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TÍTULO DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña UTILIDAD DE LAS SECUENCIAS POTENCIADAS EN DIFUSIÓN EN LA PATOLOGÍA INFECCIOSA CEREBRAL Manuel González.

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1 TÍTULO DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña UTILIDAD DE LAS SECUENCIAS POTENCIADAS EN DIFUSIÓN EN LA PATOLOGÍA INFECCIOSA CEREBRAL Manuel González Leyte Juan Adán Guzmán de Villoria Pilar Fernández García Nuria Leal García Belén García Granda Leticia Salazar García Hospital General Universitario Gregorio Marañón, Madrid.

2 OBJETIVO DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Mostrar la información proporcionada por las imágenes potenciadas en difusión en la patología infecciosa del SNC.

3 REVISIÓN DEL TEMA DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Las secuencias potenciadas en difusión permiten obtener imágenes cuyo contraste depende del movimiento traslacional de las moléculas de agua. Se basa en el movimiento browniano de las moléculas de agua, un tipo de movimiento aleatorio que ocurre a escala microscópica, de forma que se trata de una imagen que traduce el movimiento molecular del agua en los tejidos. La capacidad de difusión de las moléculas de agua en un tejido se mide con el coeficiente de difusión (D), que se expresa en s/mm 2. Se han revisado los estudios de RM con hallazgos patológicos desde los años 2003 a 2008 que incluían en el protocolo de estudio secuencias Echo Planar (EPI) SE. Las imágenes potenciadas en difusión y los mapas ADC fueron obtenidos con unos valores b=0, 1000 y 2500 s/mm 2 aplicados en las direcciones x, y, z. Se muestran algunos de los casos de la serie analizada que incluye a pacientes diagnosticados de abscesos cerebrales, encefalitis herpética, leucomalacia multifocal progresiva (LMP), toxoplasmosis, meningitis bacteriana y enfermedad de Creutzfeldt- Jacob, entre otros.

4 REVISIÓN DEL TEMA DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña La imagen potenciada en difusión para el estudio de diversas patologías cerebrales presenta un importante solapamiento en los valores ADC, por lo que por sí misma no suele permitir caracterizar de forma específica los distintos procesos, en parte debido a que diferentes mecanismos (edema citotóxico, aumento de la celularidad o del ratio núcleo-citoplasma, etc) son responsables de que la difusión se encuentre restringida. Sin embargo es una herramienta complementaria fundamental que aumenta la especificidad de la RM, mejorando su capacidad diagnóstica, influyendo de forma notable en el manejo de cada paciente (pe: definir área de toma de biopsia, etc) y en la valoración de su evolución y efectividad del tratamiento.

5 ENCEFALITIS HERPÉTICA DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña La encefalitis herpética es una encefalitis necrotizante que está habitualmente producida en adultos por el virus herpes simple tipo 1. La enfermedad afecta principalmente a los lóbulos temporales, lóbulos frontales, en especial su porción basal, y el giro cingulado; si bien en un principio la distribución es unilateral con frecuencia, es habitual que exista compromiso del lado contralateral a medida que evoluciona la enfermedad. Las secuencias potenciadas en difusión muestran en las áreas afectadas una marcada hiperintensidad, con valores ADC muy reducidos, en relación con una restricción de la difusión, que traduce principalmente edema citotóxico producido por la infección vírica; se distinguen próximas a éstas otras áreas con aumento de los valores ADC, en probable relación con edema vasogénico. En caso de existir un componente hemorrágico en las lesiones podría reflejarse en las imágenes potenciadas en difusión y en el mapa ADC en función de los distintos productos de degradación de la hemoglobina presentes.

6 ENCEFALITIS HERPÉTICA DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña (A) Imagen 1: FLAIR axial. Hipertintensidad córtico - subcortical que afecta a estructuras mesiales temporales derechas con extensión hacia la convexidad témporo- occipitoparietal y con participación de corteza insular; existe efecto masa que ocasiona distorsión del ventrículo lateral derecho. Caso 1: Status convulsivo y fiebre desde hace 3 semanas. Imagen 2: (B) DWI / (C) ADC Restricción de la difusión con patrón giriforme cortical en la zona de alteración de la señal descrita, con aumento de los valores ADC en la sustancia blanca adyacente, en probable relación con un componente de edema citotóxico cortical y vasogénico de sustancia blanca. B C A

7 LMP DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Enfermedad de naturaleza desmielinizante causada por la infección de los oligodendrocitos por los virus JC o VS40, que ocurre en pacientes con deterioro de la inmunidad celular como la que produce la infección por el VIH o anticuerpos inmunosupresores monoclonales como el natalizumab. Clínicamente cursa con déficit focales y progresivos hasta un grado de afección más global (demencia, cambios de personalidad, etc). Aún cuando no existe tratamiento específico, la terapia antirretroviral de gran actividad (TARGA) permite en muchos casos controlar temporalmente la evolución de la enfermedad, que presenta mal pronóstico. La distribución de las lesiones es preferentemente subcortical, afectando a las fibras en U, y posteriormente a la sustancia blanca profunda, de forma bilateral, con tendencia a la asimetría y confluencia de las lesiones, de localización parietooccipital preferente, si bien se pueden afectar cerebelo o tronco encefálico. Se ha indicado que la sustancia blanca aparentemente normal muestra asimismo valores ADC mayores que la de controles sanos, sin que se hubiesen detectado diferencias significativas. En las imágenes potenciadas en T1 las lesiones suelen ser hipointensas y en T2 hiperintensas, cursando con escaso efecto de masa, morfología festoneada y leve o nulo realce con contraste.

8 LMP DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Las áreas lesionadas de la sustancia blanca se manifiestan en las secuencias potenciadas en difusión como lesiones con centro hipointenso y periferia con alta intensidad de señal, con valores ADC elevados en la zona central y de menor magnitud en el área periférica, que se ha sugerido que corresponda a parénquima normal frontera circundante con cierto grado de edema citotóxico; ambas áreas descritas, la central y periférica, no se diferencian en otras secuencias como la FLAIR, en la que muestran una hiperintensidad homogénea. El patrón y extensión de la afectación demostrado en las imágenes potenciadas en difusión presenta correlación con la duración y severidad de la enfermedad. Asimismo se ha sugerido que pueden indicar las lesiones de evolución más aguda, con restricción de la difusión en probable relación con un componente de edema citotóxico, así como de respuesta al tratamiento (síndrome de reconstitución inmune).

9 LMP DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Imagen 5: (C) DWI / (D) ADC. Zona central de aumento de la difusión con un ribete periférico de restricción que traduce actividad en el contexto de reconstitución inmune. Caso 2: Posible LMP con afectación cerebelosa. (A) Imagen 3: FLAIR axial. Hiperseñal en ambos pedúnculos cerebelosos medios, especialmente en el izquierdo. (B) Imagen 4: MTC + Gd coronal. No se evidencia realce lesional. B CD A

10 LMP DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña (A) Imagen 6: FLAIR axial. Extensa hiperseñal parcheada supra e infratentorial más llamativa en tronco del encéfalo, con leve efecto de masa en las lesiones de mayor tamaño. (B) Imagen 7: T1 CTM + Gd coronal No se evidencia captación significativa de las lesiones. Caso 3: Paciente VIH positivo con hemiparesia e hipoestesia en hemicuerpo izquierdo. Imagen 8: (C) DWI/ (D) ADC Gran parte de las lesiones presentan áreas de restricción de la difusión de localización periférica que sugieren un proceso de reconstitución inmune, más llamativo en tronco del encéfalo. B CD A

11 CREUTZFELDT-JACOB DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña La enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, y la variante bovina transmisible a humanos, son un tipo de encefalopatía espongiforme progresiva de carácter neurodegenerativo y casi siempre fatal producida por priones, cuya sintomatología cardinal comprende demencia rápidamente progresiva y mioclonías generalizadas. En las secuencias de RM potenciadas en difusión se visualizan de forma precoz lesiones no siempre visibles en secuencias potenciadas en T2 o FLAIR, hiperintensas, que se localizan de forma preferente en corteza cerebral y ambos cuerpos estriados, con tendencia simétrica en el grado de afectación, siendo menos frecuente la afectación del tálamo y globo pálido. Las secuencias DWI han mostrado ventajas con respecto a FLAIR en la detección de las lesiones corticales especialmente; otra de las principales ventajas es potencialmente un menor tiempo de adquisición lo que limita la susceptibilidad de la secuencia a los artefactos por movimientos del paciente, frecuentes por otra parte en el contexto de la enfermedad. Los valores de sensibilidad y especificidad de las secuencias DWI para estas lesiones referidos en algunas series superan el 90%, y son mayores que los ofrecidos para el resto de pruebas diagnósticas. No ha sido posible correlacionar con certeza el sustrato de la restricción a la difusión, habiéndose apuntado tanto que se trate de los cambios espongiformes como del depósito priónico.

12 CREUTZFELDT-JACOB DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña (A) Imagen 9: FLAIR axial. Hiperseñal que afecta a la cabeza de ambos caudados, putámenes y tálamos. Atrofia córtico-subcortical difusa e inespecífica. Múltiples y pequeñas lesiones de sustancia blanca supratentorial, subcorticales, probablemente relacionadas con la edad. Caso 4: Alteración de memoria y de la marcha. 86 años. Imagen 10: (B) DWI/ (C) ADC Alteraciones de señal compatibles con restricción de la difusión focal cortical temporal derecha en la región anterior de los putámenes y región pulvinar de ambos tálamos y cabeza del caudado. B C A

13 CREUTZFELDT-JACOB DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña (A) (B) Imagen 11: FLAIR axial. Hiperintensidad que afecta a ambos núcleos lenticulares, fundamentalmente en su porción anterior, así como a los núcleos lenticulares de forma bilateral y núcleo pulvinar de ambos tálamos; es más dusoso en uncus y amígdala del hipocampo en el lado izquierdo. Los hallazgos son compatibles con enfermedad de Creutzfeldt-Jacob. Caso 5: Sospecha de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. Imagen 12: (C) DWI b=1000 s/mm 2 (D) DWI b=2500 s/mm 2 Las alteraciones en la señal descritas se traducen como zonas de hiperseñal en relación con disminución de los valores ADC (no mostrado). Se aprecia como el aumento de señal se visualiza más claramente cuando aumenta el factor b debido a que esa alteración se debe a una restricción de la difusión y no al efecto T2-shine through. B C D A

14 MENINGOENCEFALITIS BACTERIANA DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Proceso caracterizado por la inflamación de las meninges, con o sin compromiso parenquimatoso cerebral añadido, siendo los principales agentes patógenos: Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis y Haemophilus influenzae. Las secuencias potenciadas en difusión en el contexto de la meningoencefalitis bacteriana tienen su utilidad en la valoración del grado y extensión de la afectación, facilitando la detección del exudado leptomeníngeo que se aprecia hiperintenso, frecuentemente distribuido en áreas basales, si bien puede extenderse a cisura Silviana y surcos de ambas convexidades, complementando a secuencias FLAIR y T1 con CTM con o sin contraste. Asimismo permiten la detección de áreas con compromiso isquémico agudo subyacente a una vasculitis necrotizante, trombosis u otras formas de complicación, al mismo tiempo que consigue diferenciar los focos de abscesificación.

15 MENINGOENCEFALITIS BACTERIANA DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Caso 6: Meningitis bacteriana neumocócica con ataxia y dismetría de MSI. B C D A Imagen 13: (A) (B) DWI b=1000 s/mm 2 (C) (D) DWI b=2500 s/mm 2 Zonas de hiperintensidad en la porción declive de atrios ventriculares y astas temporales de ambos ventrículos laterales, y en el surco interparietal derecho. Estos hallazgos se correlacionan en la imagen FLAIR (no mostrado) con hiperseñal que sugiere la presencia de contenido hiperproteico del LCR en el contexto de meningitis bacteriana.

16 ABSCESO DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Los abscesos cerebrales suponen aproximadamente un 5% de las masas intracraneales. Los abscesos de naturaleza bacteriana no tratados presentan típicamente en las imágenes de RM potenciadas en difusión hiperintensidad central homogénea que se correlaciona con bajos valores ADC, debido a la presencia de una alta concentración de células inflamatorias y a la presencia de macromoléculas. Su localización es preferentemente hemisférica versus profunda. Existe un importante solapamiento en los valores ADC de los abscesos cerebrales y otras lesiones de aspecto similar, si bien este parámetro es útil para diferenciarlos de las neoplasias necróticas o quísticas, uno de sus principales diagnósticos diferenciales, ya que en la imagen convencional ambos suelen presentarse como lesiones que realzan en anillo, hiperintensas en secuencias potenciadas en T2 e iso o hipointensas en secuencias potenciadas en T1; de forma que los valores ADC son significativamente menores en los primeros que en estos últimos, lo que les confiere hiperseñal en DWI e hipointensidad en los mapas ADC, mientras que los tumores necróticos o quísticos son solo moderadamente hiperintensos en DWI, y presentan valores ADC elevados. Las secuencias potenciadas en difusión parece que tienen utilidad en la valoración de la respuesta terapéutica en el seguimiento.

17 ABSCESO DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Caso 7: control de absceso cerebral. (A) Imagen 14: TSE T2 coronal Voluminosa masa parieto-occipital izquierda con hiperseñal homogénea que se rodea de edema vasogénico. (B) Imagen 15: T1 Gd Intenso realce en anillo de la lesión descrita Imagen 16: (C) DWI/ (D) ADC Hiperseñal difusa en relación con restricción de la difusión en el interior de la lesión descrita con marcada disminución de los valores ADC. Características inversas se aprecian en la zona descrita como edema vasogénico. B C D A

18 ABSCESO DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña (A) Imagen 17: FLAIR axial Hiperseñal de sustancia blanca parietooccipital derecha que sugiere edema vasogénico. (B) Imagen 18: T1 Gd Intenso realce de la lesión localizada en región paramediana del lóbulo occipital del lado derecho, con áreas en su interior sin realce. Caso 8: control de absceso cerebral visualizado en otro centro. Imagen 19: (C) DWI/(D) ADC La lesión descrita presenta una marcada restricción de la difusión siendo hiperintensa en las imágenes potenciadas en difusión e hipointensa en el mapa ADC. B CD A

19 ABSCESO DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Los abscesos fúngicos pueden tener un aspecto muy similar a los piógenos en las secuencias DWI, presentando ambos restricción, más acentuada por lo general en los de etiología bacteriana fruto de una probable mayor celularidad entre otras causas. En comparación con los abscesos piógenos suelen presentarse en mayor número y ser de menor tamaño, en torno al centímetro. Frecuentemente presentan un aspecto más heterogéneo que los piógenos cuando superan el centímetro de tamaño, mientras que cuando son más pequeños su señal sí suele ser más homogénea. Se ha descrito que los abscesos fúngicos presentan una pared más gruesa e irregular, mientras en que los bacterianos sería más fina y regular. En el caso de la criptococosis se aprecia como a diferencia de otras formas de absceso fúngico, suelen existir lesiones en territorios lenticuloestriados, con diseminación perivascular, y presentan hiperintensidad en secuencias potenciadas en T2, siendo hipointensas en secuencias potenciadas en difusión e hiperintensas en los mapas ADC.

20 ABSCESO DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña (A) Imagen 20: FLAIR axial. Lesiones nodulares intraparenquimatosas en ganglios basales, que siguen una distribución perivascular, afectando fundamentalmente a los núcleos lenticulares y a la cabeza del caudado del lado izquierdo. (B) Imagen 21: T1 Gd No se aprecia realce significativo de las lesiones. Realce dural laminar. Caso 9: 24 años. VIH C3. Meningitis criptocócica. (C) Imagen 22: DWI Las lesiones nodulares descritas no presentan restricción de la difusión. Muestran hiposeñal en las imágenes potenciadas en difusión y en el mapa ADC (no mostrado) sus características de señal son parejas a las del LCR. B C A

21 TOXOPLASMOSIS DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Infección producida por el protozoo intracelular Toxoplasma gondii. La toxoplasmosis cerebral es una forma de presentación grave dentro del espectro de la enfermedad, y asocia frecuentemente condiciones de inmunodeficiencia. Las pruebas serológicas tienen un valor limitado en el diagnóstico de la enfermedad cerebral. La presencia de un contexto clínico apropiado, una imagen radiológica compatible y la respuesta positiva al tratamiento empírico es habitualmente suficiente en la práctica diaria para realizar el diagnóstico. Las lesiones suelen ser múltiples, y se localizan con frecuencia próximas a la unión córtico-subcortical, y en territorio profundo afectado a tálamos y otros núcleos de la base. El comportamiento de las lesiones presenta un amplio espectro en las secuencias potenciadas en difusión y no es infrecuente encontrar lesiones con distintas características en un mismo paciente. Cabe indicar que la restricción de la difusión no es muy marcada en la mayoría de los casos.

22 TOXOPLASMOSIS DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Caso 10: Antecedente de toxoplasmosis cerebral. (A) Imagen 23: FLAIR axial Masa centrada en tálamo izquierdo con afectación del brazo posterior de la cápsula interna que muestra señal heterogénea, predominantemente aumentada, y que se rodea de moderado edema vasogénico. (B) Imagen 24: TSE T2 coronal Lesión heterogéneamente hiperintensa que se rodea de edema vasogénico que se extiende hacia corona radiada y cápsula externa ipsilateral apreciando más claramente esta afectación en el plano coronal. Imagen 25: (C) DWI / (D) ADC Hiperseñal difusa en la lesión descrita en secuencia potenciada en difusión que en el mapa ADC muestra zonas heterogéneas de restricción de la difusión junto con otras áreas de aumento de la misma; existe por lo tanto una restricción moderada de la difusión, hallazgo característico de toxoplasma frente a los abscesos piógenos. B CD A

23 CONCLUSIÓN DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Las secuencias potenciadas en difusión son especialmente útiles en la patología infecciosa cerebral puesto que: Aumenta la sensibilidad del estudio de RM en identificar la patología y determinar las zonas de afectación. Permite el diagnóstico diferencial entre varias entidades cuyos hallazgos por imagen convencional son similares. En algunos procesos infecciosos cerebrales se puede, incluso, valorar con mayor precisión la respuesta al tratamiento.

24 BIBLIOGRAFÍA DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Mueller-Mang C, Mang TG, Kalhs P, Thurnher MM. Imaging characteristics of toxoplasmosis encephalitis after bone marrow transplantation: report of two cases and review of the literature. Neuroradiology Feb;48(2):84-9. Sener RN. Herpes simplex encephalitis: diffusion MR imaging findings. Comput Med Imaging Graph Sep- Oct;25(5): Sener RN. Diffusion MRI in Rasmussen's encephalitis, herpes simplex encephalitis, and bacterial meningoencephalitis. Comput Med Imaging Graph Sep-Oct;26(5): Nadal Desbarats L, Herlidou S, de Marco G, Gondry-Jouet C, Le Gars D, Deramond H, et al. Differential MRI diagnosis between brain abscesses and necrotic or cystic brain tumors using the apparent diffusion coefficient and normalized diffusion-weighted images. Magn Reson Imaging Jul;21(6): Mueller-Mang C, Castillo M, Mang TG, Cartes-Zumelzu F, Weber M, Thurnher MM. Fungal versus bacterial brain abscesses: is diffusion-weighted MR imaging a useful tool in the differential diagnosis? Neuroradiology Aug;49(8): Tsui EY, Chan JH, Cheung YK, Lai KF, Fong D, Ng SH. Evaluation of cerebral abscesses by diffusion-weighted MR imaging and MR spectroscopy. Comput Med Imaging Graph Sep-Oct;26(5): Meissner B, Kallenberg K, Sanchez-Juan P, Collie D, Summers DM, Almonti S, et al. MRI lesion profiles in sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. Neurology Jun 9;72(23): Shiga Y, Miyazawa K, Sato S, Fukushima R, Shibuya S, Sato Y, et al. Diffusion-weighted MRI abnormalities as an early diagnostic marker for Creutzfeldt-Jakob disease.. Neurology Aug 10;63(3):

25 BIBLIOGRAFÍA DWI en la infección del SNC_SERAM 2010 A Coruña Gupta RK, Prakash M, Mishra AM, Husain M, Prasad KN, Husain N. Role of diffusion weighted imaging in differentiation of intracranial tuberculoma and tuberculous abscess from cysticercus granulomas-a report of more than 100 lesions. European Journal of Radiology 55 (2005) 384–392. Schroeder PC, Donovan Post MJ, Oschatz E, Stadler A, Bruce-Gregorios J, Thurnher MM. Analysis of the utility of diffusion-weighted MRI and apparent diffusion coefficient values in distinguishing central nervous system toxoplasmosis from lymphoma. Neuroradiology (2006) 48:715–720. Jorens PG, Parizel PM, Demey HE, Smets K, Jadoul K, Verbeek MM. Meningoencephalitis caused by Streptococcus pneumoniae : a diagnostic and therapeutic challenge. Diagnosis with diffusion-weighted MRI leading to treatment with corticosteroids. Neuroradiology (2005) 47: 758–764. Abe M, Takayama Y, Yamashita H, Noguchi M, Sagoh T. Purulent meningitis with unusual diffusion-weighted MRI findings. Eur J Radiol Oct;44(1):1-4. Cosottini M, Tavarelli C, Del Bono L, Doria G, Giannelli M, De Cori S, et al. Diffusion-weighted imaging in patients with progressive multifocal leukoencephalopathy. Eur Radiol May;18(5): Stadnik TW, Chaskis C, Michotte A, Shabana WM, van Rompaey K, Luypaert R, et al. Diffusion-weighted MR imaging of intracerebral masses: comparison with conventional MR imaging and histologic findings. AJNR Am J Neuroradiol May;22(5):


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