RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Correlazioni clinico-radiologiche in pazienti con miopatie ereditarie.

Università di riferimento

Università Cattolica del Sacro Cuore - Neurologia - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Eugenio Maria Mercuri

Descrizione

L’obiettivo della nostra unità operativa è quello di ottenere una migliore definizione dell’apporto delle tecniche di neuroradiologia nella diagnostica differenziale delle malattie neuromuscolari del bambino.
La nostra Unita’ ha un’esperienza specifica nell’uso della RMN muscolare nell’ambito di alcune di queste patologie e ha sviluppato, in collaborazione con l’Hammersmith Hospital di Londra, un protocollo utilizabile anche in bambini fin dall'età prescolare. Il nostro gruppo potrà mettere a disposizione degli altri gruppi questo protocollo e i vari sistemi di classificazione delle lesioni viste sulla Risonanza Magnetica Muscolare, mettendosi a disposizione per valutare e classificare anche le immagini ottenute negli altri centri con l’intento di avere dei parametri unici nella classificazione delle immagini e nel riconoscimento dei patterns di interessamento dei vari muscoli.

L'esame di imaging prevede l'applicazione del protocollo "pediatrico" di RM muscolare, che prevede l'esame dei muscoli: grande gluteo, sartorio, gracile, quadricipite femorale, semimembranoso, semitendinoso, bicipite femorale, adduttore, tibiale anteriore, estensore lungo delle dita, peroneo, popliteo, soleo e gastrocnemio. Il tempo totale di acquisizione risulta inferiore ai 30 minuti, consentendo l'applicabilità dell'esame anche a bambini dall'età di 4 anni in poi, senza necessità di sedazione. Le immagini saranno refertate da due osservatori, in cieco, sia per quanto concerne i dati clinici, che per quelli genetici per non influenzare la valutazione diagnostica.
In accordo con il grado di degenerazione del tessuto è stato individuato uno scoring di valutazione per cui ogni gruppo muscolare verrà classificato nei seguenti stadi: aspetto normale (stadio 0); aspetto “tarmato” precoce con piccole aree di densità aumentata nelle immagini RM pesate T1 (stadio 1); aspetto “tarmato” avanzato (meno del 30% del volume), con numerose aree di densità aumentata e inizio di confluenza delle lesioni (stadio 2a); aspetto “tarmato” avanzato (30-60% del volume), con numerose aree separate e inizio di confluenza delle lesioni (stadio 2b); aspetto "washed-out", (sfuocato) dovuto alle aree confluenti, con tessuto muscolare presente alla periferia (stadio 3); aspetto terminale, con muscolo sostituito da tessuto connettivo ed adiposo (stadio 4).
Nelle varie patologie esaminate, guidati dalla "gestalt" visiva, si cercherà di individuare eventuali pattern specifici di coinvolgimento delle masse muscolari.

Nei pazienti più collaboranti verranno effettuati esami più dettagliati mediante sequenze T2 e STIR , che danno la possibilita’ di effettuare la "fat suppression" al fine di riconoscere forme con prevalente sostituzione fibrosa da altre con prevalente sostituzione adiposa, nonchè la presenza di edema o altri segni infiammatori. L'ottenere maggiori informazioni sulla natura delle alterazioni di segnale permetterà di speculare sui meccanismi patogenetici alla base del danno muscolare nelle varie forme e quindi su nuovi approcci terapeutici. I protocolli di indagine RMN piu’ dettagliati verranno concordati sia con l’Unita’ operativa di Pavia che con il gruppo di Pisa che collabora con la nostra Unita’ per la ricerca sulla spettroscopia.

Negli ultimi anni il nostro gruppo ha sviluppato una collaborazione con il gruppo di radiologi e di fisici dell’Istituto Stella Maris di Pisa nell’intento di stabilire dei protocolli di spettroscopia muscolare da utilizzare in pazienti con malattie neuromuscolari. Come parte di questa collaborazione i pazienti seguiti a Pisa e parte dei pazienti seguiti a Roma e a Pavia vengono sottoposti ad esami spettroscopici. Attualmente il Laboratorio di Neuroimaging dell’Istituto Scientifico Stella Maris e’ dotato della strumentazione necessaria alla rivelazione del segnale di risonanza magnetica del 31P (amplificatore, pre-amplificatori, generatori di impulsi RF di frequenza opportuna, bobine di ricezione e trasmissione) a cui associa un ergometro RM compatibile che permette di effettuare e monitorare un esercizio. Il muscolo studiato e’ il gastrocnemio a riposo ed in esercizio, in quanto le sue dimensioni permettono di ottenere un rapporto segnale/rumore soddisfacente e in quanto classicamente coinvolto nel processo patologico distrofico.
L’esercizio mirato consiste in una flessione plantare a diversi possibili livelli di forza. Essendo il pedale dell’ergometro collegato ad un pistone pieno di aria compressa a pressione variabile. La posizione del pedale e del lettino sono ottimizzate per esercitare unicamente il muscolo gastrocnemio attraverso un movimento isotonico. Un encoder ottico consente di monitorare in remoto e tramite computer la percentuale ed il tempo di spostamento del pistone, consentendo di ricavare , conoscendone la pressione impostata, la potenza media ed il lavoro effettuato ad ogni movimento effettuato ad ogni movimento del pedale.
Il software usato per la quantificazione dei metaboliti fosforici e’ jMRUI che implementa AMARES, un algoritmo di quantificazione nel dominio del tempo, diffusamente usato per la quantificazione dei segnali spettroscopici del fosforo perche consente l’introduzione di opportuni vincoli, caratteristici dei tipi di segnale in studio ("prior knowledge") e capaci di ridurre notevolmente i gradi di liberta’ della quantificazione. La strategia di quantificazione e’ basata sulla ricerca di 11 picchi: fosfomonoesteri (PME), fosforo inorganico (Pi), fosfodiesteri (PDE), fosfocreatina (PCr), i due doppietti dell’alpha e del gamma ATP e il tripletto del beta ATP.
L’acquisizione della 31P-MRS viene effettuata a riposo e durante l’esercizio caratterizzato da flessioni plantari generalmente di intensita’ crescente. Durante l’esercizio vengono valutate le variazioni indotte, attraverso l’analisi spettrale della concentrazione di alcuni metabolici (PCr, Pi) e del pH. Queste stesse variazioni sono studiate anche nella fase di recupero dall’esercizio; in particolare viene studiata la velocita’ di resintesi della PCr dipendente esclusivamente dalla fosforilazione ossidativa.

I dati di RMN e di spettroscopia verrano correlati ai dati clinici.
La possibilità di ottenere delle subcategorie in base all'immaging ed al fenotipo costituisce uno dei punti chiave di questo progetto, mirato ad identificare dei patterns clinici e di neuroimmagini specifici per le singole malattie muscolari.
I risultati del progetto della nostra unità verranno raccolti assieme a quelli dell'altra unità operativa ed analizzati in modo da ricercare patterns specifici di RMN per ogni malattia studiata.
Il criterio principale sarà quindi quello di controllare se per ogni malattia in cui si conosce il difetto genetico esiste un pattern specifico di immagini che possa aiutare nell'orientamento diagnostico. Questo risultato, oltre a servire per delineare meglio il fenotipo delle varie malattie, ha un grandissimo valore che può essere sfruttato in pazienti in cui l’analisi genetica non è disponibile o quando il pedigree delle famiglie non è abbastanza ampio da essere informativo dal punto di vista delle indagini genetiche. Anche nei casi in cui queste analisi sono disponibili, esiste sempre il problema di scegliere le analisi più appropriate e questo è spesso difficile se basato solo sulla base dei segni clinici. La possibilità di avere un altro indicatore diagnostico servirà ad indirizzare i sospetti diagnostici ed a non sprecare risorse e tempo.