Tecnologia in radiologia geriatrica
Roberto Passariello, Alessandro Napoli, Pier Giorgio Nardis
Tecnologia radiologica al servizio dell’anziano
L’innalzamento dell’età media della popolazione ha determinato un notevole incre- mento della richiesta di prestazioni sanitarie che, accanto allo sviluppo di nuovi protocolli terapeutici efficaci e dedicati a questa categoria di pazienti geriatrici, ha comportato lo sviluppo di tecniche e metodiche diagnostiche accurate e poco traumatizzanti; nella pratica clinica, spesso il paziente geriatrico versa in condizioni difficili, e ciò rappre- senta un importante ostacolo alle indagini soprattutto quando queste richiedono tempi lunghi e posizioni poco confortevoli.
Significativi progressi si sono infatti osservati nella diagnostica di tutti i settori spe- cialistici. Si pensi ai notevoli vantaggi derivanti dall’introduzione delle nuove tomogra- fie computerizzate spirali con tecnologia multidetettore nello studio delle patologie car- diovascolari e degli organi cavi addominali con tecniche di endoscopia virtuale.
Analogamente la risonanza magnetica (RM) ha aperto nuove prospettive nello stu- dio del sistema nervoso centrale, in particolare nell’identificazione delle malattie cere- bro-vascolari, e nella valutazione dei principali distretti vascolari. In campo oncologi- co, inconfutabili sono i risultati forniti dalla spettroscopia RM nell’identificazione delle neoplasie prostatiche in fase iniziale.
Accanto a queste nuove metodiche, ve ne sono altre come l’ecotomografia e la mine- ralometria ossea, che grazie ai continui aggiornamenti hanno conosciuto nuovi campi di applicazione in patologia geriatrica.
Metodiche ecografiche
Sebbene l’ultrasonografia in ambito di patologia geriatrica abbia come principale settore di applicazione lo studio della patologia neoplastica della prostata, la più recente inno- vazione deriva dall’introduzione dei mezzi di contrasto (SonoVue, Bracco, Milano).
Tali agenti, costituiti da microbolle ecoriflettenti e introdotti per via endovenosa, si distribuiscono e si concentrano nei vari organi senza uscire dal distretto capillare; ciò offre importanti informazioni circa la vascolarizzazione dei vari organi e di eventuali tessuti ritenuti patologici.
Per fornire un esempio concreto, basti pensare come in campo geriatrico sia parti- colarmente elevato, in pazienti portatori di neoplasie colo-rettali, il riscontro di for- mazioni nodulari epatiche non facilmente caratterizzabili all’esame di base.
L’ecografia con mezzo di contrasto permette di distinguere in modo non invasivo, rapi- do ed economico una lesione secondaria caratteristicamente ipovascolare (Fig. 1), da una
lesione primitiva ipervascolare, da una formazione angiomatosa con il caratteristico potenziamento centripeto (globular enhancement). Infine un’altra prospettiva interes- sante nell’uso degli ultrasuoni, che verrà meglio validata con studi futuri, è la valutazio- ne della densità ossea. È stato infatti osservato che l’osso è caratterizzato da specifici valo- ri di impedenza acustica che dipendono strettamente dal contenuto minerale.
Valutando i valori di densità ossea riscontrati su una falange della mano, si posso- no avere informazioni rapportabili circa il rischio di frattura in distretti diversi e ben lontani, quali appunto le vertebre e il collo femorale. Pertanto, tenendo conto dell’ele- vato rendimento di questa metodica e il bassissimo costo rispetto alla mineralometria ossea computerizzata (circa 1/5), si può pensare a uno screening della popolazione anziana, appunto quella a maggior rischio.
Fig. 1. Ecotomografia epatica eseguita dopo somministrazione endovenosa di mezzo di con- trasto ecografico (SonoVue, Bracco, Milano). Tipiche lesioni secondarie ipoecogene da carcino- ma colo-rettale che non presentano enhancement
Mineralometria ossea computerizzata
Sebbene la diagnostica radiologica abbia avuto come primi campi di applicazione lo studio della patologia scheletrica, compiendo nel tempo notevoli passi fino a divenire metodica imprescindibile nell’inquadramento delle malattie dell’apparato loco moto- re, un importante problema quale la valutazione della densità ossea rimaneva insolu- to. L’invecchiamento progressivo della popolazione espone i soggetti anziani a un rischio di frattura sempre più elevato. Mentre in passato il radiologo si trovava a giudicare una riduzione del tono calcico basandosi solo su segni indiretti dell’esame radiografico, quali l’ipertrasparenza dei segmenti ossei o l’accentuazione del disegno trabecolare dell’osso spongioso, attualmente, grazie alla mineralometria ossea computerizzata (MOC) e alla densitometria a doppia energia fotonica (DEXA, double energy X-ray absorbiometry), è possibile eseguire una valutazione quantitativa della perdita di massa ossea rispetto alla prima e alla seconda deviazione standard del paziente normale.
La DEXA misura l’assorbimento osseo di un raggio X, permettendo all’operatore di stabilire in modo molto preciso (con un errore del 1-2%) la densità ossea e dunque il contenuto di calcio. In caso di crolli vertebrali, inoltre, è possibile integrare i dati den- sitometrici ossei, eseguendo una valutazione morfometrica dei corpi ed evidenziando la presenza di eventuali fratture su base osteoporotica.
Altra affascinante applicazione di queste apparecchiature riguarda la valutazione del- l’osso in sede periprotesica in pazienti portatori di protesi d’anca (Fig. 2). Sottraendo grazie a un software dedicato l’elemento metallico del femore (metal removal), si otten- gono i valori di densità dell’osso circostante che vengono successivamente confrontati con quelli del femore controlaterale; si potranno quindi identificare fenomeni di sclerosi o di rarefazione quale indice di integrazione o meno dell’elemento protesico.
Fig. 2. Esame eseguito per la valutazione dell’osso in sede periprotesica. Nel riquadro di sinistra si osserva il femore con la protesi; a destra è riportato il femore controlaterale che viene esaminato;
i valori di assorbimento ottenuti vengono confrontati con quelli dell’osso in sede periprotesica
Tecnologia TC (tomografia computerizzata) spirale multistrato
Accanto a queste metodiche, quella che senz’altro ha goduto dei maggiori progressi della tecnologia è sicuramente la tomografia computerizzata.
Già nei primi anni ’90, con il passaggio dalle apparecchiature sequenziali che acqui- sivano singolarmente uno strato per rotazione del gantry (complesso tubo radiogeno- detettori), con tempi di acquisizione lunghi, alle apparecchiature spirali, si ebbe un importante cambiamento nell’imaging tomografico. Le apparecchiature spirali, infatti, prevedendo un movimento combinato e continuo del gantry e del lettino porta-pazien- te tale da produrre un’acquisizione di tipo elicoidale (spirale o volumetrica), riduceva- no notevolmente i tempi di acquisizione.
Pertanto, se con le apparecchiature sequenziali l’acquisizione di un volume pari a quello toracico richiedeva in media circa 120 secondi, con le apparecchiature spirali a singolo strato il tempo si riduceva a circa 40 secondi; con evidenti vantaggi sia in ter-
mini di qualità dell’immagine per la riduzione degli artefatti da movimento, sia in ter- mini di comfort del paziente.
Una vera rivoluzione si ha però con l’introduzione della tecnologia multidetettore.
Grazie alla presenza di più file di detettori disposti longitudinalmente rispetto all’asse del paziente (Fig. 3), unitamente a una velocità di rotazione del gantry molto elevata (spirale singolo strato circa 1 sec/rotazione, spirale 4 strati 0,5 sec/rotazione) è possibile acquisire ampi volumi corporei in tempi estremamente brevi (per acquisire un volume pari a quello toracico sono sufficienti circa 20 secondi con un’apparecchiatura multistrato a quattro file di detettori).
Da ciò deriva la possibilità di utilizzare protocolli di acquisizione con collimazioni e spessori di strato estremamente sottili (1 mm) senza influenzare il tempo di acquisi- zione, con notevoli benefici in termini di risoluzione spaziale e conseguente fine dettaglio anatomico.
Fig. 3. Schema di funzionamento di tomografia computerizzata: nell’immagine a si osserva la sequenza di movimenti durante l’acquisizione; l’immagine b mostra l’acquisizione di tipo eli- coidale derivante dal movimento continuo e combinato del gantry e del lettino porta-paziente;
la figura c rappresenta invece l’acquisizione di un volume con apparecchiatura spirale multi- strato a 4 file di detettori ed è ben visibile l’acquisizione di quattro strati contemporaneamente per ogni rotazione del gantry
L’elevata quantità di immagini ottenute (che facilmente superano le 500 unità) con- sente inoltre rielaborazioni con visualizzazione del volume acquisito su diversi piani spaziali (immagini coronali, sagittali, oblique) nonché immagini tridimensionali (3D), fornendo al clinico dettagli anatomici estremamente raffinati (Fig. 4).
Il maggiore impatto della tecnologia multidetettore (TCMD) si è avuto nell’imaging dell’apparato cardiovascolare. Grazie all’elevata velocità di acquisizione, è possibile stu- diare ampi segmenti, e le maggiori esperienze con TCMD riguardano il distretto aor- tico toraco-addominale, i vasi del circolo periferico, i vasi epiaortici e il circolo arte- rioso intracranico, riportando risultati sovrapponibili a quelli delle metodiche di rife- rimento quali l’angiografia a sottrazione digitale con approccio trans-arterioso (DSA - digital subtraction angiography), notoriamente più invasiva.
La diagnosi di tromboembolia polmonare, particolarmente frequente nella popo- lazione geriatrica, è attualmente imprescindibile dall’esecuzione di una TC. Con le appa- recchiature multistrato, grazie all’utilizzo di collimazioni sottili che permettono la visua-
lizzazione anche dei rami più distali delle arterie polmonari, si osserva un significati- vo aumento della sensibilità (Fig. 5).
Sorprendenti sono i risultati nello studio del distretto coronarico. In virtù dell’elevata velocità di acquisizione, i limiti legati al movimento sistolico e diastolico del cuore sono stati quasi completamente superati. L’acquisizione viene fatta in sincronia con il tracciato elet- trocardiografico del paziente (ECG-gating) e, prendendo come punto di riferimento l’on- da R del tracciato, la ricostruzione (sistema retrospettivo) delle immagini viene fatta a un intervallo fisso tale che il cuore risulti una struttura virtualmente “immobile”.
La letteratura in proposito è molto ampia e dimostra come la TCMD nel distretto coronarico abbia numerosi campi di applicazione: valutazione di malattia steno-occlu- siva, con possibilità di evidenziare le componenti della placca aterosclerotica, control- lo della pervietà di stent coronarici (Fig. 6) e by-pass.
Altra importante applicazione della TC multistrato, grazie all’utilizzo di collimazioni sottili, è lo studio dei visceri cavi addominali e pelvici con tecniche di endoscopia virtuale.
Fig. 4. Tomografia computerizzata (TC) eseguita con tecnologia spirale multistrato (4 strati). È evi- dente la voluminosa formazione espansiva solida localizzata nel lobo di destra del fegato (a), con vascolarizzazione di tipo arterioso: epatocarcinoma; le immagini MPR (multiplanar reconstruction) coronale (b) e volume rendering (c) permettono di localizzare in modo corretto la lesione e i rapporti con gli organi circostanti. L’algoritmo MIP (maximum intensity projection) (d), consente di visualiz- zare il ramo arterioso proveniente dall’arteria mesenterica superiore che vascolarizza la lesione
c d
a b
Fig. 5. Esame TC spirale multidetettore. Ottima rappresentazione del difetto di riempimento dei vasi polmonari segmentari (a, b, c) in paziente con embolia polmonare (frecce); è apprezzabile inoltre un’area di addensamento parenchimale in sede periferica relativa all’infarto. L’acquisizione tar- diva (120 sec), eseguita a livello della pelvi, evidenzia la sorgente emboligena, in questi caso a liv- ello della vena femorale superficiale di sinistra
c d
a b
Fig. 6. Immagini di coronarografia con TC spirale 64 strati. a ricostruzione con tecnica volume rendering mostra presenza di stent metallico in corrispondenza del terzo medio dell’arteria coro- naria circonflessa, con ottima visualizzazione del vaso a valle (a). Immagine in asse corto con tec- nica di ricostruzione MIP in cui appare ben visualizzabile l’arteria coronaria di destra che pre- senta peraltro un’alterazione parietale a bassa densità in corrispondenza del terzo prossimale che determina stenosi di grado lieve (a e freccia in b)
a b
Tra tutte le applicazioni, quella che ha riscosso il maggior gradimento da parte dei clinici, degli endoscopisti, ma soprattutto da parte dei pazienti stessi, è sicuramente la colonscopia virtuale.
Sfruttando infatti il contrasto esistente tra l’aria introdotta per via retrograda con un catetere e la parete del colon, è possibile avere una corretta visualizzazione della superfi- cie del viscere, con ottima evidenza di lesioni endoluminali e patologie di parete (Fig. 7).
Attualmente la colonscopia virtuale sta sostituendo lo studio del colon con clisma a doppio contrasto, del quale presenta le medesime indicazioni: casi in cui l’endoscopio non abbia potuto oltrepassare ostacoli, ove il paziente abbia rifiutato di eseguire l’esa- me colonscopico strumentale a causa del discomfort, o casi in cui un quadro di diver- ticolosi o di rischio di perforazione controindichino l’introduzione dell’endoscopio.
Fig. 7. Esame eseguito con tecnologia TC spirale multidetettore dopo insufflazione di aria. Ben evi- dente la formazione polipoide peduncolata a livello sigmoideo (a). La ricostruzione con algorit- mo 3D e fly through, fornisce una visione endoscopica della lesione (b)
a b
Tecnologia a risonanza magnetica
Sin dall’introduzione dei primi tomografi a RM, metodica che sfrutta le proprietà magnetiche delle diverse molecole che compongono la materia, vennero intuite le enor- mi potenzialità in campo di imaging medico.
Infatti, l’elevato potere di contrasto permette di distinguere i tessuti in base alla loro composizione chimico-fisica evidenziando, con alta sensibilità, la presenza di aspetti patologici, in quanto dotati di segnale caratteristico, e di differenziarli dai tessuti normali.
È d’esempio la patologia neoplastica del pancreas: a differenze lievi o minime di densità in zone contigue visibili alla TC, la RM contrappone la normale intensità del parenchima a quella bassa tipica del segnale di tumore.
In ambito geriatrico, i principali risvolti clinico-terapeutici derivano dall’utilizzo della RM nello studio del sistema nervoso centrale, essendo divenuta metodica di riferimento, non solo in elezione, ma anche in urgenza, nel dimostrare lesioni ischemiche cerebrali.
Accanto infatti alle classiche sequenze T1- e T2-pesate che evidenziano la presenza di liquido edematoso nel contesto del parenchima cerebrale, sono state messe a punto sequenze come le FLAIR (fluid attenuation inversion recovery). Con queste, mediante
l’utilizzo di opportuni impulsi di radiofrequenza, viene soppresso il segnale dell’acqua libera presente nel liquor ventricolare e nei solchi corticali dello spazio subaracnoideo, esaltando di conseguenza il segnale dell’edema parenchimale delle lesioni ischemiche.
Un ulteriore incremento della sensibilità nell’identificazione precoce delle lesioni ischemiche si ottiene con le sequenze di diffusione (DWI, diffusion weighted image).
Queste infatti sono in grado di identificare l’edema citotossico conseguente al danno delle pompe di membrana ATP-dipendenti che interessa le cellule cerebrali nelle fasi inizia- li dell’ischemia (Fig. 8).
Fig. 8. Immagine di risonanza magnetica (RM) assiale ottenuta utilizzando una sequenza in dif- fusione, mostra un’area di alterata intensità di segnale in corrispondenza della corticale occi- pitale di destra, da riferire a lesione ischemica
Altro importante campo di applicazione, come già detto per la TCMD, è sicuramen- te la patologia vascolare. Con le sequenze TOF (time of flight), infatti, si sfruttano le proprietà magnetiche dei protoni del sangue che scorre nei vasi, e utilizzando oppor- tune sequenze si ottiene un’ottima rappresentazione del distretto vascolare. Le princi- pali indicazioni prevedono lo studio del circolo arterioso e venoso intracranico dei vasi del collo. Di contro, questo tipo di sequenze risente molto delle turbolenze di flusso, potendo in molti casi sovrastimare una stenosi, dare falsi positivi nonché una scarsa rap- presentazione del tratto distale alla stenosi. Presentano inoltre numerosi limiti nella caratterizzazione delle placche, e infine richiedono tempi di acquisizione estremamente lunghi (6-7 minuti per i vasi del collo).
Per tale motivo attualmente si preferiscono protocolli Angio-RM con mezzo di con- trasto paramagnetico (CE-MRA, contrast enhancement magnetic resonance angio- graphy).
Con un singolo bolo di 10-15 ml di mezzo di contrasto si ottengono risultati sor- prendenti nell’identificazione di alterazioni di calibro di un vaso, così come importan- ti informazioni sulla morfologia della placca, sulla presenza di lesioni tandem e sul grado della stenosi, con tempi di acquisizione estremamente brevi (circa 10 secondi per i vasi del collo) (Fig. 9).
Il settore che in un prossimo futuro beneficerà di più dell’avanzamento tecnologico della RM in campo geriatrico è la spettroscopia nello studio del carcinoma prostatico.
L’imaging spettroscopico, ampiamente utilizzato in neuroradiologia, trova un’impor- tante applicazione nello studio delle neoplasie prostatiche, dove consente di identificare i vari costituenti tissutali grazie alla possibilità di quantificare le diverse componenti dello spettro del fosforo organico-inorganico, permettendo così di differenziare, con certezza quasi assoluta,il tessuto normale da quello tumorale; è ragionevole pensare che diverrà com- plementare, per esempio, a uno studio ecografico transrettale di dubbia interpretazione.
Fig. 9. a Esame Angio-RM eseguito dopo somministrazione endovenosa di mezzo di contrasto para- magnetico: stenosi di grado severo a livello della biforcazione carotidea sinistra che si estende distal- mente coinvolgendo l’arteria carotide interna.La carotide interna presenta omolateralmente un inginoc- chiamento.A destra si osserva una stenosi all’origine dell’arteria carotide esterna.b Immagini e TC mul- tidetettore ricostruite con tecnica MIP: ottima correlazione anatomo-patologica con le immagini RM
a b
Letture consigliate
• Catalano C, Fraioli F, Laghi A et al (2004) Infrarenal aortic and lower-extremity arterial disea- se: diagnostic performance of multi-detector row CT angiography. Radiology 231:555-563
• Catalano C, Pediconi F, Nardis P et al (2004) MR angiography with MultiHance for imaging the supra-aortic vessels. Eur Radiol 14(Suppl 7):O45-O51; discussion O61-O62
• Coakley FV, Kurhanewicz, Lu Y et al (2002) Prostate cancer tumor volume: measurement with endorectal MR and MR spectroscopic imaging. Radiology 223:91-97
• Ghaye B, Szapiro D, Mastora I et al (2001) Peripheral pulmonary arteries: how far in the lung does multi-detector row spiral CT allow analysis? Radiology 219:629-636
• Heushmid M, Kuettner A, Schroeder S (2005) ECG-gated 16-MDCT of the coronary arte- ries: assessment of image quality and accuracy in detecting stenoses. AJR Am J Roentgenol 184:1413-1419
• Kanis JA (2002) Diagnosis of osteoporosis and assessment of fracture risk. Lancet 359:1929-1936
• Laghi A, Di Giulio E, Iannaccone R et al (2002) Computed tomographic colonography (virtual colonoscopy): blinded prospective comparison with conventional colonoscopy for the detection of colo-rectal neoplasia. Endoscopy 34:1-6
• Laghi A, Iannaccone R, Carbone I et al (2002) Detection of colorectal lesions with virtual com- puted tomographic colonography. Am J Surg 183:124-131
• Marx JJ, Mika-Gruettner A, Thoemke F et al (2002) Diffusion weighted magnetic resonance imaging in the diagnosis of reversible ischaemic deficits of the brainstem. J Neurol Neurosurg Psychiatry 72:572-575
• Ricci P, Laghi A, Cantisani V et al (2005) Contrast-enhanced sonography with SonoVue: enhan- cement pattern of focal benign liver lesions and correlation with dynamic gadobenate dime- glumine-enhanced MRI. AJR Am J Roentgenol 184:821-827
• Ropers D, Baum U, Pohle K et al (2003) Detection of coronary artery stenoses with thin-slice multi-detector row spiral computed tomography and multiplanar reconstruction. Circulation 107:664-666
• Rovir A, Rovira-Gols A, Pedraza S et al (2002) Diffusion-weighted MR imaging in the acute phase of transient ischemic attacks. AJNR Am J Neuroradiol 23:77-83
• Rubin GD, Schmidt AJ, Logan LJ, Sofilos MC (2001) Multi-detector row CT angiography of the lower extremity arterial inflow and runoff: initial experience. Radiology 221:146-158
• Von Herbay A,Vogt C, Willers R, Hanersinger D (2004) Real time imaging with the sonographic contrast agents SonoVue: differentiation between benign and malignant hepatic lesions. J Ultra- sound Med 23:1557-1568
• Yu KK, Scheider J, Hricak H et al (1999) Prostate cancer: prediction of extracapsular extension with endorectal MR imaging and three-dimensional MR spectroscopic imaging. Radiology 213:481-488
