Scopri la Trattografia con Risonanza Magnetica: Cos'è, Vantaggi e Applicazioni Sorprendenti!

La risonanza magnetica (RM) è una tecnica di imaging biomedico sicura e non invasiva. Non è nociva per il paziente perché non sfrutta radiazioni ionizzanti come altre tecniche di imaging, ma si basa sul principio fisico della risonanza magnetica nucleare.

Tra le principali tecniche di neuroimaging troviamo la tomografia computerizzata (TC), la tomografia a emissione di positroni (PET), la tomografia computerizzata a emissione di singolo fotone (SPECT), l’elettroencefalografia (EEG), la stimolazione magnetica transcranica (TMS) e la risonanza magnetica (RM). I progressi tecnologici hanno permesso lo sviluppo del neuroimaging come strumento di primaria importanza oltre che nella ricerca anche nella clinica e nella diagnostica. Le neuroscienze rappresentano l’insieme degli studi scientifici del sistema nervoso. Lo studio del sistema nervoso richiede conoscenze che spaziano dalla biologia alla fisiologia, dalla fisica alla psicologia, dalla medicina all’ingegneria.

Cos'è la Risonanza Magnetica per Diffusione (RM Diffusione)?

La Risonanza Magnetica per Diffusione, nota anche come RM Diffusione o DWI (Diffusion Weighted Imaging), è una tecnica avanzata di imaging utilizzata principalmente in ambito medico per la visualizzazione dettagliata del corpo umano. Il principio fondamentale della RM Diffusione si basa sul moto Browniano delle molecole d'acqua. In condizioni normali, le molecole d'acqua si muovono liberamente in tutte le direzioni (diffusione isotropica). Tuttavia, in presenza di strutture cellulari, come membrane cellulari o fibre di tessuto, il movimento delle molecole può essere ostacolato (diffusione anisotropica).

Per ottenere immagini ponderate in diffusione, vengono utilizzate sequenze di risonanza magnetica specifiche che includono brevi impulsi di campo magnetico (chiamati gradienti) applicati in diverse direzioni. Questi impulsi sensibilizzano l'immagine alle differenze nel movimento delle molecole d'acqua.

Un concetto cruciale nella RM Diffusione è l'anisotropia di diffusione, che descrive come il movimento delle molecole d'acqua varia a seconda della direzione. È importante notare che diversi tipi di tessuti mostrano diverse caratteristiche di diffusione. Ad esempio, il tessuto nervoso solido avrà valori di diffusione molto diversi da quelli del tessuto fluido o cistico.

Imaging del Tensore di Diffusione (DTI)

L’imaging del tensore di diffusione (DTI) è una tecnica di Risonanza Magnetica che permette l’analisi delle proprietà diffusive e della direzionalità del flusso delle molecole d’acqua all’interno dei tessuti in vivo, e si presenta come importante strumento per lo studio dell’architettura microstrutturale delle strutture cerebrali in condizioni sia fisiologiche che patologiche.

Il “tensore di diffusione” è lo strumento matematico che descrive la distribuzione della diffusione nelle tre dimensioni e altro non è che una matrice 3×3 simmetrica. Si ottengono le immagini grazie all’utilizzo nella sequenza RM d’intensi impulsi di gradiente di campo magnetico, applicati prima e dopo un impulso a radiofrequenza di 180°. Si ottiene una mappa della variazione dell’intensità del segnale che fornisce informazioni sulla diffusione lungo la direzione lungo la quale è stato applicato il gradiente di campo magnetico.

Trattografia mediante Tensore di Diffusione

I dati DTI possono inoltre essere usati per la mappatura tridimensionale delle fibre di sostanza bianca (trattografia) per l’esplorazione in vivo della connettività anatomica del cervello umano. Usando i dati raccolti dalla risonanza magnetica con DTI, la trattografia permette una visualizzazione della mappatura 3D delle fibre di sostanza bianca attraverso particolari software di ricostruzione. La trattografia è la sola metodica che consente uno studio 3D non invasivo dell’architettura della sostanza bianca in vivo. Prima del DTI, le informazioni sulle fibre della sostanza bianca si avevano mediante studi invasivi sugli animali. Veniva iniettato del tracciante colorato, dopodiché post-mortem si andava a studiarne la distribuzione.

I principali fasci di fibre di sostanza bianca cerebrale vengono visualizzati in modo tridimensionale mediante particolari software di ricostruzione. I diversi colori corrispondono a vettori direzionali che individuano il decorso di ciascuna fibra secondo l’asse antero-posteriore, ventro-caudale ed interemisferico.

Immagini del cervello acquisite in risonanza magnetica con DTI. Queste sono il risultato di una particolare tecnica di modellazione tridimensionale chiamata trattografia.

La sequenza DTI viene acquisita in modo assolutamente non invasivo per il soggetto, al quale viene solamente richiesto di restare immobile durante l’esame per evitare artefatti da movimento.

Quando si usa la Trattografia?

La Trattografia e una tecnica di risonanza che permette di mappare i fasci di sostanza bianca tramite la diffusione dell’acqua. Le diverse aree di sostanza grigia del cervello sono tra loro connesse tramite fasci fi neuroni conosciuti come sostanza bianca. La preservazione di tali connessioni è essenziale per preservare la funzione delle aree di sostanza grigia.

È utilizzata in quasi tutti gli interventi neurochirurgici oncologici, soprattutto per tumore cerebrale profondo, piccolo o vicino ad aree critiche. Tra le principali applicazioni cliniche del DTI, una delle più importanti è la localizzazione delle lesioni della sostanza bianca. Per alcuni tipi di tumori cerebrali, il neurochirurgo può essere aiutato dalla conoscenza della prossimità e la posizione relativa del tumore rispetto al tratto corticospinale, costituito da fibre motrici che provvedono ai movimenti volontari dei muscoli.

La tecnica di risonanza magnetica con DTI si sta rivelando molto promettente anche nel distinguere la malattia di Alzheimer da altri tipi di demenze o dall’invecchiamento, nell’analisi delle alterazioni della sostanza bianca per disturbi come ADHD, autismo, psicosi nonché in studi sull’abuso di sostanze stupefacenti e alcol. Inoltre, la procedura è utilizzata in ricerca per l’investigazione della connettività delle reti neurali in vivo.

Applicazioni Cliniche e di Ricerca

Diagnosi precoce dell'ictus ischemico: La RM Diffusione è uno strumento diagnostico potente che trova applicazione in diverse aree della medicina.
Valutazione delle lesioni tumorali: La capacità della RM Diffusione di discernere la microstruttura tissutale la rende molto utile nella valutazione delle lesioni tumorali.
Studio delle malattie neurodegenerative: La RM Diffusione è impiegata anche nello studio delle malattie neurodegenerative come la sclerosi multipla, l'Alzheimer, e il Parkinson.
Connettività strutturale del cervello: In analogia con il termine “genoma”, è stato coniato il termine “connettoma”, introdotto da un articolo scientifico nel 2005, che indica una mappa di connettività strutturale del cervello. La connettività strutturale descrive una rete fisica di connessioni, le quali possono corrispondere a fibre o singole sinapsi.

Limitazioni e Considerazioni

Nonostante i numerosi vantaggi, la RM Diffusione presenta alcune limitazioni. La ricerca nel campo della RM Diffusione è in continua evoluzione, con nuovi sviluppi che promettono di ampliare ulteriormente le capacità diagnostiche.

Preparazione all'Esame

Prima di essere sottoposti all' indagine di Risonanza Magnetica al paziente verranno poste una serie di domande alle quali dovrà rispondere. Tali domande hanno lo scopo di prevenire eventuali danni causati dall'esposizione del paziente al forte campo magnetico prodotto dalla macchina di Risonanza Magnetica. In particolare dovrà essere accertata la presenza di pace-maker cardiaco, pompe di infusione interne, neurostimolatori, protesi all'orecchio interno che possono subire danneggiamenti sotto l'azione del campo magnetico.

Analogamente possono costituire controindicazione all'esame la presenza di schegge metalliche all'interno del corpo e in particolare in vicinanza degli occhi, clips metalliche a seguito di interventi chirurgici al cervello o al cuore.

Prima dell’esame bisogna togliere tutti gli accessori metallici e gli apparecchi elettronici (come gli orologi).

Come si Svolge l'Esame

Dopo il colloquio con il medico radiologo, il paziente verrà accompagnato dal TSRM all'interno della sala diagnostica in cui si trova la macchina di Risonanza Magnetica. Il paziente verrà fatto sdraiare su un lettino e in relazione al tipo di organo da studiare potranno essere posizionate all'esterno del corpo le cosiddette "bobine di superficie" (fasce, caschetto, piastre ecc.) sagomate in modo da adattarsi alla regione anatomica da studiare.

Indipendentemente dal tipo di esame da eseguire il paziente dovrà essere collocato all'interno della macchina di Risonanza Magnetica; in tal modo tutto il corpo verrà sottoposto all'azione del campo magnetico.

Qualche volta, a discrezione del medico e in relazione al tipo di patologia da studiare, potrà essere somministrato un mezzo di contrasto (mdc) per via endovenosa. Queste sostanze contrastografiche possono avere in casi molto rari effetti collaterali. L'indagine di Risonanza Magnetica ha una durata variabile; mediamente la permanenza all'interno della macchina è di circa trenta minuti.