMMAGINI DEL SISTEMA NERVOSO

1. METODICHE DI IMAGING DEL SISTEMA NERVOSO

La Neuroradiologia è la branca della Radiodiagnostica dedicata alla diagnosi (e sempre più al trattamento) delle

patologie neurologiche e neurochirurgiche. Le metodiche disponibili sono, in ordine crescente di complessità: Ecografia

(US, uso limitato, soprattutto pediatrico/transfontanellare), Radiografia tradizionale (RX), Angiografia digitale,

Tomografia Computerizzata (TC) e Risonanza Magnetica (RM). Ogni tecnica ha vantaggi, limiti e un ruolo preciso nell'iter

diagnostico: la scelta dipende dal quesito clinico, dall'urgenza e dalla struttura da studiare.

1.1 Radiografia convenzionale (RX)

Con l'avvento di TC e RM il ruolo diagnostico della radiografia del cranio si è ridotto drasticamente, e oggi ha indicazioni

molto limitate a livello encefalico. Mantiene invece un ruolo residuo importante per il rachide, dove viene ancora

utilizzata come esame di primo livello in alcuni contesti clinici specifici.

RX del rachide — quando è ancora utile

Traumi del rachide (screening iniziale) e patologie di tipo

Indicazioni malformativo/degenerativo come scoliosi, crolli vertebrali, instabilità vertebrale.

Bassa invasività (dose contenuta), altissima disponibilità e rapidità di esecuzione,

Vantaggi possibilità di eseguire proiezioni panoramiche su lunghi tratti della colonna.

È l'unica tecnica che permette in modo semplice ed economico gli studi dinamici in

Punto di forza flessione ed estensione, fondamentali per valutare l'instabilità vertebrale (es.

specifico spondilolistesi) sotto carico funzionale.

Fornisce solo informazioni sulle strutture ossee (in proiezione bidimensionale, con

sovrapposizioni); non visualizza direttamente midollo, dischi, legamenti o tessuti

Limite principale molli.

1.2 Angiografia digitale (DSA)

È una metodica invasiva di radiologia tradizionale che sfrutta l'iniezione selettiva di mezzo di contrasto (mdc) iodato

all'interno del lume vascolare, tramite cateterismo, per rendere visibili radiograficamente i vasi cerebrali o spinali. Le

immagini vengono acquisite in serie durante l'iniezione di mdc (acquisizione serigrafica), permettendo di ottenere non

solo informazioni morfologiche sui vasi, ma anche informazioni emodinamiche (tempi di riempimento arterioso,

capillare e venoso).

Tecnica ed esecuzione Prima dell'iniezione di mdc vengono acquisite immagini 'a vuoto' che fungono da

maschera, sottratta poi alle immagini con mdc, così da eliminare la sovrapposizione

Sottrazione digitale delle strutture ossee del cranio e isolare il solo albero vascolare.

Preferenzialmente cateterismo per via femorale secondo la tecnica di Seldinger; in

caso di grave ateromasia di femorali/iliache/aorta sono possibili accessi omerali o

Accesso vascolare ascellari. In cardiologia è più utilizzato l'accesso radiale.

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Angiografi biplanari (due tubi radiogeni ortogonali) che consentono di acquisire

contemporaneamente due proiezioni, riducendo tempi di esame e quantità di mdc

Apparecchiature somministrato.

La sala angiografica è una vera sala operatoria: ogni esame va eseguito in ambiente

Ambiente sterile e protetto.

Sistemi Flat Panel per migliorare la qualità d'immagine; studi rotazionali 3D; 'road-

Innovazioni map' 3D per guidare i cateterismi; possibilità di eseguire TC o Angio-TC

tecnologiche direttamente in sala; software dedicati per guidare i trattamenti percutanei.

Ruolo diagnostico attuale

Con l'introduzione di TC e RM le indicazioni diagnostiche 'pure' dell'angiografia si

Evoluzione storica sono molto ridotte.

Viene richiesta come esame di secondo livello, quando serve definire con precisione

le caratteristiche di una lesione vascolare (es. angio-architettura di una

malformazione) o ottenere informazioni emodinamiche indispensabili per

Oggi pianificare un trattamento. È sempre eseguita prima di un eventuale trattamento

endovascolare.

Complicanze Dalla semplice formazione di un ematoma nel punto di puntura fino al danno della

Locali parete vascolare, con formazione di pseudoaneurismi o fistole artero-venose.

Più gravi ma più rare (0,5-1%): prevalentemente di natura tromboembolica, legate

Cerebrali alla tecnica del cateterismo, con possibili eventi ischemici cerebrali.

Estremamente rare: reazioni tossiche/allergiche al mdc iodato. L'introduzione dei

Sistemiche mdc non ionici ha ridotto l'incidenza di complicanze.

Finalità terapeutiche (interventistica endovascolare)

Di vasi rotti o patologici, aneurismi, angiomi, fistole (cerebrali o spinali), sia in

Occlusione/embolizzazione urgenza sia in elezione.

Di vasi occlusi acutamente (fibrinolisi endo-arteriosa, trombectomia,

Ricanalizzazione tromboaspirazione) o stenotici (angioplastica e stenting).

Trattamenti percutanei spinali sotto guida fluoroscopica (es. trattamento

Altri usi dell'ernia discale, vertebroplastica).

1.3 Tomografia Computerizzata (TC)

La TC genera immagini assiali del cranio/rachide sfruttando l'attenuazione differenziale dei raggi X da parte dei diversi

tessuti (espressa in Unità Hounsfield, UH). In Neuroradiologia è un esame veloce, affidabile, di facile accesso e

relativamente poco invasivo: la sua unica controindicazione reale è legata all'uso di radiazioni ionizzanti (da valutare,

per esempio, in gravidanza).

Ruolo clinico della TC di base 2 / 67

Patologia traumatica e comparsa acuta di sintomi neurologici (grazie alla rapidità di

Prima scelta in esecuzione e alla larga disponibilità, specialmente in urgenza).

Strutture ossee (cranio e rachide), eventuali calcificazioni, lesioni intracraniche

intra- ed extra-assiali di natura neoplastica, emorragica, infettivo-infiammatoria o

Cosa studia bene ischemica; utile anche nelle malformazioni.

Bassa sensibilità nello studio delle strutture della fossa cranica posteriore (per

artefatti da indurimento del fascio dovuti all'osso) e del midollo spinale (per le sue

Limiti principali piccole dimensioni).

I tomografi multistrato, sempre più veloci, hanno reso possibili studi volumetrici,

Evoluzione

tecnologica angiografici (Angio-TC), perfusionali e persino studi dinamici.

Angio-TC

È lo studio TC specificamente dedicato alla valutazione dei vasi arteriosi o venosi. Presenta una invasività moderata,

legata alla necessità di somministrare mdc iodato per via endovenosa e di eseguire acquisizioni volumetriche a strato

molto sottile per massimizzare la risoluzione spaziale.

Angio-TC — tecnica e ricostruzioni

Poiché il tempo di circolo cerebrale è di circa 4 secondi, la velocità di acquisizione è

cruciale per ottenere immagini diagnostiche: per questo l'Angio-TC richiede

Timing tomografi multistrato particolarmente veloci.

Serie di scansioni contigue o parzialmente sovrapposte, di spessore ridotto (quando

possibile ≥1 mm), durante la somministrazione di mdc iodato tramite iniettore

Acquisizione automatico.

Le immagini assiali native vengono post-processate con algoritmi MPR (multiplanar

reconstruction), MIP (maximum intensity projection) e ricostruzioni di

superficie/tridimensionali (VR-3D). Attenzione: le ricostruzioni 3D comportano

Ricostruzioni manipolazione dei dati e possono generare errori — è sempre opportuno verificare

i reperti sulle immagini native assiali.

Angio-TC — indicazioni e semeiotica

Patologia steno-occlusiva (trombosi arteriosa/venosa, stenosi, dissecazioni) e

patologia malformativa vascolare cerebrale (in primis gli aneurismi), sia in urgenza

Indicazioni principali sia in elezione.

Il lume, opacizzato dal mdc, permette di valutare calibro, morfologia e decorso di

Semeiotica del lume

vasale un vaso; l'occlusione si manifesta come assenza di mdc all'interno del vaso.

Oltre alla pervietà del vaso, l'Angio-TC permette di caratterizzare una placca

Studio della ateromasica (componente calcifica, fibrolipidica, ulcerata) — pur restando, per la

parete/placca sua invasività, un esame di secondo livello rispetto all'Eco-color-Doppler (ECD).

Alta sensibilità e specificità nel caratterizzare dimensioni, morfologia, colletto e vasi

adiacenti; aneurismi <3 mm possono sfuggire o dare reperti dubbi da confermare

Aneurismi con angiografia digitale.

Le macchine più performanti permettono di ottenere anche informazioni

emodinamiche (utili per angiomi/fistole AV e per la valutazione dei circoli collaterali

Studi ultraveloci nella patologia steno-occlusiva).

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Valutazione dei vasi a stretto contatto con l'osso (es. sifoni carotidei) e artefatti da

indurimento del fascio; le tecniche 'dual energy' più recenti permettono la

Limiti sottrazione dell'osso.

TC-Perfusionale

TC-Perfusionale Acquisizione ripetuta nel tempo di un volume cerebrale durante il passaggio del

mdc (bolo), con calcolo, pixel per pixel, della variazione di densità nel tempo e

Principio tecnico costruzione di curve di transito del mdc.

Richiede tomografi multistrato molto performanti (≥64 strati) per garantire una

copertura cerebrale soddisfacente; macchine di ultima generazione (256-320 strati)

Requisiti coprono l'intero encefalo in una singola rotazione.

rCBV (volume ematico cerebrale regionale), TTM (tempo di transito medio), rCBF

Mappe parametriche (flusso ematico cerebrale).

Patologia ischemica acuta (per distinguere il core ischemico dalla penombra, cioè il

tessuto ancora recuperabile) e patologia neoplastica (valutazione della

Indicazioni neoangiogenesi, anche se per la caratterizzazione morfologica resta comunque

superiore la RM).

1.4 Risonanza Magnetica (RM)

La RM è la metodica con la maggiore applicazione in ambito neuroradiologico, grazie all'altissima risoluzione spaziale e

di contrasto e alla sostanziale assenza di invasività, non utilizzando radiazioni ionizzanti bensì campi magnetici e

radiofrequenze. Il suo impiego nella pratica clinica è tuttavia limitato da tempi di acquisizione lunghi, costi elevati e

minore disponibilità sul territorio rispetto alla TC.

Quando la RM è l'esame di prima scelta

È generalmente l'esame di secondo livello, richiesto dopo la TC per meglio definire e

In elezione caratterizzare le lesioni già identificate.

Patologie del midollo spinale, patologie infettivo-infiammatorie, patologie tossico-

In urgenza/prima

istanza metaboliche e patologia pediatrica.

Fossa cranica posteriore, regione sellare, orbite e nervi cranici — strutture piccole

Strutture meglio

valutate dalla RM in cui il potere diagnostico della RM è nettamente superiore a quello della TC.

Sicurezza e controindicazioni

Controindicazione Pacemaker non RM-compatibile (esistono oggi anche pacemaker RM-compatibili).

assoluta Tutte le protesi metalliche fisse richiedono un accertamento preventivo di

Da verificare prima compatibilità; anche quando compatibili, le protesi metalliche sono sempre causa di

dell'esame artefatti da suscettibilità magnetica.

Caratteristiche tecniche fondamentali 4 / 67

Possibilità di acquisire immagini direttamente su qualunque piano dello spazio

Multiplanarietà (assiale, coronale, sagittale) senza dover ricostruire i dati.

Uno studio RM morfologico 'di base' prevede l'uso di più sequenze con contrasto

diverso (pesate in T1 e in T2, oltre a Densità Protonica/DP e FLAIR) sui vari piani,

Multiparametricità ciascuna sensibile a caratteristiche tissutali differenti.

Oltre allo studio morfologico, la RM consente studi angiografici (Angio-RM) e

Sequenze funzionali un'ampia gamma di studi funzionali: diffusione, perfusione, spettroscopia e studi di

disponibili attivazione corticale (fMRI).

Angio-RM

L'invasività dell'Angio-RM è estremamente limitata: la RM è intrinsecamente molto sensibile al flusso ematico, per cui è

possibile ottenere immagini angiografiche anche senza somministrazione di mdc. L'eventuale mdc paramagnetico (a

base di gadolinio) serve a ridurre la dipendenza del segnale dal flusso e a migliorare il rapporto segnale/rumore.

Tecnica Principio fisico Varianti

Time-of-Flight (TOF) Riduzione del segnale dei tessuti stazionari TOF 3D (circolo arterioso,

(saturazione); il sangue in movimento, non flussi veloci) — TOF 2D

saturato, dà segnale alto e delinea il profilo (circolo venoso intracranico)

vascolare.

Phase-Contrast (PC) Sfrutta le variazioni di fase degli spin dovute al Acquisizione 2D a singolo

flusso; richiede di impostare a priori la velocità di strato o 3D

flusso attesa nel distretto da studiare.

Angio-RM con mezzo di contrasto

Per ridurre gli artefatti da flusso (specie nei vasi del collo, dove la turbolenza è alta,

es. biforcazioni carotidee); si inietta un bolo di mdc paramagnetico con iniettore

Perché si usa il mdc automatico, con timing accurato come in Angio-TC.

Sequenze ultrafast GE ad alta risoluzione temporale (a scapito di quella spaziale)

permettono studi dinamici (time-resolved CE-MRA), particolarmente utili nelle

Sequenze avanzate malformazioni vascolari e nelle fistole artero-venose.

Patologia steno-occlusiva e patologia malformativa vascolare cerebrale (aneurismi,

Indicazioni angiomi, fistole AV) — quasi esclusivamente in elezione.

Le tecniche basate sulla saturazione dei tessuti stazionari valutano bene il lume

vasale ma non la placca, che può essere caratterizzata solo associando studi

Limite intrinseco morfologici con bobine di superficie dedicate.

Diffusione (DWI, mappe ADC, DTI)

La diffusione è il movimento casuale (browniano) delle molecole di acqua nei tessuti, quantificato da un coefficiente

misurato in mm²/sec.

Principio fisico e semeiotica

La perdita di coerenza di fase degli spin in movimento casuale determina una

Meccanismo del riduzione del segnale proporzionale all'entità del movimento delle molecole

segnale d'acqua. 5 / 67

I tessuti con elevato movimento dell'acqua appaiono ipointensi; quelli con

Immagini DWI movimento rallentato (restrizione della diffusione) appaiono iperintensi.

Il segnale DWI è influenzato anche dal T2 (effetto 'T2 shine-through'): calcolando le

Mappe ADC mappe ADC si elimina questo effetto, ottenendo valori quantitativi puri di velocità

(coefficiente di

diffusione apparente) di diffusione (mm²/sec).

Molti tessuti, per struttura e composizione, hanno una diffusione 'anisotropica': è il

caso della sostanza bianca, dove i protoni diffondono più facilmente lungo la

direzione degli assoni. Le tecniche di tensore di diffusione (DTI) sfruttano questa

Anisotropia e DTI proprietà per ricostruire il decorso dei fasci di sostanza bianca (trattografia),

fondamentale nel planning prechirurgico dei tumori intra-assiali.

Ischemia iperacuta (tecnica più sensibile e specifica); caratterizzazione tumorale

Applicazioni cliniche (cistico vs solido, edema citotossico vs vasogenico); diagnosi differenziale ascesso vs

principali tumore necrotico-colliquato; cisti epidermoidi vs cisti aracnoidee.

Perfusione RM

Perfusione RM — tecnica DSC

Tecnica che permette di valutare il microcircolo cerebrale grazie all'acquisizione di

sequenze ultraveloci durante l'iniezione di mdc; si sfrutta la riduzione dell'intensità

Principio di segnale del tessuto cerebrale nelle immagini pesate in T2 e T2*, dovuta al primo

passaggio del mdc nei capillari.

Il gadolinio riduce sia il T1 sia il T2 con meccanismi diversi: a BEE integra, l'effetto

sul T1 è minimo (gadolinio confinato al lume vasale) mentre l'effetto sul T2 è

massimo (distribuzione disomogenea, compartimentalizzata). Per questo lo studio

Fisica del gadolinio di perfusione si basa sulla riduzione del T2 (non del T1), che riflette la distribuzione

intravasale del mdc.

Volume ematico cerebrale regionale: si ottiene calcolando l'integrale (area sottesa)

delle curve di intensità di segnale nel tempo per ciascun voxel. Aree meno perfuse =

Mappa rCBV ipointense; aree più perfuse = iperintense.

Artery Spin Labelling: eccita i protoni del sangue arterioso al collo (tracciante

Tecnica alternativa

senza mdc: ASL endogeno, 'marcato' magneticamente), evitando la necessità di mdc esogeno.

Grading dei tumori gliali (il rCBV correla con l'angiogenesi e quindi con la malignità:

alto grado generalmente se rCBV > 2 volte quello della sostanza bianca); guida alla

Applicazioni cliniche biopsia stereotassica; monitoraggio della risposta a terapie antiangiogenetiche;

diagnosi differenziale tra glioma e metastasi, tra recidiva tumorale e radionecrosi.

Studi di attivazione (fMRI — tecnica BOLD)

fMRI La deossiemoglobina, a differenza dell'ossiemoglobina, possiede proprietà

paramagnetiche (minori di quelle dei mdc, ma sufficienti). L'attivazione neuronale

determina un aumento locale del flusso ematico e quindi dell'ossigenazione, con

Principio fisico riduzione relativa della deossiemoglobina nei capillari venosi: ne consegue un

aumento del segnale nelle aree corticali attivate (effetto BOLD, Blood Oxygen Level

Dependent). 6 / 67

Sequenze ultraveloci acquisite ripetutamente in condizioni di riposo e di attivazione

(il paziente esegue compiti motori, sensitivi, visivi o di linguaggio); una procedura

Tecnica di

acquisizione statistica calcola la differenza di intensità di segnale tra le due condizioni,

generando una mappa delle aree attivate.

Corteccia motoria e somatosensoriale, corteccia visiva primaria, corteccia uditiva,

Aree studiabili aree del linguaggio e numerose funzioni corticali superiori.

Planning chirurgico delle lesioni espansive, per definire il rapporto della lesione con

Applicazione clinica

principale le aree corticali eloquenti (da non ledere durante la resezione).

Spettroscopia RM (¹H-MRS)

Spettroscopia — principio fisico

Ogni nucleo atomico è circondato da una 'nube' elettronica che ne modifica

leggermente la frequenza di risonanza in modo caratteristico del composto chimico

in cui