• De la Secția Neuroradiologie, Institutul de Radiologie, Spitalul das Clínicas, Facultatea de Medicină a Universității din São Paulo (HC-FMUSP), R Dr. Ovídio Pires de Campos 75, São Paulo, SP 05403-010, Brazilia (AMdO, MVP, GTdS, CdCL, LFdSG, LTL); Secția Neuroradiologie, Departamentul de Radiologie, Spitalul Sirio-Libanês, São Paulo, Brazilia (A.P.F.V.); Divizia Neuroradiologie, Departamentul de Radiologie, Universitatea din Minnesota Medical Center, Minneapolis, Minn (A.M.M.); și Divizia de Neuroradiologie, Școala de Științe Medicale Santa Casa de São Paulo, São Paulo, Brazilia (A.J.d.R.).
  • Adresa corespondență către A.M.D.O. (e-mail: [e-mail protejat]).

Abstract

OBIECTIVE DE ÎNVĂȚARE SA-CME

După finalizarea acestei activități SA-CME bazate pe jurnal, participanții vor putea:

tulburărilor

■ Identificați caracteristicile imagistice ale unora dintre cele mai răspândite tulburări metabolice și toxice ale SNC.

■ Descrieți rezultatele imagistice care sunt foarte specifice pentru diagnosticul unor tulburări cerebrale toxice și metabolice.

■ Recunoașteți cele mai importante tipuri de edem cerebral și caracteristicile lor imagistice.

Introducere

Acest articol abordează unele dintre cele mai provocatoare probleme de diagnostic în neuroimagistică. Tulburările cerebrale toxice și metabolice se manifestă secundar unor tulburări ale unui mediu bine echilibrat care cuprinde substraturi metabolice, neurotransmițători, electroliți, niveluri de pH fiziologice și flux sanguin, fie prin disfuncții endogene, fie prin efecte toxice exogene. Pacienții cu aceste tulburări sunt adesea prezenți la secția de urgență și sunt diagnosticați cu disfuncție cerebrală globală care se prezintă ca stare confuzională acută și delir, dar în mod obișnuit sunt și pacienți bolnavi critici. Aceste cazuri necesită adesea o abordare rapidă și eficientă a managementului, deoarece pot duce la leziuni structurale permanente ale creierului. Imagistica joacă un rol cheie în aceste cazuri, deoarece descoperirile imagistice pot fi utilizate pentru a diagnostica starea sau pentru a restrânge diagnosticul diferențial (1).

În plus față de furnizarea unui diagnostic final, imagistica poate oferi informații de prognostic. Leziunile extinse care implică substanța cenușie sunt adesea legate de prognostic și rezultate slabe, în timp ce leziunile limitate la substanța albă, cu economie de substanță corticală și cenușie profundă, pot indica o cauză reversibilă.

Creierul este extrem de susceptibil la o serie de anomalii metabolice dobândite, iar lista de toxine și otrăvuri care afectează SNC este lungă (Tabelul 1). Unii agenți se acumulează încet, astfel încât manifestările lor clinice sunt insidioase, în timp ce alții provoacă efecte toxice aproape imediate ale SNC. Urmărind o linie de atac mai practică și mai ușoară pentru a aborda acest grup de boli, acest articol propune o abordare care începe cu un model de imagistică general dat și care discută cele mai importante diagnostice diferențiale posibile, evidențiind rezultatele imagistice sau informațiile clinice care pot duce la diagnostic.

Tabelul 1: Cauze majore ale tulburărilor toxice și metabolice

Notă - MBD = boala Marchiafava-Bignami, ODS = sindrom de demielinizare osmotică, TNF = factor de necroză tumorală, WE = encefalopatie Wernicke.

Edem cerebral

Edemul vasogenic și citotoxic au fost legate în mod tradițional de modificările întâlnite în tulburările cerebrale toxice și metabolice. Fiecare dintre ele cuprinde numeroase cauze care împărtășesc procese similare interconectate, ducând la schimbări anormale ale apei între diferitele compartimente ale parenchimului creierului. Fiecare tip de edem cerebral duce la constatări imagistice particulare. Recent, alte concepte patologice au fost utilizate în neuroimagistică pentru a descrie și explica unele constatări și tulburări imagistice specifice, cum ar fi conceptele de leziune excitotoxică și edem intramelinic (3,4). Figura 1 prezintă o reprezentare schematică a celor mai importante modificări care afectează țesutul cerebral în fiecare tip de edem.

Figura 1a. Tipuri de edem cerebral. Forme teal = neuroni și axoni cu tecile de mielină, cercuri albe cu săgeți = molecule de apă, cercuri galbene = celule gliale. (A) Ilustrația descrie relația normală dintre celulele creierului și spațiul extracelular, care conține molecule de apă cu libertate de mișcare. (b) Ilustrația descrie țesutul cerebral într-o situație de edem vasogen, cu un număr crescut de molecule de apă care ocupă spațiul extracelular, dar menținând libertatea de mișcare. (c) Ilustrația descrie o situație de edem cerebral citotoxic, reprezentată de umflarea celulelor creierului (volum crescut) fără a afecta în primul rând spațiul extracelular. Moleculele de apă din interiorul celulelor creierului își pierd libertatea de mișcare. (d) Ilustrația prezintă edem intramelinic, cu umflarea spațiului periaxonal și a spațiilor dintre straturile de mielină, fără a afecta în primul rând alte spații extracelulare sau implicarea celulelor creierului. Moleculele de apă din straturile de mielină nu se pot deplasa în alte spații extracelulare, pierzându-și libertatea de mișcare.

Figura 1b. Tipuri de edem cerebral. Forme teal = neuroni și axoni cu tecile de mielină, cercuri albe cu săgeți = molecule de apă, cercuri galbene = celule gliale. (A) Ilustrația descrie relația normală dintre celulele creierului și spațiul extracelular, care conține molecule de apă cu libertate de mișcare. (b) Ilustrația descrie țesutul cerebral într-o situație de edem vasogen, cu un număr crescut de molecule de apă care ocupă spațiul extracelular, dar menținând libertatea de mișcare. (c) Ilustrația descrie o situație de edem cerebral citotoxic, reprezentată de umflarea celulelor creierului (volum crescut) fără a afecta în primul rând spațiul extracelular. Moleculele de apă din interiorul celulelor creierului își pierd libertatea de mișcare. (d) Ilustrația prezintă edem intramelinic, cu umflarea spațiului periaxonal și a spațiilor dintre straturile de mielină, fără a afecta în primul rând alte spații extracelulare sau implicarea celulelor creierului. Moleculele de apă din straturile de mielină nu se pot deplasa în alte spații extracelulare, pierzându-și libertatea de mișcare.

Figura 1c. Tipuri de edem cerebral. Forme teal = neuroni și axoni cu tecile de mielină, cercuri albe cu săgeți = molecule de apă, cercuri galbene = celule gliale. (A) Ilustrația descrie relația normală dintre celulele creierului și spațiul extracelular, care conține molecule de apă cu libertate de mișcare. (b) Ilustrația descrie țesutul cerebral într-o situație de edem vasogen, cu un număr crescut de molecule de apă care ocupă spațiul extracelular, dar menținând libertatea de mișcare. (c) Ilustrația descrie o situație de edem cerebral citotoxic, reprezentată de umflarea celulelor creierului (volum crescut) fără a afecta în primul rând spațiul extracelular. Moleculele de apă din interiorul celulelor creierului își pierd libertatea de mișcare. (d) Ilustrația prezintă edem intramelinic, cu umflarea spațiului periaxonal și a spațiilor dintre straturile de mielină, fără a afecta în primul rând alte spații extracelulare sau implicarea celulelor creierului. Moleculele de apă din straturile de mielină nu se pot deplasa în alte spații extracelulare, pierzându-și libertatea de mișcare.

Figura 1d. Tipuri de edem cerebral. Forme teal = neuroni și axoni cu tecile de mielină, cercuri albe cu săgeți = molecule de apă, cercuri galbene = celule gliale. (A) Ilustrația descrie relația normală dintre celulele creierului și spațiul extracelular, care conține molecule de apă cu libertate de mișcare. (b) Ilustrația descrie țesutul cerebral într-o situație de edem vasogen, cu un număr crescut de molecule de apă care ocupă spațiul extracelular, dar menținând libertatea de mișcare. (c) Ilustrația descrie o situație de edem cerebral citotoxic, reprezentată de umflarea celulelor creierului (volum crescut) fără a afecta în primul rând spațiul extracelular. Moleculele de apă din interiorul celulelor creierului își pierd libertatea de mișcare. (d) Ilustrația prezintă edem intramelinic, cu umflarea spațiului periaxonal și a spațiilor dintre straturile de mielină, fără a afecta în primul rând alte spații extracelulare sau implicarea celulelor creierului. Moleculele de apă din straturile de mielină nu se pot deplasa în alte spații extracelulare, pierzându-și libertatea de mișcare.

Edemul cerebral vasogen se referă la un proces indus de insulte mecanice sau chimice care duce la întreruperea barierei hematoencefalice, fie prin leziuni fizice, fie prin activarea endotelială de către mediatori de sânge, rezultând scurgeri de lichid din capilare în spațiul extracelular din substanța albă. Imaginile prezintă hiperintensități de recuperare a inversiunii (FLAIR) ponderate și atenuate de fluid din cauza acumulării de apă în spațiul extracelular, fără difuzie restricționată, deoarece libertatea de mișcare a moleculelor de apă nu este afectată. Edemul vasogen poate produce efect de masă, cu dislocarea structurilor și deformarea sulurilor cerebrale. Substanța cenușie este menținută, deoarece acest tip de edem implică în principal substanța albă, extinzându-se la fel ca degetul. Exemplele obișnuite includ edemul asociat cu tumori și abcese, precum și sindromul de encefalopatie reversibilă posterioară (PRES) (3,4).

Edemul cerebral citotoxic, edemul clasic asociat cu ischemia cerebrală, este o afecțiune în care apa extracelulară trece în celule, provocându-le umflarea. Pe scurt, insultele ischemice sau hipoxice anterioare afectează funcția mitocondrială și producția de adenozin trifosfat și provoacă eșecul pompelor de ioni și acumularea de metaboliți (cum ar fi lactatul), ducând la edem celular. Acest proces nu compromite bariera hematoencefalică și afectează în principal substanța cenușie, deși este implicată și substanța albă. Caracteristicile imagistice ale edemului cerebral citotoxic apar în primul rând ca modificări la imagistica ponderată prin difuzie (DWI) cauzate de difuzivitatea restricționată a apei în celulele creierului, fără modificări ponderate T1 sau T2, întrucât întregul proces este o redistribuire a apei. Important, modificările nu sunt complet reversibile (moartea celulei) și, pe măsură ce procesul patologic progresează, modificările intensității semnalului ponderate T2 și îmbunătățirea contrastului pot apărea în mod secundar (3,4).

Leziunea excitotoxică a creierului este o cale comună finală a multor tulburări cerebrale, cum ar fi infarctul, encefalopatia hipoxico-ischemică și starea epileptică, dar este, de asemenea, strâns legată de tulburările toxice și metabolice. Excitotoxicitatea este eliberarea excesivă a aminoacizilor excitatori în fisura sinaptică, glutamatul fiind cel mai important neurotransmițător responsabil de multe funcții neurologice (memorie, cunoaștere, mișcare și senzație). Glutamatul excesiv în fisura sinaptică poate duce la umflarea celulelor și la moartea ulterioară (de exemplu, edem citotoxic) în caz de ischemie și insuficiență celulară cu întreruperea recaptării glutamatului. Dacă se menține recaptarea glutamatului, este posibil să nu apară umflarea celulelor și moartea. În schimb, poate avea loc procesul cunoscut sub numele de edem intramelinic.

Teaca de mielină este compusă din straturi de mielină în jurul axonilor care formează joncțiuni strânse cu axonii și izolează spațiul periaxonal și spațiile dintre straturile de mielină din alte spații extracelulare. Astfel de site-uri sunt spații extracelulare virtuale, dar potențiale. Astfel, edemul intramelinic se referă la edemul non-neurotoxic în aceste spații virtuale, care se caracterizează prin difuzie restricționată (deoarece moleculele de apă sunt incapabile să se deplaseze către alte spații extracelulare) și reversibilitatea stării (fără moartea celulară). În consecință, semnul distinctiv al imaginii este o restricție adevărată și reversibilă ponderată prin difuzie. Se crede că doar edemul intramelinic are ca rezultat edem complet reversibil, în timp ce condițiile ireversibile sau parțial reversibile se manifestă atunci când edemul celular este prezent simultan. Substanța albă periventriculară și spleniul, despre care se știe că au un metabolism mai ridicat, sunt deosebit de sensibile la aceste modificări (5,6).

Modele de imagistică

Tulburările toxice și metabolice sunt strâns legate de leziunile cerebrale excitotoxice, deoarece acestea induc adesea eliberarea intensă de glutamat. Deși receptorii asociați cu leziunea excitotoxică sunt distribuiți pe scară largă în creier, există situsuri clasice ale SNC care sunt deosebit de sensibile la acest mecanism, cum ar fi ganglionii și talamii bazali, substanța cenușie corticală, substanța albă periventriculară și corpul calos. Această susceptibilitate diferențială este importantă deoarece indică câteva posibile modele de imagistică caracteristice care ar putea duce la luarea în considerare a cauzelor toxice și metabolice în timpul diagnosticului (5-7).

Un alt concept important care trebuie introdus este leucoencefalopatia toxică acută (ATL). ATL, care a fost recent descris în termeni de caracteristici clinice, radiologice și patologice, se referă la modificări ale substanței albe cerebrale secundare diferiților agenți toxici și are un mare potențial de reversibilitate dacă este abordat rapid și corect, subliniind importanța recunoașterii sale (8 ).