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MRSI prostata

Luca Bartalini

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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE

Anno Accademico 2012 -2013

SCUOLA DI SCIENZE DELLA SALUTE UMANA

DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE SPERIMENTALI E CLINICHE

MASTER di PRIMO LIVELLO in

“SPECIALISTA NELL’OTTIMIZZAZIONE E NELLO

SVILUPPO DI APPARECCHIATURE DI RISONANZA MAGNETICA

ED ELABORAZIONE DI IMMAGINI IN AMBITO CLINICO E DI RICERCA”

MRI Prostata

Aspetti tecnici per l’ottimizzazione dell’esame, posizionamento del paziente, individuazione Volum Of Interest (VOI), collocazione bande di saturazione, B0 shimming e valutazione dello spettro

Alice Bettacchioli

Riassunto

La RM della prostata, essendo l’esame più completo per valutare la ghiandola nella sua interezza, è molto richiesto per l’alta incidenza allo screening (PSA) delle lesioni e l’alta frequenza del tumore. L’obiettivo della RM è quello di stabilire la rilevanza del tumore in termini clinici; questo è possibile, secondo le odierne linee guida, grazie alla RM multiparametrica che, includendo immagini T2 pesate ad alta risoluzione (T2WI) e almeno due delle tre metodiche funzionali (DWI, PWI e MRSI), ci permette di ottenere non solo una valutazione morfologica ma anche funzionale offrendo una miglior caratterizzazione. Lo scopo di questo lavoro è quello di trattare le problematiche relative all’utilizzo della MRSI poiché la spettroscopia è in grado di dare moltissime informazioni funzionali e metaboliche ma richiede una grande attenzione tecnica, in quanto il risultato finale di un esame spettroscopico non è un immagine anatomica ma uno spettro, non sempre facilmente interpretabile. La spettroscopia della prostata sfrutta per la definizione del volume di interesse (VOI) una combinazione di point-resolved spectroscopy (PRESS) e 3D chemical shift imaging (CSI) piuttosto che la tradizionale single-voxel (SV) o la tecnica 2D. Questo complica lo studio perché implica l’utilizzo di codifiche di fase per la localizzazione spaziale, non previste nella SV, che essendo in numero limitato comportano artefatto di Gibbs o da troncamento. Tale artefatto è legato alla contaminazione intra ed extravoxel che può essere limitata o con l’ utilizzo di bande di saturazione intorno al VOI oppure sfruttando impulsi selettivi di presaturazione, in modo da ottenere informazioni solo dalla zona di interesse abbattendo il segnale dai tessuti circostanti. La corretta definizione del VOI risulta complicata ma fondamentale soprattutto in regioni con alta suscettibilità magnetica per ottenere uno shimming e conseguentemente uno spettro ottimale. Per la buona riuscita dell’esame e per ottenere spettri utili ai fini diagnostici, che contengono informazioni solo della zona di interesse, è indispensabile posizionare opportunamente il paziente e le bobine, individuare correttamente il VOI, collocare bande di saturazione intorno ad esso ed eseguire uno shimming ottimale; infine è opportuno fare un’ attenta analisi dello spettro ottenuto, che dovrà essere sottoposto ad una serie di processi quali sottrazione dell’acqua, del grasso e della linea di base, per poter correttamente valutare le concentrazioni relative ai picchi di colina e di citrato della ghiandola. Queste operazioni andrebbero eseguite, in accordo con il medico radiologo responsabile dell’esame, con l’affiancamento di un fisico; laddove non è possibile, è il tecnico che da solo deve essere in grado di valutare la correttezza dell’esame, perciò è necessario trattare gli aspetti tecnici relativi alla conduzione dello stesso con i dovuti accorgimenti che garantiscono l’ottimizzazione della tecnica.

Parole chiave

Spettroscopia a risonanza magnetica - prostata, PRESS, CSI, citrato, colina.

Introduzione

La prostata è una ghiandola fibromuscolare posta inferiormente alla vescica e attorno alla prima parte dell’uretra. Il tumore della prostata è secondo per frequenza. Lo screening, eseguito mediante esplorazione rettale digitale (DRE) e il controllo del livello del PSA (prostate-specific antigen), ha portato all’individuazione di tumori della prostata di basso grado. In caso di screening positivo viene eseguita un’ecografica prostatica utile per la valutazione della morfologia ma non per lo screening poiché il tumore ha aspetto ecografico eterogeneo; l’ecografia è indispensabile per eseguire la biopsia prostatica grazie alla quale è possibile, prelevando campioni in diversi punti della prostata, verificare o escludere la presenza di cellule tumorali. Spesso le biopsie prostatiche sono limitate alla zona periferica, porzione più grande che costituisce il 70% del volume ghiandolare, a livello della quale si sviluppano il maggior numero di patologie tumorali, ma non vanno a colpire la zona di transizione e centrale, non individuando lesioni presenti. Dato che, la nuova frontiera è rappresentata dalla capacità di differenziare tumori clinicamente rilevanti da quelli che se non scoperti non avrebbero dato evidenza di sè, l’esame RM della prostata risulta più completo per valutarla nella sua interezza, poiché permette sia lo staging locale che a distanza, grazie alla valutazione della capsula, delle vescichette seminali e dei linfonodi. Negli ultimi anni ha preso piede la RM multiparametrica per una valutazione funzionale oltre che morfologica della ghiandola. Secondo le odierne linee guida, durante un esame RM della prostata dovrebbero essere impiegate almeno due delle tre metodiche funzionali (DWI, PWI, MRSI). La DWI, basata sul concetto del moto browniano, permette di delimitare la zona tumorale, con diffusività ristretta rispetto al parenchima a causa della maggior densità cellulare e abbondanza di membrane intracellulari. Solitamente si tratta di scansioni multi b con b-value molto elevati (fino a 2000) per una miglior caratterizzazione. La PWI misura la vascolarizzazione del tessuto prostatico, dato che nel tessuto tumorale si ha un rapido wash-in e wash-out in fase arteriosa, eseguendo dei campionamenti seriati nel tempo dopo somministrazione del mezzo di contrasto. La perfusione è DCE; sfrutta sequenze time resolved T1W con dinamiche di circa 4 sec. Anche se poco utilizzata dall’analisi matematica dei dati, possono essere calcolati vari parametri, tra cui il più attendibile sembra essere il relative peak enhancement, correlabili all’aggressività del tumore. La MRSI, incrementa la specificità della RM nel rilievo del tumore prostatico, permettendo una valutazione del metabolismo tumorale (citrato, creatina e colina, mostrando la loro concentrazione in un voxel). Il rapporto creatina - colina su citrato, è positivamente correlato con il tumore prostatico e può dare una stima dell’aggressività dello stesso. Nella ghiandola sana solitamente viene escreto citrato, perciò lo troveremo in alta concentrazione, mentre in quella patologica aumenterà la presenza di colina. Dato che la spettro è molto soggetta ad errori, è fondamentale, l’ottimizzazione della tecnica, per ottenere spettri veritieri con informazioni utili ai fini diagnostici.

Tecnica e metodologia

Il protocollo di studio prevede l’utilizzo combinato di bobine di superficie phased – array ed endorettale. Le prime sono sfruttate principalmente per lo studio di base, in questo modo infatti si garantisce un elevato segnale a livello della ghiandola e un ottimo rapporto segnale – rumore (SNR). Per lo studio spettroscopico invece, insieme alla porzione anteriore della bobina phased – array, viene attivata la bobina endorettale. Lo studio di base, prevede l’acquisizione di scansioni panoramiche su tre piani, assiale, sagittale e coronale, SE - T1W e TSE - T2W su tutta la pelvi a cui si seguono scansioni SE - T1W, specifiche sulla prostata secondo i suoi assi principali. Lo studio spettroscopico è mirato alla porzione di ghiandola patologica in corrispondenza della quale viene opportunamente posizionato il VOI.

Aspetti tecnici MRSI

Per acquisire uno spettro occorre eccitare con una radiofrequenza un volume di tessuto e raccogliere con apposite bobine il segnale emesso dal volume stesso; tale segnale rappresenta il cosidetto Free Induction Decay (FID).

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Figura 1: FID segnale elettrico emesso dal volume di tessuto studiato.

Il FID (Fig. 1) è la somma di più segnali elettrici il cui andamento nel tempo è rappresentato, in prima approssimazione, da sinusoidi che si smorzano esponenzialmente. L’ampiezza, la frequenza e lo smorzamento variano in rapporto alla molecola in cui si trova l’atomo in esame. La trasformata di Fourier (FT) è l’operazione matematica che permette di elaborare questi segnali elettrici trasformandoli in informazioni espresse in frequenze e quindi in spettri. Applicando la FT al FID, si ottiene infatti lo spettro (Fig. 2), costituito da un insieme di righe o picchi.

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Figura 2: esempio di spettro 1H in un soggetto sano acquisito nell’encefalo. Ben evidenti non solo i picchi della colina (Cho), creatina (Cr) ma anche N-acetilaspartato (NAA).

Ogni picco è caratterizzato da due parametri fondamentali: la posizione, che dipende dalla frequenza di risonanza del nucleo in esame, e l’area, che è proporzionale al numero di nuclei risonanti a quella frequenza ovvero alla concentrazione del metabolita.

Problematiche MRSI

La spettroscopia è un esame complicato non tanto per l’esecuzione ma per la valutazione dei dati ottenuti. L’obiettivo è quello di ottenere uno spettro di qualità soddisfacente; il parametro che ci permette di valutare ciò è la risoluzione spettrale, ovvero la possibilità di distinguere senza ambiguità le diverse righe dello spettro. Per ottenere spettri di buona risoluzione è necessaria omogeneità di campo magnetico decisamente superiore a quella per l’imaging, pari a 0,1 ppm sul volume di diametro tra 30 e 100 mm. Lo shimming è l’operazione con cui si ottimizza ogni volta tale omogeneità nella regione anatomica in esame, controllando la corrente in opportune bobine. La scadente ottimizzazione dello shimming determina l’indesiderato allargamento dei picchi con conseguente difficoltà nel distinguere picchi vicini e quindi nell’interpretazione degli spettri. Un limite della spettroscopia è la bassa sensibilità della tecnica, soprattutto per quanto riguarda nuclei diversi dall’idrogeno (1H), presenti in concentrazioni ridotte. Di qui la necessità di campi magnetici elevati e molto omogenei per ottenere acquisizioni con soddisfacente SNR in tempi ragionevoli. Infatti la durata degli esami si aggira intorno ai 10 - 15 minuti. Dato che il segnale acquisito è proporzionale al numero di nuclei in risonanza e al numero di volte che la misura è ripetuta, per limitare il più possibile la durata dell’esame è necessario studiare volumi di dimensioni opportune, nel caso dell’ 1H si tratta di voxel con un valore minimo di 1 cm3. Nel caso dell’ 1H un problema aggiuntivo è rappresentato dal fatto che nei tessuti la concentrazione dell’acqua, ricchissima di idrogeno, è dalle 104 alle 105 volte superiore a quella dei metaboliti studiati; per questo motivo, quando si acquisisce lo spettro, l’intensità della riga dell’acqua è talmente grande che le righe dei metaboliti risultano assimilate al rumore di fondo: è quindi necessario sopprimerne il segnale. Inoltre per ottenere lo spettro del metabolita in esame bisogna scegliere opportunamente il tempo di eco (TE) che dipende sia dal decadimento T2 dei tessuti che dalle caratteristiche della macromolecola oggetto di studio, in relazione all’equazione del segnale (IS).

IS = DP exp (- TE/ T2) [1- exp (TR/ T1)]

In virtù di tale formula, visto che l’obiettivo della spettro è quello di misurare la concentrazione del metabolita, sarebbe lecito pensare di ridurre al minimo i termini esponenziali aumentando molto il TR e riducendo il più possibile il TE. Ciò non viene fatto poiché un TE molto breve genera un’ elevato segnale della linea di base delle macromolecole e maggiori interferenze delle ECC, presenti fino a circa 50 msec, che creano distorsioni.

L’utilizzo di un TR elevato è significativo per un buon SNR ma si ripercuote sulla durata della sequenza.

Sequenze MRSI: STEAM vs PRESS

Le sequenze fin’ora implementate per l’indagine spettroscopica sono PRESS (point resolved spectroscopy) e STEAM (Stimulated echo acquisition mode). Le STEAM (Fig. 3), appartengono alle radiofrequency refocused echo – stimulated echo (RRE-STE). Sono caratterizzate da tre impulsi RF a 90° dopo i quali viene registrato l’eco stimolato. Il vantaggio dell’utilizzo delle STEAM è legato alla possibilità di spingersi a TE molto bassi, 8-10 msec, ma lo svantaggio è che hanno un SNR pari al 50% rispetto alle PRESS in virtù del campionamento dimezzato del segnale. Questo è il motivo per cui oggi si utilizzano principalmente le PRESS nonostante abbiano TE minimi intorno ai 20 msec.

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Figura 3: diagramma temporale STEAM.

Le PRESS (Fig. 4), fanno parte delle radiofrequency refocused echo - spin echo pulse (RRE-SE); sono caratterizzate da tre impulsi RF: uno a 90° e due a 180°, che le rendono molto più robuste in termini di SNR rispetto alle STEAM.

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Figura 4: diagramma temporale PRESS (3D- CSI).

SV vs CSI

Le sequenze implementate per MRS possono essere SV o CSI 2D/3D. Nelle SV si acquisisce un unico spettro, che dà informazioni relative alla zona in cui è stato posizionato il voxel stesso. L’accensione dei gradienti serve solo per la localizzazione spaziale del voxel. Il volume di shimming corrisponde al volume del voxel stesso comprendendo anche qualche millimetro in più; intorno ad esso non vengono collocate le bande di presaturazione poiché le contaminazioni dall’esterno sono legate sia ai micromovimenti dell’organo pulsatile che al non perfetto profilo di eccitazione RF. Questa tecnica ha basso SNR per definizione; per ovviare a ciò si sfrutta un numero di misure elevate, si effettua uno shimming estremamente accurato e si scelgono voxel di dimensioni sufficienti, che dovranno essere posizionati opportunamente evitando zone di interfaccia.

Nelle CSI si acquisisce un numero di spettri proporzionale ai voxel contenuti nella matrice 2D o 3D; a differenza delle SV saranno necessarie delle codifiche di fase per andarli a selezionare singolarmente. Questo comporta un aumento del tempo di acquisizione legato al numero di voxel della matrice sulle tre direzioni. La codifica di frequenza non viene utilizzata poiché non interessa la localizzazione spaziale basata sulla frequenza, tipica dell’imaging, ma l’acquisizione del segnale completo con tutte le caratteristiche di chemical shift intatte. Così facendo si colloca all’interno di ogni punto del k-spazio non un singolo valore digitale ma un intero echo. Dato che l’echo contiene il segnale proveniente da tutti i voxel eccitati, sarà necessario prima applicare la FT inversa per assegnare un segnale ad uno specifico voxel e poi la FT diretta per ottenerne lo spettro relativo. Il volume di shimming delle CSI è molto ampio per coprire tutta la regione in studio con conseguente riduzione locale dell’affidabilità legata alla frequenza di risonanza dato che lo shimming è ottimale se effettuato su piccoli volumi. Inoltre la CSI gode di una risoluzione spaziale bassa rispetto all’imaging (da 0,5 – 1 cm di voxel CSI). Per limitare il trascinamento delle code di segnale fra voxel vicini causato dalla bassissima risoluzione spaziale (artefatto di Gibbs), si collocano molte bande si presaturazione intorno al VOI. Un grosso problema della CSI è legato all’errore di codifica spaziale e localizzazione dovuto al chemical shift non solo fra acqua e grasso ma su tutti i metaboliti studiati. Inoltre, come nell’imaging, il FOV di acquisizione sarà nettamente superiore rispetto a quello di interesse proprio per evitare l’artefatto da ribaltamento, che in questo caso si presenta su tutti gli assi vista la codifica di fase multipla.

MRSI prostata

La prostata si presta alla SV nel caso si voglia studiare noduli isolati ben individuati nelle immagini T1W e T2W mentre si preferisce la CSI-3D per lo studio di una zona patologica più ampia. L’utilizzo delle 3D – CSI complica lo studio in relazione ai limiti che questa tecnica introduce rispetto all’imaging convenzionale. Alla luce di questo è nata la necessità di ottimizzare la tecnica per ottenere spettri corretti.

Come precedentemente anticipato la CSI viene posizionata su un’ immagine anatomica di riferimento per riuscire ad identificare visivamente la zona di provenienza del segnale RM da cui verrà acquisito lo spettro. Dato che un eventuale spostamento fra la fase anatomica e spettroscopica potrebbe falsare la localizzazione visiva dello spettro, sarà fondamentale istruire opportunamente il paziente ricercando la massima collaborazione. Il paziente solitamente è in decubito supino, con le gambe distese ed i piedi rivolti verso il gantry. Per il posizionamento della bobina endorettale, eseguito dal medico, il paziente è in decubito laterale sinistro; il palloncino endorettale, all’interno del quale è alloggiata la bobina (Fig.5), viene inserito e gonfiato con 60 cm3 o più di aria oppure con 40-60 ml di liquido, come perfluorocarburo, solfato di bario, o altro fluido con suscettibilità simile a quella del tessuto prostatico.

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Figura 5: bobina endorettale Prostate ECOIL, Medrad.

L' uso di un liquido inerte al posto dell'aria può ridurre notevolmente la variazione di suscettibilità tra il palloncino endorettale e la prostata. Tale riduzione di suscettibilità facilita l’omogeneizzazione del campo magnetico, migliorando la qualità dei dati spettrali ottenuti. Sarà compito del TSRM, a cui spetta il posizionamento della bobina di superficie, spiegare al paziente che durante l’esame non dovrà contrarre i glutei né respirare in modo irregolare. Ci sono poi altri accorgimenti da prendere:

  • eseguire l’esame non prima di tre mesi dall’ultima biopsia prostatica; poiché le recenti emorragie potrebbero interferire in tutte le sequenze, limitandone la capacità diagnostica; in particolare in quelle spettroscopiche potrebbero contribuire alla formazione di artefatti e di picchi alterati;
  • evitare, anche se sarebbe più comodo per il paziente, l’utilizzo di poggia gambe in modo da garantire una maggiore omogeneità di campo a livello prostatico;
  • evitare di eseguire l’indagine dopo pranzo in modo da limitare la peristalsi intestinale;
  • invitare il paziente, prima di eseguire l’esame, a minzionare per limitare la variazione dei rapporti fra gli organi interni durante l’esame.

Tutte le acquisizioni sono orientate secondo l’asse maggiore della prostata. In particolare il VOI della sequenza spettroscopica è posizionato avendo cura di comprendere al suo interno l'intera prostata escludendo le vescichette seminali, la maggior parte dell’aria della bobina endorettale e il grasso adiacente. Inoltre, prima della sequenza spettroscopica viene eseguita l’intera procedura di ottimizzazione automatica. Successivamente viene ottimizzata manualmente la FWHM della linea dell’acqua, utilizzando sia lo shimming di primo e secondo ordine delle bobine. Durante lo shimming manuale, il tecnico o il fisico utilizza sia la grandezza e la forma del FID sia il picco dell’acqua per valutare la qualità dello stesso. Solo con shimming ottimale si possono acquisire spettri di buona qualità. In particolare, la buona omogeneità di B0 è necessaria per ottenere una sufficiente soppressione dell’acqua e dei lipidi.

Intorno al VOI sono collocate delle bande di saturazione per limitare il trascinamento delle code di segnale tra voxel vicini causato dalla bassissima risoluzione della CSI. Maggiore è la risoluzione spaziale minore sarà l’artefatto di Gibbs con una riduzione della contaminazione tra voxel adiacenti a causa della quale viene rappresentato nello spettro un metabolita, alla giusta frequenza, che appartiene ad un voxel vicino con conseguenti errori nel referto. Per limitare le oscillazioni delle code viene utilizzato il filtro di apodizzazione anche se riduce intrinsecamente la risoluzione spaziale aumentando la larghezza del picco nella PSF. Le bande di presaturazione inoltre sono necessarie per abbattere il segnale di quei tessuti, in primis il grasso, che potrebbero contaminare lo spettro dei voxel adiacenti.

Un’altra tecnica utilizzata per limitare la contaminazione dall’esterno verso l’interno implica l’invio al volume di shimming di impulsi selettivi di presaturazione, in modo da ottenere informazioni solo dalla zona di interesse abbattendo il segnale dai tessuti circostanti.

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Figura 6: posizionamento di FOV (area verde), VOI (area bianca), volume di shimming (area rossa) e bande di saturazione intorno al VOI nei tre piani assiale, sagittale e coronale.

Oltre alle bande di saturazione (Fig. 6) sono generalmente presenti tre volumi posizionati sulle scansioni T2W:

  • Il FOV (field of view), rappresentato dal quadrato verde, riproduce il campo di vista totale suddiviso nelle varie codifiche di fase;
  • il VOI, rappresentato dal quadrato bianco, raffigura la porzione del FOV che verrà considerata nella ricostruzione; generalmente il VOI è la metà del FOV in ogni direzione per evitare gli artefatti da ribaltamento garantendo un oversampling del 150%. Chiaramente se aumento il VOI, per mantenere il rapporto fra i due, il FOV dovrà essere proporzionalmente aumentato mentre se riduco il VOI non necessariamente devo ridurre anche il FOV;
  • il volume di shimming, rappresentato dal quadrato rosso, raffigura la zona a livello della quale è richiesta elevata omogeneità di campo. Deve essere collocato opportunamente evitando zone di interfaccia. La non corretta omogeneità di campo rischia di degradare la qualità dello spettro ottenuto, allargando le righe spettrali per il più veloce decadimento della MT. Questo complicherebbe la buona separazione del segnale dei metaboliti di interesse, colina e creatina, ostacolandone il riconoscimento e la quantificazione.

Valutazione spettro: processing

Il segnale, generato in bobina, deve essere elaborato attraverso il processing degli spettri tramite un apposito software; uno fra i più utilizzati è JMRUI. Il processing è quella fase di trattamento dei dati, successiva all’acquisizione, con la quale il segnale digitalizzato viene sottoposto a manipolazione matematica, al fine di aumentare la risoluzione apparente e/o migliorare il SNR. Ovviamente non si può aumentare il contenuto di informazione dei dati, ma si possono esasperare alcune informazioni a spese di altre.

Prima di calcolare la concentrazione di metaboliti della zona oggetto di studio è opportuno valutare se lo spettro ottenuto riporta dati affidabili valutandone il SNR, lo shimming, la linea di base e i residui (Fig.7) che contribuiscono al rumore di fondo dello spettro. Generalmente, per analizzare gli spettri, si sottrae al FID ottenuto il segnale dell’acqua, che sovrasterebbe quello di qualunque altra molecola; poi si pone l’acqua alla frequenza “zero” e si va a vedere di quanti hertz (Hz) si discostano gli altri picchi. In seguito si sottrae la linea di base, il cui segnale è dovuto al contributo delle macromolecole e cambia nettamente in relazione al TE scelto per l’ acquisizione. La linea di base può essere calcolata troncando il FID sui primi 20-30 punti a livello dei quali c’è la massima influenza delle macromolecole; si applica la FT, si sottrae al segnale intero la parte iniziale del segnale e si esegue il fitting. È noto che la FT può essere applicata solo a matrice dello spazio K completa, quindi sarà opportuno riempire la porzione di matrice non acquisita utilizzando la tecnica dello zero filling, cioè attribuendo ai dati mancanti valore zero.

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Figura 7: correzione dello spettro acquisito tramite JMRUI; lo spettro originale (primo dal basso) viene sottoposto al fitting attraverso il confronto con le curve di riferimento individuate per i singoli componenti (seconda dall’alto). Lo spettro così ottenuto (terzo dall’alto) viene poi confrontato con quello acquisito per la valutazione dei residui.

Successivamente viene messo in fase lo spettro per renderlo simmetrico; ciò può essere fatto automaticamente dalla macchina o manualmente dall’operatore attraverso due diverse operazioni:

  • sfasamento di ORDINE ZERO, che sfasa simultaneamente tutti i metaboliti;
  • sfasamento di PRIMO ORDINE, utilizzato per modificare la fase dello spettro lasciando inalterata quella di uno preso come riferimento (si sceglie quello che ha la maggiore asimmetricità).

Tale operazione è necessaria poiché a fianco del picco ci può essere una distorsione causata sia dal movimento pulsatile cardiaco, che crea dei piccoli spostamenti della sostanza contenuta nell’area di selezione spettroscopica, sia dalle ECC. Infatti in spettroscopia sono molto importanti i contributi di fase generati dalle correnti spurie; per poter correggere tali contributi è necessario acquisire due segnali, dello stesso identico volume, di cui uno di base e l’altro identico solo con la soppressione dell’acqua attivata. La correzione della fase è fondamentale per stimare opportunamente la concentrazione del metabolita, che come sappiamo si ottiene integrando l’area sottesa al picco del metabolita stesso; avendo una fase non corretta con il grafico che passa parzialmente nella parte negativa, è possibile mandare in sottrazione e sottostimare il metabolita stesso. Il processo che realmente va a calcolare l’area sottesa alla curva è il fitting. Tale processo ci da il risultato quantitativo della spettroscopia poiché ci permette, una volta individuato il picco da studiare, di trovare una funzione matematica che può essere Lorenziana o una combinazione lineare di Lorenziana e Gaussiana, che più si approssima alla forma del picco ottenendo l’ampiezza e la fase dello stesso. L’operazione di fitting migliora la stima dell’area sottesa al picco, che dobbiamo studiare, permettendo di visualizzare alcuni metaboliti che altrimenti andrebbero persi perché presenti in concentrazioni minime.

Il riconoscimento del metabolita solitamente è automatico, in quanto la macchina ha delle forme di spettro standard in memoria che vengono sovrapposte al segnale acquisito. I metaboliti di interesse a livello prostatico nella diagnosi tumorale sono: citrato (Ci), colina (Cho) e creatina (Cr). La creatina rappresenta la riserva energetica cellulare ed è un marker metabolico generalmente poco sensibile alle modificazioni indotte da diverse patologie; per questo motivo è possibile normalizzare alla creatina i valori degli altri picchi metabolici ed analizzare i dati in maniera semiquantitativa mediante l’andamento dei rapporti Cho/Cr. Creatina, colina e citrato risuonano rispettivamente a 3.0, 3.2 e 2.6 ppm. In condizioni normali l’analisi dello spettro mostra elevati livelli di citrato ed intermedi livelli di colina e creatina (Fig. 8a); mentre in caso di patologia neoplastica si osserva una ridotta concentrazione del citrato e l’aumento della concentrazione della colina (Fig. 8b).

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a b

Figura 8: a) spettro ghiandola prostatica normale con alti livelli di citrato ed intermedi di colina e creatina; b) spettro ghiandola prostatica tumorale con bassi livelli di citrato ed elevati di colina.

La diminuzione del citrato può essere attribuito sia ad un alterato metabolismo cellulare che ad un cambiamento nell’organizzazione tissutale e alla sostituzione delle aree normalmente occupate dai dotti ghiandolari ricchi di citrato con le cellule neoplastiche. L’elevazione della colina, marker di proliferazione cellulare, va attribuita ad un aumento sia della percentuale di cellule proliferanti sia della densità cellulare e al rimaneggiamento della composizione delle membrane cellulari. L' aspetto spettroscopico dei composti rilevabili con la MRSI della prostata, è determinato da una serie di fattori, in particolare la scelta del TE che a 1,5 T è pari a 120-130 ms mentre a 3 T varia fra 85 ms e i 145 ms.

Conclusioni

L’associazione di RM morfologica e spettroscopia 3D consente una precisa localizzazione del tumore prostatico, un’ottimale individuazione dello sconfinamento extracapsulare, garantendo inoltre una immediata valutazione dell’aggressività tumorale ed un corretto follow-up della terapia. Per ottenere risultati affidabili dall’ indagine spettroscopica è necessario che il segnale acquisito sia buono. Inoltre, dato che lo scanner non risponde mai nello stesso modo ed il paziente, supponendo che debba fare più controlli, non avrà le stesse caratteristiche fisiche, per limitare l’ incertezza delle misurazioni è fondamentale avere a disposizione un protocollo di studio ottimizzato garantendone, laddove è possibile, la riproducibilità.

Bibliografia

[1] Antonin Skoch et al. “Spectroscopic imaging: Basic principles“ European Journal of Radiology 67 230–239 (2008).

[2] Jelle O. Barentsz et al. “ESUR prostate MR guidelines 2012” European Journal of Radiology 22 746–757 (2012).

[3] Sadhna Verma et al. “Prostate MRI and 3D MR Spectroscopy: How We Do It” AJR Am J Roentgenol. 194(6): 1414–1426 (June 2010).

[4] Atti del Master di 1° Livello “Specialista nell’ottimizzazione e nello sviluppo di apparecchiature di RM ed elaborazione di immagine in ambito clinico e di ricerca” (aa 2012- 2013).

[5] S. Posse et al. “MR Spectroscopic Imaging: Principles and Recent Advances ” Journal Of Magnetic Resonance Imaging 37:1301–1325 (2013).

[6] L. Dalla Palma e Coll ” Spettroscopia clinica a risonanza Magnetica: Stato dell’arte” Radiol Med 83: 7- 23 (1992).

[7] A. Wetter et al. “Combined MRI and MR Spectroscopy of the Prostate Before Radical Prostatectomy” AJR:187, (September 2006).

[8] Mazzoni et al. “Diffusion-Weighted Signal Models in Healthy and Cancerous Peripheral Prostate Tissues: Comparison of Outcomes Obtained at Different b-values” Journal Of Magnetic Resonance Imaging 30;39(3):512-8. Epub (30May 2013).

[9] T. Kobus et al. “Mapping of prostate cancer by 1H MRSI” 27:39–52 NMR Biomed (2014).

[10] S. A. Reinsberg et al. “Combined Use of Diffusion-Weighted MRI and 1H MR Spectroscopy to Increase Accuracy in Prostate Cancer Detection” AJR:188, (January 2007)

[11] Thompson et al. “The role of magnetic resonance imaging in the diagnosis and management of prostate cancer” BJU International (2013).

[12] C. Tempany, MD e Felipe Franco “ Prostate MRI: update and current roles” Applied Radiology (2012).

[13] sito web: www.medrad.com.

[14] R. Passariello et al. “La spettroscopia a risonanza magnetica: un utile strumento clinico o una semplice curiosità scientifica” Radiol Med 81: 385- 395 (1991).

[15] John V. Hegde et al. “Multiparametric MRI of Prostate Cancer: An Update on State-of-the-Art Techniques and Their Performance in Detecting and Localizing Prostate Cancer” JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING 37:1035–1054 (2013).


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