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Este site tem por objetivo divulgar o serviço de consultoria especializada no estudo de imagens de Ressonância Magnética (RM) do cérebro, em pacientes com Epilepsias. Visa atender também às Síndromes Demenciais, e outras condições neurológicas associadas à alteração da estrutura cerebral (transtornos comportamentais, aprendizado, doenças neurodegenerativas.
Por ora, esta introdução irá focar nas Epilepsias. As demais condições serão abordadas de forma detalhada em um futuro próximo.
Introdução: Uma Breve História
A investigação das epilepsias começou a despertar maior interesse a partir de 1880, quando o patologista Wilhelm Sommer 1 identificou perda neuronal no hipocampo de pacientes com epilepsia temporal. Este achado foi encontrado principalmente na região que passou a ser designada setor 1 do Corno de Ammon (CA1), sugerindo um ambiente celular de alta vulnerabilidade à hipóxia e excitotoxicidade.
O tratamento cirúrgico das Epilepsias teve início no final do século XIX com Horsley 2, ganhando impulso entre as décadas de 1930 e 1950 através dos trabalhos pioneiros de Penfield e Jasper, no Montreal Neurological Institute. Naquela época, a localização do foco epileptogênico baseava-se inteiramente na semiologia clínica, na eletroencefalografia (EEG), e durante o ato cirúrgico, na eletrocorticografia e estimulação cortical direta.
Em 1971, Taylor publicou o artigo “Focal dysplasia of the cerebral cortex in epilepsy” 3, descrevendo a Displasia Cortical Focal (DCF – FCD) na autópsia de pacientes epilépticos institucionalizados. Esta anormalidade foi caracterizada como alteração focal da arquitetura cortical, associada à elementos celulares de morfologia atípica, destacando aquelas denominadas “ballon cells”. Desde então, a DCF passou a ser considerada a etiologia mais provável dentre as principais causas de epilepsia refratária. Sem a imagem, contudo, essas lesões permaneciam invisíveis até a ressecção cirúrgica.
Abrindo a “Caixa Preta”
Até a década de 1970, o cérebro permanecia como único órgão do corpo cuja demonstração radiológica direta, “in vivo”, ainda não havia encontrado êxito. Foi nesta época que surgiu a Tomografia Assistida por Computador (CAT-Scan), tornando-se a primeira janela tecnológica a permitir a perscrutação visual do cérebro. A sua introdução representou um marco na Neurociência e na prática clínica. No campo das epilepsias, o CAT-Scan identificava lesões grosseiras responsáveis pelas crises. Entretanto, sua baixa resolução e contraste limitava a detecção de lesões menores, como as malformações do desenvolvimento cortical.
Nos anos 1980, a anatomia cerebral começou a ser visualizada com mais clareza através da Ressonância Magnética (RM). Utilizando a elevada quantidade de moléculas de água no organismo, e suas propriedades magnéticas, a detecção dos substratos patológicos determinantes das Epilepsias deram início a estudos de correlação clínico-patológica mais robustos. Confirmou-se o papel significativo das MCDs na gênese das crises, com o reconhecimento da elevada epileptogenicidade intrínseca das displasias corticais focais. Iniciaram-se os primeiros trabalhos com o intuito de classificar e correlacionar as malformações do desenvolvimento cortical (MCD) 4.
Apesar do grande avanço, o equipamento disponível na época apresentava resolução e contraste restritos, dificultando o delineamento anatômico das estruturas cerebrais, particularmente amígdalas e hipocampos, limitando portanto a avaliação quantitativa dos hipocampos. O efeito de volume parcial determinado pelos cortes espessos encobriam as lesões displásicas menores, enquanto o alinhamento da superfície de corte em relação ao plano do córtex gerava dúvidas quanto à presença de lesão x artefato.
RM de Alta Resolução: “the Building Blocks”
Não tardou para que nos anos subsequentes, um upgrade expressivo viesse revolucionar o campo da Neuroimagem Estrutural, através de um implemento tecnológico que permitia a aquisição de imagens em alta resolução, “High-Resolution MRI”. Estas aquisições possuíam voxels isotrópicos (dimensões iguais nos 3 planos = 1x1x1 mm3 ) de dimensões reduzidas, relação sinal/ruído optimizadas, resultando em contraste elevado, determinando contraste elevado, permitiram a padronização da volumetria hipocampal 5, quantificando com alta sensibilidade a atrofia mesial temporal in vivo, com repercussão direta na abordagem da Epilepsia do Lobo Temporal (ELT).
Visando eliminar o efeito de volume parcial e alinhamento planar da superfície de corte em relação ao córtex, o Dr. Barkovich (San Diego) em colaboração com o Dr. F. Andermann realizou a inspeção visual individual de cada giro hemisférico nas imagens de alta resolução, de modo simultâneo e interativo, utilizando a recém disponibilizada ferramenta de reconstrução multiplanar (MPR). Esta avaliação proporcionou o diagnóstico de lesões displásicas em pacientes com epilepsias focais, cujos exames prévios foram considerados normais 6.
Dando ensejo à espectativa do Dr. F. Anderman de reproduzir estes resultados no MNI, este autor desenvolveu a reconstrução curvilinear, uma abordagem que minimiza o efeito de volume parcial e do alinhamento equiplanar da superfície de corte em relação ao córtex. A reconstrução curvilinear preserva a simetria dos cortes e a morfologia tridimensional do cérebro, proporcionando um “display” anatômico mais intuitivo, facilitando a identificação da anatomia normal, variações, e alterações estruturais patológicas 7,8.
Imagens, Algoritmos, e Morfometria Cerebral
Nos anos 2000, foi estimado, a partir de uma determinada amostra, a possibilidade de que entre 20% a 30% dos pacientes com epilepsia refratária ainda apresentavam RM estrutural “normal” à inspeção visual. Referidas como epilepsias MRI-negativas, estes pacientes tem motivado o desenvolvimento contínuo de novas técnicas de pós-processamento das imagens estruturais, buscando reduzir este número. utilizando as imagens estruturais.
Aqui, o processamento de imagem transcende a inspeção visual humana. O foco passa a ser a identificação matemática de espessamento cortical, heterotopias, atrofias sutis, e borramento transicional entre substância branca e substância cinzenta nas displasias.
Voxel-Based Morphometry
2000 – Voxel-Based Morphometry / VBM (Ashburner & Friston): Os algoritmos passam a registrar espacialmente o encéfalo em um template normal e a quantificar estatisticamente áreas onde a concentração de SC difere significativamente do normal.
A Morfometria Baseada em Voxel (VBM) foi originalmente desenvolvida inicialmente com direcionamento mais específico para a neurociência da cognição, foi adaptada para a epilepsia. Esta técnica permite para comparar o volume/distribuição de substância cinzenta de um paciente contra uma base de controles saudáveis. Resultados: A VBM identifica áreas de atrofia cerebral (esclerose hipocampal), e concentração anormal de substância cinzenta em situação ectópica (heterotopia nodular ou em banda).
Morfometria Baseada em Superfície (SBM)
A SBM utiliza-se de algoritmos que extraem malhas 3D da superfície pial e reconstrui métricas de espessura cortical, curvatura e profundidade de sulcos, evidenciando o espessamento focal típico das DCFs.
Em vez de deformar o cérebro em um espaço 3D quadrado (MNI), os cérebros são inflados em esferas virtuais e alinhados pelos sulcos e giros primários (ex: Fissura de Sylvius e Sulco Central sempre se alinham perfeitamente). Possibilita mensurar a espessura cortical, de modo mais sensível que na VBM, e avalia o LGI (Local Gyrification Index), identificando Polimicrogiria ou Paquigiria. Proporciona ainda avaliação da profundidade do sulco. O que estamos observando no MAP-MRI:
MAP-MRI (Morphometric Analysis Program)
A Imagem Anatômica Base (Top Row): O algoritmo utiliza uma aquisição volumétrica T1w 3D (como MPRAGE ou SPGR) de alta resolução isotrópica. A olho nu, a lesão pode ser extremamente sutil, apresentando apenas um leve espessamento cortical e indefinição da interface substância cinzenta-branca (SC/SB).
O algoritmo do MAP gera “Mapas de Junção” (que evidenciam o borramento da transição corticos-subcortical) e “Mapas de Extensão” (que apontam a hiperintensidade subcortical transmanto). Desenvolvido especificamente para a epileptologia, foi desenhado para modelar matematicamente as duas principais assinaturas radiológicas e histopatológicas da Displasia Cortical Focal tipo II (DCF II): o borramento da transição corticos-subcortical e o sinal hiperintenso subcortical (transmantle sign).
O Z-Score (Crosshairs): O MAP-MRI compara os gradientes do paciente com um banco de dados normativo de cérebros saudáveis. A região apontada pelas cruzes (crosshairs) acende intensamente porque o borramento (blurring) naquela exata coordenada excedeu significativamente a variância normal (geralmente Z-score > 4 ou 5). Isso guia o neurocirurgião diretamente para o “ninho” displásico que poderia ter passado despercebido na radiologia estrutural pura.
O Mapa Estatístico (Junction Map – Middle Row): Esta é a “mágica” matemática de Huppertz. O algoritmo não está apenas olhando para a cor do pixel. Ele está calculando o gradiente de intensidade na transição entre o córtex e a mielina subjacente. Na displasia tipo II, a presença de células em balão e neurônios displásicos na profundidade do córtex destrói a citoarquitetura laminar normal e reduz a mielinização das fibras em U subcorticais. O resultado é que a transição abrupta de sinal (preto/branco) é perdida.
Referências
Clifford Jack Jr. (1990): Padronizou a volumetria hipocampal baseada em RM, permitindo quantificar in vivo a atrofia mesial temporal com alta sensibilidade.