Volume fisiologico e atrofia del cervello e del midollo spinale misurati mediante risonanza magnetica

La sclerosi multipla (SM) è una malattia infiammatoria cronica immuno-mediata e neurodegenerativa che colpisce il sistema nervoso centrale. La risonanza magnetica (MRI) è il principale esame paraclinico utilizzato per monitorare l'attività della malattia e la risposta al trattamento. Tuttavia, esiste solo una correlazione limitata tra i sintomi clinici e i risultati osservati sulla risonanza magnetica convenzionale, un fenomeno chiamato paradosso clinico-radiologico. La misurazione dell'atrofia cerebrale intera e regionale fornisce informazioni aggiuntive alla risonanza magnetica e sembra correlare meglio con il decorso clinico e la prognosi. Negli ultimi due decenni, l'atrofia cerebrale nella SM è stata ampiamente studiata, sono stati stabiliti limiti per la perdita di volume cerebrale nel tempo ed è probabile che diventi un'importante misura di esito sia negli studi clinici che nella pratica di routine.

Rispetto all'atrofia cerebrale, l'atrofia del midollo spinale (SC) e la sua relazione con la disabilità correlata alla SM hanno ricevuto meno attenzione. Ciò è in parte dovuto a sfide tecniche come il campo magnetico disomogeneo in questa regione, le piccole dimensioni fisiche della SC e gli artefatti causati dal movimento della SC all'interno del canale spinale insieme al flusso del liquido cerebrospinale e al movimento periodico dovuto ai cicli respiratori e cardiaci. Inoltre, le lesioni focali della SM del midollo spinale possono causare sia gonfiore che restringimento della SC che ne influenzano il volume assoluto, con conseguenti problemi con l'interpretazione del volume assoluto della SC nella SM. Nonostante tutte queste sfide, è possibile identificare le lesioni SC e misurare in modo affidabile il volume SC, ma non esiste un software "gold standard" (standardizzato) per la misurazione del volume SC e nessun accordo sul livello SC (segmenti) più adatto per SC misurazione della perdita di volume.

Durante il 2016 abbiamo sviluppato una pipeline semiautomatica interna per la misurazione del volume del midollo spinale cervicale che fa parte del programma Scanview. La segmentazione viene eseguita su immagini pesate in T2. Nella prima fase, un marker viene posizionato manualmente al centro di un disco intervertebrale C3-4 (piano sagittale). Successivamente un raddrizzamento del midollo (rotazione manuale del midollo per ottenere un orientamento perpendicolare del midollo spinale alla parte dorsale del corpo vertebrale C3), che consente di ridurre il volume parziale dovuto all'orientamento del midollo. Dopo questa centratura e raddrizzatura, la matrice di trasformazione viene salvata e tutti i passaggi successivi sono completamente automatizzati. Questi passaggi includono: 1. Divisione sub-pixel, 2. Inversione del contrasto delle immagini ponderate T2 e levigatura applicando una serie di filtri mediani, gaussiani e di miglioramento dei bordi e 4. Interpolazione spline cubica per trovare una curva che rappresenta un bordo di un midollo spinale con la più alta probabilità. Infine, viene calcolata una somma delle aree medie di 21 fette da 1 mm (1 fetta centrale fissata al centro di un disco intervertebrale C3-4 e 2 x 10 fette in direzione craniale e caudale. Utilizzando questo nuovo software abbiamo valutato 1.036 pazienti affetti da SM durante il 2016 e il 2017. La variabilità intra- e inter-valutatore della valutazione del volume SC è stata effettuata utilizzando il coefficiente di correlazione intraclasse (ICC) con un accordo assoluto misto a due vie e un disegno a misura singola. L'analisi ha confermato un'ottima consistenza (> 98%) del metodo. I risultati preliminari hanno mostrato una correlazione significativa tra volume del midollo spinale e diversi fenotipi clinici.