Degeneración Walleriana: Hallazgos en secuencias RM y cuantificación del daño axonal precoz mediante tensor de difusión

Transcripción

1 Degeneración Walleriana: Hallazgos en secuencias RM y cuantificación del daño axonal precoz mediante tensor de difusión Salvador Pedraza * Josep Puig *, Gerard Blasco *, Ferran Prados ^,Imma Boada ^, Alberto Prats, * Departamento de Radiología (IDI), Instituto de Investigación Biomédica de Girona, Hospital Universitari de Girona Dr Josep Trueta, Girona ^ Departamento de Informática y Matemática Aplicada, Universidad de Girona Laboratorio de Neuroanatomía Quirúrgica, Unidad de Embriología y Anatomía Humana, Facultad de Medicina, Universidad de Barcelona

2 Principales 1. Revisar las alteraciones presentes en la degeneración walleriana (DW) y su correlación en los estudios de RM y tensor de difusión (DTI, diffusion tensor imaging). 2. Mostrar el valor de DTI en la cuantificación de la DW y cómo puede predecir la evolución clínica funcional.

3 Concepto La degeneración Walleriana (WD) consiste en una degeneración axonal anterógrada y de sus vainas de mielina secundariamente a una lesión axonal proximal o a nivel de cuerpos neuronales Waller describe el patrón en nervios periféricos después de seccionar el hipogloso y el glosofaríngeo en una rana. La WD se puede presentar tanto en el sistema nervioso periférico como central.

4 Causas La causa más común es el infarto. Otras causas: Tumores Hemorragia Traumatismo Encefalitis Enf desmielinizante Malformación arteriovenosa Lesión primaria: cortical o subcortical

5 Location and tracts Principal tracto afectado: tracto corticoespinal (TCE) Es el mayor tracto de sustancia blanca que regula el movimiento voluntario Se origina en el giro precentral y se extiende longitudinalmente hasta la pirámide bulbar. La WD affecta al tracto ipsilateral al infarto en el territorio de la arteria cerebral media antes del cruce al lado contralateral a nivel la decusación piramidal. Otros tractos: Corticopontino Corticobulbar Radiaciones ópticas Cuerpo calloso

6 Hallazgos histopatológicos y gradación AGUDO SUBAGUDO ESTADIO 1 ESTADIO 2 ESTADIO 3 Degeneratión precoz: fragmentación axonal con pocas alteraciones bioquímicas en la mielina días Rotura de la proteínas mielínicas: bajo coeficiente proteina/lípido. Los lípidos permanecen intactos (tejido más hidrofóbico) semanas Rotura lípidos mielínicos : pérdida de fibras, gliosis infiltración por macrófagos (tejido más hidrofílico) meses CRÓNICO ESTADIO 4 Atrofia: Asimetria/pérdida de volumen tronco encefálico ipsilateral. Pérdida de la fibras degeneradas.

7 Neuroimagen disponible Tomografía computarizada (TC) Secuencias RM ponderadas en T1 (T1WI) Secuencias RM ponderadas en T2 (T2WI) Secuencias de difusión (DWI) Tensor de difusión (DTI) Espectroscopía RM (MRS)

8 Neuroimagen y hallazgos AGUDO SUBAGUDO SUBAGUDO PRECOZ TARDIO CR 1 semana 2-3 semanas 3-4 semanas meses CRÓNICO TC * Normal Normal Normal Atrofia T1WI T2WI/FLAIR DWI MRS Normal Hipo/Normal Normal Normal Normal Hyper Hiper/ = ADC Hiper/ ADC Hiper/ ADC NAA Iso/hipo atrophy Hiper/ atrofia Hiper/iso ADC NAA DTI Normal FA / normal MD FA / normal MD FA / normal MD * No existe realce tras la administración de contraste ; * * En comparación con el tracto normal contralateral ADC: apparent diffusion coeficient; NAA: N-acetyl aspartate; FA: fractional anisotropy; MD: mean diffusivity

9 RM convencional La evolución de las alteraciones en la señal RM a lo largo del tracto de sustancia blanca refleja los cambios bioquímicos que ocurren durante la DW. La rotura de proteínas mielínicas se presenta entre la 4ª y 14ª semana con integridad de las moléculas lipídicas, y por tanto,un tejido más hidrofóbico (ratio lípido/proteina alto y baja señal en T2WI)

10 RM convencional Hiperintensidad en T2WI y/o hipointensidad en T1WI en el TCE afectado durante las primeras 4 semanas (ocasionalmente se puede observar durante la primera semana). Tejido más hidrofílico debido a la rotura de los lípidos mielínicos, proliferación glial y variaciones en el contenido de agua. Después de varios años aparece pérdida de volumen debido a un componente de atrofia: asimetria unilateral en el tronco encefálico (RM o TC).

11 DWI La DWI puede detectar alteraciones en la difusión de agua en una fase muy precoz ante un daño celular. Se han reportado hiperintensidades en el TCE a nivel de pedúnculo cerebral en las primeras 2 semanas tras un infarto cerebral. Los valores de ADC incrementan (> al infarto).

12 DTI La difusión es direccional (=anisotrópica) en tractos normales de substancia blanca debido a un movimiento más libre de las moléculas de aguda a lo largo de los tractos (más restringido perpendicularmente al tracto) DTI Técnica que proporciona información dirección / grado difusión moléculas agua Información n microestructural/propiedades tisulares WD La rotura de la mielina disminuye la anisotropía y eleva los valores de ADC

13 DTI Permite la cuantification in vivo del daño microestructural en los tractos de sustancia blanca La disminución en la anisotropía a lo largo del TCE distal al infarto se ha interpretado como un signo de DW, incluso en ausencia de alteración en las secuencias RM convencionales Recomendación: n: calcular ratios FA La evaluación intra-individual con ratios FA puede detectar un daño del TCE ipsilateral al infarto en individuos con un valor normal alto de FA.

14 DTI Nuestro trabajo (n:60 infartos cerebrales) demostró que la mayoría de pacientes con déficit motor a los 30 después del infarto que presentaban una disminución en los valores de anisotropía no mostraron un cambio de señal en T2 o DWI a nivel del TCE afectado (Puig J. et al. AJNR 2010). Demostramos que los cambios de señal RM en el TCE afectado se asoció a valores bajos de anisotropía. Estos hallazgos sugieren que DTI es una técnica más sensible que la RM convencional para detectar cambios tisulares relacionados con DW. Finalmente, hemos propuesto un punto de corte para el ratio de FA (0.925) para discrimar la evolución motora a los 30 días en pacientes con infarto cerebral

15 Dos aspectos: hiperintensidad y níumero Valoración Cualitativa TC TC T1WI T2WI FLAIR DWI DTI Cambio de señal Valoración Cuantitativa DTI DWI MRS FA, ratio FA ADC NAA

16 Impacto clínico de la DW evaluada por RM convencional La detección por imagen de DW tiene implicaciones clínicas ya que se ha asociado a mala evolución funcional. Existe una importante correlación entre la presencia de hiperintensidad en T2WI-FLAIR i/o DWI en el TCE en las primeras semanas tras un infarto cerebral y mala evolución funcional motora. Los cambios de señal pueden aparecen antes en los imágenes de DWI

17 Impacto clínico de la DW evaluada mediante DTI La DTI permite una mejor evaluación de las alteraciones microestructurales en el TCE que las secuencias RNM convencionales, así como una cuantificación del daño axonal. Valores bajos de FA (anisotropía fraccional) en el TCE afectado se asocia a mayor déficit motor y una peor evolución motora a los 3 meses de un infarto.

18 Impacto clínico de la DW evaluada mediante DTI El valor de anisotropía fraccional potencialmente podría se utilizado como marcador surrogado de imagen para déficit motor. La evaluación precoz del grado de integridad del TCE utilizando parámetros anisotrópicos podrían ser útiles para individualizar y monitorizar terapias específicas de rehabilitación.

19 Caso 1 Varón de 67 años con un infarto de territorio de ACM izquerda que presenta hemiparesia severa derecha. Se aprecia franca hiperintensidad en el TCE izquierdo en secuencias FLAIR a los 30 días, en relación a degeneración walleriana. Las imágenes en DWI y T1WI no muestran hallazgos significativos. Las flechas indican el TCE afectado en el lado izquierdo ( planos axial y coronal).

20 Caso 2 Infarto < 12 horas Día 3 Día 30 FA= rfa= FA= rfa= FA= rfa= Evolución de la intensidad de señal y de los valores anisotropía en el TCE ipsilateral al infarto. Las imágenes de DWI y FLAIR al ingreso muestran un pequeño infarto estriatocapsular izquierdo. Únicamente se aprecia una leve hiperintensidad en DWI en el TCE a nivel del pedúnculo cerebral a los 30 días del inicio, con una reducción en los valores medios de FA y ratio FA (flechas) en relación con daño axonal. El paciente presentó hemiparesia en grado moderado.

21 CONCLUSIONES 1. La degeneración walleriana es un proceso dinámico. 2. Las alteraciones en la señal RM reflejan diferentes estadíos en relación con cambios bioquímicos. 3. Pensar en DW ante una hiperintensidad en el TCE a nivel del tronco encefálico asociado a una lesión superior. 4. DTI es más sensible en la detección del daño axonal relacionado con la DW respecto las secuencias RM convencionales (T2WI y DWI). 5. DTI proporciona biomarcadores de imagen que se correlacionan con el déficit motor tras un infarto cerebral.

22 Referencias Puig J, Pedraza S, Blasco G, et al. Wallerian degeneration in the corticospinal tract evaluated by diffusion tensor imaging correlates with motor deficit 30 days after middle cerebral artery ischemic stroke. Am J Neuroradiol Matsusue E et al. Wallerian degeneration of the corticospinal tracts: postmortem MR-pathologic correlations. Acta Radiol. 2007;(6): Kuhn MJ et al. Wallerian degeneration after cerebral infarction: evaluation with sequential MR imaging. Radiology 1989 (1): Osborn AG. Diagnostic Imaging. Brain. Wallerian Degeneration. I (10): Amirsys Castillo M et al. Early abnormalities related to postinfarction Wallerian degeneration: evaluation with MR diffusion-weighted imaging. J Comput Assist Tomogr. 1999;(6): Mazumdar A et al. Diffusion-weighted imaging of acute corticospinal tract injury preceding Wallerian degeneration in the maturing human brain. Am J Neuroradiol. 2003;(6): Werring DJ et al. Diffusion tensor imaging can detect and quantify corticospinal tract degeneration after stroke. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2000;(2): Thomalla G et al. Diffusion tensor imaging detects early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after ischemic stroke. Neuroimage 2004;(4):