U. O. NEURORADIOLOGIA 25/XI/2010 giornata CRAIIM Dr. Renzo Minotto Dr. Andrea Giorgianni fMRI; dall’architettura dei paradigmi alla valutazione clinica del segnale: un percorso non sempre lineare. U. O. NEURORADIOLOGIA

Analisi del percorso per identificare DUE OBIETTIVI: presentazione del lavoro per preparare i paradigmi per gli studi di fRMI Il secondo è quello di utilizzare questa giornata come punto di partenza per ulteriori collaborazioni, in particolare la presentazione può essere considerata un prologo per la proposta finale di lavoro indirizzata a informatici e coll. fisica sanitaria Analisi del percorso per identificare eventuali possibili collaborazioni

STIMOLO ATTIVAZIONE Si pensa alla fRMI come ad un percorso che parte da uno stimolo per ottenere un’attivazione corticale Questo percorso molto spesso è tutt’altro che lineare

Effetto BOLD Pazienti cerebrovasculopatici ? L’effetto BOLD è un metodo indiretto per verificare l’attivazione corticale: Attivazione area corteccia – aumento metabolismo - ^ estrazione ossigeno – Hb passa a dsHb paramagnetica – variaz segnale – aumento flusso e volume ematico PROBLEMI CON PAZIENTI VASCULOPATICI microangiopatici diabetici o angiop autoimmuni o in lesioni encefaliche Pazienti cerebrovasculopatici ? Aree encefaliche di ridotta perfusione ?

DATI CLINICAMENTE SIGNIFICATIVI STIMOLO ADEGUATO ALL’ATTIVAZIONE DELLE AREE CORTICALI PROTOCOLLI DI ACQUISIZIONE ED ELABORAZIONE DEI DATI ANALISI STATISTICA DATI CLINICAMENTE SIGNIFICATIVI

Architettura dei paradigmi Stimolo adeguato: motorio finger tapping aree linguaggio fluenza fonemica Angoscia nei pazienti con afasia progressiva

PRESENTAZIONE COMPITO FATTORI DIPENDENTI DAL PAZIENTE INTELLIGENZA MOTIVAZIONE STATO EMOZIONALE CAPACITA DI CAPIRE I COMPITI STRESS PER ANSIA E DOLORE RIDOTTA ATTENZIONE DIFFICOLTA’ LINGUISTICHE

Schema a blocchi Schema evento a intervallo costante Schema evento ad intervallo variabile

STIMOLO O COMPITO CON FREQUENZA TROPPO: Filtro passa basso della funzione emodinamica Confusione e stress del paziente Artefatti da movimento ALTA Scarso segnale Aumento del rumore Riduzione dell’attenzione del paziente BASSA

DURATA DELLO STIMOLO O DEL COMPITO TROPPO BREVE Latenza della risposta Scarso segnale TROPPO LUNGO Diminuzione della risposta per aumento compensatorio del flusso e del volume ematico Fenomeni di fatica

Compito che non interferisca con la funzione che si vuole esaminare DURATA INTERVALLO Se troppo lungo perdita di tempo, esame troppo lungo Se troppo corto difficoltà nel separare i segnali Meglio asimmetrico? TIPO DI INTERVALLO Dubbi sul riposo funzionale (in particolare nello studio aree del linguaggio meglio nello studio delle aree visive) Compito che non interferisca con la funzione che si vuole esaminare

PARAMETRI DIVERSI IN FUNZIONE DEL PAZIENTE ???? COMPITI ADEGUATI AL PAZIENTE TRAINING PRE STUDIO RM STIMOLI E TEMPI ADEGUATI PARAMETRI DIVERSI IN FUNZIONE DEL PAZIENTE ????

DATI FILTRI ANALISI STATISTICA IMMAGINI L’attivazione viene rilevata utilizzando sequenze GRADIENT ECHO EPI o SE con matrice di acquisizione di 96 x 96 in 100 ms (3 sec per valutare tutto l’encefalo) DATI CORREZIONE DEL MOVIMENTO CORREZIONE TEMPORALE SMOOTHING FILTRI ANALISI STATISTICA IMMAGINI SOVRAPPOSIZIONE DI UN VOLUME CON I DATI ANATOMICI

ELABORAZIONI SOFTWARE Fornite dall’apparecchiatura installata (Philips WorkSpace) AFNI afni.nimh.nih.gov/afni/ BRAIN VOYAGER brainvoyager.com FSL fmrib.ox.ac.uk/fsl/ SPM fil.ion.ucl.ac.uk/spm/

Aree corticali di Brodman 1914 Le mappe di attivazione non si discostano nel sano dalle aree funzionali note

norma Aree funzionali evoluzione

pazienti In presenza di lesioni è necessario identificare residui di aree funzionali o rimodellamenti

AREA FUNZIONALE ATTIVA ?? All’interno delle attivazioni devo distinguere il rumore dalle aree funzionalmente attive ATTIVAZIONE INTENSA AREA FUNZIONALE ATTIVA ??

MODIFICAZIONE SOGLIA Modificando la soglia riduco le attivazioni visibili ma posso eliminare piccole aree funzionali

Correlazione stimolo-segnale corteccia motoria primaria

Correlazione attivazione - grafico Ricerca correlazione tra attivazione e grafico Werniche e stanchezza finale

Aree linguaggio paziente destrimane Werniche corretto a sin A dx area apparentemente attiva ma con segnale non significativo Aree linguaggio paziente destrimane

Aree linguaggio in paziente destrimane Linguaggio in paziente destrimane Attivazione area Werniche a sin ma parzialmente anche a dx rimaneggiamento? Aree linguaggio in paziente destrimane

Attivazione area supplementare motoria Area principale motoria vicino alla lesione Area supplementare motoria attivata e ben evidente forse compensatoria Attivazione area supplementare motoria

Area motoria mano dx Ricerca area motoria con finger tapping mano dx in lesione corticale in corrispondenza del solco centrale sin

Correlazione attivazione - stimolo Pianificazione preoperatoria - identificazione e localizzazione lesione - identificazione e localizzazione aree funzionali - identificazione fibre con DTI

Ricerca se le aree attivate corrispondono allo stimolo

Ambidestro, mancino corretto o Plasticità neuronale Informazioni sulla dominanza emisferica e laterizzazione aree linguaggio Ambidestro, mancino corretto o Plasticità neuronale

Selezione delle attivazioni in funzione della “corretta” risposta allo stimolo ??? Ricerca delle aree funzionali tramite analisi delle attivazioni con correlazioni tra stimolo e segnale

Ricerca di un soft che analizzi le attivazioni e selezioni solo quelle con corretto rapporto stimolo-segnale Grazie e ... Buon lavoro