A. A. FaliniFalini Neuroradiologia Neuroradiologia e CERMAC, e CERMAC,

Ospedale San Raffaele, MilanoOspedale San Raffaele, Milano

Tecniche Avanzate: Applicazioni Tecniche Avanzate: Applicazioni nei Tumori Cerebralinei Tumori Cerebrali

Corso di Aggiornamento inCorso di Aggiornamento in Neuroimmagini Neuroimmagini

•• SPETTROSCOPIASPETTROSCOPIA

•• PERFUSIONEPERFUSIONE

•• DIFFUSIONEDIFFUSIONE

•• IMAGING FUNZIONALEIMAGING FUNZIONALE

- Grading e caratterizzazione tumorale

Spettroscopia in NeuroSpettroscopia in Neuro--oncologiaoncologia

- Targeting bioptico e terapeutico

- Follow-Up

- Diagnosi Differenziale

SPETTROSCOPIASPETTROSCOPIA

NAA: NAA: ““MarkerMarker”” neuronaleneuronale specificospecifico

Cho: Cho: MetabolitaMetabolita presentepresente nellenelle membrane membrane cellularicellulari

Cr: Cr: ““MarkerMarker”” riservariserva energeticaenergetica cell. cell. ((concentrazioneconcentrazione +/+/-- costantecostante))

LipidiLipidi::Indicatore di necrosi cellulareIndicatore di necrosi cellulare..

LattatoLattato::Prodotto Prodotto finale finale della glicolisi della glicolisi anaerobia (anaerobia (assente nellassente nell’’encenc. . normalenormale))

Altri Metaboliti: Mioinositolo; Glutammato/Glutammina; Alanina

ChoCho

ChoCho

NaaNaa

NaaNaaGradingGrading TumoraleTumorale

Cho

Cho

Naa

Naa

MR SPECTROSCOPYMR SPECTROSCOPY

-- CARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALECARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALE

-- FOLLOWFOLLOW--UPUP

-- INDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICIINDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICI

-- DIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSIDIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSI--RECIDIVARECIDIVA

-- DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIAGNOSI DIFFERENZIALE

Caratterizzazione Lesioni e aree Caratterizzazione Lesioni e aree perilesionaliperilesionali

SV MRS TE 144 MSSV MRS TE 144 MS

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Preoperative Proton MR Spectroscopic Imaging of brain tumors: correlation with histopathologic analysis of rese- ction specimens.

C Dowling, AW Bollen, et Al.

AJNR 22:604-612, 2001

-- CARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALECARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALE

-- FOLLOWFOLLOW--UPUP

-- INDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICIINDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICI

-- DIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSIDIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSI--RECIDIVARECIDIVA

-- DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIAGNOSI DIFFERENZIALE

RecurrentRecurrent t. at 6t. at 6 15 mo.15 mo. 27 mo.27 mo.

-- CARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALECARATTERIZZAZIONE E GRADING LESIONALE

-- FOLLOWFOLLOW--UPUP

-- INDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICIINDIVIDUAZIONE BERSAGLI BIOPTICI/TERAPEUTICI

-- DIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSIDIAGNOSI DIFFERENZIALE RADIONECROSI--RECIDIVARECIDIVA

-- DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIAGNOSI DIFFERENZIALE

PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma

PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma

Lymphoma

LipLip..

LymphomaLipLip..

PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma

PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma

PCNSL vs. GliomaPCNSL vs. Glioma

Glioblastoma a cell giganti

•• SPETTROSCOPIASPETTROSCOPIA

•• PERFUSIONEPERFUSIONE

•• DIFFUSIONEDIFFUSIONE

•• IMAGING FUNZIONALEIMAGING FUNZIONALE

rCBVrCBV

rCBFrCBF

MTTMTT

IMAGING DI PERFUSIONEIMAGING DI PERFUSIONE

LGG HGGAronen HJ (Radiology, 1994) 1.11 3.64

Sugahara T (AJR, 1998) 1.26 5.84 - 7.32

Knopp EA (Radiology, 1999) 1.44 5.07

Shin JH (Am J Roentgenol, 2000) 2.0 4.91

LAM WM (Acta Radiol, 2001) 2.95 8.48

Law M (AJNR, 2003) 2.14 5.18Hakyemez B (Clin Radiol, 2005) 1.69 6.50

Chaskis C (Acta Neurol, 2006) 1.21 2.44 – 3.29

PWI (PWI (rCBVrCBV)) NELLA DIAGNOSI DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIFFERENZIALE TRA LGG e HGG

cutoffLGG - HGG

sensibilità specificità

Shin J. H. (AJR, 2002) 2.9 91 % 83 %

Shin J. H. (AJR, 2002) 3.6 73 % 100 %Covarrubias D. J.(The Oncologist, 2004)

1.5 100 % 69 %

Spampinato M(AJR, 2007)

2.14 100 % 86 %

Hakyemez B(Clin Radiol, 2005)

1.98 100 % 91 %

PWI (PWI (rCBVrCBV)) NELLA DIAGNOSI DIAGNOSI DIFFERENZIALEDIFFERENZIALE TRA LGG e HGG: cutoff

Astrocitoma Anaplastico

Astrocitoma Fibrillare

Recidiva GBM

Radionecrosi

245 gg

4620 gg

GliomasGliomas: : predictingpredicting time time toto progressionprogression or or survivalsurvival withwith CerebralCerebral BloodBlood Volume Volume MeasurementsMeasurements at at DynamicDynamic SusceptibilitySusceptibility-- weightedweighted contrastcontrast--enhancedenhanced perfusionperfusion MR MR ImagingImaging. . LawLaw M, Young RY, M, Young RY, etet Al. Al. RadiologyRadiology 20082008

DSC DSC pMRIpMRI can can bebe usedused toto predictpredict medianmedian time time toto progressionprogression in in patientpatient withwith gliomasgliomas, , independentindependent of of pathologicpathologic findingsfindings. . PatientsPatients whowho havehave HGGsHGGs and and LGGsLGGs withwith a high relative CBV (1.75) a high relative CBV (1.75) havehave a a significantlysignificantly more more rapidrapid time time toto progressionprogression..

AF: AF: BaselineBaseline

rCBV = 1.42AF: FAF: F--U (473 U (473 gggg))

rCBV = 1.01

MixedMixed OligoOligo--AstroAstro: : BaselineBaseline

rCBV = 4.29MixedMixed OligoOligo--AstroAstro : F: F--U (127 U (127 gggg))

rCBV = 13.37

NovNov 19991999--Jul 2002: 160 Jul 2002: 160 PzPz (120 HGG; 40 LGG) (120 HGG; 40 LGG) valutati con valutati con cMRIcMRI, PWI, MRS, PWI, MRS

•• SPETTROSCOPIASPETTROSCOPIA

•• PERFUSIONEPERFUSIONE

•• DIFFUSIONEDIFFUSIONE

•• IMAGING FUNZIONALEIMAGING FUNZIONALE

Pazienti con tumore cerebralePazienti con tumore cerebrale

fMRI• Dominanza emisferica• Localizzazione aree

eloquenti

DTI• Rapporti fascio/tumore• Dislocazione vs

infiltrazione/distruzione

IMAGING FUNZIONALE E DTI NELLE NEOPLASIEIMAGING FUNZIONALE E DTI NELLE NEOPLASIE

Determinazione del rischio di deficit neurologici post-chirurgiciSelezione paziente candidati alla stimolazione intraoperatoria

Miglioramento pianificazione chirurgica Minor rischio di lesione iatrogena

aree motorie - mappa somatotopica fMRI

ATTIVAZIONE CEREBRALE ATTIVAZIONE CEREBRALE -- fMRIfMRI

dx sindx sin dx sin

dx sindx sin dx sin

B.P. (23-2-1956) fMRI mano dx

dx sindx sin dx sin

dx sindx sin dx sin

B.P. (23-2-1956) fMRI piede dx

aree del linguaggio - mappa fMRI

ATTIVAZIONE CEREBRALE ATTIVAZIONE CEREBRALE -- fMRIfMRI

dx sindx sin dx sin

dx sindx sin dx sin

P.S. (30/12/1990) generazione di verbi.

P.S. (30/12/1990) generazione di verbi.

dx sindx sin dx sin

dx sindx sin dx sin

““PresurgicalPresurgical fMRIfMRI of Language and Motor of Language and Motor Functions: Validation with Functions: Validation with IntraoperativeIntraoperative ElectrocorticalElectrocortical MappingMapping””

Radiology, 2008 248;579Radiology, 2008 248;579--589589

CORRELAZIONE CORRELAZIONE fMRIfMRI / ECS/ ECS

True PositiveTrue Positive ECS +ECS +fMRIfMRI ++

True NegativeTrue Negative ECS ECS --fMRIfMRI --

WHO

I-II WHO

III WHO

IV All

gliomas Met Men CA All masses

Sensitivity 0.93 0.93 0.65 0.85 0.00 0.71 1.00 0.83

95% C.I. 0.81-0.99 0.68-1.00 0.44-0.83 0.75-0.92 0.00-0.78 0.29-0.96 0.65-1.00 0.74-0.90

Specificity 0.77 0.76 0.93 0.81 0.60 1.00 1.00 0.82

95% C.I. 0.66-0.88 0.59-0.89 0.78-0.99 0.74-0.88 0.26-0.88 0.37-1.00 0.78-1.00 0.75-0.88

TP 41 14 17 72 0 5 7 84

TN 48 26 28 102 6 3 12 123

FP 13 8 2 23 4 0 0 27

FN 3 1 9 13 2 2 0 17

Tags 105 49 56 210 12 10 19 251

IMAGING DI DIFFUSIONEIMAGING DI DIFFUSIONE

Pazienti con tumore cerebralePazienti con tumore cerebrale

fMRI• Dominanza emisferica• Localizzazione aree

eloquenti

DTI• Rapporti fascio/tumore• Dislocazione vs

infiltrazione/distruzione

IMAGING FUNZIONALE E DTI NELLE NEOPLASIEIMAGING FUNZIONALE E DTI NELLE NEOPLASIE

Determinazione del rischio di deficit neurologici post-chirurgiciSelezione paziente candidati alla stimolazione intraoperatoria

Miglioramento pianificazione chirurgica Minor rischio di lesione iatrogena

FiberFiber TrackingTracking of of corticospinalcorticospinal tractstracts

Fasci Fasci corticospinalicorticospinali

TrackingTracking of of corticalcortical associationassociation fibersfibers

Fascicoli longitudinali superiori

Fasci fronto-occipitali inferiori e uncinati

Coinvolgimento dei fasciCoinvolgimento dei fasci

3 pattern di coinvolgimento 3 pattern di coinvolgimento dei fasci di sostanza bianca:dei fasci di sostanza bianca:

JellisonJellison BJ BJ et alet al, , AJNR AJNR 2004; 25(3): 3562004; 25(3): 356--6969

infiltrazioneinfiltrazione

interruzioneinterruzione

dislocazionedislocazione

Infiltrazione del fascioInfiltrazione del fascio

fascicolo fascicolo longitudinale longitudinale superioresuperiore

Interruzione del fascioInterruzione del fascio

•• M.G., 33 anniM.G., 33 anni

•• Astrocitoma WHO IIIAstrocitoma WHO III

fasci fasci frontofronto--occipitaleoccipitale inferiore inferiore e uncinatoe uncinato

Dislocazione del fascioDislocazione del fascio

•• F.F., 36 anniF.F., 36 anni

•• Glioblastoma multiforme Glioblastoma multiforme WHO IVWHO IV

fasci fasci frontofronto--occipitaleoccipitale inferiore inferiore e uncinatoe uncinato

•• G.V., 30 anniG.V., 30 anni

•• Astrocitoma WHO II?Astrocitoma WHO II?

•• Linguaggio: fasci Linguaggio: fasci frontofronto--occipitaleoccipitale inferiore inferiore ee uncinatouncinato, , longitudinalelongitudinale inferioreinferiore e e longitudinale superiore longitudinale superiore di sinistradi sinistra

Dislocazione del fascioDislocazione del fascio

limiti intrinseci: limiti intrinseci: incrociincroci di fibre! di fibre!

anisotropia (lesione, edema): anisotropia (lesione, edema): stop ricostruzione!stop ricostruzione!

Problemi apertiProblemi aperti

Fascio interrottoFascio interrottoFascio incompletoFascio incompleto

completo incompleto

•• Posizionamento delle ROI operatorePosizionamento delle ROI operatore--dipendente: dipendente: conoscenzaconoscenza anatomica a priori!!!anatomica a priori!!!

Validazione intraoperatoria!!!

•• AsleepAsleep--AwakeAwake anesthesiaanesthesia: emisfero sinistro (linguaggio): emisfero sinistro (linguaggio)General anesthesia: emisfero destro o funzioni motorieGeneral anesthesia: emisfero destro o funzioni motorie

•• Visualizzazione dei fasci sul sistema di Visualizzazione dei fasci sul sistema di neuronavigazioneneuronavigazione

•• Mapping corticale e sottocorticale peri/intratumorale: Mapping corticale e sottocorticale peri/intratumorale: LinguaggioLinguaggio: test neuropsicologici : test neuropsicologici (funzioni fonemiche/semantiche:(funzioni fonemiche/semantiche:rilevazione di errori durante la stimolazione)rilevazione di errori durante la stimolazione)Funzioni motorieFunzioni motorie: EMG continua (21 elettrodi), valutazione clinica: EMG continua (21 elettrodi), valutazione clinica

•• Comparsa di risposta funzionale Comparsa di risposta funzionale

limite di resezione limite di resezione

Confronto tra siti di risposta alla Confronto tra siti di risposta alla neurostimolazioneneurostimolazionee e trattografiatrattografia

Avambraccio

Bocca

Confronto Confronto TrattografiaTrattografia e ISS motorio e ISS motorio

volto

mano

Parafasie fonemiche

gamba

TrattografiaTrattografia e ISS motorio e del linguaggioe ISS motorio e del linguaggio

Oligoastrocitoma WHO II

Dita BraccioGamba

Soglia FA: 0.2

Soglia FA:0.1

DTI + fMRI: Vie motorie, aree di attivazione mano e piede dx

INTEGRAZIONE FRA METODICHEINTEGRAZIONE FRA METODICHE

V. BlasiV. Blasi

M. M. CadioliCadioli

A. CastellanoA. Castellano

M. CirilloM. Cirillo

A. GambiniA. Gambini

A. A. IadanzaIadanza

P. P. VezzulliVezzulli