Νέοι Ορίζοντες στην Απεικόνιση του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος με Μαγνητική Τομογραφία Ελένη Ηρακλέους Ιωάννης Σεϊμένης [Η εξέλιξη της Μαγνητικής Τομογραφίας είναι διαρκής και ταχύτατη. Η χρήση υπερσύγχρονων τομογράφων επιτρέπει την απεικόνιση περιοχών του εγκεφάλου που μέχρι σήμερα δεν ήταν ορατές. Εξελιγμένες μέθοδοι και εξειδικευμένα λογισμικά προγράμματα βοηθούν τους νευροεπιστήμονες στην κατανόηση της εγκεφαλικής λειτουργίας, στην έγκαιρη και αξιόπιστη διάγνωση των νευρολογικών παθήσεων και στην ανάπτυξη και αξιολόγηση νέων θεραπευτικών στρατηγικών. Η ποιότητα της ανατομικής απεικόνισης του εγκεφάλου, αλλά και της σπονδυλικής στήλης, με Μαγνητική Τομογραφία (ΜΤ) έχει βελτιωθεί δραματικά τα τελευταία χρόνια, ειδικά με τη χρήση συστημάτων υψηλού στατικού μαγνητικού πεδίου (3 & 7 Τesla), και είναι σχεδόν εφάμιλλη της ποιότητας των παθολογοανατομικών εικόνων. Επιπλέον, η μαγνητική αγγειογραφία εγκεφάλου και η μαγνητική μυελογραφία αποτελούν την μέθοδο επιλογής για τον μη επεμβατικό, μορφολογικό έλεγχο των ενδοκράνιων αγγείων και του νωτιαίου μυελού, αντίστοιχα. Η λήψη μορφολογικών εικόνων πολύ υψηλής ευκρίνειας, συνεπικουρούμενη από τη χρήση μεθόδων στατιστικής παραμετρικής χαρτογράφησης, δίδει σήμερα στο νευροεπιστήμονα τη δυνατότητα για μορφομετρική απεικόνιση στοιχειωδών όγκων (voxel based morphometry). Η τεχνική, που επιτρέπει τον επακριβή υπολογισμό του πάχους διαφορετικών περιοχών του εγκεφαλικού φλοιού και την αξιόπιστη ογκομέτρηση της φαιάς και λευκής ουσίας, βρίσκει εφαρμογή σε πληθώρα νευρολογικών παθήσεων αλλά και στη μελέτη εστιακών ανατομικών διαφορών στον υγιή εγκέφαλο. Μία από τις πρώτες σχετικές μελέτες ήταν αυτή που κατέδειξε ότι το οπίσθιο τμήμα του ιππόκαμπου (εγκεφαλικής δομής που σχετίζεται με τη μετάβαση πληροφοριών από την πρόσφατη στην απώτερη μνήμη και παίζει κρίσιμο ρόλο στον προσανατολισμό και στη χωρική καθοδήγηση) είναι κατά μέσο όρο μεγαλύτερο σε οδηγούς ταξί στο Λονδίνο σε σύγκριση με απλούς οδηγούς της ίδιας πόλης. Παρ’ όλο αναγκαία, η ανατομική πληροφορία δεν είναι από μόνη της ικανή για αξιόπιστη πρόγνωση, έγκαιρη διάγνωση, ποσοτική παρακολούθηση της εξέλιξης και αξιολόγηση της θεραπευτικής ανταπόκρισης σε πολλές παθολογικές καταστάσεις, όπως νευροεκφυλιστικές παθήσεις, εγκεφαλικά επεισόδια, ψυχοπάθειες, τραυματικές εγκεφαλικές βλάβες, κλπ. Στο οπλοστάσιο της ΜΤ έχουν πρόσφατα προστεθεί τεχνικές και μέθοδοι που, πέρα από την παροχή πολύτιμης δομικής Εικόνα 1: Ανατομικές & λειτουργικές πληροφορίας στη βάση χρήσης πολλαπλών εικόνες στο ίδιο εγκάρσιο επίπεδο του μηχανισμών που επηρεάζουν την αντίθεση εικόνας, εγκεφάλου ασθενούς με κακοήθη όγκο επιτρέπουν την εξαγωγή πολύ σημαντικών πληροφοριών σχετικά με την οργάνωση, μικροαιμάτωση, οξυγόνωση, μεταβολισμό και την εν γένει δραστηριότητα διαφορετικών δομών του εγκεφάλου, αλλά και τη λειτουργική διασυνδεσιμότητα μεταξύ απομακρυσμένων περιοχών του κεντρικού νευρικού συστήματος (Εικ. 1). Η σταθμισμένη απεικόνιση διάχυσης (diffusion weighted imaging), που βασίζεται στην τυχαία κίνηση των μορίων του νερού, χρησιμοποιείται ευρέως στη «χαρτογράφηση» δομών με μεγάλη κυτταροβρίθεια, όπως οι όγκοι, τα αιματώματα ή τα εμπυήματα, και περιοχών με κυτταρικό οίδημα (κυτταρική διόγκωση) όπως στο ισχαιμικό έμφρακτο. Ως επέκταση της παραπάνω μεθόδου, έχουν αναπτυχθεί σχετικά πρόσφατα οι τεχνικές της απεικόνισης του τανυστή διάχυσης (Diffusion Tensor Imaging) και η μαγνητική δεσμιδογραφία (ΜR tractography) (Εικ. 2). Οι Εικόνα 2: Απεικόνιση νευρωνικών οδών εγκεφάλου με μαγνητική δεσμιδογραφία τεχνικές αυτές επιτρέπουν την απεικόνιση και τον χαρακτηρισμό των νευρωνικών οδών (ο νευρώνας είναι το κύτταρο που αποτελεί τη δομική και λειτουργική μονάδα του ΚΝΣ) σε τρεις διαστάσεις, διευκολύνοντας μεταξύ άλλων την αξιολόγηση της μυελίνωσης του εγκεφάλου, την ανάδειξη αναπτυξιακών ανωμαλιών, και των νευροαξονικών βλαβών που προκαλούν όγκοι και απομυελινωτικές παθήσεις. Η παρακολούθηση της εξέλιξης των διαφόρων παθολογικών καταστάσεων επιτυγχάνεται μέσω του υπολογισμού διαφόρων παραγόντων που ποσοτικοποιούν τη δυνατότητα ελεύθερης διάχυσης των μορίων νερού. Η απεικόνιση της μικροκυκλοφορίας του αίματος (perfusion imaging) στα τριχοειδή αγγεία, είτε με τη χρήση μεθόδων μαγνητικής επιδεκτικότητας (magnetic susceptibility) και τη χορήγηση σκιαγραφικής ουσίας, είτε με τη μη επεμβατική επισήμανση του ρέοντος αίματος (arterial spin labeling), επιτρέπει την σχετική ή/και απόλυτη ποσοτικοποίηση της τοπικής ροής και του τοπικού όγκου αίματος, καθώς και της αγγειακής διαπερατότητας, βοηθώντας έτσι στη διάγνωση και αντιμετώπιση πολλών παθήσεων. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι η αξιολόγηση της ύπαρξης περιεστιακού βιώσιμου εγκεφαλικού ιστού στην περίπτωση ισχαιμικού επεισοδίου (που καθορίζει τη σκοπιμότητα και το είδος της θρομβολυτικής αγωγής για διάνοιξη του θρομβωμένου αγγείου), και ο εντοπισμός αγγειοβριθών εστιών για βιοψία επί υποψίας κακοήθειας. H λειτουργική απεικόνιση με Μαγνητική Τομογραφία (functional MRI) αντικατοπτρίζει την αιμοδυναμική αντίδραση που σχετίζεται με την νευρωνική δραστηριότητα στον εγκέφαλο, ανιχνεύοντας έτσι περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού που παίζουν κεντρικό ρόλο σε κρίσιμες λειτουργίες όπως κίνηση, ομιλία και όραση, αλλά και μνήμη, προσοχή και αντίληψη (Εικ. 3). Η μέθοδος παρέχει πολύτιμες πληροφορίες προεγχειρητικά για το βελτιστοποιημένο σχεδιασμό της χειρουργικής ή ακτινοχειρουργικής επέμβασης, έτσι ώστε να αποφευχθεί η πιθανότητα καταστροφής του φλοιού και να μειωθεί δραματικά ο χρόνος επέμβασης. Επιπλέον, χρησιμοποιείται για τη χαρτογράφηση των πιθανών λειτουργικών βλαβών συνεπεία κρανιοεγκεφαλικής κάκωσης, εγκεφαλικού επεισοδίου, νευροεκφυλιστικών παθήσεων, κ.α.. Η μέθοδος αποτελεί την αιχμή του δόρατος στη διερεύνηση της λειτουργίας και επικοινωνίας μεταξύ διαφορετικών δομών του φυσιολογικού εγκεφάλου. Πολύ πρόσφατο παράδειγμα Εικόνα 3: Λειτουργική απεικόνιση του ενεργοποιημένου εγκεφαλικού φλοιού αποτελεί μελέτη που χρησιμοποίησε τη λειτουργική απεικόνιση για να προβλέψει την ελκυστικότητα και αποτελεσματικότητα διαφορετικών τηλεοπτικών διαφημίσεων μέσω της καταγραφής της δραστηριότητας στον μέσο προμετωπιαίο φλοιό (μιας εγκεφαλικής περιοχής που σχετίζεται με ανώτερες νοητικές λειτουργίες). Η μαγνητική φασματοσκοπία (MR Spectroscopy) πυρήνων υδρογόνου παρέχει ποσοτική πληροφορία σχετικά με τη χημική σύσταση του φυσιολογικού εγκεφαλικού παρεγχύματος και εστιακών ή διάχυτων βλαβών μέσω της σχετικής ή/και ποσοτικής εκτίμησης της συγκέντρωσης διαφόρων μεταβολιτών. Η μέθοδος της απεικόνισης χημικής μετατόπισης (chemical shift imaging) εξασφαλίζει τη διδιάστατη ή τριδιάστατη τοπογράφηση των ανιχνεύσιμων μεταβολιτών. Οι φασματοσκοπικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται στη διάγνωση και παρακολούθηση μεταβολικών νόσων καθώς και ψυχιατρικών και εκφυλιστικών παθήσεων του εγκεφάλου. Για παράδειγμα, καταλυτική είναι η χρήση της μαγνητικής φασματοσκοπίας στη διαφοροδιάγνωση μεταξύ χρόνιας κατάθλιψης, που είναι θεραπεύσιμη, και νόσου Alzheimer. Οι ανιχνεύσιμες μεταβολικές αλλαγές πολλές φορές προηγούνται των ανιχνεύσιμων ανατομικών μεταβολών και, άρα, συνεισφέρουν σημαντικά στην έγκαιρη διάγνωση, αποτελούν δυνητικούς προγνωστικούς παράγοντες, ενώ βοηθούν και στην κατανόηση των υποκείμενων παθοφυσιολογικών μηχανισμών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η νευροχημικά ανιχνεύσιμη ελάττωση της νευρωνικής ακεραιότητας και λειτουργίας στον ιππόκαμπο ηλικιωμένων ατόμων με ήπια άνοια που προηγείται της σχετικής ατροφίας που παρατηρείται σε ασθενείς με νόσο Alzheimer. Η μαγνητική φασματοσκοπία έχει επίσης κυρίαρχο ρόλο στη διάγνωση, εκτίμηση του βαθμού κακοήθειας (που συνδέεται άρρηκτα με την επιλογή της βέλτιστης θεραπευτικής παρέμβασης), και αξιολόγηση του θεραπευτικού αποτελέσματος σε περιπτώσεις όγκων του κεντρικού νευρικού συστήματος. Πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις έχουν συνδράμει σημαντικά στην ανάπτυξη της νευροαπεικόνισης με ΜΤ. Σήμερα, στην εποχή της μοριακής ιατρικής, ο μαγνητικός τομογράφος μετεξελίσσεται από ένα απλό απεικονιστικό σύστημα σε ένα πολύπλοκο μετρητικό όργανο το οποίο δεν παράγει μόνο εικόνες υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας αλλά, επιπλέον, δύναται να μετρήσει και να τοπογραφήσει αξιόπιστα φυσικοχημικές παραμέτρους που αναμένεται να παίξουν σημαίνοντα ρόλο ως ποσοτικοί βιοδείκτες στο χαρακτηρισμό και στην παρακολούθηση νόσων του ΚΝΣ. Επιπλέον, οι σύγχρονες τεχνικές της ΜΤ αποτελούν το όχημα για το συναρπαστικό ταξίδι στο σκοτεινό και άγνωστο σύμπαν της εγκεφαλικής Εικόνα 4: thecollectivebrainpodcast.wordpress.com λειτουργίας. Σημ. Τμήμα του παρόντος άρθρου δημοσιεύθηκε στο τεύχος 43 του περιοδικού life