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Diagnostica per immagini- Lezione n. 1

Introduzione alla diagnostica per immagini Flavia Agostinelli e Marina Cristea Carlo Catalano 03/03/21 Premessa: le slide della prima parte della lezione con i filmini le abbiamo inserite come foto perché sul drive non ci sono. Il professore si è reso disponibile a fornire le sue presentazioni, quindi quando le manderà ai rappresentanti, se pensate sia necessario, le sostituiremo con le diapositive.

Obiettivo del corso Buongiorno, mi chiamo Carlo Catalano e sono il vostro professore di Diagnostica per immagini. Il mio obiettivo è che voi impariate quelle che sono le indicazioni agli esami; perché quando voi farete il medico di base, l’internista, il chirurgo, fondamentalmente voi dovrete sapere cosa ha il paziente. Ad esempio, ha un dolore al quadrante superiore destro. Che potrebbe avere? Una colica biliare? Allora se il paziente ha una colica biliare gli devo far fare una ecografia all’inizio, poi qualora avesse qualche cosa procediamo con altri esami. Per cui l’obiettivo nostro è quello di insegnarvi quali sono le indicazioni agli esami, quali sono i vantaggi di un esame rispetto all’altro in base al quadro clinico. Quindi stiamo parlando di radiologia clinica. Quello che mi piacerebbe, è che voi finiate questo corso dicendo “bella questa radiologia”, quasi quasi potrebbe essere una cosa che mi piace. Partiamo da un presupposto. L’aspettativa di vita si è allungata, quindi in futuro avremo molti vecchi. Questo perché la medicina è migliorata in maniera incredibile: non si parla più di medicina generale, ma di medicina di precisione. Ovvero cercare di essere il più preciso possibile: non in maniera generica, ad esempio il paziente ha il cancro del polmone, non sono tutti uguali, ma il cancro del polmone sarà diverso a seconda di tante cose, ma anche in base al tipo di paziente, alle caratteristiche del paziente. Per cui dobbiamo incentrarci su questo: cercare di essere molto molto specifici per quel tipo di paziente. Da che cosa dipende la specificità e la precisione sempre maggiore per ottenere il massimo risultato in un paziente? Da tante cose. Ma sicuramente anche dalla diagnosi. Per cui la diagnosi in cosa consiste? In tante cose, ma soprattutto nella diagnostica per immagini, nella radiologia. E la radiologia deve essere tale da consentire sempre di più una diagnostica non invasiva, per cui non è necessario operare i pazienti, fare prelievi, etc. Attualmente noi abbiamo degli strumenti talmente sofisticati che è possibile nella maggior parte dei casi fare una diagnosi di tipo non invasivo, ovvero senza in nessun modo incidere sul paziente. Il nostro obiettivo è quindi quello di essere assolutamente precisi e di collaborare in un team composto da tutte queste figure professionali che potete vedere nella diapositiva. Il succo della fotografia è che le immagino valgono molto più di mille parole. Con alcune informazioni che si riescono ad estrarre dai dati che abbiamo ottenuto attraverso apparecchiature sui pazienti, possiamo ottenere tantissimo. Per cui le informazioni che ci occorrono per arrivare alla diagnosi. Per andare adesso nel dettaglio, come è cominciato tutto quanto? È cominciato con il tale signor Roentgen (pronunciato Rengen), che vinse il premio Nobel nel 1901 e che scoprì i raggi X. Li scoprì con questa prima immagine qui, era furbo per cui non utilizzò la sua mano ma quella della moglie, per cui prese la mano della moglie, la mise sotto quella macchia più o meno infernale, pensava che ci potessero essere questi raggi invisibili, e alla fine ottenne la radiografia. Vedete che la moglie aveva l’anello, ed era 5

WILELM KONRAD ROENTGEN, 1895

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talmente entusiasta che ne fece una cartolina, ci scrisse sopra, e la mandò in giro a persone varie con il timbro dell’istituto di fisica dell’università presso cui lavorava tanto era il suo orgoglio. Quella immagine ha cambiato totalmente la medicina, la scoperta dei raggi X e la comprensione che i raggi X potevano realmente consentire di studiare il corpo umano ha cambiato tutto nella medicina. E tant’è vero che da lì sono partiti una serie di passi successivi, tali per cui nel corso di questi cento anni sono state sviluppate una serie di altre tecnologie che consentono attualmente di ottenere immagini di altissima qualità, altamente informative. Per cui, prima i raggi X; poi l’introduzione dei mezzi di contrasto per migliorare il contrasto tra i tessuti diversi, e tra i tessuti sani e patologici; l’invenzione degli ultrasuoni; l’invenzione della tomografia computerizzata; dell’imaging digitale e poi la produzione delle prime immagini di risonanza magnetica. Tutto in tempi

estremamente rapidi. Considerate che tutto questo passaggio è sempre stato talmente importante che tutte le persone che hanno introdotto qualche cosa in radiologia è stato insignito con il premio Nobel.

Cosa facciamo noi attualmente in radiologia? Questo è un esempio. Queste sono delle immagini dell’osso, in particolare è uno studio della rocca petrosa, quindi dell’orecchio. Vedete come la risoluzione sia molto alta, quindi con uno spessore e una sub millimetrica, che va al di sotto del millimetro, con una qualità di immagini che è altamente informativa e che poi consente di ottenere informazioni nei pazienti che hanno una patologia. Lo stesso discorso vale anche per la risoluzione temporale, anche questa è estremamente elevata per

cui le apparecchiature acquisiscono in tempi molto rapidi, sincronizzate con il battito cardiaco. Nel video si vede come il paziente viene sincronizzato in corso di TC con battito cardiaco e si ottengono successivamente delle immagini in cui il cuore è praticamente fermo. Vedete l’immagine delle coronarie ottenute senza nessun cateterismo cardiaco. La qualità è tale per cui sia la risoluzione temporale che la risoluzione spaziale sono estremamente elevate. La risoluzione temporale, come potete vedere, è inferiore ai cento millisecondi. Queste sono immagini virtuali di colonscopia, gastroscopia, tracheobroncoscopia e cistoscopia. Per cui sono immagini ottenute da esami radiologici, in particolare di tomografie computerizzate, quindi sono le 5

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classiche immagini acquisite in scala di grigi ma che successivamente vengono ricostruite, ed è possibile navigare all’interno del viscere, adeguatamente disteso preliminarmente, come nel colon ma tutti i visceri devono essere preparati se necessario, e si naviga all’interno. Ad esempio, si può vedere che in questo paziente c’è un polipo. E questo cosa vuol dire? Le procedure invasive, la colonscopia, la cistoscopia, la gastroscopia, la broncoscopia, non devono più essere utilizzate per procedure di tipo diagnostico. Cioè se dobbiamo fare la diagnosi, è più che sufficiente utilizzare uno strumento, un’apparecchiatura che consente di fare l’acquisizione, successivamente analizzare attentamente le immagini, elaborarle se necessario, utilizzare degli strumenti sofisticati di trasformazione digitale, per cui analisi delle immagini, utilizzo di algoritmi di intelligenza artificiale e così via, per estrarre tutte le informazioni che sono contenute e quindi fornire poi al paziente del materiale che sia diagnostico. Questo è il cuore acquisito in TC: vedete questa è l’acquisizione e la successiva ricostruzione delle immagini, con le sezioni cardiache (ventricoli atri e così via) e quella è l’immagine valvolare. Durante il movimento del paziente; per cui il paziente sta sul lettino dell’apparecchiatura, viene effettuata l’acquisizione con quei valori, che vi ho fatto vedere prima, di risoluzione temporale e di risoluzione spaziale, e poi successivamente le immagini vengono ricostruite, e si ottengono delle informazioni che sono diagnostiche non solo da un punto di vista morfologico, ma anche da un punto di vista funzionale. Quella che vi ho fatto vedere prima è la tomografia computerizzata, la TC. Queste invece sono immagini di risonanza magnetica, sempre del cuore. La risonanza magnetica ha un grosso vantaggio: le immagini vengono e possono essere acquisiste su qualsiasi piano dello spazio. Per cui il paziente sta sdraiato, ma le immagini possono essere ottenute sul piano trasversale, coronale, sagittale, obliquo, qualsiasi piano. 5

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In queste immagini del cuore vediamo che le immagini sono acquisite su più piani,. Vediamo per esempio il ventricolo sinistro tagliato, vediamo bene le pareti ventricolari nelle varie fasi del ciclo cardiaco, in asse lungo le camere cardiache, lungo la fase di contrazione miocardica della valvola aortica e nel video possiamo vedere che c'è un rigurgito che chiaramente dimostra un quadro di insufficienza aortica, per cui nel momento della contrazione il sangue torna indietro. E sotto ci sono le immagini in cui abbiamo informazioni sulla contrattilità miocardica, per vedere ad esempio se ci sono delle alterazioni della contrattilità. Questo tutto partendo dalle immagini in alto. Quindi vedete quanto sia importante sia la fase di acquisizione, ma anche successivamente la fase di elaborazione. Per cui attualmente la radiologia è probabilmente la disciplina medica che più sfrutta i vantaggi tecnologici/informatici sia da un punto di vista dell’elaborazione delle immagini, ma anche utilizzando algoritmi di intelligenza artificiale anche per ottenere informazioni dalle immagini acquisite. Queste sono immagini al livello cerebrale. Oramai la radiologia è divisa nei vari settori clinici, per cui questa è quella che riguarda la neuroradiologia, e vedete come immagini di risonanza magnetica, in questo caso in un paziente che ha un tumore, quella regione con il cercine più bianco perifericamente. Le immagini vengono poi ricostruite sui diversi piani, ed è possibile ottenere informazioni sul tumore, sul paziente, quindi la cute il cranio e così via. Ma vedete anche le informazioni che si ottengono per quanto riguarda la funzione delle varie aree cerebrali. Questo come avviene? Perché è importante innanzitutto? Ammettete che il neurochirurgo debba operare quel tumore in un paziente. Ma non sa esattamente, se non utilizzando le famose mappe funzionali, di cui avete sentito parlare nel corso di neurofisiologia (mappe che dimostrano che diverse aree cerebrali svolgono una funzione piuttosto che un’altra), le differenze individuali (e torniamo al concetto di medicina di precisione) che sono e vengono estrapolate solo utilizzando tecniche che dicono esattamente cosa fa quell’area rispetto a quell’altra e che tipo di funzione ha. E queste immagini sono ricavate esclusivamente da immagini di risonanza magnetica, andando ad analizzare in quel momento preciso, in cui ad esempio al paziente si dice di aprire e chiudere gli occhi, di parlare, di stringere qualcosa con una mano piuttosto che con l’altra, di muovere un dito piuttosto che l’altro, andando ad analizzare l’incremento dell’attività metabolica in quel punto, semplicemente andando ad analizzare l’incremento del flusso ematico e quindi il consumo di ossigeno in una zona cerebrale piuttosto che in un’altra. E per cui si hanno quelle zone colorate, che corrispondono ad attivazione corticale determinata dal movimento o dall’azione che al paziente viene chiesto di svolgere in quel preciso momento.

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Quello che attualmente viene fatto è la trattografia con RM, ovvero sempre utilizzando la risonanza magnetica, è possibile analizzare, come vedete in queste immagini colorate, che non sono dei disegni astratti, ma sono ricavate dalle immagini di risonanza magnetica, e in queste immagini a sinistra nel filmino, osserviamo una ricostruzione/acquisizione di risonanza magnetica in cui si ha la possibilità di ottenere informazioni sul cervello e sulle zone che vengono utilizzate per svolgere particolari funzioni, mentre a sinistra c’è il decorso delle diverse fibre e dei diversi tratti a livello cerebrale. Questo è qualcosa di reale, non cose astratte e futuribili. Per quanto riguarda i flussi, come flussi a livello vascolare, molto spesso bisogna studiare la flussimetria all’interno delle strutture vascolari e questo avviene semplicemente utilizzando un esame di risonanza magnetica, un cosiddetto 4D flow, cioè un flusso 4D in cui oltre all’analisi sui tre piani dello spazio si effettua anche l’analisi temporale. Per cui si ricavano esattamente tutte le informazioni relative al flusso in quel preciso paziente, che in quel momento potrebbe avere una patologia qualsiasi che deve essere trattata. Questo è un esame di risonanza magnetica con indicazioni dei flussi, in questo preciso paziente. Perché serve? Allora l’altro giorno, lunedì, c’è stato un evento. Una macchina della polizia stava inseguendo qualcuno e ha preso in pieno un’altra macchina dove c’era una famiglia. Tra questi c’erano una ragazza di 14 anni che è morta, e un ragazzo di 20 anni che è stato portato al pronto soccorso, e facendo subito la tac si è visto che aveva una rottura dell’aorta subito dopo l’istmo, quindi aorta toracica discendente alta. Il paziente è stato portato subito in radiologia per mettere una protesi aortica (che vedremo parlando di radiologia interventistica); in questi casi bisogna scegliere il calibro della protesi aortica che deve essere dimensionata in base alle caratteristiche del paziente (per cui avere un diametro particolare, una lunghezza particolare). La scelta del trattamento, che è fondamentale (perché immaginate di dover mettere a un ragazzino di 20 anni una endoprotesi, cioè una protesi metallica messa all’interno della sua arteria che rimarrà lì a vita se vive ovviamente) viene fatta anche in base a questo tipo di informazioni. Per esempio, qui vedete le informazioni flussimentriche in pazienti che hanno una protesi tubulare dritta, una protesi diversa che coinvolge anche i seni di Valsalva, oppure il caso-controllo nell’ultima immagine.

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Anche qua: medicina di precisione. Queste sono ecografia e risonanza magnetica in ostetricia in un feto sicuramente malformato: la risonanza magnetica dimostra la struttura (siamo al livello cerebrale) ovviamente i movimenti sono lenti perché siamo in una fase avanzata della gravidanza, e vedete bene le alterazioni che ci sono a livello cerebrale. In questo caso ovviamente, sulla base dell’esame di risonanza magnetica si dimostra che c’è una alterazione tale da essere incompatibile con la vita, anche se siamo in una fase avanzata, non diagnosticata precocemente, per cui si può anzi si deve procedere necessariamente ad una interruzione della gravidanza. Determinata da una atresia (diciamo ipoplasia o atresia) e lo vedete qui in queste immagini, sagittale e coronale in cui si mostra bene che c’è una ipoplasia ponto cerebellare, e tra l’altro ha determinato una dilatazione dei ventricoli laterali, quindi un idrocefalo importante. E poi ovviamente anche altre condizioni, ad esempio vedete che qui manca il corpo calloso, per cui è una condizione che è assolutamente incompatibile con la vita.

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Finora abbiamo parlato di radiologia diagnostica, ma esiste anche una branca importantissima della radiologia che è la radiologia interventistica, ossia la radiologia per cui sotto guida delle tecniche che utilizziamo in radiologia (fondamentalmente raggi X, ecografia, tomografia computerizzata e risonanza magnetica) è possibile svolgere una terapia sul paziente. Le terapie sono di vario genere, alcune richiedono un approccio vascolare, prevalentemente arterioso ma anche venoso, oppure quelle che richiedono un approccio percutaneo, per esempio trattare una lesione del fegato per cui si punge direttamente il fegato, o una lesione polmonare, una lesione renale, per cui si ha una approccio diretto sotto la guida dell’ecografia, della tac e così via. E queste procedure possono essere svolte per qualsiasi tipo di patologia. Esempi: in questo caso il paziente è preparato per avere un accesso vascolare al livello arterioso femorale, ovviamente nella sala angiografica (così come si chiama nella radiografia interventistica), che è a tutti gli effetti una sala operatoria, e successivamente la procedura in cui con i cateteri si arriva il più vicino possibile alla zona da trattare, e poi si procede con l’iniezione diretta nel catetere con mezzo di contrasto che viene rilevato dai raggi X. Esistono poi altri tipi di procedure sempre di tipo interventistico sullo scheletro per riparare fratture, per trattare patologie neoplastiche, patologie dolorose e così via. Per quanto riguarda il cateterismo vascolare, in questo caso questo è un cateterismo dell’arteria epatica, e questo è il fegato, in cui c’è una zona di maggiore vascolarizzazione che è un tumore del fegato (probabilmente un epatocarcinoma): si può entrare nell’arteria che afferisce direttamente al tumore, iniettare un farmaco, per esempio un chemioterapico, e successivamente chiudere quella arteria in modo tale da determinare un trattamento completo di quella lesione, evitando l’intervento chirurgico, curando in 5

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questo modo il paziente. Tutto fatto con un cateterismo con accesso arterioso al livello femorale, e con cateteri che hanno forme diverse (ve li riporterò quando faremo la lezione di radiologia interventistica), grazie ai quali si può entrare nelle diverse arterie a seconda dell’origine, del tipo di arteria e del loro calibro. Nella radiologia interventistica questa è sicuramente, tra le diverse tecniche, una delle più innovative, questo centro tra l’altro è uno dei pochi al mondo che ha questo tipo di tecnologia, per cui è possibile effettuare dei trattamenti sui pazienti sotto guida della risonanza magnetica, integrando gli ultrasuoni con la risonanza magnetica. Per cui la risonanza magnetica serve per identificare il bersaglio in un paziente e gli ultrasuoni servono per inviare degli impulsi tali da aumentare la temperatura. Si tratta la patologia con l’incremento del calore, si aumenta la temperatura del tumore, la risonanza magnetica ha il grosso vantaggio che, non solo riesce ad ottenere informazioni di tipo morfologico, trasformandole in immagini, ma anche informazioni di tipo funzionale, per esempio l’incremento della temperatura in un posto piuttosto che in un altro. Per cui nel bersaglio piuttosto che nei tessuti circostanti. Considerate che il bersaglio può essere anche di uno o due millimetri. Filmino: è simulato un trattamento per un fibroma dell’utero. Esiste uno strumento, che è un trasduttore ecografico, che consente di aumentare la temperatura solamente in quel punto, sotto la guida della risonanza magnetica e il trattamento poi determina la necrosi coagulativa per aumento della temperatura della massa, della lesione da trattare. Altro esempio: questo tipo di trattamento è stato fatto per primo qui al policlinico da noi, questi sono pazienti che avevano degli osteomi osteoidi, ne sentirete parlare sicuramente durante l’esame di pediatria. A volte ci sono dei bambini che hanno un dolore notturno insopportabile (è una patologia prettamente pediatrica o dell’adolescente)

in punti molto precisi, di tipo scheletrico. Per cui i bambini si svegliano, piangono, provano dolore che non passa con niente, se non con l’aspirina, e il dolore è tipicamente notturno. Questo dolore è determinato da piccolissimi tumori che insorgono in segmenti 5

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scheletrici specifici, diciamo alcuni in particolare. Il trattamento è normalmente chirurgico oppure con altre tecniche anche di radiologia interventistica, per esempio determinando una aumento della temperatura con aghi che vengono infissi dove c’è la lesione e aumentando la temperatura per incremento con radiofrequenza. L’alternativa è di utilizzare questo tipo di apparecchiatura, quindi centrare bene la lesione che molto spesso è di pochi millimetri con la risonanza magnetica, e poi aumentare la temperatura con quel fascio di ultrasuoni, quindi in maniera assolutamente non invasiva, e trattare la lesione. Questo è un paziente che aveva all’epoca del trattame...