Neuroimagem

(1)

Técnicas de Neuroimagem

Profa. Ms. Luciana Sanae Ota Takahashi Profa. Ms. Luciana Sanae Ota Takahashi

(2)

1.

1. Neuroimagem EstruturalNeuroimagem Estrutural

• Tomografia computadorizada (TC)_{Tomografia computadorizada (TC)} • Ressonância magnéticaRessonância magnética (RM) (RM)

2.

2. Neuroimagem FuncionalNeuroimagem Funcional

• Atividade Cerebral_{Atividade Cerebral}

• Tomografia por emissão de pósitrons (PET)Tomografia por emissão de pósitrons (PET)

• Tomografia por emissão de fóton único (SPECT)Tomografia por emissão de fóton único (SPECT)

• Ressonância magnética funcional (RMf)_{Ressonância magnética funcional (RMf)}

• Neuroquímica CerebralNeuroquímica Cerebral

• Tomografia por emissão de pósitrons (PET)Tomografia por emissão de pósitrons (PET)

(3)

Características

• Não são invasivas – não oferecem risco

_{Não são invasivas – não oferecem risco}

• Devido à sua grande resolução, permitem

_{Devido à sua grande resolução, permitem}

distinguir diversas estruturas do SNC

• As imagens são mostradas em um só plano

_{As imagens são mostradas em um só plano}

correspondente a uma secção ou “corte”

(4)

Conceitos em Neuroimagem

• Potencial_Potencial

• Neuroimagem substitui a clínica?_{Neuroimagem substitui a clínica?}

• incorporada a clínica como um dos instrumentos para incorporada a clínica como um dos instrumentos para entendimento dos transtornos psiquiátricos

entendimento dos transtornos psiquiátricos

• Estrutura _Estruturavs.vs. Função Função

• Há uma correlação entre as estruturas do cérebro e uma Há uma correlação entre as estruturas do cérebro e uma determinada função

determinada função

• No entanto, alterações estruturais nem sempre se _{No entanto, alterações estruturais nem sempre se}

correlacionam a prejuízo desta função

• A plasticidade cerebral permite que algumas funções sejam _{A plasticidade cerebral permite que algumas funções sejam}

exercidas por outras regiões cerebrais

(5)

Conceitos em Neuroimagem

• Estrutura

_Estrutura

• Neuroanatomia _{Neuroanatomia}in vivoin vivo

• Função

_Função

• Atividade _Atividadecerebralcerebral

• Fluxo sanguíneo_{Fluxo sanguíneo}

• Consumo de glicose_{Consumo de glicose}

(6)

Anatomia

“post mortem” Ressonância magnética _{“in vivo”}

Neuroimagem Estrutural

(7)

Neuroimagem

Estrutural

Tomografia Computadorizada (TC)

• Feixe de raios X emitido_{Feixe de raios X emitido}ss por um tubo que por um tubo que roda em torno da cabeça

roda em torno da cabeça

• ondas eletromagnéticas que atravessam o ondas eletromagnéticas que atravessam o tecido, medindo a radiodensidade de cada

tecido, medindo a radiodensidade de cada

ponto

• cada tecido tem um cada tecido tem um coeficiente de absorçãocoeficiente de absorção • computador: _computador: seqüência _seqüência de _de imagens _imagens

bidimensionais

www.thecancer.info/cancer/ young/tips.htm

(8)

Tomografia Computadorizada (TC)

• Mostra facilmente sangue, líquor e tecido nervoso_{Mostra facilmente sangue, líquor e tecido nervoso}

• Permite a identificação de áreas maiores de substância _{Permite a identificação de áreas maiores de substância} branca e cinzenta

(9)

Neuroimagem Estrutural

Ressonância Magnética (RM)

• _Campo_Campo _{Magnético – não emprega raios X}_{Magnético – não emprega raios X}

• Se baseia na propriedade que têm certos núcleos atômicos de _{Se baseia na propriedade que têm certos núcleos atômicos de} H de sofrer o fenômeno de ressonância e emitir sinais de

H de sofrer o fenômeno de ressonância e emitir sinais de radiofrequência quando colocados em campos magnéticos radiofrequência quando colocados em campos magnéticos

adequados. adequados.

www.molecularimaging.vcu.edu/ MR.htm

(10)

Neuroimagem Estrutural

RM

Estrutural

• 11H H dda água são excitados a água são excitados  tecidos são distinguidos com base em seu teor tecidos são distinguidos com base em seu teor

de água

• contraste criado por estas diferenças gera a imagem_{contraste criado por estas diferenças gera a imagem}

• Constantes de relaxamento:_{Constantes de relaxamento:}

www.clg.niigata-u.ac.jp/ ldrad/exami/t2.jpg

T1 –

(11)

T2

T1

Neuroimagem Estrutural Neuroimagem Estrutural

Ressonância Magnética (RM)

www.clg.niigata-u.ac.jp/ ldrad/exami/t2.jpg S. Branca S. Branca S. Cinzenta S. Cinzenta Líquor Líquor Gordura Gordura Osso Osso Sangue agudo Sangue agudo Sangue subagudo Sangue subagudo Sangue antigo Sangue antigo Claro Claro Cinza Cinza Escuro Escuro Claro Claro Escuro Escuro Cinza Cinza Claro Claro Escuro Escuro Escuro Escuro Cinza Cinza Claro Claro Escuro Escuro Escuro Escuro Escuro Escuro Variavel Variavel Escuro Escuro

(12)

(13)

Neuroimagem

Neuroimagem Estrutural Estrutural

Ressonância Magnética (RM)

Vantagens

• ótima resolução espacialótima resolução espacial

• distingue-se facilmente a substância distingue-se facilmente a substância branca da cinzenta

branca da cinzenta

• ausência de radiação ionizanteausência de radiação ionizante

• capaz de fazer vários planos em todas _{capaz de fazer vários planos em todas}

as orientações

Desvantagens

Desvantagens • alto custoalto custo

• problemas com movimento_{problemas com movimento}

• claustrofobiaclaustrofobia

Tomografia Computadorizada (TC) Tomografia Computadorizada (TC)

Vantagens

• baixo custobaixo custo

• boa resolução para trauma: boa resolução para trauma:

• osso e sangue_{osso e sangue}

Desvantagens

• baixa _baixa resolução na base do resolução na base do cérebro

cérebro ((ossoosso espessespesso)o)

• pouca distinção entre substância _{pouca distinção entre substância}

branca e cinzenta

(14)

Neuroimagem Estrutural Neuroimagem Estrutural

Aplicação Clínica

Tomografia Computadorizada (TC) Tomografia Computadorizada (TC)

• Diagn_Diagnóóstico diferencial: stico diferencial:

∙ TCE_TCE

∙ AVC-HAVC-H

∙ Hematoma subdural ou epiduralHematoma subdural ou epidural

Ressonância Magnética (RM) Ressonância Magnética (RM)

• Demais questões – RM provê _{Demais questões – RM provê}++ informações informações

• Diagn_Diagnóóstico diferencial: stico diferencial:

∙ Doença de Alzheimer_{Doença de Alzheimer}

∙ Epilepsia temporalEpilepsia temporal

∙ AVC-I antigoAVC-I antigo

∙ Esclerose múltipla_{Esclerose múltipla}

• Volumetria cerebral_{Volumetria cerebral}

Imagem de TC mostrando áreas hipodensas em córtex

frontal em paciente com histórico prévio de TCE

(acidente de trânsito).

(15)

Neuroimagem

Funcional

• Ressonância

_Ressonância

M

agnética –

• Espectroscopia _{Espectroscopia}

• Ressonância _RessonânciaMMagnética funcional (RMf)agnética funcional (RMf)

• PET

_PET

–

ttomografia por emissão de pósitronsomografia por emissão de pósitrons

(16)

Aplicação da Neuroimagem funcional

Metabolismo de glicose medido através de PET

Fluxo sanguíneo cerebral através de SPECT

(17)

Neuroimagem

Neuroimagem Funcional Funcional

RM

f

-

Ressonância

M

agnética Funcional

http://www.siue.edu/~stuhols/fmri.jpg

Conceito:

↑ atividade

↑

atividade neuronalneuronal ↔↔

↑

fluxo sanguineofluxo sanguineo Contraste

Contraste BOLDBOLD (Blood_(Blood Oxygenation Level Oxygenation Level Dependent

Dependent))

:

• diferentes propriedades magné_{diferentes propriedades magn}éticasticas

• Oxi-Hb_Oxi-Hb ↔ ↔ Desoxi-HbDesoxi-Hb

• resposta _respostahemodhemodinâmicainâmica

(18)

Neuroimagem

RM

f

– efeito

BOLD

Estado basal

Estado basal vs.vs. AtivadoAtivado

• Fluxo normal_{Fluxo normal} • d-Hb normal_{d-Hb normal}

• vol sanguíne_{vol sanguíne}oo normal normal

• sinal RM normal_{sinal RM normal}

• _↑_↑_Fluxo_Fluxo

• ↓↓d-Hb normal d-Hb normal ((↓ gradiente de ↓ gradiente de campo magnético na região dos vasos

campo magnético na região dos vasos)) • ↑_↑ vol sanguíneovol sanguíneo

• ↑↑ sinal RMsinal RM arteriola leito caiplar venula arteriola leito caiplar venula

(19)

Neuroimagem

RM

f

-

Ressonância Ressonância MMagnética Funcionalagnética Funcional

• Tarefa controlada:_{Tarefa controlada:}

• estimulo_estimulo www.stanford.edu/html/ teo/mri/sld004.html Ativação do córtex occipital Estímulo www.radiology.unimelb.edu. au/ mr/bold/ Mapeamento de fun

Mapeamento de funçõesções normais normais

(20)

Neuroimagem

RM

f

T

arefas cognitivas

- linguagem

Gerando palavras

Pronuniando palavras

Ouvindo palavras

(21)

Neuroimagem

RM

f

-

tarefas cognitivas

www.berkeley.edu/news/media/releases/ 2000/11/20_mri.html

Lembrar um rosto - córtex visual e frontal

Pensar sobre o rosto - hipocampo

Comparar um determinado rosto com o rosto lembrado

- córtex visual, frontal e hipocampo - novas áreas do córtex frontal

(22)

PET/SPECT

• T_Téécnicas da medicina nuclearcnicas da medicina nuclear

• Permite estudar aspectos morfológicos e funcionais de áreas _{Permite estudar aspectos morfológicos e funcionais de áreas} cerebrais

cerebrais

• O paciente inala ou recebe injeção de isótopos capazes de _{O paciente inala ou recebe injeção de isótopos capazes de} emitir pósitrons/fótons únicos, como, por exemplo, o flúor

emitir pósitrons/fótons únicos, como, por exemplo, o flúor

• A formação da imagem vai depender da distribuição e da _{A formação da imagem vai depender da distribuição e da} concentração desses isótopos nos tecidos

concentração desses isótopos nos tecidos

• Acoplando-se esses isótopos às moléculas de compostos _{Acoplando-se esses isótopos às moléculas de compostos} biológicos relevantes, como a glicose e neurotransmissores, biológicos relevantes, como a glicose e neurotransmissores, pode-se mapear sua distribuição no cérebro durante o exercício pode-se mapear sua distribuição no cérebro durante o exercício

de diferentes atividades. de diferentes atividades.

(23)

O que se mede com PET

• Índices de atividade funcional:_{Índices de atividade funcional:}

• Fluxo sanguíneo cerebral regional (rCBF): _{Fluxo sanguíneo cerebral regional (rCBF):}

• Traçador mais comum: Traçador mais comum: HH221515OO

• Metabolismo de glicose:_{Metabolismo de glicose:}

Traçador:

Traçador:1818FF--fluorodeoxiglucose(FDG)fluorodeoxiglucose(FDG)

(24)

O que se mede com SPECT

• Fluxo sanguíneo cerebral regional (rCBF)

_{Fluxo sanguíneo cerebral regional (rCBF)}

• Traçadores mais comuns: _{Traçadores mais comuns:} 99m 99mTcTc-HMPAO-HMPAO 99m 99mTcTc-ECD-ECD 123 123II-IMP-IMP

(25)

Neuroimagem

PET

e

SPECT

• Injeção do _{Injeção do} r

radiotraçador adiotraçador

(26)

Neuroimagem

PET

vs.

SPECT

• Resolução espacial ~ 4mm_{Resolução espacial ~ 4mm}

• Traçadores de meia vida curta – _{Traçadores de meia vida curta –}

menor flexibilidade

menor flexibilidade • Alto custo_{Alto custo}

http://www.musc.edu/psychiatry/fnrd/primer_spectpe t.htm

• Resolução espacial ~ 8-10mm_{Resolução espacial ~ 8-10mm}

• Traçadores de meia vida long_{Traçadores de meia vida long}aa – – maior flexibilidade

maior flexibilidade • Baixo custo_{Baixo custo}

(27)

Padrão normal de metabolismo de glicose

- PET

(28)

Padrão normal de fluxo sanguíneo

cerebral - SPECT

(29)

Neuroimagem Funcional –

Neuroimagem Funcional – PETPET

Fluxo Sanguíneo Cerebral

Linguagem Linguagem

• t_tarefas arefas com palavrascom palavras

PRONUNCIANDO GERANDO

OUVINDO VENDO

Postner and Raichle, Scientific American 1994

Funções

Funções Sensorias BSensorias Básicasásicas

visual auditivo cognitivo

(30)

Neuroimagem Funcional – PETPET

Fluxo Sanguíneo Cerebral

www.dhushara.com/book/brainp/

brainil/brainil.htm

Alucinação auditiva

•_{paciente com esquizofrenia}_{paciente com esquizofrenia}

Investigação de sintomas em transtornos

psiquiátricos

(31)

Neuroimagem Funcional – SPECT SPECT

Fluxo Sanguíneo Cerebral

TOC

TOC – – ↑↑pré-frontal e talamopré-frontal e talamo

Lacerda et al., Rev Bras Psiquiatr 2001

Doença de Alzheimer –

h

hipoperfusão têmporo-parietalipoperfusão têmporo-parietal

Buchpiguel et al, Rev Bras Psiq 2001

(32)

Neuroimagem

Ativa

ção

Cerebral

RM

RMff

Vantagens

• resolução espacial (mm)_{resolução espacial (mm)}

• resolução temporal (segundos)_{resolução temporal (segundos)}

• ausência de radiação ionizanteausência de radiação ionizante

• flexibilidade no desenho_{flexibilidade no desenho}

Dificuldades

• resolução temporal muito aquém do resolução temporal muito aquém do EEG (milisegundos) EEG (milisegundos) PET PET Vantagens Vantagens

• Medidas diretas de oxigênio ou _{Medidas diretas de oxigênio ou}

glicose

Dificuldades

• radiação limita o número de scans _{radiação limita o número de scans} • menor _menorresoluçãoresolução espacial espacial

(33)

Skaf et al, Rev Bras Psiquiatria, 1999

Paciente de sexo feminino, 43 anos:

-Síndrome depressiva de início insidioso + alterações cognitivas

discretas; - Alucinações visuais de início recente

RM (T2): lesão expansiva bilateral em região frontal.

(34)

Exemplo: esclerose múltipla (EM)

• Comum: perda visual, fadiga, espasticidade, disfunção vesical e disfunção sexual.

• Sintomas psiquiátricos:

• Alterações de humor e personalidade, déficits cognitivos, sintomas psicóticos. – Em alguns casos, os sintomas

psiquiátricos podem representar a primeira manifestação da forma

encefalítica da doença, sendo causados

por placas de desmielinização em áreas cerebrais específicas.

• RM: muito sensível para detectar o comprometimento cerebral.

Placas de desmielinização (imagens pesadas em T2

(35)

Síndrome de imunodeficiência adquirida (HIV)

Síndrome de imunodeficiência adquirida (HIV) Síndrome de imunodeficiência adquirida (HIV)

Síndrome de imunodeficiência adquirida (HIV) • Manifestações psiquiátricas mais comuns:_{Manifestações psiquiátricas mais comuns:}

• Depressão e apatiaDepressão e apatia

• Déficits cognitivos com padrão de demência sub-cortical_{Déficits cognitivos com padrão de demência sub-cortical}

• Comprometimento cerebral pode ser de vários tipos:_{Comprometimento cerebral pode ser de vários tipos:}

• Encefalite por HIV_{Encefalite por HIV}

• Outras infecções (criptococo, toxoplasma, citomagalovírus, etc)._{Outras infecções (criptococo, toxoplasma, citomagalovírus, etc).} • Linfoma cerebral primário._{Linfoma cerebral primário.}

• TC/RM podem revelar presença e tipo de comprometimento cerebral. _{TC/RM podem revelar presença e tipo de comprometimento cerebral.}

RM T1 RM T2 Sinais de encefalite em substância branca

(36)

Demências - Neuroimagem estrutural

• TC ou RM – investigação diagnóstica de quadros demenciais

• Doença de Alzheimer – a informação prática mais importante – exclusão de outras causas (como tumores, alterações vasculares, hidrocefalia de pressão normal, etc).

University of Missouri - http://www.vhc t.org TC em paciente com hidrocefalia de pressão normal: grande alargamento de ventrículos, com discreta ou nenhuma atrofia cortical TC em paciente com DA: alargamento de ventrículos menos acentuado, acompanhado de significativa atrofia cortical http://www.ip a-online.org/

(37)

Doença de Alzheimer - RM estrutural Doença de Alzheimer - RM estrutural

• As alterações da DA são mais precoces e proeminentes no hipocampo e _{As alterações da DA são mais precoces e proeminentes no hipocampo e} outras estruturas do córtex temporal medial.

outras estruturas do córtex temporal medial.

• Atrofia destas regiões pode ser vista em exames de RM estrutural, e é _{Atrofia destas regiões pode ser vista em exames de RM estrutural, e é} proporcional à intensidade dos déficits cognitivos.

proporcional à intensidade dos déficits cognitivos.

www. rst.gsfc.nasa.gov/Intro/ Part2_26c.html

Atrofia hipocampal e alargamento de sulcos e ventriculos

Controle saudavel 25 anos

Controle saudavel 85 anos

Pac com D. Alzheimer 75 anos

(38)

Metabolismo de glicose por PET na doença

de Alzheimer (DA)

• Hipoatividade em córtex temporal e parietal (uni- ou bi-lateral).

• Hipoatividade em outras áreas (como o córtex

frontal) também pode ocorrer, principalmente em estágios mais

avançados da doença. • Áreas sensório-motoras

primárias e cerebelo são, em geral, preservadas.

Áreas de deficiência metabólica em córtex temporo-parietal

www.vitalimaging.com/ pet-scan-3.htm

68