Διπλωματική Εργασία του Μεταπτυχιακού Φοιτητή Γεώργιου Ιωαννίδη

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Ιατρικής Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών στην Ιατρική Φυσική Διπλωματική Εργασία του Μεταπτυχιακού Φοιτητή Γεώργιου Ιωαννίδη Θέμα: Εφαρμογή και συγκριτική αξιολόγηση τεχνικών Δυναμικής Αιμάτωσης Αξονικής και Μαγνητικής Τομογραφίας στην Ισχαιμία Εγκεφάλου. Επιβλέπων Καθηγητής Καθ.: Κάππας Κωνσταντίνος Τριμελής Επιτροπή Καθ.: Κάππας Κωνσταντίνος Αναπ. Καθ.: Θεοδώρου Κυριακή Επικ. Καθ.: Τσούγκος Ιωάννης Πάτρα 2013-1 -

Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Καθηγητή Ιατρικής Φυσικής Πανεπιστημίου Θεσσαλίας κ. Κωνσταντίνο Κάππα, την Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ιατρικής Φυσικής Πανεπιστημίου Θεσσαλίας κ. Κυριακή Θεοδώρου και τον Επίκουρο Καθηγητή Ιατρικής Φυσικής Πανεπιστημίου Θεσσαλίας κ. Ιωάννη Τσούγκο για την ουσιαστική επίβλεψη και τις καθοριστικές συμβουλές στην ολοκλήρωση της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Επίσης θέλω να τονίσω πως είναι μεγάλη μου τιμή που επιστήμονες του βεληνεκούς τους δέχτηκαν να συνεργαστούν, να με επιβλέψουν και να με συμβουλέψουν για τη διεκπεραίωση αυτής της διπλωματικής εργασίας. Θέλω να πω ένα μεγάλο ευχαριστώ στην Επίκουρη Καθηγήτρια Ακτινοδιαγνωστικής Πανεπιστημίου Θεσσαλίας κ. Ευτυχία Καψαλάκη για την πολύτιμη προσφορά της, τη μετάδοση των γνώσεων της και την επιμονή της για την έναρξη του ερευνητικού πρωτοκόλλου της διπλωματικής αυτής εργασίας. Επίσης θέλω να ευχαριστήσω την Ειδικευόμενη Ιατρό του Ακτινοδιαγνωστικού Εργαστηρίου του Π.Γ.Ν. Λάρισας κ. Αικατερίνη Ψαχούλα, καθώς και τον ειδικευόμενο Ιατρό της Πανεπιστημιακής Νευρολογικής Κλινικής του Π.Γ.Ν. Λάρισας κ. Αθανάσιο Καπετανόπουλο για την πολύ σημαντική συμβολή τους με τη διαλογή των περιστατικών και την άμεση παραπομπή τους στον Αξονικό Τομογράφο του Π.Γ.Ν. Λάρισας. - 2 -

Περιεχόμενα ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ι : ΕΙΣΑΓΩΓΗ Εισαγωγή στην απεικόνιση του Αξονικού Τομογράφου 5 Βασικές λειτουργίες του Αξονικού Τομογράφου 6 Μηχανικά μέρη του Αξονικού Τομογράφου 6 Βασικές αρχές λειτουργίας του Αξονικού Τομογράφου 7 Περιπτώσεις στις οποίες χρησιμοποιείτε ο Αξονικός Τομογράφος 8 Μειονεκτήματα Αξονικού Τομογράφου 10 Εισαγωγή στην απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού 14 Τεχνική λήψης Μαγνητικού Συντονισμού 16 Τυπική δομή Μαγνητικού Συντονισμού 17 Πλεονεκτήματα Μαγνητικού Συντονισμού 19 Μειονεκτήματα Μαγνητικού Συντονισμού 20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙΙ : ΣΚΟΠΟΣ Σκοπός διπλωματικής εργασίας 22 Έλεγχος Ισχαιμικών εγκεφαλικών επεισοδίων με CT και MRI 22 Είδη εγκεφαλικών επεισοδίων 22 Διάγνωση 23 Εφαρμογή τεχνικής δυναμικής αιμάτωσης (Perfusion) 24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙΙΙ : ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Δυναμική αιμάτωση 26 Τι είναι η αιμάτωση perfusion 28 Πως υπολογίζεται η αιμάτωση perfusion 28 Έλεγχος δυναμικής αιμάτωσης με Μαγνητικό Συντονισμό (MR Perfusion) 34 Ποσοτικοποίηση της αιμάτωσης 34 Παρουσίαση πρωτοκόλλου CBP 38 Παρουσίαση περιστατικών (Πλήθος ασθενών) 61 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙV : ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 74-3 -

ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ι : ΕΙΣΑΓΩΓΗ Εισαγωγή στην απεικόνιση του Αξονικού Τομογράφου Βασικές λειτουργίες του Αξονικού Τομογράφου Μηχανικά μέρη του Αξονικού Τομογράφου Βασικές αρχές λειτουργίας του Αξονικού Τομογράφου Περιπτώσεις στις οποίες χρησιμοποιείτε ο Αξονικός Τομογράφος Μειονεκτήματα Αξονικού Τομογράφου - 4 -

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΟΥ ΑΞΟΝΙΚΟΥ ΤΟΜΟΓΡΑΦΟΥ Τον Απρίλιο του 1972 ο άγγλος ηλεκτρονικός μηχανικός G. Hounsfield ανακοίνωσε στο βρετανικό ακτινολογικό συνέδριο μία νέα επαναστατική απεικονιστική μέθοδο την οποία ονόμασε Computerized Axial Transverse Scanning την επονομαζόμενη Ηλεκτρονική τομογραφία (Computed Tomography). Για την ανακάλυψη αυτή οι Hounsfield και Cormack τιμήθηκαν με βραβείο Nobel Ιατρικής το έτος 1979. Το βραβείο μοιράστηκε ο Hounsfield με τον Cormack διότι ο δεύτερος πολλά χρόνια πριν είχε ανακαλύψει την μαθηματική μέθοδο που επέλυνε τα προβλήματα της ανακατασκευής της εικόνας καινοτομία της αξονικής τομογραφίας είχε δύο νέα στοιχεία σε σχέση με την κλασική ακτινολογία. Το ένα ήταν η σύλληψη και η κατασκευή του μηχανήματος όσο αναφορά τα μηχανικά μέρη και το άλλο ήταν η συνεργασία του μηχανήματος με ηλεκτρονικό υπολογιστή που όπως είναι γνωστό επιτελεί αριθμητικές πράξεις. Η αξονική τομογραφία εισήχθη στην ιατρική διαγνωστική τη δεκαετία του 1970 και έφερε επανάσταση στο χώρο. Ξεκίνησε από τις ΗΠΑ και το πρώτο όργανο που μελετήθηκε με αυτήν ήταν ο εγκέφαλος. Η μέθοδος έτυχε ταχέως καθολικής αποδοχής, κυρίως, για το ότι δεν προκαλεί καμία ταλαιπωρία στους ασθενείς και έχει μεγάλη διαγνωστική ακρίβεια. - 5 -

ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΤΟΥ ΑΞΟΝΙΚΟΥ ΤΟΜΟΓΡΑΦΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΜΕΡΗ ΤΟΥ ΑΞΟΝΙΚΟΥ ΤΟΜΟΓΡΑΦΟΥ Κάθε συγκρότημα ηλεκτρονικού τομογράφου αποτελούν τα εξής βασικά μέρη: Η μονάδα σάρωσης στην οποία υπάρχει ενσωματωμένη η ακτινολογική λυχνία και οι ανιχνευτές. H τράπεζα εξέτασης στην οποία τοποθετείται ο ασθενής και περνά μαζί με αυτόν μέσα από το άνοιγμα της μονάδας σάρωσης. Η γεννήτρια ακτίνων Χ και η μονάδα χειρισμού και ελέγχου. Η μονάδα επεξεργασίας που αποτελείται από τον ηλεκτρονικό υπολογιστή που επεξεργάζεται τα δεδομένα και ανασυνθέτει εικόνες. Το σύστημα προβολής εικόνων που έχει την δυνατότητα της άμεσης προβολής εικόνων της εξεταζόμενης περιοχής. - 6 -

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΞΟΝΙΚΟΥ ΤΟΜΟΓΡΑΦΟΥ Με την ηλεκτρονική τομογραφία γίνονται εγκάρσιες τομές της περιοχής του σώματος που εξετάζεται. Δηλαδή ακτινογραφικές τομές κάθετες προς τον επιμήκη άξονα του σώματος.για την λήψη κάθε τομής η ακτινολογική λυχνία διαγράφει μία περιστροφική κίνηση 360 ο γύρω από τον επιμήκη άξονα του σώματος του ασθενούς. Ταυτόχρονα με την περιστροφική αυτή κίνηση η λυχνία εκπέμπει μία λεπτή δέσμη ακτινοβολίας πάχους 1 έως 10mm που ακτινοβολεί το εξεταζόμενο θέμα από διαφορετικές προβολικές κατευθύνσεις. Η ακτινική αυτή δέσμη περνά έτσι από όλα τα σημεία της τομής και βγαίνει εξασθενημένη σε ποσοστό που εξαρτάται κυρίως από την πυκνότητα και την ατομική σύσταση των υλικών που παρεμβάλλονται στην διαδρομή της. Η ένταση της ακτινοβολίας πριν προσβάλει το εξεταζόμενο θέμα μετράτε από ένα ανιχνευτή αναφοράς. Κατά την έξοδο της από το σώμα του ασθενούς οι τιμές εξασθένησης της ακτινοβολίας καταγράφονται με την βοήθεια άλλων ανιχνευτών που βρίσκονται σε αντιδιαμετρική θέση με την εστία της ακτινολογικής λυχνίας και έτσι προσδιορίζεται ο συντελεστής εξασθένησης για την δεδομένη τομή. Όταν τελειώσει ο - 7 -

προσδιορισμός των συντελεστών εξασθένησης τα αποτελέσματα καταγράφονται στη μνήμη του υπολογιστή ο οποίος μπορεί να ανασυνθέσει την εικόνα τομής μέσα σε πολύ λίγο χρόνο. ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΟΠΟΙΕΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ Ο ΑΞΟΝΙΚΟΣ ΤΟΜΟΓΡΑΦΟΣ Αρχικά χρησιμοποιήθηκε μόνο σε εξετάσεις εγκεφάλου και σπονδυλικής στήλης. Στη συνέχεια σε εξετάσεις κοιλίας,πνευμόνων,οστών και μαλακών μορίων, με περιορισμό των άλλων ακτινολογικών μεθόδων. Επειδή μπορεί να γίνει σαφής εντοπισμός εσωτερικών εστιών στα διάφορα όργανα του σώματος, γίνονται βιοψίες με την καθοδήγηση του ΑΤ ανώδυνα και ακίνδυνα και με εξαιρετική ακρίβεια, με συνέπεια την έγκαιρη θεραπεία του ασθενούς και τον περιορισμό ημερών νοσηλείας. Επίσης γίνονται παροχετεύσεις συλλογών και κύστεων. Τελευταία χρησιμοποιείται για τοπική θεραπεία όγκων του ήπατος με έγχυση ουσιών(αλκοόλης), Laser και ραδιοσυχνότητες κ.λ.π. Με την συνεχή βελτίωση των υπολογιστών οι οποίοι έχουν άμεση σχέση με τα προγράμματα του Α.Τ. έχουμε φθάσει σε επίπεδο ενδοσκοπικής μελέτης των κοίλων οργάνων εικονικά, λαμβάνοντας τις συνήθεις τομές, (κολονοσκόπηση, κυστεοσκόπηση κ.λ.π.) Με την αξονική τομογραφία μπορούν να εντοπιστούν παθολογικά ευρήματα σε όλο το σώμα: κεφαλή, τράχηλο, θώρακα, κοιλιακή περιοχή, άνω και κάτω άκρα, σπονδυλική στήλη. Με τους εξελιγμένους αξονικούς τομογράφους μπορεί να μελετηθεί και το παχύ έντερο αλλά και όλα τα κοίλα όργανα όπως η τραχεία και η ουροδόχος κύστη. Επανάσταση αποτελεί και η αξονική στεφανιογραφία, δηλαδή η απεικόνιση των στεφανιαίων αγγείων χωρίς καθετηριασμό. Αντίστοιχα, γίνεται και αξονική - 8 -

αγγειογραφία και στα υπόλοιπα αγγεία του σώματος µε μεγάλη αξιοπιστία, πάλι χωρίς καθετηριασμό. Η αξονική τομογραφία χρησιμοποιείται πλέον και ως διαγνωστική μέθοδος και στην οδοντιατρική, καθώς δίνει αναλυτικές πληροφορίες για την κατάσταση των οστών και την έκταση της βλάβης, ενώ μπορεί ακόμη να χρησιμοποιηθεί και για την πρώιμη διάγνωση της οστεοπόρωσης. Ο ασθενής δε χρειάζεται να μπει σε «κουβούκλιο», όπως γίνεται στις άλλες τομογραφίες, για να υποβληθεί σε αυτή την εξέταση, η οποία δίνει στο θεράποντα οδοντίατρο τρισδιάστατες πληροφορίες για τα οστά. Το πλεονέκτημα της αξονικής τομογραφίας, σε σύγκριση με την πανοραμική ακτινογραφία, που είχαν στη διάθεσή τους οι οδοντίατροι έως πρόσφατα, είναι ότι δίνει τρισδιάστατα στοιχεία, ενώ η πανοραμική δίνει δυσδιάστατα. Αυτό βοηθά τους οδοντιάτρους να κάνουν διάγνωση διαφόρων παθήσεων, ακόμη και καρκίνου, με μεγαλύτερη σαφήνεια. Στην περίπτωση, δε, που θα χρειαστεί να κάνουν εμφύτευση δοντιών, η αξονική τομογραφία συμβάλλει στη σωστότερη και ακριβέστερη εμφύτευση, καθώς και στην επιλογή των καταλληλότερων υλικών. Κίνδυνο οστεονέκρωσης ενέχει η επίσκεψη οστεοπορωτικών στον οδοντίατρο. Αντιμέτωπα με τον κίνδυνο, σε πολύ υψηλό ποσοστό, της οστεονέκρωσης μπορούν να βρεθούν τα άτομα που κάνουν μακροχρόνια χρήση διφωσφονικών, είτε για τη θεραπεία της οστεροπόρωσης, είτε για τη θεραπεία καρκίνου, όταν χρειαστεί να υποβληθούν σε εξαγωγή δοντιού ή οδοντιατρική χειρουργική επέμβαση. Στις περιπτώσεις αυτές, ο οδοντίατρος πρέπει να συνεργαστεί με το θεράποντα ιατρό του ασθενούς, προκειμένου να σταματήσει, για ένα διάστημα, η χορήγηση διφωσφονικών και να χορηγηθεί στον ασθενή αντιβίωση για διάστημα μεγαλύτερο των οκτώ ημερών, που συνήθως χορηγούνται ώστε να μπορέσουν να γίνουν οι αιματικές οδοντιατρικές πράξεις. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δείξουν οι γυναίκες που παίρνουν διφωσφονικά φάρμακα για την οστεροπόρωση, είτε σε ενέσιμη μορφή είτε από το στόμα. Η αξονική τομογραφία είναι µία ακτινολογική εξέταση (ακτίνες Χ).Η ακτινοβολία που δέχεται ο ασθενής είναι ανάλογη (και ορισμένες φορές μικρότερη) µε άλλων ακτινολογικών εξετάσεων (ακτινογραφία κ.λπ.), γι αυτό και πρέπει να υπάρχουν ενδείξεις για την εφαρμογή της. Συνεπώς δεν πρέπει να γίνεται κατάχρηση αλλά ούτε και να αποφεύγεται εξαιτίας της ακτινοβολίας, γιατί τα οφέλη που προκύπτουν από την - 9 -

έγκαιρη διάγνωση μίας παθολογικής κατάστασης είναι περισσότερα από την επίπτωση της ακτινοβολίας. ΤΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΑΞΟΝΙΚΟΥ ΤΟΜΟΓΡΑΦΟΥ Οι δόσεις ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια μιας αξονικής τομογραφίας είναι από 100 έως 500 φορές μεγαλύτερες από μία συμβατική ακτινογραφία, ανάλογα με το μέρος του σώματος στο οποίο γίνονται. Σύμφωνα με τους κατασκευαστές των μηχανημάτων αυτών, όσο μεγαλύτερη είναι η δόση που χρησιμοποιείται τόσο καλύτερη είναι η ποιότητα μιας αξονικής. Επίσης στις νέες τεχνικές αξονικής τομογραφίας χρησιμοποιούνται ακόμη μεγαλύτερες δόσεις ακτινοβολίας. Παρ' όλο που οι νέες αυτές εξελιγμένες τεχνικές φαίνεται να έχουν ένα ρόλο στη διαγνωστική προσέγγιση, δεν υπάρχουν ακόμη οι κατευθυντήριες εκείνες οδηγίες, οι οποίες να βασίζονται σε καλά τεκμηριωμένες αποδείξεις σχετικά με την αναγκαιότητα χρήσης τους. Επίσης ο τρόπος χρήσης αυτών των τεχνικών ποικίλλει σημαντικά μεταξύ των διαφόρων νοσηλευτικών ιδρυμάτων. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται κατά κύριο λόγο στις διαφορετικές εκτιμήσεις των ιατρών, αλλά και την προώθηση των τεχνικών αυτών από τους κατασκευαστές. Το θέμα είναι ότι δεν βασίζεται σε επιστημονικά τεκμηριωμένες αποδείξεις για την κλινική χρησιμότητά τους. Παρ' όλο που δεν έχει αποδειχθεί άμεσα ότι η αξονική τομογραφία αυξάνει τον κίνδυνο για καρκίνο, η ακτινοβολία είναι γνωστό ότι αποτελεί σημαντικό παράγοντα στην εμφάνιση του καρκίνου. Ακόμη και σήμερα δεν υπάρχει κάποιος κυβερνητικός οργανισμός που να συλλέγει στοιχεία για τη μελέτη της σχέσης της ακτινοβολίας από τη χρήση ιατρικών διαγνωστικών τεχνικών, με την καρκινογένεση. Απ' ό,τι φαίνεται από διάφορες μελέτες οι ιατροί δεν γνωρίζουν αρκετά πράγματα για το θέμα αυτό. Δεν υπάρχουν κατευθυντήριες οδηγίες για το ποιες είναι οι απαιτούμενες δόσεις, οι τεχνολόγοι δεν γνωρίζουν πότε το ποσό της ακτινοβολίας είναι υπερβολικό, ενώ ακόμη και σε αρκετές πολιτείες των ΗΠΑ δεν είναι πιστοποιημένοι. Η δόση ακτινοβολίας της Α.Τ. είναι λιγότερη από τις κλασσικές τομογραφίες και αγγειογραφίες και μεγαλύτερη από τις απλές ακτινογραφίες. Μεγαλύτερη επίσης από τις απλές ακτινογραφίες είναι η δόση όταν λαμβάνονται πολλές τομές στο ίδιο σημείο, - 10 -

αλλά αυτό είναι σπάνιο ή σε ειδικές τεχνικές όπως η Highresolution τεχνική αλλά και αυτή η μέθοδος γίνεται σε άκρως επιλεγμένες περιπτώσεις. Γι' αυτό η εξέταση με Α.Τ. γίνεται μετά από κλινική ένδειξη. Αν και είναι γνωστό ότι προκαλούνται αντιδράσεις από την χορήγηση σκιαστικών ο ακριβής λόγος δεν είναι γνωστός. Γενικά υπάρχουν δύο θεωρίες οι οποίες προσπαθούν να περιγράψουν αυτό το φαινόμενο. Η πρώτη θεωρία είναι η φυσιοχημειοτοξική. Σύμφωνα με αυτήν οι αντιδράσεις προκαλούνται εξαιτίας της ικανότητας των σκιαστικών να μεταβάλουν την ομοιόσταση του οργανισμού ειδικά του αίματος και της κυκλοφορίας του. Οι μεταβολές αυτές σχετίζονται με τα εξής : - Τα χημικά στοιχεία από τα οποία αποτελείται το σκιαστικό. Αν είναι δηλαδή ιονικό η μη ιονικό. - Την συγκέντρωση του ιωδίου. Όσο υψηλότερη η συγκέντρωση τόσο μεγαλύτερος και ο κίνδυνος για αντιδράσεις. - Την ταχύτητα έγχυσης του σκιαστικού. Η αύξηση της ταχύτητας έγχυσης μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένο κίνδυνο αντιδράσεων. - Την γλοιώτητα του σκιαστικού. Ό όρος γλοιώτητα περιγράφει την αντίσταση στην ροή ενός σκιαστικού. Όσο μικρότερη γλοιώτητα έχει ένα σκιαστικό τόσο λιγότερος είναι ο κίνδυνος για αντιδράσεις. Μείωση της γλοιώτητας και συνεπώς του κινδύνου επιτυγχάνεται με την θέρμανση της σκιαγραφικής ουσίας έως του βαθμού της θερμοκρασίας του σώματος ήτοι 36 ο C. - Το συνολικός όγκος του σκιαστικού. Αύξηση του όγκου δηλαδή της ποσότητας του σκιαστικού σημαίνει αύξηση του κινδύνου για αντιδράσεις. Η δεύτερη θεωρία περιγράφει τις ιδιοπαθείς αντιδράσεις. Οι ιδιοπαθείς ομοιάζουν με τις αλλεργικές αντιδράσεις η με υπερευαισθησία σε συγκεκριμένες ουσίες στην περίπτωσή μας στο ιώδιο. Ο κοινά χρησιμοποιούμενος όρος για αυτές τις αντιδράσεις είναι αντιδράσεις αναφυλαξίας. Σε απάντηση στα αντιγόνα (σκιαστικό) ο οργανισμός παράγει αντισώματα. Αυτή η διαδικασία οδηγεί στην απελευθέρωση ισταμίνης. Όταν απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ισταμίνης στο σώμα και το κυκλοφορικό σύστημα υπερφορτώνεται τότε η ισταμίνη βγαίνει από τα αγγεία στους περιβάλλοντες ιστούς. Αυτό προκαλεί το οίδημα. Συμπτώματα που σχετίζονται με αναφυλακτικές αντιδράσεις - 11 -

είναι: υγρά μάτια, μύτη που τρέχει, πονοκέφαλος, ναυτία, εμετός, λαρυγκόσπασμος και βρογχόσπασμος. Οι ιδιοπαθείς αντιδράσεις χωρίζονται σε ήπιες και σοβαρές. Υπάρχει ως ένα βαθμό κάποια συσχέτιση ανάμεσα στη σοβαρότητα των αντιδράσεων και το χρόνο στον οποίο συμβαίνουν. Όσο ποιο σοβαρή είναι μία αντίδραση τόσο ποιο σύντομα λαμβάνει χώρα. Καθώς λοιπόν το πέρας λίγου χρόνου από την έγχυση δεν εξασφαλίζει την πιθανότητα να μην εμφανιστούν αντιδράσεις αργότερα είναι επιβεβλημένο ο ασθενής στον οποίο χορηγήθηκε σκιαγραφική ουσία να παρακολουθείται για τουλάχιστον μισή ώρα μετά το τέλος της εξέτασης. - 12 -

ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ι : ΕΙΣΑΓΩΓΗ Εισαγωγή στην απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού Τεχνική λήψης Μαγνητικού Συντονισμού Τυπική δομή Μαγνητικού Συντονισμού Πλεονεκτήματα Μαγνητικού Συντονισμού Μειονεκτήματα Μαγνητικού Συντονισμού - 13 -

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΙΣΤΟΡΙΑ Η Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού (στα αγγλικά Magnetic Resonance Imaging (MRI), ή αλλιώς Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός) ή, όπως είναι περισσότερο γνωστή στην Ελλάδα, Μαγνητική Τομογραφία είναι μια ακτινολογική μέθοδος απεικόνισης του εσωτερικού ενός οργανισμού. Θεωρείται τεράστια ιατρική πρόοδος. Αρχικά πρέπει να γίνει ιδιαίτερη αναφορά στον μαθηματικό Ζοζέφ Φουριέ ο οποίος ανακάλυψε τους ομώνυμους μετασχηματισμούς, χωρίς τους οποίους θα ήταν αδύνατη σήμερα η ανακατασκευή των φασμάτων και στον Νίκολα Τέσλα για τις εφευρέσεις του σχετικά με τον ηλεκτρομαγνητισμό οι οποίες έδωσαν μεγάλη ώθηση στην περαιτέρω εξέλιξη της τεχνολογίας. Αρχικά το 1924 ο Pauli μετά από σειρά μελετών πρότεινε την θεωρητική ύπαρξη μιας εγγενούς πυρηνικής περιστροφής. Το 1925 οι Uhlenbeck και Goudsmit εισήγαγαν στην φυσική την έννοια του περιστρεφόμενου ηλεκτρονίου. Δύο χρόνια αργότερα, ο Pauli και ο Charles Galton Darwin ανέπτυξαν ένα θεωρητικό πλαίσιο για την έννοια της περιστροφής ηλεκτρονίων με βάση τους νόμους της κβαντικής μηχανικής που αναπτύχθηκαν από τον ΈρβινΣρέντινγκερ και τον Βέρνερ Χάιζενμπεργκ. Οι πρώτες μελέτες σχετικά με τις μαγνητικές ιδιότητες των πυρήνων ξεκινούν στις αρχές της δεκαετίας του '30 με τους Gorter και Rabi. Το 1933 o Otto Stern και o Walther Gerlach ήταν σε θέση να μετρήσουν την επίδραση της πυρηνικής περιστροφής από την εκτροπή μιας ακτίνας μορίων υδρογόνου. Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του '30, το εργαστήριο του Isidor Isaac Rabi στο πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης έγινε σημαντικό κέντρο σχετικών μελετών. Ο Gorter χρησιμοποίησε αρχικά τον όρο "πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός" σε μια δημοσίευση που εμφανίστηκε στην Ολλανδία το 1942. Ο μαγνητικός συντονισμός περιστροφής ηλεκτρονίων ανακαλύφθηκε στο πανεπιστήμιο Κazan από τον Yevgeni Κ. Zavoisky προς το τέλος του 1943. Ο Zavoisky είχε ανιχνεύσει τον πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό το 1941 και παρουσίασε τα πορίσματά του σε αγγλόφωνο ρωσικό επιστημονικό περιοδικό, αλλά δεν είχε αντίκτυπο στην επιστημονική κοινότητα της εποχής. Επίσημα το φαινόμενο του - 14 -

πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (nuclear magnetic resonance NMR) ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα από τους Φέλιξ Μπλοχ (Stanford) και Έντουαρντ Πάρσελ (Harvard) το 1946 και το 1952 βραβεύονται με βραβείο Νόμπελ φυσικής. Λίγα χρόνια αργότερα αναπτύχθηκε η φασματοσκοπία NMR, η οποία ξεκινά να εφαρμόζεται κυρίως για την invitro έρευνα στοιχείων και χημικών ενώσεων (σε μελέτες με πολλές τεχνικές δυσκολίες και με αρκετά σφάλματα). Το 1955/1956, ο Erik Odeblad και ο Gunnar Lindstrοm από τη Στοκχόλμη δημοσίευσαν τις πρώτες μελέτες ΝΜR, συμπεριλαμβανομένων μετρήσεων χρόνων χαλάρωσης, μελετών ζωντανών κυττάρων και αξιολόγησης ζωικών ιστών. Ο Odeblad συνέχισε τις μελέτες σε ζωντανούς ιστούς καθ' όλη τη διάρκεια της δεκαετίας του '50 και του '60. Το 1959 o JaySinger μελέτησε την δυνατότητα μέτρησης ροών σε ιστούς. Στα τέλη της δεκαετίας του '60 γίνονται έρευνες για την λήψη σημάτων και προσδιορισμού των χρόνων χαλάρωσης σε ανθρώπους και σε ζώα με κυριότερη την μελέτη του J. Johns, ο οποίος μελέτησε την χημική σύσταση των ιστών ζωντανών ζώων (1967). Η εφεύρεση του αξονικού τομογράφου στα μέσα της δεκαετίας του '60 επηρέασε θετικά την έρευνα για την εξέλιξη των εφαρμογών απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού. Μερικές εβδομάδες μετά την εγκατάσταση του πρώτου αξονικού τομογράφου (Αγγλία, 1971) ο Paul Lauterbur ανακαλύπτει την δυνατότητα χωρικής χαρτογράφησης των μοριακών συγκεντρώσεων συνδυάζοντας τα γραμμικά βαθμιδωτά πεδία (χρησιμοποιήθηκαν πρώτη φορά από τον Erwin L. Hahn το 1950) και την τεχνική της οπισθοπροβολής (σε αυτή βασίζεται η αξονική τομογραφία). Στις αρχές της δεκαετίας του 1970 πραγματοποιούνται οι πρώτες μελέτες της φασματοσκοπίας φωσφόρου για την ανάλυση δειγμάτων ερυθροκυττάρων (Moon 1973). Το 1974 ο Hoult μελετά με την φασματοσκοπία φωσφόρου την σύσταση των μυικών ιστών ποντικών. Τότε γίνεται φανερό ότι η φασματοσκοπία προσφέρει μη επεμβατική invivo ανάλυση της σύστασης και του μεταβολισμού των ιστών. Το 1972 ο Raymond Damadian ανακαλύπτει ότι οι παθολογικοί ιστοί εμφανίζουν μεγαλύτερους χρόνους χαλάρωσης σε σχέση με τους αντίστοιχους υγιείς. Το 1973 ο Lauterbur παρουσιάζει την εικόνα δυο σωλήνων με νερό στο περιοδικό Nature και το 1974 παρουσιάζει την απεικόνιση της θωρακικής κοιλότητας ενός ποντικού. Ονόμασε την τεχνική αυτή ζευγματογραφία, όρος ο οποίος μετέπειτα αντικαταστάθηκε από τον - 15 -

όρο απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού. Το 1974 οι AnilKumar, Dieter Welti και Richard Ernst παρουσίασαν την εργασία 'NMR Fourier Zeugmatography' η οποία περιγράφει την χρήση χρονικά μεταβαλλόμενων βαθμιδωτών πεδίων και την εφαρμογή των μετασχηματισμών Fourier για την ανακατασκευή των εικόνων. Επίσης το 1974 η εταιρία ΕΜΙ ασχολήθηκε με την κατασκευή εξοπλισμού αυτού του είδους. Με την συνεισφορά και των εργασιών του Damadian και τις ανακαλύψεις του Lauterbur επήλθε επανάσταση στην ιατρική απεικόνιση καθώς οδήγησε στην δημιουργία του πρώτου υποτυπώδους πειραματικού μαγνητικού τομογράφου. Οι καθηγητές Damadian, Minkoff και Goldsmith, μόλις ολοκλήρωσαν την κατασκευή του πρώτου υποτυπώδους μαγνητικού τομογράφου (Indomitable), στις 3 Ιουλίου 1977, μετά από μέτρηση 6 ωρών και ανακατασκευή 22 ωρών παρήγαγαν την πρώτη ιατρική εικόνα του ανθρώπινου σώματος (τομή θωρακικής χώρας).επίσης το 1977 ο SirPeterMansfield και η ομάδα του έλαβαν εικόνες από τομή δακτύλου του χεριού και από την κοιλιακή χώρα με την βοήθεια της τεχνικής EchoPlanarImaging (E.P.I.). ΤΕΧΝΙΚΗ ΛΗΨΗΣ Ο εξεταζόμενος τοποθετείται εντός ισχυρού μαγνητικού πεδίου (τουλάχιστον 1.5 Tesla- 15.000 φορές ισχυρότερο από το μαγνητικό πεδίο της γής). Υπό αυτές τις συνθήκες οι πυρήνες υδρογόνου του σώματος (που βρίσκονται σχεδόν σε όλες τις ενώσεις-νερό, λίπος και άλλες οργανικές ενώσεις) προσανατολίζονται παράλληλα ως προς της μαγνητικές γραμμές του πεδίου και εκτελούν μεταπτωτική κίνηση γύρω από τον άξονα των μαγνητικών γραμμών με συγκεκριμένη συχνότητα περιστροφής (συχνότητα Larmor). Η συχνότητα αυτή είναι χαρακτηριστική για κάθε άτομο. Η ποσότητα γ είναι ίση με το λόγο της μαγνητικής ροπής εξ αιτίας του σπιν προς τη στροφορμή λόγω σπιν. Ο λόγος γ ονομάζεται γυρομαγνητικός λόγος του σπιν (gyromagneticratio). Είναι φανερό ότι για δεδομένο εξωτερικό πεδίο κάθε τύπος ατομικού πυρήνα εκτελεί μεταπτωτική κίνηση με ορισμένη συχνότητα (ιδιοσυχνότητα), που είναι διαφορετική για κάθε άτομο. Συνεπώς η μεταπτωτική αυτή κίνηση αποτελεί ένα μέσο διερεύνησης των διαφόρων τύπων πυρήνων που εμπεριέχονται σε ένα σώμα, είτε αυτό είναι δείγμα κάποιας βιολογικής ή χημικής ουσίας είτε είναι ιστός κάποιου εξεταζόμενου. - 16 -

Κατά την διάρκεια της εξέτασης τα πηνία ραδιοσυχνότητας του μαγνητικού τομογράφου εκπέμπουν RF (ραδιοκύματα) με συχνότητα ίση με αυτή της περιστροφής των πυρήνων (συχνότητα Larmor). Οι πυρήνες απορροφούν την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια και αλλάζει η κατάσταση περιστροφής τους. Μετά από την διέγερση με παλμούς RF, ενώ οι τροχιές μεταπίπτουν στην αρχική τους κατάσταση, εκπέμπουν ένα αδύνατο σήμα ραδιοσυχνότητας στην συχνότητα Larmor (με μικρές αποκλίσεις). Το αδύναμο εκπεμπόμενο σήμα RF το οποίο λαμβάνουμε είναι το σήμα μαγνητικού συντονισμού. Το σήμα αυτό φθίνει με την πάροδο του χρόνου και ονομάζεται σήμα ελεύθερης επαγωγικής απόσβεσης (Free Induction Decay). Έπειτα με την εφαρμογή μετασχηματισμού Fourier στο FID (σήμα στο πεδίο του χρόνου) λαμβάνουμε το σήμα στην τελική του μορφή, δηλαδή στο πεδίο των συχνοτήτων. Κατά την εκτέλεση εξετάσεων MRI ο χωρικός προσδιορισμός των λαμβανόμενων σημάτων γίνεται με την υπέρθεση βαθμιδωτών μαγνητικών πεδίων τα οποία αλλάζουν τοπικά την ισχύ του κύριου πεδίου με αποτέλεσμα την μικρή αλλαγή στην συχνότητα συντονισμού των πυρήνων υδρογόνου. Με αυτό τον τρόπο και την εκπομπή RF παλμών με συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων διεγείρονται συγκεκριμένες περιοχές ( και μπορεί να προσδιορισθεί η θέση τους με βάση τις διαφορές στην συχνότητα και στον ρυθμό περιστροφής των πρωτονίων. ΜΑΓΗΤΙΚΟΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ (ΤΥΠΙΚΗ ΔΟΜΗ) Η κύρια συνιστώσα του συστήματος είναι ο κύριος μαγνήτης που παράγει το εξωτερικό στατικό πεδίο Βο. Υπάρχουν τρεις τύποι μαγνητών που χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα συστήματα απεικόνισης: 1. μόνιμοι μαγνήτες (Permanentmagnets) 2. υπεραγώγιμοι μαγνήτες (Superconductive magnets) 3. μαγνήτες αντιστάσεως (Resistive magnets). Οι μόνιμοι μαγνήτες κατασκευάζονται από κάποιο μόνιμα μαγνητισμένο υλικό. Οι υπεραγώγιμοι και οι μαγνήτες αντιστάσεων αποτελούνται από πηνία ή σωληνοειδή που διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα. Λειτουργούν με βάση την αρχή της παραγωγής μαγνητικού πεδίου στο περιβάλλον ενός ρευματοφόρου αγωγού. Στην περίπτωση των υπεραγώγιμων μαγνητών το υλικό κατασκευής επιλέγεται ώστε να παρουσιάζει το - 17 -

φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας (superconductivity). Δηλαδή το φαινόμενο κατά το οποίο συμβαίνει μηδενισμός της ηλεκτρικής αντίστασης σε χαμηλές θερμοκρασίες (χαμηλότερες από μια ορισμένη τιμή που είναι διαφορετική για κάθε υλικό). Εκτός από τον βασικό μαγνήτη ένα σύστημα απεικόνισης πρέπει να διαθέτει τέσσερα ακόμα είδη πηνίων: 1. πηνία βαθμίδας (gradientcoils), για την παραγωγή της βαθμίδας πεδίου και το χωρικό προσδιορισμό της απεικονιζόμενης περιοχής. 2. πηνία εξομάλυνσης (shimcoils), για την εξομάλυνση των ανoμοιογενειών του στατικού μαγνητικού πεδίου. 3. πηνία ραδιοσυχνότητας (RF coils), για παραγωγή μαγνητικών παλμών και ανίχνευση σημάτων FID. 4. πηνία επιφανείας (surfacecoils), για την διέγερση της επιλεγμένης περιοχής του σώματος. Τέλος το απεικονιστικό σύστημα περιλαμβάνει έναν ισχυρό ηλεκτρονικό υπολογιστή για την ανακατασκευή και την επεξεργασία των λαμβανόμενων σημάτων. Oλο το σύστημα του μαγνήτη, με τα διάφορα πηνία, βρίσκεται στο βασικό σώμα (ή ικρίωμα gantry) του μηχανήματος. Το σώμα έχει συνήθως σχήμα, κατά προσέγγιση, ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου με ένα άνοιγμα-σήραγγα (τούνελ) στο μέσον της πρόσοψής του. Στο άνοιγμα αυτό εισάγεται ο ασθενής. Το άνοιγμα είναι σημαντικά μεγαλύτερο στα λεγόμενα συστήματα ανοικτών μαγνητών (openmagnets). Σε τέτοια συστήματα το βασικό σώμα του μηχανήματος μπορεί να έχει τη μορφή δύο κυλινδρικών δακτυλίων. Ανάμεσα στους δακτυλίους υπάρχει επαρκής χώρος ώστε να διευκολύνονται χειρουργικές επεμβάσεις (σε χώρους χειρουργείου). Σε άλλα συστήματα το σώμα του μηχανήματος έχει δύο κυλινδρικά σώματα (πόλοι), εκ των οποίων το ένα βρίσκεται επάνω από τον ασθενή και το άλλο από κάτω. Συνεπώς μεταξύ των πόλων υπάρχει επαρκής χώρος για επεμβάσεις, για εξετάσεις παιδιών και για διευκόλυνση κλειστοφοβικών ασθενών. Το βασικό σώμα του μηχανήματος είναι τοποθετημένο σε κατάλληλα διευθετημένο χώρο που ονομάζεται χώρος εξέτασης (scanroom). - 18 -

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Με την αποκλειστική χρήση μαγνητικού τομογράφου είναι δυνατή η λήψη πληροφοριών σχετικά με την βιοχημική κατάσταση των ιστών με την μορφή εικόνων και φασμάτων. Η MRΙ προσφέρει την δυνατότητα του έγκαιρου εντοπισμού διαφόρων βιοχημικών αλλαγών οι οποίες συμβαίνουν πριν το σχηματισμό κακοήθειας. Επίσης σε σχέση με άλλες απεικονιστικές μεθόδους, οι οποίες βασίζονται στην ανίχνευση συγκεκριμένων ιχνηθετών με εξειδικευμένη δράση, προσφέρουν μεγαλύτερη ευαισθησία, καλύτερη διακριτική ικανότητα και μεγαλύτερη ευελιξία στην εφαρμογή. Η μαγνητική τομογραφία προσφέρει μία πληθώρα εργαλείων για την εύρεση και την παρακολούθηση της πορείας διαφόρων βλαβών καθώς επίσης και την δυνατότητα πολλών επαναλήψεων μιας και οι ασθενείς δεν επιβαρύνονται με ιοντίζουσες ακτινοβολίες ή άλλες χημικές ουσίες. Επίσης η εφαρμογή της γεφυρώνει το χάσμα της ανατομικής απεικόνισης και της μοριακής απεικόνισης καθώς προσφέρει την δυνατότητα χωρικής απεικόνισης της λειτουργικής κατάστασης των ιστών. Με την βοήθεια της μαγνητικής τομογραφίας είναι δυνατή η σταδιοποίηση και ο χαρακτηρισμός, η εκτίμηση της πορείας της νόσου και η παρατήρηση της ανταπόκρισης των ιστών στην θεραπεία. Η δυνατότητα εφαρμογής σε όλες σχεδόν τις ανατομικές περιοχές και η ραγδαία εξέλιξη της σχετικής τεχνολογίας υπόσχονται ταχύτερη, καλύτερη και ακόμα πιο έγκαιρη διάγνωση σε σχέση με άλλες πιο πολύπλοκες και ακριβότερες διαγνωστικές μεθόδους. Συνοπτικά τα κυριότερα πλεονεκτήματα είναι: α. η εκμετάλλευση πολλαπλών φυσικών παραμέτρων για τη λήψη φασμάτων και μεταβολικών χαρτών υψηλής διαγνωστικής αξίας και στα τρία χωρικά επίπεδα. β. η αποφυγή επιβάρυνσης του εξεταζόμενου με ιοντίζουσες ακτινοβολίες (ακτινοβολίες Χ, γ, β - δυνατότητα επανάληψης χωρίς σημαντικές επιπτώσεις). γ. ο προσδιορισμός της βιοχημικής σύστασης του οργανισμού με διαδικασίες ανώδυνες, με μη επεμβατικό χαρακτήρα. - 19 -

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Η μαγνητική τομογραφία, παρότι έχει φέρει νέα επανάσταση στην ακτινοδιαγνωστική εμφανίζει και ορισμένα μειονεκτήματα: α. Η αφθονία εφαρμογών και η απαίτηση σύνθετης γνώσης φυσικών παραμέτρων, υπολογιστών, μαθηματικών, φυσιολογίας και ανατομίας για την σωστή εκμετάλλευση αυτού του εργαλείου καθιστά σχετικά δύσκολη την εφαρμογή του. β. Η μεγάλη χρονική διάρκεια εκτέλεσης ορισμένων ακολουθιών. γ. Η ερμηνεία και η επεξεργασία των εικόνων και των ποσοτικών δεδομένων καθώς επίσης και η δυσκολία αναγνώρισης των ψευδενδείξεων. δ. Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται στην ιατρική έχουν υψηλό κόστος (περίπου ένα εκατομμύριο USD/Tesla για μία μονάδα, καθώς και μερικές χιλιάδες ευρώ για τη συντήρησή τους). - 20 -

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙΙ : ΣΚΟΠΟΣ Σκοπός διπλωματικής εργασίας Έλεγχος Ισχαιμικών εγκεφαλικών επεισοδίων με CT και MRI Είδη εγκεφαλικών επεισοδίων Διάγνωση Εφαρμογή τεχνικής δυναμικής αιμάτωσης (Perfusion) - 21 -

ΣΚΟΠΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Κυριότερος σκοπός είναι η αξιολόγηση των συστημάτων Υπολογιστικής Τομογραφίας και Μαγνητικού Συντονισμού κατά την εφαρμογή της τεχνικής Δυναμικής Αιμάτωσης (Perfusion). Επίσης η δημιουργία και εφαρμογή αναλυτικού και αποτελεσματικού πρωτοκόλλου στην οξεία ισχαιμία με σκοπό την άμεση βοήθεια του ισχαιμικού εγκεφάλου. Έλεγχος Ισχαιμικών Εγκεφαλικών Επεισοδίων με CT & MRI Το εγκεφαλικό επεισόδιο είναι ένα αιφνίδιο γεγονός που προκύπτει από ξαφνική βλάβη στη ροή του αίματος στον εγκέφαλο. Ένα εγκεφαλικό επεισόδιο προκαλεί ξαφνική βλάβη στον εγκεφαλικό ιστό και συμβαίνει όταν ένα αιμοφόρο αγγείο που μεταφέρει οξυγόνο και άλλα θρεπτικά συστατικά στον εγκέφαλο μπλοκάρεται από θρόμβο αίματος ή σωματίδια ή διαρρηγνύεται. Τα νευρικά κύτταρα στερούνται οξυγόνου και νεκρώνονται μέσα σε λίγα λεπτά. Σα συνέπεια, οι σωματικές λειτουργίες που βρίσκονται κάτω από τον έλεγχο αυτών των νευρικών κυττάρων θα αποτύχουν. Οι συνέπειες ενός εγκεφαλικού επεισοδίου συχνά είναι μόνιμες, γιατί τα νεκρά νευρικά κύτταρα δεν μπορούν να αντικατασταθούν. Σε ασθενείς που έχουν υποστεί οξύ ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο σε μεγάλο αγγείο, 120 εκατ. νευρώνες, 830 δις. συνάψεις και 714 χλμ εμμύελων ινών χάνονται κάθε ώρα. Κάθε λεπτό καταστρέφονατι 1,9 εκατ. νευρώνες, 14 δις συνάψεις και 12 χλμ εμμύελων ινών. Σε σύγκριση με το φυσιολογικό ποσοστό απώλειας νευρώνων σε εγκέφαλο που γερνά, ο ισχαιμικός εγκέφαλος γερνά 3.6 χρόνια για κάθε ώρα χωρίς αγωγή. Είδη εγκεφαλικών επεισοδίων Υπάρχουν δυο κατηγορίες εγκεφαλικού επεισοδίου: i) Ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο: Όταν η ροή του αίματος διακοπεί σε ένα αγγείο, λόγω στένωσης ή πλήρους φραγής του, τότε η περιοχή του εγκεφάλου που αιματώνεται από το αγγείο αυτό, υφίσταται σοβαρές βλάβες λόγω της ισχαιμίας. Τα εγκεφαλικά κύτταρα είναι πολύ ευαίσθητα σε διακοπές της αιμάτωσής τους και μπορεί να πάθουν μόνιμες βλάβες (=εγκεφαλικό επεισόδιο) ακόμη κι αν διακοπεί - 22 -

για λίγα λεπτά η παροχή αίματος και οξυγόνου σε αυτά. Ανάλογα με την περιοχή του εγκεφάλου που υφίσταται αυτή την διακοπή αιμάτωσης είναι και τα συμπτώματα. Για παράδειγμα η διακοπή της κυκλοφορίας στον κορμό ή σε κλάδο της μέσης εγκεφαλικής αρτηρίας μπορεί να προκαλέσει αδυναμία στο χέρι που βρίσκεται από την αντίθετη πλευρά του σώματος, ή διαταραχή της ομιλίας. Απαιτείται άμεση ιατρική παρέμβαση για τον περιορισμό των επιπτώσεων της ισχαιμικής βλάβης. Μερικές φορές απαιτούνται και επεμβατικές θεραπείες για τη διάσωση του εγκεφάλου. Το 85% των εγκεφαλικών επεισοδίων είναι ισχαιμικού τύπου. ii) Αιμορραγικό εγκεφαλικό επεισόδιο: Όταν ένα αγγείο του εγκεφάλου σπάσει, τότε το αίμα διαχέεται μέσα στον εγκέφαλο. Αυτό προκαλεί πολλαπλά προβλήματα. Η περιοχή του εγκεφάλου που κανονικά τροφοδοτείται από το αγγείο αυτό (αν είναι αρτηρία), παύει να αιματώνεται. Η περιοχή που συσσωρεύεται το αίμα υποφέρει λόγω της πίεσης που δέχεται από το διαχεόμενο αίμα. Η περιοχή που κανονικά παροχετεύει το αίμα μέσω του αγγείου που έσπασε (αν είναι φλέβα) παρουσιάζει κυκλοφοριακή συμφόρηση (φλεβική στάση). Όλα αυτά τα φαινόμενα εκδηλώνονται ως εγκεφαλικό επεισόδιο, το οποίο συνήθως παρουσιάζει βαθμιαία επιδείνωση των νευρολογικών συμπτωμάτων. Συνήθως συνοδεύεται από υπέρταση και συχνά από μείωση του επιπέδου συνείδησης. Απαιτείται άμεση ιατρική βοήθεια από εξειδικευμένους ιατρούς. Μερικές φορές απαιτείται άμεση χειρουργική αφαίρεση του αιματώματος για προστασία του εγκεφάλου από την πίεση που ασκεί το αιμάτωμα (θρόμβος). Μερικές φορές οφείλεται σε ανεύρυσμα, σε αγγειακές δυσπλασίες (σε νεώτερα άτομα). Συχνότερα όμως οφείλεται (ιδίως σε ηλικιωμένα άτομα) σε σημαντική φθορά των τοιχωμάτων των αγγείων, λόγω υπέρτασης, αρτηριοσκλήρωσης, χρόνιου αλκοολισμού, υπερλιπιδαιμίας και άλλων εκφυλιστικών παθήσεων. Διάγνωση Ένα εγκεφαλικό επεισόδιο μπορεί να διαγνωσθεί με διάφορες τεχνικές. Εξετάσεις αίματος Νευρολογική εξέταση Εξετάσεις απεικόνισης (Μαγνητική ή Αξονική τομογραφία) - 23 -

Αλλά η καλύτερη διάγνωση μπορεί να γίνει μόνο με αξονική τομογραφία ή μαγνητική τομογραφία. Για τον εντοπισμό αιμορραγιών στον εγκέφαλο, η μαγνητική τομογραφία προτιμάται καθώς επιτυγχάνει μεγαλύτερο ποσοστό επιτυχίας στο να εντοπίσει κάποια αιμορραγία στον εγκέφαλο. Εφαρμογή τεχνικής Δυναμικής Αιμάτωσης (Perfusion) Δυναμική Αιμάτωση ορίζεται ως η διέλευση του ρευστού μέσω του λεμφικού συστήματος ή τα αιμοφόρα αγγεία σε ένα όργανο ή έναν ιστό. Η πρακτική της σάρωσης αιμάτωσης, είναι αυτή η διαδικασία με την οποία η αιμάτωση μπορεί να παρατηρηθεί και καταγράφεται ποσοτικά. Ο όρος σάρωση αιμάτωσης καλύπτει ένα ευρύ φάσμα ιατρικών μεθόδων απεικόνισης. Η μέθοδος με την οποία η αιμάτωση σε ένα όργανο μετριέται με αξονική τομογραφία, εξακολουθεί να είναι μια σχετικά νέα έννοια, αν και οι αρχική εμφάνιση της μεθόδου έγινε το 1980 από τον Leon Axel στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο. Στη νευροαπεικόνιση γίνεται χρήση δυναμικής διαδοχικής σάρωσης μιας προ-επιλεγμένης περιοχής του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της εγχύσεως ιωδιωμένου υλικού αντίθεσης καθώς ταξιδεύει μέσω του αγγειακού συστήματος. Διάφορα μαθηματικά μοντέλα μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για την επεξεργασία των πρώτων χρονικών δεδομένων ώστε να εξακριβωθούν ποσοτικές πληροφορίες, όπως ο ρυθμός της εγκεφαλικής ροής του αίματος (CBF) μετά από ένα ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο ή ανευρυσματική υποαραχνοειδή αιμορραγία. Η μέθοδος της δυναμικής αιμάτωσης περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Ken Miles, Mike Hayball και Adrian Dixon από το Cambridge του Ηνωμένου Βασιλείου και στη συνέχεια αναπτύχθηκε από πολλά άτομα συμπεριλαμβανομένων Matthias Koenig και Ernst Klotz στη Γερμανία, και αργότερα από τον Μαξ Wintermark στην Ελβετία και Ting-Yim Lee στο Οντάριο του Καναδά. - 24 -

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙΙΙ : ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Δυναμική αιμάτωση Τι είναι η αιμάτωση perfusion Πως υπολογίζεται η αιμάτωση perfusion Έλεγχος δυναμικής αιμάτωσης με Μαγνητικό Συντονισμό (MR Perfusion) Ποσοτικοποίηση της αιμάτωσης Παρουσίαση πρωτοκόλλου CBP Παρουσίαση περιστατικών Πλήθος ασθενών - 25 -

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΙΜΑΤΩΣΗ (Perfusion) Ως Δυναμική Αιμάτωση ορίζεται η διέλευση της σκιαγραφικής ουσίας μέσω του λεμφικού συστήματος ή τα αιμοφόρα αγγεία σε ένα όργανο ή έναν ιστό. Η μέθοδος της σάρωσης κατά τη δυναμική αιμάτωση, είναι η διαδικασία με την οποία η αιμάτωση μπορεί να παρατηρηθεί και καταγράφεται ποσοτικά. Ο όρος σάρωση αιμάτωσης καλύπτει ένα ευρύ φάσμα ιατρικών μεθόδων απεικόνισης. Ο όρος «αιμάτωση» αναφέρεται στην τροφοδοσία ενός ιστού με αίμα από τα τριχοειδή αγγεία και η απεικόνιση της Αιμάτωσης (Perfusion WeightedImaging, PWI) επιτρέπει την ποσοτικοποίηση αυτής της αιματικής μικροκυκλοφορίας. Η υπολογιστική τομογραφία είναι μια μέθοδος με την οποία μετριέται η αιμάτωση σε ένα όργανο και εξακολουθεί να είναι μια σχετικά νέα μέθοδος, αν και η πρώτη εφαρμογή της μεθόδου αναφέρεται από το 1980 από τον Leon Axel στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο. Έχει χρησιμότητα στη νευροαπεικόνιση με χρήση δυναμικής διαδοχικής σάρωσης μιας προ-επιλεγμένης περιοχής του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της οποίας γίνεται έγχυση ιωδιούχου σκιαγραφικής ουσίας η οποία ταξιδεύει μέσω του αγγειακού συστήματος. Στη συνέχεια διάφορα μαθηματικά μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επεξεργασία των πρώτων χρονικών δεδομένων και την εξακρίβωση ποσοτικών πληροφοριών, όπως ο ρυθμός της εγκεφαλικής ροής του αίματος (CBF) μετά από ένα ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο ή η ανευρυσματική υποαραχνοειδή αιμορραγία. Η πρακτική της CTδυναμικής αιμάτωσης, όπως γίνεται στους σύγχρονους υπολογιστικούς τομογράφους, περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Ken Miles, Mike Hayball και Adrian Dixon από το Cambridge του Ηνωμένου Βασιλείου και στη συνέχεια αναπτύχθηκε από πολλά άτομα συμπεριλαμβανομένων MatthiasKoenig και ErnstKlotz στη Γερμανία, και αργότερα από τον Μαξ Wintermark στην Ελβετία και Ting-YimLee στο Οντάριο του Καναδά. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στις συμβατικές μελέτες στον αξονικό τομογράφο, μορφολογικές πληροφορίες λαμβάνονται τόσο από την απλή αξονική όσο και από τη δυναμική μελέτη έχοντας υπόψη τη ροή αίματος γύρω και εντός των αλλοιώσεων η οποία λαμβάνεται με τη - 26 -

δυναμική μελέτη αντίθεσης. Η πρόσφατη εισαγωγή των πολυτομικών τομογράφων αναμένεται να αυξήσει περαιτέρω το φάσμα των εφαρμογών της δυναμικής αντίθεσης. Οι μελέτες εγκεφαλικής αιμάτωσης συνήθως πραγματοποιούνται με τη χρήση Xe-CT, στις οποίες το μη ραδιενεργό αέριο Xe εισπνέεται και χρησιμεύει ως μέσο αντίθεσης. Το αέριο περνά μέσα από τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, χαρακτηριστικό των τριχοειδών αγγείων του εγκεφάλου, και διαπερνά τους ιστούς του εγκεφάλου. Ωστόσο, οι μελέτες του αερίου επιτρέπουν τη ροή αίματος που φθάνει στους ιστούς του εγκεφάλου να καθοριστεί με υψηλό βαθμό ακρίβειας (παράρτημα 1). Εγκεφαλική αρτηρία τριχοειδή αιμοφόρα αγγεία εγκεφαλική φλέβα Εικόνα1. Παράδειγμα του μέσου αντίθεσης που περνά τους ιστούς του εγκεφάλου και οι καμπύλες χρόνου-πυκνότητας. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του ιωδιούχου μέσου αντίθεσης και του Xe αερίου στην CT perfusion Σε αντίθεση με το Xe gas, το ιωδιούχο σκιαγραφικό μέσο, που χρησιμοποιείται συχνά στις μελέτες αντίθεσης, δεν μπορούν να περάσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, και - 27 -

για αυτό δεν μπορεί με ακρίβεια να απεικονισθεί η ροή αίματος στα τριχοειδή. Στις μελέτες Xe CT το μέσο αντίθεσης διατρέχει τις μεγάλες φλέβες, περνά διαμέσου των τριχοειδών, και εισέρχεται στους ιστούς του εγκεφάλου (εικ.1). Από την άλλη, σε μελέτες που χρησιμοποιούνται ιωδιούχα σκιαγραφικά, μπορεί να απεικονισθεί μόνο του μέσου αντίθεσης μέσα από τα αιμοφόρα αγγεία. Αυτού του είδους η ροή θα πρέπει να αναφέρεται ως αιμάτωση perfusion και θα πρέπει να διαφοροποιείται από την αιματική ροή που διαπερνά τους ιστούς του εγκεφάλου. Τι είναι η αιμάτωση perfusion Πρόσφατα, ο όρος απεικόνιση αιμάτωσης χρησιμοποιείται συχνά σε απεικονιστικές τεχνικές όπως η μαγνητική τομογραφία. Αιμάτωση σημαίνει, η αιματική ροή διαμέσου των αιμοφόρων τριχοειδών αγγείων και χρησιμοποιείται με ακριβώς τον ίδιο τρόπο και στην αξονική τομογραφία. Οι μελέτες αιμάτωσης στην αξονική παρέχουν περισσότερο ακριβείς πληροφορίες από τις μελέτες στην μαγνητική τομογραφία (παράρτημα 2). Η αιμάτωση ορίζεται ως ο όγκος του αίματος που διατρέχει μέσω των αιμοφόρων τριχοειδών αγγείων που υπολογίζεται με τον τύπο μονάδα χρόνου ανά μονάδα όγκου του εγκεφαλικού ιστού και εκφράζεται σε μονάδες ml/min/100 ml εγκεφαλικού ιστού. Επίσης, χρησιμοποιείται και ο τύπος όγκος αίματος εγκεφάλου (CBV ), δηλαδή, η κατανομή του όγκου αίματος ανά μονάδα ιστού του εγκεφάλου, και ο μέσος χρόνος διέλευσης (MTT σε δευτερόλεπτα) του σκιαγραφικού μέσου. Ο προσδιορισμός του χρόνου από την έναρξη του εγκεφαλικού επεισοδίου, η τριχοειδική ροή αίματος (CBV) στους ιστούς του εγκεφάλου, και ο μέσος χρόνος διέλευσης του σκιαγραφικού είναι χρήσιμα για την αξιολόγηση της κατάστασης των ασθενών με ισχαιμική αγγειακή εγκεφαλική νόσο, για τον προσδιορισμό της παρουσίας ή απουσίας διευρυμένων περιφερικών αιμοφόρων αγγείων, και για την αξιολόγηση των τιμών της ροής αίματος. Πώς υπολογίζεται η αιμάτωση perfusion Το ιωδιούχο σκιαγραφικό μέσο εγχέεται ενδοφλεβίως μέσω ενός εγχυτή, και περνά μέσω της καρδιάς και των πνευμόνων στις αρτηρίες του εγκεφάλου, στα αιμοφόρα τριχοειδή αγγεία, και στην συνέχεια στις φλέβες του εγκεφάλου. Στον φυσιολογικό-υγιή - 28 -

εγκεφαλικό ιστό, το ιωδιούχο σκιαγραφικό παραμένει στα αιμοφόρα τριχοειδή. Στην εικόνα 1 φαίνεται πως το ιωδιούχο σκιαγραφικό μέσο διατρέχει τους ιστούς του εγκεφάλου. Οι δυναμικές μελέτες στην αξονική τομογραφία που ακολουθούν την πορεία του ιωδιούχου σκιαγραφικού μέσου επιτυγχάνουν να υπολογίσουν τις αλλαγές στις τιμές (δηλ., η καμπύλη χρόνου πυκνότητας (TDC), στα εικονοστοιχεία των εγκεφαλικών αρτηριών (πεδίο ενδιαφέροντος το ROI στα αριστερά της εικόνας 1), στα εικονοστοιχεία του εγκεφαλικού ιστού περιλαμβάνοντας τα αιμοφόρα τριχοειδή αγγεία (ROI στο κέντρο της εικόνας 1), και στα εικονοστοιχεία της φλέβας του εγκεφάλου (ROI στα δεξιά της εικόνας 1). Οι ληφθείσες καμπύλες χρόνου πυκνότητας είναι οι καμπύλες Ca(t), Ci(t),και Csss(t), αντίστοιχα. Όταν το ιωδιούχο σκιαγραφικό μέσο διατρέχει μέσω μιας αρτηρίας του εγκεφάλου με πυκνότητα (a) και όγκο αίματος (V), εισέρχεται στα αιμοφόρα τριχοειδή, η πυκνότητα παραμένει σταθερή και ο συνολικός όγκος αίματος ισούται με τον όγκο των αιμοφόρων τριχοειδών στους ιστούς (όπου a = πυκνότητα και V = όγκος αίματος). Όλα τα ιωδιούχα σκιαγραφικά συγκλίνουν, με αποτέλεσμα σε μία πυκνότητα "α" και ένα συνολικό όγκο των "V". Το περίπλοκο δίκτυο των αιμοφόρων τριχοειδών αγγείων του εγκεφάλου είναι υπεύθυνο για τις διαφορές στο χρόνο διέλευσης. 1) Ο χρόνος διέλευσης μπορεί να επιτευχθεί από τις καμπύλες Ca(t) και Ci(t) ως ο μέσος χρόνος διέλευσης (παράρτημα 3). 2) Ο όγκος αίματος (ml) ανά μονάδα εγκεφαλικού ιστού μπορεί να υπολογισθεί από τον συνολικό όγκο του ιωδιούχο μέσου στους εγκεφαλικούς ιστούς (Vi) και την πυκνότητα του ιωδιούχου σκιαγραφικού στις μεγάλες αρτηρίες (a), Vi/a. Οι τιμές για το a και Vi μπορούν να υπολογισθούν από τις καμπύλες Ca(t) και Ci(t), αντίστοιχα (παράρτημα 3), όπου Vi=περιοχή κάτω από την καμπύλη Ci(t) και a=περιοχή κάτω από την καμπύλη Ca(t). 3) Η εγκεφαλική αιματική ροή μπορεί να υπολογισθεί ως ο όγκος αίματος (ml) ανά μονάδα εγκεφαλικού ιστού ανά μέσο χρόνο διέλευσης (MTT). CBF = Vi/a/mtt Η ανωτέρω αναφερθείσα μέθοδος αναφέρεται ως Toshiba Cerebral Blood Perfusion Study (CBP study). - 29 -

Παράρτημα1 ο. Το εισπνεόμενο αέριο Xe παραλαμβάνεται και αποβάλλεται στην ακόλουθη διαδρομή: πνευμονική φλέβα, καρδιά, εγκεφαλικές αρτηρίες, τριχοειδή αιμοφόρα αγγεία, εγκεφαλικοί ιστοί, εγκεφαλικές φλέβες, καρδιά και πνεύμονες. Όπως προκύπτει από αυτή τη διαδρομή, το αέριο Xe διέρχεται μέσω του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, το οποίο είναι ένα χαρακτηριστικό των τριχοειδών αιμοφόρων αγγείων στον εγκέφαλο, και εισέρχεται στους ιστούς του εγκεφάλου. Επιπλέον, επειδή το Xe έχει ένα μεγάλο ατομικό αριθμό και ένα υψηλό ρυθμό απορρόφησης ακτίνων Χ, η τιμή στην αξονική αυξάνεται σε αναλογία με τη συγκέντρωση Xe. Αυτή η πρόσληψη προκαλεί αλλαγές στις τιμές στη δυναμική σάρωση, επιτρέποντας την περιφερειακή εγκεφαλική ροή αίματος να φθάνει τους ιστούς του εγκεφάλου και να αξιολογείται με έναν υψηλό βαθμό ακρίβειας. Παράρτημα2 ο. Σε μελέτες μαγνητικής τομογραφίας, τα ιωδιούχα σκιαγραφικά αντικαθίστανται από γαδολίνιο Gd, το οποίο επιτρέπει τη μέτρηση των ποικίλων φυσιολογικών παραμέτρων, όπως τον όγκο του αίματος στα τριχοειδή αιμοφόρα αγγεία στους ιστούς του εγκεφάλου (CBV, δηλαδή, η ροή του αίματος που διατρέχει τα αιμοφόρα τριχοειδή αγγεία), το μέσο χρόνο διέλευσης του σκιαγραφικού μέσου που διέρχεται μέσω των τριχοειδών αγγείων (ΜΤΤ), και τη τριχοειδική ροή αίματος (CBF). Με την εξαίρεση του ΜΤΤ, αυτές οι παράμετροι εκφράζονται μόνο ως σχετικές τιμές σε μελέτες MRI, ενώ η CT επιτρέπει απόλυτες τιμές που πρέπει να λαμβάνονται για κάθε παράμετρο. Επειδή αυτές οι παράμετροι δεν αντικατοπτρίζουν εγκεφαλική λειτουργία ή μεταβολισμό, η μέθοδος αυτή δεν μπορεί να αναφέρεται ως λειτουργική απεικόνιση ή απεικόνιση μεταβολισμού. Παράρτημα3 ο. Αρχή της Toshiba CBP μελέτη. Η δυναμική CT χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της καμπύλης χρόνου- πυκνότητας στην εγκεφαλική αρτηρία, Ca (t), και την καμπύλη χρόνου-πυκνότητας στους ιστούς περιλαμβανομένων των τριχοειδών αιμοφόρων - 30 -

αγγείων, Ci (t), όταν το μέσο αντίθεσης διατρέχει την εγκεφαλική αρτηρία και στη συνέχεια μέσω των τριχοειδών αιμοφόρων αγγείων εισέρχεται στους ιστούς του εγκεφάλου. Το πέρασμα του μέσου αντίθεσης διαμέσου των τριχοειδών αγγείων μπορεί να αξιολογηθεί ποσοτικά με τη χρήση Ca (t) και Ci (t) ως λειτουργία εισόδου και λειτουργία εξόδου, αντίστοιχα, και στη συνέχεια την απόκτηση της συνάρτησης μεταφοράς. Η συνάρτηση μεταφοράς των φυσιολογικών τριχοειδών αιμοφόρων αγγείων στον εγκέφαλο είναι ένα απλό ορθογώνιο, και συνεπώς μπορεί να προσδιορισθεί εύκολα με την τοποθέτηση σε όλες τις τομές δεδομένων στην δυναμική CT. Ο μέσος χρόνος διέλευσης του μέσου αντίθεσης μπορεί να ληφθεί από αυτή τη λειτουργία μεταφοράς. Αφού το μέσο αντίθεσης έχει εγχυθεί μέσα σε μία φλέβα, περνά μέσα από την καρδιά και τους πνεύμονες, με αποτέλεσμα μια χρονική καθυστέρηση στην καμπύλη χρόνου- πυκνότητας των ιστών του εγκεφάλου, Ci (t). Αυτές οι επιδράσεις μπορούν να εξαλειφθούν με αναφορά στην καμπύλη χρόνου-πυκνότητας της εγκεφαλικής αρτηρίας, Ca (t), λαμβάνεται αμέσως πριν το μέσο αντίθεσης εισέλθει στους ιστούς του εγκεφάλου. Επιπλέον, ο όγκος του αίματος στους ιστούς του εγκεφάλου μπορεί να υπολογιστεί από την περιοχή κάτω από την καμπύλη χρόνουπυκνότητας Ca (t) και Ci (t). Κατά το χρόνο αυτό, απαιτείται αντιστάθμιση για τη διόρθωση των διαφορών στον επί τοις εκατό όγκο των κυττάρων στο αίμα (αιματοκρίτης) μεταξύ των μεγάλων αιμοφόρων αγγείων και των περιφερειακών αιμοφόρων αγγείων. Κατά πόσο είναι η μελέτη της εγκεφαλικής αιμάτωσης (CBP μελέτη) κλινικά χρήσιμη Μετά από την ενδοφλέβια έγχυση του ιωδιούχου σκιαγραφικού μέσου, μπορούν να ληφθούν εικόνες για την αξιολόγηση της περιφερειακής εγκεφαλικής αιμάτωσης (rcbf) (η κατανομή του όγκου της ροής του αίματος (CBV), που τρέχει μέσω των τριχοειδών αιμοφόρων αγγείων), ο μέσος χρόνος διέλευσης (rmtt) (διανομή) του μέσου αντίθεσης, και η κατανομή της απόκλισης (σφάλματος) από το μοντέλο μελέτης της αιμάτωσης του εγκεφάλου CΒΡ μελέτη μοντέλο. Σε συμβατικές μελέτες εγκεφαλικής ροής του αίματος (CBF), χρησιμοποιούνται Xe CT και SPECT, αλλά αυτές οι μέθοδοι δεν επιτρέπουν την ποσοτική μέτρηση της αιμάτωσης του εγκεφάλου CBV. Η μελέτη - 31 -

της αιμάτωσης του εγκεφάλου, από την άλλη πλευρά, μπορεί να παρέχει τέτοιες πληροφορίες σε 1 λεπτό ή λιγότερο, και έχει αποδειχθεί ότι είναι χρήσιμο τόσο σε επείγουσες περιπτώσεις όσο και σε εξέταση ρουτίνας. Το μεγαλύτερο μειονέκτημα της συμβατικής CT είναι ότι η εξέταση περιορίζεται σε μία μόνο τομή. Η αξία των δυναμικών CT μπορεί επομένως να αξιοποιηθεί πλήρως μόνον με τη χρησιμοποίηση ενός πολυτομικού αξονικού τομογράφου. Οι πληροφορίες που λαμβάνονται από τη CBP μελέτη είναι χρήσιμες για την ανίχνευση της εγκεφαλικής ισχαιμίας, πριν την εμφάνιση του εγκεφαλικού εμφράκτου, η οποία δεν μπορεί να ανιχνευθεί με απλές μελέτες CT. Η CΒΡ μελέτη μπορεί επομένως να χρησιμεύσει ως ένα πολύτιμο εργαλείο για τον εντοπισμό παθολογικών καταστάσεων προκειμένου να καθοριστεί η κατάλληλη αγωγή κατά τη διάρκεια της οξείας φάσης των ισχαιμικών εγκεφαλικών διαταραχών. Οι παθοφυσιολογικοί μηχανισμοί της ισχαιμικής εγκεφαλοαγγειακής νόσου μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: θρομβωτικοί, εμβολικοί και αιμοδυναμικοί. Οι αποφραγμένοι ιστοί έχουν μια κεντρική περιοχή ισχαιμίας, όπου η ροή του αίματος εμποδίζεται, και μια ευρύτερη υποαγγειούμενη περιοχή, που ονομάζεται ισχαιμική σκιερότητα (ischemic penumbra). Εάν αφεθεί χωρίς θεραπεία, η ισχαιμική σκιερότητα μπορεί επίσης να εξελιχθεί σε εγκεφαλικό έμφρακτο. Ο θρομβωτικός τύπος επιτρέπει επαρκή χρόνο στα αιμοφόρα αγγεία (δηλαδή, νέους τρόπους για τη ροή του αίματος) να εξελιχθούν, εκτός από τις περιπτώσεις του εμφράκτου αρτηρίας-αρτηρίας. Ως εκ τούτου, μία ισχαιμική σκιερότητα παρατηρείται σε πολλές περιπτώσεις. Στον εμβολικό τύπο, από την άλλη πλευρά, δεν υπάρχει επαρκής χρόνος για παράπλευρα αγγεία να αναπτυχθούν, και μία ισχαιμική σκιερότητα είναι συνεπώς λιγότερο πιθανό να σχηματιστεί. Στον αιμοδυναμικό τύπο, μια κοιλότητα (οριακή περιοχή η οποία παρέχεται από περισσότερα του ενός αιμοφόρων αγγείων) είναι τραυματισμένη, και μία ισχαιμική σκιερότητα είναι πιθανό να αναπτυχτεί, όπως στο θρομβωτικό τύπο. Η παρουσία ή απουσία μιας υποαγγειούμενης περιοχής (ισχαιμική σκιερότητα) μπορεί να προσδιοριστεί με τον καθορισμό κατάλληλης οδού ροής του αίματος, και διαφορετικά σχέδια θεραπείας μπορούν να τυποποιηθούν για τον εμβολικό τύπο (χωρίς μία περιοχή ισχαιμίας) και τον θρομβωτικό τύπο (με μία ισχαιμική σκιερότητα-περιοχή). - 32 -

Η CBΡ μελέτη καθιστά δυνατή την οπτικοποίηση της περιφερειακής εγκεφαλικής ροής αίματος (rcbf), και με τον καθορισμό μιας κατάλληλης οδού της ροής του αίματος, μπορεί να προσδιοριστεί η παρουσία ή απουσία μιας ισχαιμικής περιοχής. Επιπλέον, οι εικόνες που δείχνουν την κατανομή της απόκλισης (σφάλματος) από την CBP μελέτη που αποδεικνύουν ότι η απόκλιση αυξάνεται όταν τα αιμοφόρα αγγεία έχουν αναπτυχθεί, παρέχοντας έτσι πολύτιμες πληροφορίες στη διάγνωση του θρομβωτικού τύπου. Όπως φαίνεται από τα παραπάνω παραδείγματα, οι πληροφορίες που παρέχονται από τη CBP μελέτη μπορεί να βελτιώσουν τις πιθανότητες επιτυχούς θεραπείας κατά τη διάρκεια της υπεροξείας περιόδου, πριν από την έναρξη του εγκεφαλικού εμφράκτου, και κατά συνέπεια να οδηγήσουν σε μια σημαντικά βελτιωμένη λειτουργική πρόγνωση. Επιπλέον, οι πληροφορίες που λαμβάνονται από την CBV μελέτη είναι χρήσιμες για να εκτιμηθεί αν τα περιφερειακά αιμοφόρα αγγεία στους προσβεβλημένους ιστούς έχουν διασταλεί σε σύγκριση με εκείνα σε φυσιολογικούς ιστούς. Η διαστολή των περιφερικών αιμοφόρων αγγείων δείχνει ότι οι ιστοί στην περιοχή αυτή εξακολουθούν να είναι βιώσιμοι και ότι η αυτορρύθμιση (ένας μηχανισμός για τη διατήρηση σταθερής ροής του αίματος) επιχειρεί να διορθώσει την υποαγγειούμενη περιοχή- κατάσταση. Μία άλλη χρήσιμη παράμετρος της CΒΡ-μελέτης είναι ο μέσος χρόνος διέλευσης (ΜΤΤ) στα περιφερειακά αιμοφόρα αγγεία, ο οποίος είναι αντιστρόφως ανάλογος προς την ταχύτητα ροής του αίματος. Ένας ασθενής ο οποίος έχει υποστεί εγκεφαλικό επεισόδιο υποβάλλεται πρώτα σε απλή αξονική εγκεφάλου για να καθοριστεί αν η βλάβη είναι αιμορραγική (ενδοεγκεφαλική αιμορραγία, υπαραχνοειδής αιμορραγία). Εάν δεν είναι αιμορραγική, η δυναμική CT CΒΡ μελέτη εκτελείται αμέσως για να αξιολογήσει τις CBF και CBV. Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτού του διαγνωστικού πρωτοκόλλου είναι ότι μπορούμε να έχουμε διάγνωση χωρίς καθυστέρηση η οποία μπορεί να βασιστεί στην αξονική τομογραφία και μόνο. Από την άλλη πλευρά, η μαγνητική τομογραφία διάχυσης μπορεί να αποδείξει με σαφήνεια την έκταση της αποφραχθείσας περιοχής, η οποία δεν μπορεί να αποκατασταθεί ακόμη και μετά την αποκατάσταση της ροής του αίματος, καθώς και την έκταση της ισχαιμικής σκιερότητας περιοχής. - 33 -