A. A. FaliniFalini Neuroradiologia Neuroradiologia e CERMAC, e CERMAC,
Ospedale San Raffaele, MilanoOspedale San Raffaele, Milano
Tecniche Avanzate: Applicazioni Tecniche Avanzate: Applicazioni nei Tumori Cerebralinei Tumori Cerebrali
Corso di Aggiornamento inCorso di Aggiornamento in Neuroimmagini Neuroimmagini
•• SPETTROSCOPIASPETTROSCOPIA
•• PERFUSIONEPERFUSIONE
•• DIFFUSIONEDIFFUSIONE
•• IMAGING FUNZIONALEIMAGING FUNZIONALE
- Grading e caratterizzazione tumorale
Spettroscopia in NeuroSpettroscopia in Neuro--oncologiaoncologia
- Targeting bioptico e terapeutico
- Follow-Up
- Diagnosi Differenziale
SPETTROSCOPIASPETTROSCOPIA
NAA: NAA: ““MarkerMarker”” neuronaleneuronale specificospecifico
Cho: Cho: MetabolitaMetabolita presentepresente nellenelle membrane membrane cellularicellulari
Cr: Cr: ““MarkerMarker”” riservariserva energeticaenergetica cell. cell. ((concentrazioneconcentrazione +/+/-- costantecostante))
LipidiLipidi::Indicatore di necrosi cellulareIndicatore di necrosi cellulare..
LattatoLattato::Prodotto Prodotto finale finale della glicolisi della glicolisi anaerobia (anaerobia (assente nellassente nell’’encenc. . normalenormale))
Altri Metaboliti: Mioinositolo; Glutammato/Glutammina; Alanina
ChoCho
ChoCho
NaaNaa
NaaNaaGradingGrading TumoraleTumorale
Cho
Cho
Naa
Naa
MR SPECTROSCOPYMR SPECTROSCOPY
-- CARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALECARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALE
-- FOLLOWFOLLOW--UPUP
-- INDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICIINDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICI
-- DIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSIDIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSI--RECIDIVARECIDIVA
-- DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIAGNOSI DIFFERENZIALE
Caratterizzazione Lesioni e aree Caratterizzazione Lesioni e aree perilesionaliperilesionali
SV MRS TE 144 MSSV MRS TE 144 MS
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Preoperative Proton MR Spectroscopic Imaging of brain tumors: correlation with histopathologic analysis of rese- ction specimens.
C Dowling, AW Bollen, et Al.
AJNR 22:604-612, 2001
-- CARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALECARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALE
-- FOLLOWFOLLOW--UPUP
-- INDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICIINDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICI
-- DIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSIDIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSI--RECIDIVARECIDIVA
-- DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIAGNOSI DIFFERENZIALE
RecurrentRecurrent t. at 6t. at 6 15 mo.15 mo. 27 mo.27 mo.
-- CARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALECARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALE
-- FOLLOWFOLLOW--UPUP
-- INDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICIINDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICI
-- DIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSIDIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSI--RECIDIVARECIDIVA
-- DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIAGNOSI DIFFERENZIALE
PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma
PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma
Lymphoma
LipLip..
LymphomaLipLip..
PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma
PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma
PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma
Glioblastoma a cell giganti
•• SPETTROSCOPIASPETTROSCOPIA
•• PERFUSIONEPERFUSIONE
•• DIFFUSIONEDIFFUSIONE
•• IMAGING FUNZIONALEIMAGING FUNZIONALE
rCBVrCBV
rCBFrCBF
MTTMTT
IMAGING DI PERFUSIONEIMAGING DI PERFUSIONE
LGG HGGAronen HJ (Radiology, 1994) 1.11 3.64
Sugahara T (AJR, 1998) 1.26 5.84 - 7.32
Knopp EA (Radiology, 1999) 1.44 5.07
Shin JH (Am J Roentgenol, 2000) 2.0 4.91
LAM WM (Acta Radiol, 2001) 2.95 8.48
Law M (AJNR, 2003) 2.14 5.18Hakyemez B (Clin Radiol, 2005) 1.69 6.50
Chaskis C (Acta Neurol, 2006) 1.21 2.44 – 3.29
PWI (PWI (rCBVrCBV)) NELLA DIAGNOSI DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIFFERENZIALE TRA LGG e HGG
cutoffLGG - HGG
sensibilità specificità
Shin J. H. (AJR, 2002) 2.9 91 % 83 %
Shin J. H. (AJR, 2002) 3.6 73 % 100 %Covarrubias D. J.(The Oncologist, 2004)
1.5 100 % 69 %
Spampinato M(AJR, 2007)
2.14 100 % 86 %
Hakyemez B(Clin Radiol, 2005)
1.98 100 % 91 %
PWI (PWI (rCBVrCBV)) NELLA DIAGNOSI DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIFFERENZIALE TRA LGG e HGG: cutoff
Astrocitoma Anaplastico
Astrocitoma Fibrillare
Recidiva GBM
Radionecrosi
245 gg
4620 gg
GliomasGliomas: : predictingpredicting time time toto progressionprogression or or survivalsurvival withwith CerebralCerebral BloodBlood Volume Volume MeasurementsMeasurements at at DynamicDynamic SusceptibilitySusceptibility-- weightedweighted contrastcontrast--enhancedenhanced perfusionperfusion MR MR ImagingImaging. . LawLaw M, Young RY, M, Young RY, etet Al. Al. RadiologyRadiology 20082008
DSC DSC pMRIpMRI can can bebe usedused toto predictpredict medianmedian time time toto progressionprogression in in patientpatient withwith gliomasgliomas, , independentindependent of of pathologicpathologic findingsfindings. . PatientsPatients whowho havehave HGGsHGGs and and LGGsLGGs withwith a high relative CBV (1.75) a high relative CBV (1.75) havehave a a significantlysignificantly more more rapidrapid time time toto progressionprogression..
AF: AF: BaselineBaseline
rCBV = 1.42AF: FAF: F--U (473 U (473 gggg))
rCBV = 1.01
MixedMixed OligoOligo--AstroAstro: : BaselineBaseline
rCBV = 4.29MixedMixed OligoOligo--AstroAstro : F: F--U (127 U (127 gggg))
rCBV = 13.37
NovNov 19991999--Jul 2002: 160 Jul 2002: 160 PzPz (120 HGG; 40 LGG) (120 HGG; 40 LGG) valutati con valutati con cMRIcMRI, PWI, MRS, PWI, MRS
•• SPETTROSCOPIASPETTROSCOPIA
•• PERFUSIONEPERFUSIONE
•• DIFFUSIONEDIFFUSIONE
•• IMAGING FUNZIONALEIMAGING FUNZIONALE
Pazienti con tumore cerebralePazienti con tumore cerebrale
fMRI• Dominanza emisferica• Localizzazione aree
eloquenti
DTI• Rapporti fascio/tumore• Dislocazione vs
infiltrazione/distruzione
IMAGING FUNZIONALE E DTI NELLE NEOPLASIEIMAGING FUNZIONALE E DTI NELLE NEOPLASIE
Determinazione del rischio di deficit neurologici post-chirurgiciSelezione paziente candidati alla stimolazione intraoperatoria
Miglioramento pianificazione chirurgica Minor rischio di lesione iatrogena
aree motorie - mappa somatotopica fMRI
ATTIVAZIONE CEREBRALE ATTIVAZIONE CEREBRALE -- fMRIfMRI
dx sindx sin dx sin
dx sindx sin dx sin
B.P. (23-2-1956) fMRI mano dx
dx sindx sin dx sin
dx sindx sin dx sin
B.P. (23-2-1956) fMRI piede dx
aree del linguaggio - mappa fMRI
ATTIVAZIONE CEREBRALE ATTIVAZIONE CEREBRALE -- fMRIfMRI
dx sindx sin dx sin
dx sindx sin dx sin
P.S. (30/12/1990) generazione di verbi.
P.S. (30/12/1990) generazione di verbi.
dx sindx sin dx sin
dx sindx sin dx sin
““PresurgicalPresurgical fMRIfMRI of Language and Motor of Language and Motor Functions: Validation with Functions: Validation with IntraoperativeIntraoperative ElectrocorticalElectrocortical MappingMapping””
Radiology, 2008 248;579Radiology, 2008 248;579--589589
CORRELAZIONE CORRELAZIONE fMRIfMRI / ECS/ ECS
True PositiveTrue Positive ECS +ECS +fMRIfMRI ++
True NegativeTrue Negative ECS ECS --fMRIfMRI --
WHO
I-II WHO
III WHO
IV All
gliomas Met Men CA All masses
Sensitivity 0.93 0.93 0.65 0.85 0.00 0.71 1.00 0.83
95% C.I. 0.81-0.99 0.68-1.00 0.44-0.83 0.75-0.92 0.00-0.78 0.29-0.96 0.65-1.00 0.74-0.90
Specificity 0.77 0.76 0.93 0.81 0.60 1.00 1.00 0.82
95% C.I. 0.66-0.88 0.59-0.89 0.78-0.99 0.74-0.88 0.26-0.88 0.37-1.00 0.78-1.00 0.75-0.88
TP 41 14 17 72 0 5 7 84
TN 48 26 28 102 6 3 12 123
FP 13 8 2 23 4 0 0 27
FN 3 1 9 13 2 2 0 17
Tags 105 49 56 210 12 10 19 251
IMAGING DI DIFFUSIONEIMAGING DI DIFFUSIONE
Pazienti con tumore cerebralePazienti con tumore cerebrale
fMRI• Dominanza emisferica• Localizzazione aree
eloquenti
DTI• Rapporti fascio/tumore• Dislocazione vs
infiltrazione/distruzione
IMAGING FUNZIONALE E DTI NELLE NEOPLASIEIMAGING FUNZIONALE E DTI NELLE NEOPLASIE
Determinazione del rischio di deficit neurologici post-chirurgiciSelezione paziente candidati alla stimolazione intraoperatoria
Miglioramento pianificazione chirurgica Minor rischio di lesione iatrogena
FiberFiber TrackingTracking of of corticospinalcorticospinal tractstracts
Fasci Fasci corticospinalicorticospinali
TrackingTracking of of corticalcortical associationassociation fibersfibers
Fascicoli longitudinali superiori
Fasci fronto-occipitali inferiori e uncinati
Coinvolgimento dei fasciCoinvolgimento dei fasci
3 pattern di coinvolgimento 3 pattern di coinvolgimento dei fasci di sostanza bianca:dei fasci di sostanza bianca:
JellisonJellison BJ BJ et alet al, , AJNR AJNR 2004; 25(3): 3562004; 25(3): 356--6969
infiltrazioneinfiltrazione
interruzioneinterruzione
dislocazionedislocazione
Infiltrazione del fascioInfiltrazione del fascio
fascicolo fascicolo longitudinale longitudinale superioresuperiore
Interruzione del fascioInterruzione del fascio
•• M.G., 33 anniM.G., 33 anni
•• Astrocitoma WHO IIIAstrocitoma WHO III
fasci fasci frontofronto--occipitaleoccipitale inferiore inferiore e uncinatoe uncinato
Dislocazione del fascioDislocazione del fascio
•• F.F., 36 anniF.F., 36 anni
•• Glioblastoma multiforme Glioblastoma multiforme WHO IVWHO IV
fasci fasci frontofronto--occipitaleoccipitale inferiore inferiore e uncinatoe uncinato
•• G.V., 30 anniG.V., 30 anni
•• Astrocitoma WHO II?Astrocitoma WHO II?
•• Linguaggio: fasci Linguaggio: fasci frontofronto--occipitaleoccipitale inferiore inferiore ee uncinatouncinato, , longitudinalelongitudinale inferioreinferiore e e longitudinale superiore longitudinale superiore di sinistradi sinistra
Dislocazione del fascioDislocazione del fascio
limiti intrinseci: limiti intrinseci: incrociincroci di fibre! di fibre!
anisotropia (lesione, edema): anisotropia (lesione, edema): stop ricostruzione!stop ricostruzione!
Problemi apertiProblemi aperti
Fascio interrottoFascio interrottoFascio incompletoFascio incompleto
completo incompleto
•• Posizionamento delle ROI operatorePosizionamento delle ROI operatore--dipendente: dipendente: conoscenzaconoscenza anatomica a priori!!!anatomica a priori!!!
Validazione intraoperatoria!!!
•• AsleepAsleep--AwakeAwake anesthesiaanesthesia: emisfero sinistro (linguaggio): emisfero sinistro (linguaggio)General anesthesia: emisfero destro o funzioni motorieGeneral anesthesia: emisfero destro o funzioni motorie
•• Visualizzazione dei fasci sul sistema di Visualizzazione dei fasci sul sistema di neuronavigazioneneuronavigazione
•• Mapping corticale e sottocorticale peri/intratumorale: Mapping corticale e sottocorticale peri/intratumorale: LinguaggioLinguaggio: test neuropsicologici : test neuropsicologici (funzioni fonemiche/semantiche:(funzioni fonemiche/semantiche:rilevazione di errori durante la stimolazione)rilevazione di errori durante la stimolazione)Funzioni motorieFunzioni motorie: EMG continua (21 elettrodi), valutazione clinica: EMG continua (21 elettrodi), valutazione clinica
•• Comparsa di risposta funzionale Comparsa di risposta funzionale
limite di resezione limite di resezione
Confronto tra siti di risposta alla Confronto tra siti di risposta alla neurostimolazioneneurostimolazionee e trattografiatrattografia
Avambraccio
Bocca
Confronto Confronto TrattografiaTrattografia e ISS motorio e ISS motorio
volto
mano
Parafasie fonemiche
gamba
TrattografiaTrattografia e ISS motorio e del linguaggioe ISS motorio e del linguaggio
Oligoastrocitoma WHO II
Dita BraccioGamba
Soglia FA: 0.2
Soglia FA:0.1
DTI + fMRI: Vie motorie, aree di attivazione mano e piede dx
INTEGRAZIONE FRA METODICHEINTEGRAZIONE FRA METODICHE
V. BlasiV. Blasi
M. M. CadioliCadioli
A. CastellanoA. Castellano
M. CirilloM. Cirillo
A. GambiniA. Gambini
A. A. IadanzaIadanza
P. P. VezzulliVezzulli