Πέμπτη, 1 Νοεμβρίου 2012

Η συμβολή της μαγνητικής τομογραφίας στην διερεύνηση και την διάγνωση της νόσου Alzheimer

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας η επιμήκυνση του προσδόκιμου ζωής των πληθυσμών παγκόσμια αποτελεί μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις αφού η γήρανση οδηγεί στην δέσμευση περισσότερων οικονομικών και ανθρωπίνων πόρων σε όλα τα κράτη για την φροντίδα των ατόμων τρίτης ηλικίας με άνοια. Μέχρι το 2050 ο αριθμός των ανθρώπων άνω των 65 ετών αναμένεται να φθάσει τα δύο δισεκατομμύρια.
Αυτό σημαίνει πως στις προηγμένες χώρες αναμένεται τα επόμενα  χρόνια  περίπου το ένα τρίτο του πληθυσμού θα αποτελείται από άτομα τρίτης ηλικίας με προοπτική περαιτέρω αύξησης.
Σήμερα, οι άνοιες με συχνότερη τη νόσο Αλτσχάιμερ, είναι ένα σημαντικό ιατρικό, κοινωνικό και οικονομικό πρόβλημα. Ο αριθμός των ασθενών αυξάνεται αλματωδώς: υπάρχουν 150.000 ασθενείς στην Ελλάδα, 6.000.000 στην Ευρώπη και 26.000.000 παγκοσμίως. Στο μέλλον, ο αριθμός και το κόστος της φροντίδας των ατόμων της μεγάλης αυτής πληθυσμιακής ομάδας θα αυξηθούν σημαντικά.
Η εξέλιξη της ιατρικής τεχνολογίας και η βελτίωση της ποιότητας ζωής έχει αυξήσει τον αριθμό των ανθρώπων που φθάνουν σε βαθύ γήρας, το οποίο σχετίζεται με την εμφάνιση εκφυλιστικών παθήσεων του εγκεφάλου που δεν επιτρέπουν στους ασθενείς να αυτοεξυπηρετηθούν.
Η γεροντική άνοια με κυριότερο εκπρόσωπο τη νόσο Alzheimer  επηρεάζει παγκόσμια πάνω από το 10% του ηλικιωμένου πληθυσμού και αποτελεί ένα σοβαρό θέμα δημόσιας υγείας που συνεπάγεται και σημαντική οικονομική επιβάρυνση των ασφαλιστικών φορέων.
Διάφοροι λόγοι έχουν προκαλέσει τη στροφή της επιστήμης στη μελέτη αυτού του φαινόμενου. Καταρχήν το οικονομικό κόστος της φροντίδας θα ήταν τεράστιο για τα κράτη αν οι οικογένειες δεν αναλάμβαναν αυτή την υποχρέωση, έτσι η συνεισφορά τους είναι εξαιρετικά σημαντική όχι μόνο για τα ασθενούντα μέλη τους, αλλά και για την κοινωνία γενικότερα.
Καθώς η νόσος Αλτσχάιμερ επηρεάζει όχι μόνο τον ασθενή, αλλά και ευρύτερα την οικογένειά του, η πρώιμη διάγνωση είναι ιδιαίτερα σημαντική γιατί δίνει τα χρονικά περιθώρια αποδοχής της κατάστασης, διατήρησης της ποιότητας ζωής ασθενών και φροντιστών και εφαρμογής των κατάλληλων προληπτικών θεραπευτικών στρατηγικών, φαρμακευτικών ή μη.
Παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχει ριζική θεραπεία, τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιούμε φάρμακα που ανακόπτουν αποτελεσματικά την εξέλιξη της νόσου και ελέγχουν τα συμπτώματά της, ιδίως όταν χορηγηθούν στα αρχικά στάδια. Συνεπώς η έγκαιρη διάγνωση και κατ΄ επέκταση η καλύτερη περιγραφή των επιπτώσεων της νόσου βοηθάει στην επιβράδυνση της πορείας της με την επιλογή κατάλληλης αγωγής.
Απάντηση στο ανωτέρω πρόβλημα έρχεται να δώσει η μαγνητική τομογραφία η οποία τα τελευταία 16 χρόνια έχει προσφέρει ενδελεχή μελέτη του ανθρώπινου εγκεφάλου. Οι ερευνητικές αυτές προσπάθειες έχουν οδηγήσει πλέον στην καθημερινή κλινική εφαρμογή των μεθόδων για την διάγνωση την ποσοτική ανάλυση και την εκτίμηση της πορείας της νόσου με μη επεμβατικό τρόπο και χωρίς την επιβάρυνση του εξεταζόμενου με ιοντίζουσες ακτινοβολίες ή την χορήγηση ραδιοφαρμάκων επιτρέποντας την συχνή επανάληψη της εξέτασης.
Με την εφαρμογή των πολυάριθμων μεθόδων απεικόνισης και φασματοσκοπίας μαγνητικού συντονισμού είναι δυνατή η ανίχνευση πολλών χαρακτηριστικών της νόσου Alzheimer ακόμα και σε πολύ πρώιμο στάδιο όπου δεν είναι ιδιαίτερα εμφανείς με άλλες απεικονιστικές ή κλινικές εξετάσεις.
Επίσης η εφαρμογή των διαθέσιμων τεχνικών της μαγνητικής τομογραφίας και φασματοσκοπίας γεφυρώνει το χάσμα της ανατομικής απεικόνισης και της μοριακής απεικόνισης καθώς προσφέρει την δυνατότητα χωρικής απεικόνισης της συγκέντρωσης σημαντικών βιομορίων, της σύστασης ιστών, της μικροδομής και της συμπεριφοράς των περιοχών του εγκεφάλου που επηρεάζονται από την νόσο. Επίσης με την βοήθεια αυτών των τεχνικών είναι δυνατή η μελέτη της αποτελεσματικότητας των διαθέσιμων φαρμάκων ή άλλων ειδών θεραπείας καθώς επίσης και σε ερευνητικό επίπεδο η μελέτη για την δημιουργία νέων φαρμάκων.



Η ΝΟΣΟΣ ALZHEIMER KAI Η ΑΝΑΓΚΗ ΕΓΚΑΙΡΗΣ ΔΙΑΓΝΩΣΗΣ

Ο Γερμανός ψυχίατρος Lois Alzheimer ήταν ο πρώτος ο οποίος παρουσίασε το 1907 την περίπτωση γυναίκας ασθενούς 51 ετών η οποία ανέπτυξε παρανοϊκό ιδεασμό και μεταγενέστερα διαταραχές του λόγου. Σε ιστολογική εξέταση του εγκεφάλου διαπιστώθηκε ατροφία του εγκεφαλικού φλοιού και σημαντικές αλλαγές τις οποίες περίγραψε ως γεροντικές πλάκες.
Η νόσος θεωρήθηκε σπάνια και μέχρι το 1960 περίπου 100 δημοσιεύσεις αναφέρονται στη βιβλιογραφία. Στη δεκαετία του 1960 μέχρι σήμερα έχουν δημοσιευθεί χιλιάδες εργασίες σχετικά με την περιγραφή, την διάγνωση και την θεραπεία της νόσου, τόσο που από σπάνια διαταραχή, έχει πλέον χαρακτηρισθεί ως η πλέον συνηθισμένη νόσος του ηλικιωμένου πληθυσμού και η τέταρτη αιτία θανάτου.
Η φυσική πορεία της νόσου Alzheimer οδηγεί τελικά τους ασθενείς στον θάνατο. Η εκφύλιση του εγκεφάλου αρχικά περιορίζεται σε δομές που σχετίζονται με τη μνήμη και τις νοητικές λειτουργίες γενικότερα. Στη συνέχεια όμως επεκτείνεται σταθερά σε ευρύτερες περιοχές του εγκεφάλου επηρεάζοντας σταδιακά όλες τις λειτουργίες και τα συστήματα του σώματος. Η πιο συχνή αιτία θανάτου των ανοϊκών ασθενών είναι οι λοιμώξεις μια που, καθώς η νόσος εξελίσσεται, το ανοσοποιητικό σύστημα όπως και ο οργανισμός συνολικά είναι αποδυναμωμένα.
Ο όρος άνοια τύπου Alzheimer  ή νόσος Alzheimer χρησιμοποιείται για την κατάσταση της υγείας η οποία χαρακτηρίζεται από χρόνια και προοδευτικά εξελισσόμενη έκπτωση των νοητικών λειτουργιών. Πιο συγκεκριμένα η νόσος Alzheimer οδηγεί στην ανάπτυξη δυσλειτουργιών στις νοητικές λειτουργίες οι οποίες εκδηλώνονται με:
  1.  προβλήματα στην μνήμη
  2.  διαταραχές του λόγου,
  3. απραξία,
  4. αγνωσία και διαταραχές στην εκτελεστική λειτουργικότητα.
Αυτή η προσβολή των νοητικών διαταραχών οδηγεί σε γενικότερη διαταραχή της συμπεριφοράς καθιστώντας το μη αυτοεξυπηρετώμενο.



Άλλες νόσοι που εμφανίζουν παρόμοια συμπτωματολογία δυσχεραίνοντας την διαφοροδιάγνωση της νόσου Alzheimer είναι:

  1. η νόσος Pick,
  2. η γεροντική άνοια
  3. η αρτηριοσκληρυντική ή πολυεμφρακτική άνοια.
  4.  η νόσος του Parkinson,
  5. η χορεία Huntington,
  6.  η σκλήρυνση κατά πλάκας,
  7.  κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις,
  8. λοιμώξεις όπως η νόσος Jacob-Cretzfeld.
Επίσης έκπτωση της πνευματικής κατάστασης με παρόμοια κλινική εικόνα με την νόσοAlzheimer  εμφανίζεται σε νοσήματα όπως:
  1. ο υποθυρεοειδισμός,
  2. η στέρηση βιταμίνης Β12,
  3.  ο χρόνιος αλκοολισμός,
  4.  η ηπατική ανεπάρκεια,
  5. διάφορα νεοπλάσματα,
  6. η ουραιμία
  7.  νοσήματα του κολλαγόνου
  8.  αγγειακές βλάβες,
  9.  λοιμώδη νοσήματα
  10.  φλεγμονώδη νοσήματα
  11.  τον υδροκέφαλο(Τσολάκη & Κάζης 2005).
Οι παραπάνω ομοιότητες της συμπτωματολογίας των παραπάνω παθήσεων με την νόσοAlzheimer καθιστά πού σημαντική την έγκαιρη και έγκυρη διάγνωση.
Στατιστικά σε άτομα της τρίτης ηλικίας  ο συχνότερος τύπος άνοιας είναι η νόσος Alzheimer (45-70%).



Εικόνα 1: Η παραπάνω γραφική παρουσιάζει το ποσοστό που πλήττεται από την νόσοAlzheimer παγκόσμια ανά ηλικιακή ομάδα.   (προσαρμογή από Ritchie and Kildea, 1995)



Σε πρόσφατη μελέτη στην Ελλάδα, το κόστος φροντίδας ασθενών με ΝΑ υπολογίστηκε μεταξύ των 400 και 1.400 ευρώ τον μήνα ανάλογα με το στάδιο της νόσου.
Στην Ελλάδα, το ποσοστό των πασχόντων από την νόσο Alzheimer υπολογίζεται από 5,0 % σε άτομα ηλικίας 70-74 και φθάνει το 57,1% για άτομα άνω των 90 ετών. Η νόσος Alzheimerαν και είναι σπάνια σε ηλικίες κάτω από 45 ετών, έχουν παρατηρηθεί και περιπτώσεις σε ηλικίες ακόμα και κάτω των 30 ετών.  



Εικόνα 2 Διαφορές στην εμφάνιση της νόσου στις αναπτυγμένες και στις αναπτυσσόμενες χώρες και η σχετική πρόβλεψη για τα επόμενα 30 χρόνια. (προσαρμογή από Ferri CP et al, Lancet, 2005 Διεθνής Εταιρεία Αlzheimer).

Ο κυριότερος παράγοντας κινδύνου είναι η αύξηση της ηλικίας. Επιπλέον, τελευταία πολλαπλασιάζονται αλματωδώς οι επιστημονικές ενδείξεις που συνδέουν τους γνωστούς παράγοντες κινδύνου για την καρδιαγγειακή νόσο (υπέρταση, σακχαρώδης διαβήτης, υπερχοληστεριναιμία, παχυσαρκία, κάπνισμα) και με τη νόσο Αlzheimer, κάτι που επιτρέπει μερικώς την πρόληψή της. Πρόσφατες σχετικές μελέτες δείχνουν ότι ο έλεγχος της αρτηριακής πίεσης, του σωματικού βάρους, των επιπέδων σακχάρου και χοληστερόλης στο αίμα είναι ευεργετικός τόσο για τον εγκέφαλο όσο και για το καρδιαγγειακό σύστημα.
Επιπλέον, έχει παρατηρηθεί ότι η συστηματική σωματική αλλά και πνευματική άσκηση και η υγιεινή διατροφή προστατεύουν από την άνοια. Ειδικότερα, όσοι ασκούνται πνευματικά  πλήττονται από την  νόσο Alzheimer σε μικρότερη συχνότητα ή σε ηπιότερη μορφή.


1.4.Τα συμπτώματα της νόσου Alzheimer.

Η άνοια τύπου Alzheimer έχει προοδευτική και μη αναστρέψιμη εξέλιξη. Το κύριο χαρακτηριστικό της άνοιας και ειδικά της ΝΑ είναι η σταδιακή απώλεια της μνήμης και άλλων πνευματικών ικανοτήτων η οποία είναι δύσκολο να διαγνωστεί στα ηλικιωμένα άτομα αφού η επιδείνωση της μνήμης σε αυτή την ηλικία είναι συνηθισμένη.
Στα αρχικά στάδια η διάγνωση είναι πάρα πολύ δύσκολη λόγω της  έλλειψης συνειδητοποίησης της νόσου εκ μέρους του ασθενούς γεγονός που μπορεί να καθυστερήσει την αναζήτηση ιατρικής βοήθειας.
Η νόσος οδηγεί σταδιακά σε αμέλεια καθημερινών πράξεων όπως η ένδυση, η προσωπική υγιεινή, οι συναλλαγές και οι μετακινήσεις αλλά και στην εμφάνιση διαταραχών συμπεριφοράς όπως είναι το αδικαιολόγητο άγχος, η ανησυχία, η καχυποψία, η επιθετικότητα και η εμφάνιση ψευδαισθήσεων.

Τα κλινικά σημεία της νόσου είναι τα εξής:
  1. οι διαταραχές  μνήμης,
  2. αφασία  (απώλεια ή μείωση του λόγου),
  3. απραξία,
  1. αγνωσία,
  2. Διαταραχές της διάθεσης, με συνηθέστερη την κατάθλιψη.
  3. Διαταραχή της αντίληψης με ψευδαισθήσεις
  4. Η ανησυχία η οποία εκδηλώνεται με άσκοπη περιπλάνηση
  5. Επιθετικότητα με τη μορφή λεκτικής ή σωματικής βίας
  6. Η διαταραχή της συμπεριφοράς με άρση των σεξουαλικών αναστολών ή την υπερσεξουαλικότητα
  7. Άγχος και απόσυρση ή παθητικότητα.
Άλλες πολύ συχνές διαταραχές που εμφανίζονται είναι οι διαταραχές του ύπνου και της όρεξης, οι οποίες επιδεινώνουν την συνολική υγεία του ατόμου και οι οποίες επιδεινώνονται συνήθως μετά την δύση του ηλίου.
Τα συμπτώματα μπορούν να γίνουν καλύτερα κατανοητά στο πλαίσιο των τριών σταδίων εξέλιξής της: ήπια, μέτρια και σοβαρή νόσος. Σε κάθε ασθενή, η εξέλιξη της νόσου έχει διαφορετική πορείας εμφάνισης συμπτωμάτων. Ορισμένα από τα συμπτώματα μπορεί να εμφανιστούν σε οποιοδήποτε στάδιο της νόσου. Κατά την εξέλιξη της νόσου εμφανίζονται και ορισμένες σύντομες περίοδοι διαύγειας.




2. Οι εφαρμογές της μαγνητικής τομογραφίας στην νόσοAlzheimer

Η μαγνητική τομογραφία είναι μία σχετικά απλή, μη επεμβατική και ανώδυνη εξέταση. Η λήψη των απαραίτητων εικόνων σε μία εξέταση εγκεφάλου διαρκή περίπου μισή ώρα. Ο ασθενής ξαπλώνει στην εξεταστική τράπεζα του τομογράφου, τοποθετείται στο κεφάλι μία συσκευή που μοίαζει με κράνος (για την λήψη του σήματος) και ύστερα εισέρχεται στο τούνελ όπου και λαμβάνει χώρα η εξέταση. Κατά την διάρκεια της εξέτασης η μόνη ενόχληση του εξεταζόμενου είναι ο θόρυβος από την λειτουργία του τομογράφου ο οποίος όμως δεν είναι συνεχής και διαρκεί μόνο κατά την λήψη εικόνων.



Εικόνα 3: Διαδικασία τοποθέτησης του ασθενούς για την εξέταση της μαγνητικής τομογραφίας

Ο εξεταζόμενος όταν τοποθετείται στον μαγνητικό τομογράφο εισέρχεται εντός ισχυρού μαγνητικού πεδίου (τουλάχιστον 1.5 Tesla - 15.000 φορές ισχυρότερο από το μαγνητικό πεδίο της γής). Υπό αυτές τις συνθήκες οι πυρήνες υδρογόνου του σώματος (που βρίσκονται σχεδόν σε όλες τις ενώσεις - νερό, λίπος και άλλες οργανικές ενώσεις) προσανατολίζονται παράλληλα ως προς της μαγνητικές γραμμές του πεδίου. Αφού λοιπόν η προς εξέταση περιοχή του εγκεφάλου έχει έρθει στην επιθυμητή κατάσταση μετά με την εφαρμογή τοπικών μικρών μεταβολών στην ένταση του μαγνητικού πεδίου επιλέγεται ακριβώς η περιοχή λήψης εικόνων.
Κατά την διάρκεια της εξέτασης ο μαγνητικός τομογράφος εκπέμπουν ραδιοκύματα (RF) με συγκεκριμένη συχνότητα τέτοια ώστε να αλλάξει η κατάσταση των πυρήνων υδρογόνου. Με την παύση της εκπομπής οι πυρήνες επιστρέφουν στην αρχική τους κατάσταση και εκπέμπουν ένα αδύνατο σήμα ραδιοσυχνότητας το οποίο μετά από επεξεργασία μας δίνει τις επιθυμητές εικόνες ή άλλες ποσοτικές πληροφορίες για την κατάσταση του εγκεφάλου.


Εικόνα 4: Τυπική δομή ενός συστήματος απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού.


2.1 Κλασσικές απεικονιστικές μέθοδοι.

Στην μαγνητική τομογραφία οι εικόνων αναπαριστώνται με αποχρώσεις του γκρί. Η κλίμακα των αποχρώσεων του γκρι που χρησιμοποιείται βασίζεται στις διαβαθμίσεις της έντασης του μετρούμενου σήματος. Όπως προαναφέρθηκε υψηλές εντάσεις σήματος αντιστοιχούν συνήθως σε "ανοιχτόχρωμες" αποχρώσεις του γκρι.
Αντίθετα με ότι συμβαίνει σε άλλες απεικονιστικές μεθόδους με ακτίνες Χ, στην απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού οι παράμετροι που καθορίζουν την ένταση του σήματος είναι πολυάριθμες.
Οι αποχρώσεις του γκρι, και επομένως η αντίθεση σε μια εικόνα, καθορίζονται από την ρύθμιση συγκεκριμένων παραμέτρων λειτουργίας του μαγνητικού τομογράφου οι οποίες επηρεάζουν την ανάλυση των εικόνων, ποιοι ιστοί και ποια φαινόμενα θα απεικονιστούν καλυτέρα και το αν θα ληφθούν εικόνες οι ποσοτικά δεδομένα.



Εικόνα 5: Άνω σειρά, από αριστερά προς τα δεξιά, απεικόνιση πυκνότητας πρωτονίων (Proton density), T2 απεικόνιση (T2 weighted). Κάτω σειρά T1 απεικόνιση (T1 weighted),  T1 απεικόνιση μετά την χορήγηση σκιαγραφικής ουσίας (γαδολίνιο). Είναι εμφανής η δραματική επίδραση της μεταβολής των παραμέτρων λειτουργίας του μαγνητικού τομογράφου στην μορφή της απεικόνισης.




Εικόνα 6: Ογκομέτρηση ιπποκάμπου



Εικόνα 7 Ογκομέτρηση μεσολοβίου.
2.2 Λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (fMRIfunctional MagneticResonance Imaging)

Η λειτουργική απεικόνιση αποτελεί σχετικά νέα μέθοδο απεικόνισης. Η τεχνική αναφέρεται κυρίως σε μεθόδους παρατήρησης διεργασιών που επιτελούνται στον εγκέφαλο. Ουσιαστικά οι τεχνικές αυτές βασίζονται στα φαινόμενα που συμβαίνουν όταν μεταβάλλεται η στάθμη του οξυγόνου στο αίμα. Κατά τη διάρκεια της ενεργοποίησης του εγκεφάλου (προς εκτέλεση ορισμένης διεργασίας) το αγγειακό σύστημα παρέχει περισσότερο οξυγονωμένο αίμα (2 με 4 φορές περισσότερο αίμα). Μετά την προκλητή ενεργοποίηση (ερεθίσματα οπτικά, ακουστικά αφής και απλές ασκήσεις σκέψης ή απομνημόνευσης) περιοχών του εγκεφάλου παρατηρείται μία σχετική καθυστέρηση (3 με 6 δευτερόλεπτα) στην αύξηση της κυκλοφορίας και του όγκου του αίματος στην περιοχή ενδιαφέροντος. Μόνο μετά την πάροδο αυτού του χρονικού διαστήματος παρατηρείται η ενεργοποίηση της περιοχής. Και συνεπώς η τοπική αύξηση της έντασης του μετρούμενου από τον μαγνητικό τομογράφο σήματος.
Τα τελευταία χρόνια η τεχνική αυτή εφαρμόζεται όλο και συχνότερα λόγω των πλεονεκτημάτων που εμφανίζει. Σημαντικότερη κλινική εφαρμογή σήμερα είναι η μελέτη των λειτουργιών των διαφόρων περιοχών του εγκεφάλου. Με την παρατήρηση της λειτουργικότητας του ιστού είναι δυνατός ο προσδιορισμός της περιοχής που δεν λειτουργεί ομαλά και κατά συνέπεια έχει εκφυλιστεί από τις μεταβολές του φλοιού που οφείλονται στην νόσο Alzheimer. Επίσης εφαρμόζεται για την παρατήρηση της πορείας της θεραπείας και της κατάστασης πολλών λειτουργιών του εγκεφάλου σε συνάρτηση με την εξέλιξη της ασθένειας στον χρόνο. Συνεπώς αποτελεί το κυριότερο εργαλείο για την μελέτη των μηχανισμών σκέψης, των αντιδράσεων, των διαδικασιών μάθησης και άλλων πνευματικών διεργασιών σε ασθενείς με άνοια Alzheimer.


Εικόνα 8: Τρισδιάστατη απεικόνιση του εγκεφάλου και ανακατασκευή εικόνων σε όλες τις διαστάσεις. Οι περιοχές με πορτοκαλί απόχρωση απεικονίζουν τις περιοχές ενεργοποίησης του εγκεφάλου, ενώ ο κορεσμός του χρώματος απεικονίζει ποσοτικά την ένταση του λαμβανόμενου σήματος και συνεπώς τον βαθμό ενεργοποίησης της απεικονιζόμενης περιοχής.

2.3 Απεικόνιση διάχυσης (diffusion weighted imaging-DWI) - απεικόνιση τανυστή διάχυσης (diffusion tensor imaging-DTI)

Οι εφαρμογές της απεικόνισης μοριακής διάχυσης αποτελούν σημαντική εξέλιξη στην απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού καθώς είναι δυνατή η απεικόνιση και η ποσοτική περιγραφή της μικροδομής και της διάταξης των ιστών και των νευρώνων έτσι ώστε να είναι δυνατή η καλύτερη περιγραφή της πορείας της νόσου.
Η διάχυση του νερού στους βιολογικούς ιστούς δεν είναι τυχαία ή ελεύθερη αλλά εξαρτάται από την δομή και την κατάσταση τους. Ανιχνεύεται με την βοήθεια της τεχνικής απεικόνισης διάχυσης (diffusion weighted imaging - DWI) ενώ περιγράφεται ποσοτικά από την τιμή τουσυντελεστή ADC (φαινομενικός συντελεστής διάχυσης - apparent diffusion coefficient) διαφέρει ανάλογα με τον μελετώμενο ιστό και εκφράζει την ευκολία με την οποία το νερό ταξιδεύει μέσα και γύρω από τα κύτταρα και κατ’ επέκταση τους ιστούς. Στους φυσιολογικούς ιστούς σε όλους τους ανθρώπους οι τιμές αυτές είναι σταθερές και εξαρτώνται από την μελετώμενη περιοχή. Σε ασθενείς με άνοια Alzheimer οι εκφυλισμένοι ιστοί παρουσιάζουν καταστροφή της δομής τους, πιο ελεύθερη και ταχεία κίνηση του νερού και κατά συνέπεια αύξηση πάνω από τις φυσιολογικές τιμές των τιμών ADC.
Το νερό εμφανίζει διαφορετικές ταχύτητες διάχυσης εντός των ιστών σε σχέση με την διεύθυνση της διάχυσης. Το φαινόμενο αυτό καλείται ανισοτροπία διάχυσης. Προκειμένου να ανιχνευθεί αυτή η ανισοτροπία είναι απαραίτητη η κωδικοποίηση τουλάχιστον έξι διευθύνσεων στο χώρο της διάχυσης ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για την σχετική κινητικότητα των μορίων του νερού στο περιβάλλον των ιστών. Στην συμβατική απεικόνιση μοριακής διάχυσης δεν εφαρμόζεται αυτή η κωδικοποίηση. Με την βοήθεια της απεικόνισης τανυστή διάχυσης (diffusion tensor imaging - DTI) είναι δυνατή η περιγραφή των μικροδομών των ιστών μέσω της παρατήρησης της ταχύτητας διάχυσης του νερού προς τις δεδομένες κατευθύνσεις.
Με αυτές τις τεχνικές αναπαριστάται η διάταξη των νευρώνων στον χώρο χάρη στην ανίχνευση της διεύθυνσης κατά την οποία παρατηρείται η ταχύτερη διάχυση των μορίων του νερού. Η τεχνική αυτή βασίζεται σε ειδικούς αλγόριθμους για την εύρεση της διεύθυνσης αυτής. Η ανακατασκευή βασίζεται στην επεξεργασία των ίδιων δεδομένων της DTI και αφορά όλα τα τμήματα της εικόνας. Με αυτό τον τρόπο είναι δυνατή η καταγραφή των συνδέσεων των δομών του εγκεφάλου και του νευρικού δικτύου. Οι εικόνες που προκύπτουν χαρακτηρίζονται από την παρατήρηση έγχρωμων νηματοειδών δομών στον τρισδιάστατο χώρο οι οποίες αναπαριστούν την μορφή και την διάταξη των νευρώνων. Έτσι είναι δυνατή η παρατήρηση της ομαλής λειτουργίας και διάταξης των νευρώνων και των συνάψεων. Σε περιπτώσεις άνοιαςAlzheimer παρατηρείται μείωση της πυκνότητας των νευρώνων, διασκορπισμός των νευρώνων σε τυχαίες διευθύνσεις ή ακόμα και πλήρης απουσία των δομών αυτών.



Εικόνα 9: Τρισδιάστατη ανακατασκευή των δεδομένων που έχουν προκύψει από την απεικόνιση του τανυστή διάχυσης με συμπροβολή κλασσικών εικόνων του εγκεφάλου για την εύρεση της τοποθεσίας των απεικονιζόμενων νευρώνων. Οι νηματοειδείς δομές με πορτοκαλί και κίτρινη απόχρωση απεικονίζουν τις ομάδες νευρώνων και την αρχιτεκτονική τους στον χώρο ενώ οι διαφορετικές αποχρώσεις εμφανίζουν την πυκνότητα των νευρώνων αυτών και συνεπώς την διατήρηση ή την καταστροφή των μικροδομών του εγκεφάλου.                                                                                                                                                                                                                     





2.4 Φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού.

Η φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού (Μagnetic Resonance Spectroscopy – MRS) διακρίνεται σε φασματοσκοπία in vitro (εφαρμόζεται σε δείγματα ουσιών) και σε φασματοσκοπία in vivo (εφαρμόζεται στο ανθρώπινο σώμα). Ακόμη υπάρχει η φασματοσκοπική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (magnetic resonance spectroscopic imaging ή chemical shift imaging - MRSI), η οποία μας δίνει την δυνατότητα να χαρτογραφήσουμε την χημική σύσταση (εικονική βιοψία) και την μεταβολική δραστηριότητα των ιστών παρουσιάζοντας την κατανομή και την συγκέντρωση των μεταβολιτών στο χώρο.
Στη φασματοσκοπία λαμβάνονται πληροφορίες βασιζόμενες στις σχετικές συγκεντρώσεις ενδογενών μεταβολιτών που υπάρχουν στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων και στους εξωκυττάριους πόρους. Ανιχνεύονται διάφοροι μεταβολίτες, χημικές ουσίες οι οποίες είναι παρούσες σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, σε ένα συγκεκριμένο όγκο ενδιαφέροντος. Στο φάσμα οι κορυφές των παραπάνω μεταβολιτών κατέχουν συγκεκριμένη θέση και ύψος και αντιστοιχούν στις σχετικές τους συγκεντρώσεις, και οι όποιες μεταβολές των συγκεντρώσεων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ταυτοποίηση, την σταδιοποίηση βλαβών διαφόρων ανατομικών δομών του εγκεφάλου. Και όλα τα παραπάνω με μη επεμβατικό τρόπο και χωρίς την επιβάρυνση του εξεταζόμενου με ιοντίζουσες ακτινοβολίες.


Εικόνα 10: Μορφή φάσματος εγκεφάλου ενήλικου εθελοντή





Εικόνα 11: Στην άνω σειρά παρατηρούμε φάσματα ασθενών με την νόσο του Alzheimer. Στην κάτω σειρά παρατηρούμε φάσματα από υγιείς εθελοντές. Στα φάσματα των ασθενών παρατηρούμε μείωση της συγκέντρωσης του ΝΑΑ και αύξηση της συγκέντρωσης της μυοϊνοσιτόλης.

0 σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου