LA TC MULTIDETETTORE NELLO STUDIO DEL CIRCOLO INTRACRANICO

C. Colosimo, G. M. Di Lella*, R. Iezzi
Istituto di Scienze Radiologiche, Dipartimento di Scienze Cliniche e Bio-immagini
Università G. d'Annunzio. Chieti
*Dipartimento di Bio-immagini e Scienze Radiologiche. Università Cattolica del Sacro Cuore. Roma


Introduzione e premesse tecniche:

Lo studio della patologia vascolare intracranica è sempre rimasto appannaggio dell'angiografia. In particolare l'angiografia con tecnica di sottrazione digitale (ASD) mediante cateterismo selettivo - recentemente dotata delle modalità di acquisizione rotazionale con successiva elaborazione tridimensionale - rappresenta ancora oggi il gold-standard nella valutazione del circolo endocranico. La metodica presenta tuttavia un'incidenza di complicanze neurologiche variabile tra lo 0,07 e l' 1%, nelle diverse casistiche (1).
Negli ultimi anni il progressivo miglioramento hardware e software dei sistemi di risonanza magnetica ha consentito di introdurre nella pratica clinica le tecniche Angio-RM (TOF, PC), con il vantaggio della ripetibilità nel tempo e della pressoché totale assenza di invasività. Secondo AA l'angio-RM offre però una relativa minore affidabilità rispetto alla ASD nella valutazione di piccole lesioni aneurismatiche o di complesse malformazioni vascolari (2, 3).
Nello stesso periodo è cresciuto l'interesse per l'impiego delle macchine TC spirali nello studio del sistema vascolare intracranico; le limitate capacità di "risoluzione temporale e spaziale" delle TC a singolo strato ne hanno tuttavia ridotto le applicazioni cliniche, anche a causa della complessità dei software di elaborazione e ricostruzione in post-processing. L'introduzione dei sistemi TC multidetettore (TCMD), con apparati a 4, 8, 16 e più di recente 64 canali, ed il contemporaneo sviluppo di software di post-processing di facile ed immediato utilizzo, ha notevolmente migliorato le potenzialità della metodica consentendo di ottenere immagini multiplanari e tridimensionali di elevata qualità ed affidabilità nella ricerca di lesioni di piccole dimensioni, comuni e rilevanti nel distretto intracranico.
L'elevata velocità di scansione dei sistemi multidetettore consente l'esplorazione di tutto il distretto intracranico in un'unica acquisizione della durata di pochi secondi , e permette di seguire in tempo reale il passaggio del mezzo di contrasto iodato nel letto vascolare intra- ed extra-cerebrale. Il numero dei detettori, lo spessore di strato, e la velocità di scansione sono solo alcune delle variabili determinanti le differenti performance.
In letteratura si trovano numerosi studi Angio-TC effettuati con scanner a strato singolo o a 4 detettori, tuttavia solo le macchine a 8 o 16 canali, con risoluzione di strato submillimetrica, consentono di ottenere la sostanziale isotropia dei voxel, condizione indispensabile per successive ricostruzioni multiplanari e tridimensionali affidabili e di elevata risoluzione (tabella 1) (4).


Tab.1. Il numero dei detettori determina la riduzione dello spessore di strato, dell'intervallo tra le scansioni e del tempo di scansione, rendendo l'acquisizione del volume in esame estremamente rapida. I valori della tabella sono indicativi e si modificano a seconda delle case produttrici.

La TC multistrato ha determinato, anche nel distretto intracranico, un notevole aumento della quantità di dati generati da acquisizioni così estese e prolungate, con conseguente difficoltà di gestione delle informazioni complessive; tale limitazione è stata progressivamente superata dall'incremento delle prestazioni nella rielaborazione e da software di post-processing veloci e maneggevoli (5).
L'ottimizzazione della somministrazione del contrasto iodato viene ottenuta utilizzando sistemi di detezione del passaggio del bolo nelle arterie afferenti al circolo di Willis ("smart prep") che determinano: a)la riduzione della quantità di mdc somministrato, la cui dose risulta inferiore a quella somministrata negli esami TC convenzionali (70-80cc); b) lo studio in fase arteriosa "pura", con il massimo contrasto del sistema vascolare arterioso rispetto alle strutture circostanti (6).
Di fondamentale importanza sono le modalità di elaborazione e ricostruzione multiplanare e tridimensionale (VR= volume rendering, MIP= maximum intensity projection) delle scansioni native, altrimenti difficilmente gestibili per il loro numero (7, 8). La corretta interpretazione di un esame angio-TC intracranico non può tuttavia prescindere dalla valutazione comparata delle immagini di base con le successive elaborazioni. Ogni elaborazione dei "raw data" comporta la "interpretazione" dei dati da parte dei software di ricostruzione con la possibile generazione di "artefatti"; ne sono un esempio i dubbi interpretativi che le immagini 3D VR possono creare sulla corretta localizzazione del colletto di un aneurisma, che in alcuni casi solo le immagini native riescono a risolvere.

Indicazioni cliniche:

Le indicazioni cliniche dell'Angio-TC nel distretto intracranico sono rappresentate (in ordine di frequenza e rilevanza clinica) da: aneurismi, patologia arteriosa non aneurismatica (malformazioni e fistole artero-venose), patologia trombo-embolica arteriosa e venosa. Meno comuni e rilevanti in questo ambito sono le patologie malformative vascolari extra-craniche. L'angio-TC non trova inoltre indicazioni assolute nello studio di neoplasie ipervascolarizzate, intra o extra-assiali, anche se in alcuni casi la metodica puo' essere di ausilio nella valutazione di eventuali peduncoli vascolari e, in corso di planning chirurgico, nel determinare le relazioni delle lesioni stesse con eventuali importanti strutture vascolari limitrofe.

Patologia aneurismatica
L' indicazione più comune e rilevante allo studio Angio-TC è indubbiamente rappresentata dalla patologia aneurismatica. In sintesi i vantaggi della metodica Angio-TC sono: a) minore invasività; b) maggiore velocità di esecuzione e ridotti costi rispetto alla ASD; c) superiori capacità di valutazione spaziale dell'aneurisma con le tecniche di VR; d) localizzazione dell'aneurisma rispetto alle strutture ossee limitrofe; e) contemporanea valutazione del parenchima cerebrale.(8)L'angio-TC di regola fornisce accurate informazioni riguardo le dimensioni, il colletto dell'aneurisma, e le sue relazioni rispetto ai vasi di origine. La possibilità di ottenere uno studio di tipo angiografico contestualmente alla diagnosi TC di emorragia sub-aracnoidea (ESA), rappresenta una notevole semplificazione nella gestione dei pazienti e determina una significativa riduzione dei tempi diagnostici, consentendo una precoce pianificazione del trattamento (chirurgico, endovascolare, conservativo) (10). Le caratteristiche suddette e la possibilità di visualizzare la malformazione secondo ogni angolazione, risultano di grande utilità nella pianificazione dell'approccio chirurgico e - con l'aggiunta delle immagini di navigazione intravascolare - nella pianificazione del trattamento endovasale (FIG.1 ).
Inoltre e' facilitato il riconoscimento di eventuali lobature della cupola, indicative di instabilita' della lesione con rischio di imminente sanguinamento (FIG 4 a,b)



Fig. 1. Angio-TC VR (a, b, c, d) per la valutazione di un aneurisma dell'arteria vertebrale sinistra. Oltre allo studio delle caratteristiche dell'aneurisma l'angio-TC ha permesso la valutazione dei rapporti della malformazione con l'arteria cerebellare postero-inferiore, utilizzando anche la navigazione endovascolare (d).

La valutazione delle scansioni native è necessaria per risolvere eventuali dubbi diagnostici generati, ad esempio, da artefatti da volume parziale, e per riconoscere eventuali ulteriori aneurismi, spesso mal valutabili con la sola analisi delle complesse immagini 3D dell'intero albero vascolare intracranico (FIG 4). Nell'ambito dei controlli post-trattamento forti limitazioni all'utilizzo dell'angio-TC sono rappresentate dalla presenza di clips chirurgiche o spirali intravasali realizzate in platino o in acciaio privo di titanio (FIG.2). In questi casi gli artefatti generati possono ostacolare completamente la valutazione della malformazione trattata, rendendo indispensabile l'utilizzo dell'angio-RM o della ASD.



Fig. 2 Aneurisma della carotide interna di destra, sovraclinoideo, trattato per via intravascolare e successivamente chirurgica, in paziente gia' operato per altro aneurisma della cerebrale media sinistra. Angio-TC di controllo dopo clippaggio chirurgico; ASD (a), 3D VR (b, c, f) e MIP (d, e). Nelle ricostruzioni VR l'alta densità del materiale di cui sono costituite le spirali (GDC) crea degli artefatti che rendono difficilmente valutabile l'aneurisma trattato. Anche nelle immagini MIP sono presenti artefatti.
Al contrario le clip realizzate con leghe di titanio, a bassa densita', non generano artefatti significativi e possono essere studiate anche nei loro rapporti con il vaso di origine dell'aneurisma permettendo la valutazione di eventuali sfiancamenti del colletto(e, f).

La combinazione delle immagini VR, con le scansioni multiplanari a strato spesso e, eventualmente anche le immagini sorgente, consente inoltre di determinare con facilita' l'eventuale porzione trombizzata di un aneurisma, difficile e talora impossibile da riconoscere nello studio angiografico diretto, ove tale componente viene cancellata dalla "maschera" di sottrazione, in quanto non raggiunta dal bolo di mdc iodato (FIG 3).



FIG. 3 Pz con ptosi palpebrale dx per sofferenza del III n.c. a) Le immagini VR documentano una formazione aneurismatica di aspetto fusato ad origine dal tratto P2 della cerebrale posteriore dx, inglobando sia l'afferenza che l'efferenza: entrambi i vasi appaiono deformati. b) le immagini multiplanari e sorgenti evidenziano direttamente la componente trombizzata dell'aneurisma (frecce), volumetricamente prevalente e responsabile degli effetti di massa. c,d) la valutazione dell'intero albero vascolare intracranico ha permesso di riconoscere un altro aneurisma localizzato in corrispondenza della comunicante anteriore e di valutarne la posizione e le dimensioni del colletto. Notare la difficolta' dello studio dell'intero distretto vascolare nelle immagini VR non elaborate.

Le limitazioni nella valutazione di aneurismi di piccole dimensioni (inferiori a 5mm), segnalate anche recentemente da AA (11) sono tuttavia riferite a studi effettuati con sistemi a strato singolo o con TCMD a 4 detettori; l'utilizzo di apparati TC più avanzati (TCMD 8, 16, .. 64 strati) consente di superare agevolmente queste limitazioni, grazie alla creazione di una matrice di voxel isotropici in grado di visualizzare strutture vascolari e malformazioni millimetriche anche nelle elaborazioni multiplanari e 3D (12).
Non bisogna sottovalutare, inoltre, l'importanza di una corretta rimozione delle strutture ossee dalle immagini sorgente o VR, soprattutto per la valutazione delle arterie in contiguità con l'osso, come nel tratto intrapetroso e sovraclinoideo della carotide interna. Il post-processing, nonostante continue evoluzioni del software, richiede tuttora un certo impiego di tempo, rimane operatore dipendente e talora non permette la rimozione completa delle strutture ossee, quest'ultima difficilmente raggiungibile utilizzando semplicemente la sottrazione mediante applicazione dei valori di "soglia" di densita'. Infatti la densita' complessiva del bolo intravasale di mdc puo' essere difficilmente separata da quella di strutture ossee non eburnee.
Sono stati sviluppati ultimamente alcuni software, di derivazione angiografica, che eliminano automaticamente l'osso dalle immagini sorgente, con una maschera ottenuta da un esame TC senza contrasto, effettuato subito prima della somministrazione di mdc. (13,14, 15)



FIG. 4 Pz M, 50aa: presenza di due aneurismi e di MAV parietale dx. a) voluminoso aneurisma della regione della comunicante anteriore. Notare la complessa variante anatomica coesistente, con presenza di quattro arterie apparentemente riferibili al segmento A2: si tratta delle arterie fronto-polari, ad origine molto prossimale. La presenza di lobature sulla superficie dell'aneurisma, ben documentata nelle immagini VR e' espressione dell'elevato rischio di rottura della sacca. b) il secondo aneurisma, localizzato sulla triforcazione della ACM dx, con ampio colletto nel quale afferiscono tutte le diramazioni, afferenti ed efferenti. c) MAV parietale dx nel territorio della cerebrale media, a valle del secondo aneurisma. d) ricostruzione MIP a strato spesso sul piano sagittale mediano: evidente il decorso delle cerebrali anteriori, dei rami pericallosi e fronto-polari.


Tab. 2. Protocollo angio-RM dei vasi intracranici con CT scanner GE Lightspeed 16 strati.

Malformazioni Artero-Venose (MAV)

La valutazione delle MAV richiede la visualizzazione selettiva dei diversi compartimenti della malformazione per decidere il corretto approccio terapeutico.
Anche nell'ambito della diagnostica delle MAV la ASD è ritenuta tuttora il gold-standard per le note capacità di documentare sia le caratteristiche anatomiche dei vasi intracranici di diverso calibro ,sia le caratteristiche emodinamiche delle lesioni, quali il flusso ematico, le modalità di opacizzazione di tutti i compartimenti (arterioso, capillare e venoso), ed i fenomeni di furto. I noti svantaggi della metodica, rappresentati soprattutto dall'invasività, sono particolarmente rilevanti in pazienti con emorragia intraparenchimale in fase sub-acuta o post-operatoria. Inoltre le caratteristiche bidimensionali della quasi totalità dei sistemi angiografici disponibili sul territorio non sempre consente lo studio accurato della disposizione delle MAV nei rapporti con le strutture parenchimali e scheletriche adiacenti.
L' Angio-TC (FIG 4, 5), con le sue caratteristiche intrinsecamente tridimensionali, può colmare tali limitazioni fornendo al chirurgo (con le ricostruzioni multiplanari e di SSD = shaded surface display, ma soprattutto con le più recenti immagini di VR), un'accurata visione tridimensionale del nidus e delle strutture parenchimali circostanti, soprattutto in aree eloquenti, molto utile alla definizione del corretto accesso chirurgico.
In recenti casistiche (16) l'angio-TC ha correttamente individuato e visualizzato tutte le malformazioni di diametro superiore a 2 cm. Gli stessi autori ritengono lo studio angio-TC superiore alla ASD ed alla TC post-contrasto nella valutazione di pazienti in condizioni di urgenza-emergenza, in relazione alla minima invasività della metodica, alle ridotte dosi di mezzo di contrasto e di esposizione, e alla rapidità di esecuzione. D'altro canto le angio-TC eseguite con gli apparati attualmente disponibili non consentono la caratterizzazione emodinamica di queste lesioni; questa limitazione può essere tuttavia superata con i nuovi sistemi TC a 64 strati che, riuscendo ad acquisire un volume di 4 cm in 0,35 secondi raggiungono velocità simili a quelle di una normale sequenza angiografica digitale (3 acquisizioni al secondo). Tra le nuove applicazioni va citata la possibilità, descritta da altri autori, di eseguire uno studio angio-TC dopo aver posizionato i reperi di controllo per la neuronavigazione. Il trasferimento dei dati ad un sistema di navigazione chirurgica con capacità di volume rendering, installato in sala operatoria, consente la ricostruzione tridimensionale dell'albero vascolare e della malformazione oggetto del trattamento (17).



FIG. 5 MAV extracranica parietale dx localizzata nei piani della galea. Esame angio-TC eseguito per la pianificazione di intervento di sostituzione dell'opercolo sintetico esistente, in materiale acrilico, con un nuovo opercolo in idrossiapatite. Evidente la complessita' strutturale della malformazione, gia' trattata sia per via chirurgica che intravascolare e sempre recidivata. Le immagini multiplanari enfatizzano la morfologia dell'opercolo esistente, molto ipodenso sia rispetto all'osso adiacente che ai vasi opacizzati. La struttura della malformazione permane impossibile da analizzare senza le fasi dinamiche, accessibili solo con apparati TC "volumetrici".

Patologia trombo-embolica arteriosa e venosa
L'utilizzo della CTA nella valutazione di pazienti con patologia trombo-embolica arteriosa acuta consente, dalla analisi dei dati della letteratura, una elevata correlazione con la sensibilità e l'accuratezza della ASD e dell'angio-RM (80%) (18). Le discrepanze tra le metodiche possono essere verosimilmente ricondotte alla dinamicità dell'evento trombo-embolico: un vaso occluso rilevato in fase più precoce dallo studio angio-TC può ricanalizzarsi nell'intervallo di tempo intercorso con l'esecuzione dell'esame ASD o angio-RM. Anche l'evento opposto deve ritenersi possibile. L'associazione delle immagini ,multiplanari e VR consente la massima sensibilità nella identificazione del compartimento vascolare occluso.
La diffusione di macchine TC multistrato in molti dipartimenti di emergenza ha reso possibile inserire nei protocolli più recenti delle "stroke units" l'esecuzione di TC senza contrasto, TC di perfusione ed Angio-TC in Pazienti con stroke acuto (entro le 6 ore). La combinazione di questi 3 esami, effettuati in pochi minuti, nella medesima sala radiologica e senza la necessita' di coinvolgere altro personale, fornisce preziose informazioni sulla presenza di emorragia intra- o extra-assiale, sull'area di sofferenza parenchimale, e sulla pervietà dei vasi, indirizzando il trattamento ( ricovero ed osservazione, trombolisi periferica o intra-arteriosa, endoarterectomia). La TC di perfusione ha inoltre un valore prognostico sull'outcome del Paziente (19, 20, 20).
L'angio-TC trova indicazione anche nello studio della patologia trombo-embolica venosa (22), con un'accurata valutazione della pervietà del distretto venoso, delle numerose varianti anatomiche e delle relative anastomosi. Inoltre, nello studio di una formazione aneurismatica, fornisce un valido apporto nella determinazione del rischio del "sacrificio" di una vena durante l'approccio chirurgico (23). Anche nel distretto venoso, la presenza di clips chirurgiche e, soprattutto di spirali endovasali, può determinare la presenza di artefatti.

BIBLIOGRAFIA
  1. Korogi Y, Takahashi M, Katada K, et al. Intracranial aneurysms: detection with three-dimensional CT angiography with volume rendering-comparison with conventional angiographic and surgical findings. Radiology 1999;211:497-506;
  2. Karz DA, Marks MP, Napel S, Bracci PM, Roberts SL. Circle of Willis evaluation with spiral CT angiography, MR angiography, and conventional angiography. Radiology 1995;195:445-449;
  3. Ronkainen A, Puranen MI, Hernesniemi JA, et al .Intracranial aneurysm : MR angiographic screening in 400 asymtomatic individuals with increased gamilial risk. Radiology 1995;195:35-40
  4. Fishman EK, Lawler LP. CT angiography: principles, techniques and study optimization using 16-slice multidetector CT with isotropic datasets and 3D volume visualization. Crit Rev Comput Tomogr. 2004;45(5-6):355-88;
  5. Gerhards A, Raab P, Herber S, Kreitner KF, Boskamp T, Mildenberger P. Software-assisted CT-postprocessing of the carotid arteries. Rofo. 2004 Jun;176(6):870-4. German;
  6. Rydberg J, Buckwalter KA, Caldemeyer KS, Phillips MD, Conces DJ Jr, Aisen AM, Persohn SA, Kopecky KK. Multisection CT: scanning techniques and clinical applications. Radiographics. 2000 Nov-Dec;20(6):1787-806. Review;
  7. Salgado R, Mulkens T, Ozsarlak O, De Schepper AM, Parizel PA. CT angiography: basic principles and post-processing applications. JBR-BTR. 2003 Nov-Dec;86(6):336-40. Review;
  8. Fuchs T, Kachelreiss M, Kalender WA. Technical advances in multislice spiral CT. Eur J Radiol., 2000; 36:69-73;
  9. Vieco PT, Shuman WP, Alsofrom GF, Gross CE. Detection of circle of Willis aneurysm in patients with acute subarachnoid hemorrhage: a comparison of CT angiography and digital subtraction angiography. AJR 1995:165:425-430;
  10. Anderson GB, Ashforth R, Steinke DE, Findlay JM. CT angiography for detection of cerebral vasospasm in patients with acute subarachnoid hemorrhage. AJNR Am J Neuroradiol 2000;21:1011-1015;
  11. PM White, EM Teasdale, JM Wardlaw, V Easton. Intracranial Aneurysms: CT Angiography and MR Angiography for Detection-Prospective Blinded Comparison in a Large Patient Cohort. Radiology, June 1, 2001; 219(3):739 -749;
  12. Halpin SF. Brain imaging using multislice CT: a personal perspective. Br J Radiol. 2004;77 Spec No 1:S20-6;
  13. Majoie CB, van Straten M, Venema HW, den Heeten GJ. Multisection CT venography of the dural sinuses and cerebral veins by using matched mask bone elimination. AJNR Am J Neuroradiol. 2004 May;25(5):787-91;
  14. Venema HW, Hulsmans FJ, den Heeten GJ. CT angiography of the circle of Willis and intracranial internal carotid arteries: maximum intensity projection with matched mask bone elimination-feasibility study. Radiology. 2001 Mar;218(3):893-8;
  15. Dillon EH, van Leeuwen KS, Fernandez MA, Mali WP. Spiral CT angiography. AJR 1993;160:1273-1278;
  16. Wu J, Chen X, Shi Y, Chen S. Noninvasive three-dimensional computed tomographic angiography in preoperative detection of intracranial arteriovenous malformations. Chin Med J. 2000 Oct;113(10):915-20;
  17. Coenen VA, Dammert S, Reinges MH, Mull M, Gilsbach JM, Rohde V. Image-guided microneurosurgical management of small cerebral arteriovenous malformations: the value of navigated computed tomographic angiography. Neuroradiology. 2005 Jan;47(1):66-72;
  18. Verro P, Tanenbaum LN, Borden NM, Sen S, Eshkar N. CT angiography in acute ischemic stroke: preliminary results. Stroke. 2002 Jan;33(1):276-8;
  19. Smith WS, Roberts HC, Chuang NA, Ong KC, Lee TJ, Johnston SC, Dillon WP. Safety and feasibility of a CT protocol for acute stroke: combined CT, CT angiography, and CT perfusion imaging in 53 consecutive patients. AJNR Am J Neuroradiol. 2003 Apr;24(4):688-90;
  20. Schramm P, Schellinger PD, Klotz E, Kallenberg K, Fiebach JB, Kulkens S, Heiland S, Knauth M, Sartor K. Comparison of perfusion computed tomography and computed tomography angiography source images with perfusion-weighted imaging and diffusion-weighted imaging in patients with acute stroke of less than 6 hours' duration. Stroke. 2004 Jul;35(7):1652-8;
  21. Esteban JM, Cervera V. Perfusion CT and angio CT in the assessment of acute stroke. Neuroradiology. 2004 Sep;46(9):705-15;
  22. Lee SK, terBrugge KG. Cerebral venous thrombosis in adults: the role of imaging evaluation and management. Neuroimaging Clin N Am. 2003 Feb;13(1):139-52.
  23. Wasay M, Azeemuddin M. Neuroimaging of cerebral venous thrombosis. J Neuroimaging. 2005 Apr;15(2):118-28.