Degeneración Walleriana: Hallazgos en secuencias RM y cuantificación del daño axonal precoz mediante tensor de

difusión

Salvador Pedraza * Josep Puig *, Gerard Blasco *, Ferran Prados ^ ,Imma Boada ^, Alberto Prats†,

* Departamento de Radiología (IDI), Instituto de Investigación Biomédica de Girona, Hospital Universitari de Girona Dr Josep Trueta, Girona

^ Departamento de Informática y Matemática Aplicada, Universidad de Girona

† Laboratorio de Neuroanatomía Quirúrgica, Unidad de Embriología y Anatomía Humana, Facultad de Medicina, Universidad de Barcelona

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Objetivos Principales

1. Revisar las alteraciones histopatológicas presentes en la degeneración walleriana (DW) y su correlación en los estudios de RM y tensor de difusión (DTI, diffusion tensor imaging).

2. Mostrar el valor de DTI en la cuantificación de la DW y cómo puede predecir la evolución clínica funcional.

La degeneración Walleriana (WD) consiste en una degeneración axonal anterógrada y de sus vainas de mielina secundariamente a una lesión axonal proximal o a nivel de cuerpos neuronales.

1850. Waller describe el patrón en nervios periféricos después de seccionar el hipogloso y el glosofaríngeo en una rana.

La WD se puede presentar tanto en el sistema nervioso periférico como central.

Concepto

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

La causa más común es el infarto.

Otras causas: TumoresHemorragiaTraumatismoEncefalitisEnf desmielinizanteMalformación arteriovenosa

Lesión primaria: cortical o subcortical

Causas

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Location and tracts

Es el mayor tracto de sustancia blanca que regula el movimiento voluntario

Se origina en el giro precentral y se extiende longitudinalmente hasta la pirámide bulbar.

La WD affecta al tracto ipsilateral al infarto en el territorio de la arteria cerebral media antes del cruce al lado contralateral a nivel la decusación piramidal.

Principal tracto afectado: tracto corticoespinal (TCE)

Otros tractos: CorticopontinoCorticobulbarRadiaciones ópticasCuerpo calloso

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Hallazgos histopatológicos y gradación

Degeneratión precoz: fragmentación axonal con pocas alteraciones bioquímicas en la mielina

Rotura de la proteínas mielínicas: bajo coeficiente proteina/lípido. Los lípidos permanecen intactos (tejido más hidrofóbico)

Rotura lípidos mielínicos : pérdida de fibras, gliosisinfiltración por macrófagos (tejido más hidrofílico)

Atrofia: Asimetria/pérdida de volumen tronco encefálico ipsilateral. Pérdida de la fibras degeneradas.

días

meses

semanas

ES

TAD

IO 1

ES

TAD

IO 1

ES

TAD

IO 2

ES

TAD

IO 2

ES

TAD

IO 3

ES

TAD

IO 3

ES

TAD

IO 4

ES

TAD

IO 4

AG

UD

OS

UB

AG

UD

OC

RÓ

NIC

O

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Neuroimagen disponible

Secuencias RM ponderadas en T1 (T1WI)

Secuencias de difusión (DWI)

Espectroscopía RM (MRS)

Tensor de difusión (DTI)

Secuencias RM ponderadas en T2 (T2WI)

Tomografía computarizada (TC)Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Neuroimagen y hallazgos

AGUDOAGUDO SUBAGUDOSUBAGUDOPRECOZPRECOZ CRCRÓÓNICONICO

TC *TC *

T1WIT1WI

T2WI/FLAIRT2WI/FLAIR

DWIDWI

MRSMRS

DTIDTI

Normal Normal Atrofia

Normal

SUBAGUDOSUBAGUDOTARDIOTARDIO

1 semana 2-3 semanas 3-4 semanas meses

Normal

Hipo/Normal Normal Iso/hipoatrophy

Normal Normal Hyper Hiper/atrofia

* No existe realce tras la administración de contraste ; * * En comparación con el tracto normal contralateralADC: apparent diffusion coeficient; NAA: N-acetyl aspartate; FA: fractional anisotropy; MD: mean diffusivity

Hiper/ = ADC Hiper/ ADC Hiper/ ADC Hiper/iso

ADC

Normal FA / normal MD

FA / normal MD

FA / normal MD

NAA NAA

RM convencional

La evolución de las alteraciones en la señal RM a lo largo del tracto de sustancia blanca refleja los cambios bioquímicos que ocurren durante la DW.

La rotura de proteínas mielínicas se presenta entre la 4ª y 14ª semana con integridad de las moléculas lipídicas, y por tanto,un tejido más hidrofóbico (ratio lípido/proteina alto y baja señal en T2WI)

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Hiperintensidad en T2WI y/o hipointensidad en T1WI en el TCE afectado durante las primeras 4 semanas (ocasionalmente se puede observar durante la primera semana). Tejido más hidrofílico debido a la rotura de los lípidos mielínicos, proliferación glial y variaciones en el contenido de agua.

Después de varios años aparece pérdida de volumen debido a un componente de atrofia: asimetria unilateral en el tronco encefálico (RM o TC).

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

RM convencional

DWI

La DWI puede detectar alteraciones en la difusión de agua en una fase muy precoz ante un daño celular.

Se han reportado hiperintensidades en el TCE a nivel de pedúnculo cerebral en las primeras 2 semanas tras un infarto cerebral.

Los valores de ADC incrementan (> al infarto).

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

DTI

La difusión es direccional (=anisotrópica) en tractos normales de substancia blanca debido a

un movimiento más libre de las moléculas de aguda a lo largo de los tractos (más restringido

perpendicularmente al tracto)

Técnica que proporciona información dirección / grado difusión moléculas agua

InformaciInformacióón microestructural/propiedades tisularesn microestructural/propiedades tisulares

La rotura de la mielina disminuye la anisotropía y eleva los valores de ADC

DTIDTI

WDWD

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Permite la cuantification in vivo del daño microestructural en los tractos de sustancia blanca

La disminución en la anisotropía a lo largo del TCE distal al infarto se ha interpretado como un signo de DW, incluso en ausencia de alteración en las secuencias RM convencionales

RecomendaciRecomendacióón: calcular ratios FAn: calcular ratios FA

La evaluación intra-individual con ratios FA puede detectar un daño del TCE ipsilateral al infarto en individuos con un valor normal alto de FA.

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

DTI

Nuestro trabajo (n:60 infartos cerebrales) demostróque la mayoría de pacientes con déficit motor a los 30 después del infarto que presentaban una disminución en los valores de anisotropía no mostraron un cambio de señal en T2 o DWI a nivel del TCE afectado (Puig J. et al. AJNR 2010).

Demostramos que los cambios de señal RM en el TCE afectado se asoció a valores bajos de anisotropía.

Estos hallazgos sugieren que DTI es una técnica más sensible que la RM convencional para detectar cambios tisulares relacionados con DW.

Finalmente, hemos propuesto un punto de corte para el ratio de FA (0.925) para discrimar la evolución motora a los 30 días en pacientes con infarto cerebral

DTI

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Dos aspectos: hiperintensidad y níumero

ValoraciónCualitativaValoraciónCualitativa

TC T1WIT2WIFLAIRDWIDTI

TC T1WIT2WIFLAIRDWIDTI

ValoraciónCuantitativaValoración

CuantitativaDTIDWIMRS

DTIDWIMRS

Cambiode

señal

FA, ratio FAADCNAA

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Impacto clínico de la DW evaluada por RM convencional

La detección por imagen de DW tiene implicaciones clínicas ya que se ha asociado a mala evolución funcional.

Existe una importante correlación entre la presencia de hiperintensidad en T2WI-FLAIR i/o DWI en el TCE en las primeras semanas tras un infarto cerebral y mala evolución funcional motora.

Los cambios de señal pueden aparecen antes en los imágenes de DWI

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

La DTI permite una mejor evaluación de las alteraciones microestructurales en el TCE que las secuencias RNM convencionales, así como una cuantificación del daño axonal.

Valores bajos de FA (anisotropía fraccional) en el TCE afectado se asocia a mayor déficit motor y una peor evolución motora a los 3 meses de un infarto.

Impacto clínico de la DW evaluada mediante DTI

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

El valor de anisotropía fraccional potencialmente podría se utilizado como marcador surrogado de imagen para déficit motor.

La evaluación precoz del grado de integridad del TCE utilizando parámetros anisotrópicos podrían ser útiles para individualizar y monitorizar terapias específicas de rehabilitación.

Impacto clínico de la DW evaluada mediante DTI

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Caso 1

Varón de 67 años con un infarto de territorio de ACM izquerda que presenta hemiparesia severa derecha. Se aprecia franca hiperintensidad en el TCE izquierdo en secuencias FLAIR a los 30 días, en relación a degeneración walleriana. Las imágenes en DWI y T1WI no muestran hallazgos significativos. Las flechas indican el TCE afectado en el lado izquierdo ( planos axial y coronal).

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Evolución de la intensidad de señal y de los valores anisotropía en el TCE ipsilateral al infarto. Las imágenes de DWI y FLAIR al ingreso muestran un pequeño infarto estriatocapsular izquierdo. Únicamente se aprecia una leve hiperintensidad en DWI en el TCE a nivel del pedúnculo cerebral a los 30 días del inicio, con una reducción en los valores medios de FA y ratio FA (flechas) en relación con daño axonal. El paciente presentóhemiparesia en grado moderado.

Caso 2Infarto < 12 horas Día 3 Día 30

FA= 0.623rFA= 0.982

FA= 0.619rFA= 1.012

FA= 0.504rFA= 0.811

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

CONCLUSIONES

1. La degeneración walleriana es un proceso dinámico.

2. Las alteraciones en la señal RM reflejan diferentesestadíos en relación con cambios bioquímicos.

3. Pensar en DW ante una hiperintensidad en el TCE anivel del tronco encefálico asociado a una lesiónsuperior.

4. DTI es más sensible en la detección del dañoaxonal relacionado con la DW respecto las secuenciasRM convencionales (T2WI y DWI).

5. DTI proporciona biomarcadores de imagen que secorrelacionan con el déficit motor tras un infartocerebral.

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía

Referencias

Puig J, Pedraza S, Blasco G, et al. Wallerian degeneration in the corticospinal tract evaluated by diffusion tensor imaging correlates with motor deficit 30 days after middle cerebral artery ischemic stroke. Am J Neuroradiol 2010.

Matsusue E et al. Wallerian degeneration of the corticospinal tracts: postmortem MR-pathologic correlations. Acta Radiol. 2007;(6):690-4.

Kuhn MJ et al. Wallerian degeneration after cerebral infarction:evaluation with sequential MR imaging. Radiology 1989 (1):179-82.

Osborn AG. Diagnostic Imaging. Brain. Wallerian Degeneration. I (10): 90-93. Amirsys 2004.

Castillo M et al. Early abnormalities related to postinfarction Wallerian degeneration: evaluation with MR diffusion-weighted imaging. J Comput Assist Tomogr. 1999;(6):1004-7.

Mazumdar A et al. Diffusion-weighted imaging of acute corticospinal tract injury preceding Wallerian degeneration in the maturing human brain. Am J Neuroradiol. 2003;(6):1057-66.

Werring DJ et al. Diffusion tensor imaging can detect and quantify corticospinal tract degeneration after stroke. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2000;(2):269-72.

Thomalla G et al. Diffusion tensor imaging detects early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after ischemic stroke. Neuroimage2004;(4):1767-74.

Objetivos

Alteracioneshistopatológicas

Hallazgos RM

Hallazgos DTI

Valor clínico

Casos

Conclusiones

Bibliografía