Znaczenie obrazowania dyfuzji i perfuzji RM w rozpoznawaniu świeżego udaru niedokrwiennego - omówienie wytycznych American Academy of Neurology

Omówienie artykułu Evidence-based guideline: The role of diffusion and perfusion MRI for the diagnosis of acute ischemic stroke Report of the Therapeutics and Technology Assessment Subcommittee of the American Academy of Neurology
P.D. Schellinger, R.N. Bryan, L.R. Caplan, J.A. Detre, R.R. Edelman, C. Jaigobin, C.S. Kidwell, J.P. Mohr, M. Sloan, A.G. Sorensen and S. Warach
Data utworzenia: 03.03.2011
Ostatnia modyfikacja: 04.03.2011
Opublikowano w Medycyna Praktyczna Neurologia 2010/06 

Opracował dr med. Marek Bodzioch 
Konsultował prof. dr hab. med. Marek Sąsiadek 

Wprowadzenie 

Szybka diagnostyka neuroobrazowa pacjenta z podejrzeniem świeżego udaru mózgu pozwala potwierdzić rozpoznanie oraz zróżnicować etiologię niedokrwienną i krwotoczną, co ma podstawowe znaczenie dla prawidłowej kwalifikacji pacjentów do leczenia trombolitycznego, jedynej dostępnej obecnie metody przyczynowego leczenia udaru niedokrwiennego. W tym celu najczęściej wykonuje się standardowe badanie tomografii komputerowej (TK) bez podawania środka kontrastowego. Zaletami TK są powszechna dostępność i duża czułość w wykrywaniu świeżego krwawienia wewnątrzczaszkowego. Poważnym ograniczeniem TK jest jednak mała wydajność diagnostyczna w wykrywaniu samego ogniska niedokrwiennego we wczesnym okresie udaru, szczególnie w pierwszych 3-4,5 godzinach od początku objawów, kiedy można zastosować leczenie trombolityczne. W badaniu, w którym przeprowadzono analizę post hoc obrazów TK uzyskanych w ciągu 3 godzin od początku udaru, wczesne radiologiczne zmiany niedokrwienne stwierdzono zaledwie u 31% chorych.[1] Średnią czułość TK w wykrywaniu zmian niedokrwiennych mózgu w ciągu 6 godzin od udaru ocenia się na 40-60%.[2]  Znacznie większą wydajność diagnostyczną w wykrywaniu wczesnych zmian niedokrwiennych mają techniki obrazowania dyfuzji (diffusion-weighted imaging - DWI) i perfuzji (perfusion-weighted imaging - PWI) rezonansu magnetycznego (RM).[3] 

Obrazowanie dyfuzji 

Podstawą techniki DWI jest obrazowanie dyfuzji, czyli chaotycznych, samoistnych ruchów cząsteczek wody (tzw. ruchów Browna) w tkankach. Dyfuzja cząsteczek wody w komórkach nie jest całkiem swobodna, ograniczają ją m.in. różne struktury błonowe (np. błona komórkowa lub osłonka mielinowa) i białka. Niedokrwienie wiąże się z zaburzeniem czynności kanałów jonowych odpowiedzialnych za podtrzymywanie prawidłowego gradientu stężeń sodu i potasu między przestrzenią wewnątrzi zewnątrzkomórkową. Dysfunkcja tych kanałów prowadzi do gwałtownego napływu kationów sodowych do komórek, czego następstwem jest obrzęk cytotoksyczny, spowodowany przemieszczaniem się w tym samym kierunku cząsteczek wody zgodnie z zasadą wyrównywania się ciśnienia osmotycznego. W "przeładowanych" wodą komórkach samoistne ruchy cząsteczek wody są utrudnione, w obszarze objętym obrzękiem cytotoksycznym dyfuzja wody jest zatem mniejsza niż w zdrowej tkance.[4] Do ograniczenia dyfuzji w ognisku udarowym mogą się również przyczyniać inne czynniki, np. miejscowe zmniejszenie temperatury. Obszary zmniejszonej dyfuzji uwidoczniają się na obrazach DWI już w pierwszych godzinach, a nawet minutach od udaru, cechując się zwiększoną intensywnością sygnału (ryc. 1A).[5] Interpretując obrazy DWI, należy uwzględnić zjawisko "przeświecania" (T2 shine-through): zmiany hiperintensywne na obrazach T₂-zależnych (np. stare ogniska udarowe) wykazują zwiększony sygnał również na obrazach DWI. W celu zróżnicowania tych zmian należy wygenerować mapę rzeczywistego współczynnika dyfuzji (apprent diffusion coefficient - ADC), na której obszary prawdziwego zmniejszenia dyfuzji (o małej wartości ADC) uwidoczniają się jako hipointensywne (ryc. 1B).[5] 


 

Ryc. 1. Hiperintesywne ognisko niedokrwienne w lewym płacie potylicznym na obrazie RM uzyskanym techniką DWI (A). Na mapie parametrycznej ADC to samo ognisko widoczne jest jako obszar hipointesywny (fioletowy owal oznaczony liczbą 2) (B). Obrazy pochodzą z opisu przypadku neuroradiologicznego w dziale "Praktyka Kliniczna" czasopisma "Medycyna Praktyczna - Neurologia" 3/2010[5] 

Obrazowanie perfuzji 

Obrazowanie PWI umożliwia ocenę przepływu krwi w łożysku kapilarnym i wczesne wykrycie upośledzenia perfuzji w ognisku udarowym. Najczęściej stosowaną techniką PWI jest obrazowanie dynamicznej podatności na magnetyzację z zastosowaniem środka kontrastowego (dynamic susceptibility contrast-enhanced magnetic resonance imaging - DSC-MRI). Badanie polega na szybkim wstrzyknięciu gadolinowego środka kontrastowego i uzyskaniu serii T₂*-zależnych obrazów podatności na magnetyzację, przedstawiających zmiany sygnału gadolinu w tkankach. Otrzymane w ten sposób dane można następnie przetwarzać, wyliczając takie wskaźniki, jak objętość krwi w mózgu, mózgowy przepływ krwi, średni czas przejścia lub czas do uzyskania największego sygnału.[6] 

Cel i zakres wytycznych 

Eksperci American Academy of Neurology (AAN) ocenili dokładność diagnostyczną, czułość i swoistość oraz wartość predykcyjną metod obrazowania dyfuzji i perfuzji RM we wczesnej diagnostyce świeżego udaru mózgu (<12-24 godzin od początku objawów) na podstawie danych pochodzących z 44 badań naukowych, których wyniki opublikowano do stycznia 2008 roku.[7] W analizie uwzględniono tylko dane dotyczące naturalnego przebiegu udaru niedokrwiennego; wykluczono badania, w których oceniano leczenie trombolityczne. W ocenie wiarygodności i jakości metodologii każdego badania stosowano odpowiednie skale AAN, opracowane osobno dla badań dotyczących trafności diagnostycznej i wartości predykcyjnej. Największą wiarygodność mają badania klasy I (prospektywne badanie kohortowe spełniające rygorystyczne kryteria metodologiczne), najmniejszą zaś dane klasy IV (stanowisko ekspertów, opisy przypadków). W zależności od stopnia wiarygodności dostępnych danych określono siłę sformułowanych na ich podstawie zaleceń, stosując cztery kategorie, z których największą siłę oznacza kategoria A. Kategorie B i C oznaczają zalecenia o mniejszej sile, których podstawą były odpowiednio mniej wiarygodne dane. Kategorię U stosuje się zaś w sytuacji, kiedy nie można sformułować zaleceń ze względu na brak dostatecznie wiarygodnych danych. 

Pytania kliniczne 

Autorzy wytycznych określili swoiste pytania, kluczowe dla praktyki klinicznej, na które starali się uzyskać wiarygodne odpowiedzi wśród analizowanych danych. 

Czy metody DWI i PWI są czulsze i bardziej swoiste w diagnostyce świeżego udaru niedokrwiennego w porównaniu z innymi dostępnymi obecnie metodami obrazowania? 

Poszukując odpowiedzi na to pytanie, autorzy przeanalizowali 36 badań klinicznych. W analizie uwzględniono badania wykonane techniką DWI lub PWI <12 godzin od wystąpienia objawów udaru. Trafność rozpoznania ustalano na podstawie wyników badań neuroobrazowych przeprowadzonych w późniejszym okresie, danych klinicznych dotyczących dalszego przebiegu klinicznego lub rozpoznania w chwili wypisu ze szpitala. 

Obrazowanie dyfuzji 
W jedynym badaniu spełniającym kryteria wiarygodności klasy I[8] techniki DWI i echa gradientowego RM porównywano z TK u 356 kolejnych pacjentów przyjmowanych w ciągu 18 miesięcy na oddział leczenia stanów nagłych z podejrzeniem świeżego udaru mózgu. Obrazowanie RM wykonywano 34 minuty (mediana) wcześniej niż badanie TK. Obrazy DWI i TK oceniało niezależnie czterech ekspertów (dwóch neuroradiologów i dwóch neurologów) bez znajomości danych klinicznych pacjentów i bez informacji, umożliwiających powiązanie obrazów DWI i TK uzyskanych u tego samego chorego. W podgrupie 221 pacjentów, u których badanie wykonano <12 godzin od początku objawów, trafność rozpoznania udaru niedokrwiennego za pomocą RM była znacznie większa niż w przypadku TK (OR = 25; 95% CI: 8-79). Podobne wyniki uzyskano w podgrupie 90 chorych, u których badanie neuroobrazowe wykonano <3 godzin od początku objawów. Porównując wyniki obrazowania w pierwszych 12 godzinach od udaru z ostatecznym rozpoznaniem w chwili wypisu ze szpitala, stwierdzono, że technika DWI była znacznie czulsza niż TK (78 vs 16%) i cechowała się większą trafnością diagnostyczną (86 vs 55%) przy podobnej swoistości (96 vs 97%). Według autorów wytycznych różnica na korzyść DWI była tak duża, że wyniki tylko tego jednego badania klasy I są wystarczające, aby w diagnostyce świeżego udaru niedokrwiennego zalecać badanie RM techniką DWI zamiast obrazowania TK. Niemniej jednak wniosek ten potwierdzają także 3 badania klasy II. 

Obrazowanie perfuzji 
Dane dotyczące zastosowania PWI w diagnostyce świeżego udaru niedokrwiennego pochodziły jedynie z badań klasy IV, nie były zatem dostatecznie wiarygodne, aby możliwe było sformułowanie na ich podstawie swoistych zaleceń. 

Czy objętość świeżych zmian na obrazach DWI lub PWI ma wartość predykcyjną w przewidywaniu początkowego nasilenia zaburzeń klinicznych, ostatecznej objętości ogniska udarowego lub odległych następstw klinicznych? 

Poszukując odpowiedzi na to pytanie, autorzy przeanalizowali 8 badań klinicznych, obejmujących co najmniej 30 pacjentów; trzy z nich spełniały kryteria wiarygodności klasy II, jedno - klasy III, pozostałe - jedynie klasy IV. W analizie uwzględniono badania wykonane techniką DWI lub PWI <24 godzin od wystąpienia objawów udaru. W żadnym z ocenianych badań klinicznych nie porównywano bezpośrednio obrazowania RM i TK. 

Obrazowanie dyfuzji 
W dwóch badaniach klasy II odnotowano korelację objętości zmian z początkowym nasileniem objawów udaru i ostateczną wielkością ogniska udarowego w przypadku zmian niedokrwiennych umiejscowionych w przednim zakresie unaczynienia mózgowego. Wyniki jednego badania klasy II wskazały natomiast na brak korelacji objętości świeżych zmian na obrazach DWI z początkowym wynikiem NIHSS u chorych z ogniskiem niedokrwienia w tylnym zakresie unaczynienia mózgowego. W jednym badaniu klasy II stwierdzono związek początkowej objętości zmian z odległymi następstwami klinicznymi wyrażonymi wynikiem NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale) lub wskaźnikiem Barthel. 

Obrazowanie perfuzji 
W jednym badaniu klasy II stwierdzono znamienny związek objętości świeżych zmian na obrazach PWI z początkowym wynikiem NIHSS. Nie ma danych dotyczących związku początkowych zmian PWI z odległymi objawami klinicznymi lub neuroradiologicznymi. 

Swoiste zalecenia 

Zalecenie klasy A 

W diagnostyce neuroobrazowej pacjentów z podejrzeniem świeżego udaru niedokrwiennego (<12 godzin od początku objawów) zalecono badanie RM techniką DWI jako dokładniejsze niż standardowe badanie TK bez podawania środka kontrastowego. 

Zalecenie klasy B 

U pacjentów z objawami świeżego udaru niedokrwiennego w zakresie przedniego zakresu unaczynienia mózgowego należy rozważyć wykonanie badania DWI w celu przewidywania początkowego nasilenia zaburzeń klinicznych oraz ostatecznej objętości ogniska udarowego. 

Zalecenia klasy C 

Początkowa objętość zmian na obrazach DWI może być nieprzydatna w przewidywaniu początkowego nasilenia zaburzeń klinicznych (wyrażonego wynikiem NIHSS) u chorych z udarem w tylnym zakresie unaczynienia mózgowego. 
Ustalenie początkowej objętości zmian na obrazach DWI może być przydatne w przewidywaniu odległych następstw klinicznych wyrażonym wynikiem NIHSS lub wskaźnikiem Barthel. 
Ustalenie początkowej objętości zmian na obrazach PWI może być przydatne w przewidywaniu początkowego nasilenia zaburzeń klinicznych. 

Uwarunkowania kliniczne 

W podsumowaniu autorzy wytycznych wskazują na dodatkowe czynniki wpływające na stosowanie obrazowania RM w doraźnej diagnostyce świeżego udaru oraz interpretację uzyskanych wyników. 

Dostępność 

W porównaniu z RM zaletami standardowego badania TK bez kontrastu w diagnostyce świeżego udaru są: większa dostępność i łatwość wykonania w sytuacji stanu naglącego oraz mniejsze koszty. Pomimo znacznie większej czułości i dokładności techniki DWI w wykrywaniu wczesnego ogniska niedokrwiennego TK pozostaje przydatna diagnostycznie, ponieważ jest bardzo czuła w wykrywaniu krwawienia wewnątrzczaszkowego (główne przeciwwskazanie do leczenia trombolitycznego) i pozwala wykluczyć wiele zmian strukturalnych, które należy uwzględnić w diagnostyce różnicowej świeżego udaru niedokrwiennego. Porównanie TK i RM w wykrywaniu krwawienia wewnątrzczaszkowego wykraczało jednak poza zakres omawianych wytycznych. 

Czułość i swoistość DWI 

Podkreślając bardzo duże znaczenie techniki DWI w diagnostyce udaru niedokrwiennego, autorzy wytycznych wskazują na ograniczenia tej metody. Chociaż wyniki niektórych badań sugerują niemal 100% czułość DWI w wykrywaniu udaru niedokrwiennego,[9] eksperci AAN oceniają, że w rzeczywistości wynosi ona 80-90% (w odniesieniu do wszystkich pacjentów przyjmowanych na oddział leczenia stanów nagłych z podejrzeniem udaru). Z drugiej strony wykrycie wczesnych zmian na obrazach DWI nie jest równoznaczne z rozpoznaniem udaru, ponieważ technika ta uwidocznia nieprawidłowości również u około 40% pacjentów z przemijającym napadem niedokrwienia mózgu (u których, zgodnie z obowiązującą obecnie definicją, objawy neurologiczne ustępują całkowicie w ciągu 24 h). Niedawna analiza epidemiologiczna wykazała, że wprowadzenie jako kryterium diagnostyczne udaru zmian niedokrwiennych na obrazie DWI spowodowałoby, że w Stanach Zjednoczonych w ciągu roku ustalano by o 33% mniej rozpoznań przemijającego napadu niedokrwienia mózgu i o 7% więcej rozpoznań udaru.[10] 

Piśmiennictwo 

1. Patel S.C., Levine S.R., Tilley B.C. i wsp.: Lack of clinical significance of early ischemic changes on computed tomography in acute stroke. JAMA 2001; 286: 2830-2838. 
2. von Kummer R., Bozzao L., Manelfe C. (red.): Early CT Diagnosis of Hemispheric Brain Infarction, wyd. 1, Berlin, Springer Verlag 1995. 
3. Warach S.: Stroke neuroimaging. Stroke 2003; 34: 345-347. 
4. Moseley M.E., Cohen Y., Mintorovitch J. i wsp.: Early detection of regional cerebral ischemia in cats: comparison of diffusion- and T2-weighted MRI and spectroscopy. Magn. Reson. Med. 1990; 14: 330-346. 
5. Szewczyk P., Sąsiadek M.: 31-letni mężczyzna z niedowidzeniem kwadrantowym o nagłym początku. Medycyna Praktyczna - Neurologia 2010; 3: 98-101. 
6. Rosen B.R., Belliveau J.W., Vevea J.M., Brady T.J.: Perfusion imaging with NMR contrast agents. Magn. Reson. Med. 1990; 14: 249-265. 
7. Schellinger P.D., Bryan R.N., Caplan L.R. i wsp., Therapeutics and Technology Assessment Subcommittee of the American Academy of Neurology: Evidence-based guideline: The role of diffusion and perfusion MRI for the diagnosis of acute ischemic stroke: report of the Therapeutics and Technology Assessment Subcommittee of the American Academy of Neurology. Neurology 2010; 75: 177-185. 
8. Chalela J.A., Kidwell C., Nentwich L. i wsp.: Magnetic resonance imaging and computed tomography in emergency assessment of patients with suspected acute stroke: a prospective comparison. Lancet 2007; 369: 293-398. 
9. Fiebach J., Jansen O., Schellinger P. i wsp.: Comparison of CT with diffusion-weighted MRI in patients with hyperacute stroke. Neuroradiology 2001; 43: 628-632. 
10. Ovbiagele B., Kidwell C.S., Saver J.L.: Epidemiological impact in the United States of a tissue-based definition of transient ischemic attack. Stroke 2003; 34: 919-924.

Komentarz

prof. dr hab. med. Marek Sąsiadek 
Zakład Radiologii Ogólnej, Zabiegowej i Neuroradiologii Akademickiego Szpitala Klinicznego we Wrocławiu 

Obrazowanie dyfuzyjne (diffusion-weighted imaging - DWI) i perfuzyjne (perfusion-weighted imaging - PWI) są zaawansowanymi technikami badania rezonansu magnetycznego (RM), które znalazły szczególnie duże zastosowanie w diagnostyce udaru mózgu. DWI jest techniką całkowicie nieinwazyjną, wykorzystującą zjawisko swobodnej dyfuzji wody, którego upośledzenie (restrykcja dyfuzji) można wykryć w postaci zmniejszenia współczynnika dyfuzji wody (apparent diffusion coeficient - ADC). W ultrawczesnym i wczesnym okresie udaru mózgu w obszarze niedokrwienia dochodzi do restrykcji dyfuzji z powodu obrzęku cytotoksycznego, który utrudnia dyfuzję wody. Ognisko udarowe może się uwidocznić już kilkanaście minut po wystąpieniu udaru jako obszar zwiększonego sygnału na obrazie DWI oraz zmniejszonego sygnału na mapie ADC. DWI ma również zastosowanie w diagnostyce innych procesów patologicznych, zwłaszcza guzów i ropni mózgu. 

Badanie PWI wykonuje się najczęściej metodą dynamicznego obrazowania podatności na środek kontrastowy (dynamic susceptibility contrast - DSC) po podaniu strzykawką automatyczną paramagnetycznego środka kontrastowego. PWI wykorzystuje się w diagnostyce różnych procesów patologicznych, m.in. guzów mózgu i otępienia; najważniejszym wskazaniem jest jednak, podobnie jak w przypadku DWI, udar mózgu. U chorych z udarem niedokrwiennym PWI uwidacznia hipoperfuzję mózgu spowodowaną upośledzonym przepływem krwi w obszarze niedokrwienia. Perfuzję można oceniać półilościowo przez porównanie ze zdrową półkulą mózgu lub móżdżkiem. 

Obie metody wzajemnie się uzupełniają. Uważa się, że DWI obrazuje strefę dokonanego zawału mózgu, zaś PWI także strefę częściowego niedokrwienia (penumbry); różnica wielkości obszarów o nieprawidłowym sygnale na obrazach uzyskanych obiema technikami (PWI minus DWI - diffusion-perfusion mismatch) odpowiadałaby zatem obszarowi penumbry. Im większa jest ta różnica, tym większa jest szansa na dobry efekt leczenia trombolitycznego, ponieważ obszar penumbry można uratować przed dokonanym zawałem. Chociaż niektórzy podają w wątpliwość, że różnica wielkości zmian na obrazach PWI i DWI rzeczywiście odpowiada zakresowi penumbry, obie techniki uważane są za złoty standard w diagnostyce ultrawczesnego udaru. 

Metody te nie są jednak wolne od wad. Największą z nich jest ograniczona dostępność do odpowiedniej aparatury w trybie ostrodyżurowym. Nawet w bogatych krajach aparaty RM w szpitalach są niezwykle obciążone wykonywaniem badań planowych. Tymczasem na potrzeby dyżuru udarowego urządzenie musi być dostępne natychmiast, zwłaszcza jeżeli rozważane jest leczenie trombolityczne lub mechaniczna trombektomia. 
Ograniczenia wynikają również z trudności badania chorych w ciężkim stanie za pomocą aparatury RM. Nawet w pracowniach wyposażonych w aparaturę anestezjologiczną nieferromagnetyczną badanie RM takich chorych napotyka na trudności i trwa dłużej niż u chorych w lżejszym stanie. 
Należy również zaznaczyć, że RM ustępuje tomografii komputerowej (TK) w rozpoznawaniu udaru krwotocznego, który zawsze należy wykluczyć u chorego z udarem. Krwiak śródmózgowy i krwotok podpajęczynówkowy można co prawda wykryć za pomocą RM, ale interpretacja uzyskanych obrazów często nie jest tak pewna jak w przypadku TK. 

Alternatywą dla badania RM z zastosowaniem DWI i PWI może być TK. Standardowe badanie TK zdecydowanie ustępuje DWI i PWI w wykrywaniu wczesnego udaru niedokrwiennego, ale może uwidocznić rozległe strefy niedokrwienne, które są przeciwwskazaniem do leczenia trombolitycznego. Ponadto TK jest metodą z wyboru w razie konieczności rozpoznania lub wykluczenia udaru krwotocznego. Jeżeli standardowe badanie TK zostanie uzupełnione obrazowaniem perfuzji TK (pTK), większość udarów niedokrwiennych będzie można wykryć bardzo wcześnie. Za pomocą pTK można też odróżnić strefę zawału dokonanego od obszaru penumbry na podstawie różnic wielkości zmian na mapie objętości krwi mózgowej (cerebral blood volume - CBV; zawał dokonany) i przepływu krwi mózgowej (cerebral blood flow - CBF), średniego czasu przejścia - (mean transit time - MTT) lub czasu do maksymalnej amplitudy (time-to-peak - TTP; zawał dokonany + penumbra). Wykonanie dodatkowo angiografii TK umożliwia kwalifikację do trombolizy dożylnej (brak niedrożności dużej tętnicy) bądź trombolizy i/lub trombektomii dotętniczej (niedrożność dużej tętnicy). Badanie TK jest znacznie bardziej dostępne i trwa krócej niż RM, co również sprawia, że badanie chorych w ciężkim stanie jest znacznie łatwiejsze niż w przypadku RM. 

W polskich realiach uważam zatem za bardziej praktyczne stosowanie protokołu TK (standardowe obrazowanie TK, badanie perfuzji TK, angiografia TK) niż RM (standardowe obrazowanie RM, DWI i PWI, angiografia RM), tym bardziej że nawet w krajach o znacznie lepszym dostępie do aparatury radiologicznej (Stany Zjednoczone, Europa Zachodnia) w ostatnich latach również zaczyna przeważać ta opcja diagnostyczna.

Więcej informacji znajdą Państwo na stronie http://www.mp.pl Copyright © 1996 - 2011 Medycyna Praktyczna

http://www.mp.pl/artykuly/index.php?aid=56930&l=1128&u=35273997&_tc=58738BEBC8FB4A9CB71CBD2E0A21135E&print=1

---