Magnetic resonance and dopamine transporter imaging for the diagnosis of Parkinson´s disease: a narrative review / Ressonância magnética e neuroimagem do transportador de dopamina no diagnóstico da doença de Parkinson: uma revisão narrativa

ABSTRACT Background: the diagnosis of Parkinson's disease (PD) can be challenging, especially in the early stages, albeit its updated and validated clinical criteria. Recent developments on neuroimaging in PD, altogether with its consolidated role of excluding secondary and other neurodegenerative causes of parkinsonism, provide more confidence in the diagnosis across the different stages of the disease. This review highlights current knowledge and major recent advances in magnetic resonance and dopamine transporter imaging in aiding PD diagnosis. Objective: This study aims to review current knowledge about the role of magnetic resonance imaging and neuroimaging of the dopamine transporter in diagnosing Parkinson's disease. Methods: We performed a non-systematic literature review through the PubMed database, using the keywords "Parkinson", "magnetic resonance imaging", "diffusion tensor", "diffusion-weighted", "neuromelanin", "nigrosome-1", "single-photon emission computed tomography", "dopamine transporter imaging". The search was restricted to articles written in English, published between January 2010 and February 2022. Results: The diagnosis of Parkinson's disease remains a clinical diagnosis. However, new neuroimaging biomarkers hold promise for increased diagnostic accuracy, especially in earlier stages of the disease. Conclusion: Future validation of new imaging biomarkers bring the expectation of an increased neuroimaging role in the diagnosis of PD in the following years.

RESUMO Antecedentes: O diagnóstico da doença de Parkinson (DP) pode ser desafiador, principalmente nas fases iniciais da doença, embora tenha critérios clínicos atualizados e validados. Os avanços recentes em neuroimagem na DP, além do seu papel já consolidado de excluir causas secundárias e outras causas neurodegenerativas de parkinsonismo, tem contribuído para uma maior confiabilidade no diagnóstico em diferentes estágios da doença. Nesta revisão, nós destacamos os principais avanços de ressonância magnética e imagem do transportador de dopamina em auxiliar o diagnóstico de DP. Objetivo: realizar uma revisão acerca do conhecimento atual sobre o papel da ressonância magnética e imagem do transportador de dopamina no diagnóstico de doença de Parkinson. Método: Realizamos uma revisão não sistemática da literatura através da base de dados PubMed, utilizando as palavras-chave "Parkinson", "magnetic resonance imaging", "diffusion tensor", "diffusion-weighted", "neuromelanin", "nigrosome-1", "single-photon emission computed tomography", "dopamine transporter imaging". A busca foi restrita a artigos escritos em inglês, publicados entre janeiro de 2010 e fevereiro de 2022. Resultados: O diagnóstico de doença de Parkinson continua sendo um diagnóstico clínico, contudo, novos biomarcadores de neuroimagem são promissores para o aumento da acurácia diagnóstica, especialmente em fases mais precoces da doença. Conclusão: A validação futura de novos biomarcadores de imagem traz a expectativa de um maior papel da neuroimagem no diagnóstico de doença de Parkinson nos próximos anos.

Current contribution of diffusion tensor imaging in the evaluation of diffuse axonal injury / Contribuição atual da imagem por tensor de difusão na avaliação da lesão axonal difusa

ABSTRACT Traumatic brain injury (TBI) is the number one cause of death and morbidity among young adults. Moreover, survivors are frequently left with functional disabilities during the most productive years of their lives. One main aspect of TBI pathology is diffuse axonal injury, which is increasingly recognized due to its presence in 40% to 50% of all cases that require hospital admission. Diffuse axonal injury is defined as widespread axonal damage and is characterized by complete axotomy and secondary reactions due to overall axonopathy. These changes can be seen in neuroimaging studies as hemorrhagic focal areas and diffuse edema. However, the diffuse axonal injury findings are frequently under-recognized in conventional neuroimaging studies. In such scenarios, diffuse tensor imaging (DTI) plays an important role because it provides further information on white matter integrity that is not obtained with standard magnetic resonance imaging sequences. Extensive reviews concerning the physics of DTI and its use in the context of TBI patients have been published, but these issues are still hazy for many allied-health professionals. Herein, we aim to review the current contribution of diverse state-of-the-art DTI analytical methods to the understanding of diffuse axonal injury pathophysiology and prognosis, to serve as a quick reference for those interested in planning new studies and who are involved in the care of TBI victims. For this purpose, a comprehensive search in Pubmed was performed using the following keywords: "traumatic brain injury", "diffuse axonal injury", and "diffusion tensor imaging".

RESUMO O traumatismo cranioencefálico (TCE) é a principal causa de morbimortalidade entre adultos jovens. Aqueles que sobrevivem são frequentemente deixados com sequelas funcionais nos anos mais produtivos de suas vidas. O principal aspecto fisiopatológico do TCE é a lesão axonial difusa (LAD), cada vez mais destacada pois está presente em 40 a 50% dos casos que necessitam de internação hospitalar. LAD é definida como a injúria axonial extensa caracterizada pela axoniotomia completa assim como pelas reações secundárias a axoniopatia, que são demonstradas por métodos de neuroimagem como áreas de edema e micro-hemorragia. Entretanto, os achados da LAD são frequentemente subestimados em estudos de neuroimagem convencional. É neste contexto que imagens por tensor de difusão (DTI) ganharam ênfase, já que permitem obter informações sobre a integridade da substância branca que não eram obtidas por sequências convencionais de ressonância magnética (RM). Existem artigos extensos sobre os fundamentos físicos e as aplicações de DTI em pacientes vítimas de TCE, no entanto, estes assuntos permanecem ainda nebulosos a alguns profissionais da área de saúde. Deste modo, propomos uma revisão didática sobre a contribuição do estado da arte de diferentes métodos analíticos de DTI no entendimento do processo da fisiopatologia e prognóstico da LAD, servindo assim como uma ferramenta acessível para aqueles interessados em planejamento de novos estudos e aqueles envolvidos no tratamento de vítimas de TCE. Uma pesquisa abrangente foi realizada no Pubmed com as seguintes palavras-chave: "traumatismo cranioencefálico", "lesão axonial difusa", "imagem por tensor de difusão".

A panel of clinical and neuropathological features of cerebrovascular disease through the novel neuroimaging methods / Um painel de características clínicas e neuropatológicas da doença cerebrovascular através dos novos métodos de neuroimagem

ABSTRACT. The last decade has witnessed substantial progress in acquiring diagnostic biomarkers for the diagnostic workup of cerebrovascular disease (CVD). Advanced neuroimaging methods not only provide a strategic contribution for the differential diagnosis of vascular dementia (VaD) and vascular cognitive impairment (VCI), but also help elucidate the pathophysiological mechanisms ultimately leading to small vessel disease (SVD) throughout its course. Objective: In this review, the novel imaging methods, both structural and metabolic, were summarized and their impact on the diagnostic workup of age-related CVD was analysed. Methods: An electronic search between January 2010 and 2017 was carried out on PubMed/MEDLINE, Institute for Scientific Information Web of Knowledge and EMBASE. Results: The use of full functional multimodality in simultaneous Magnetic Resonance (MR)/Positron emission tomography (PET) may potentially improve the clinical characterization of VCI-VaD; for structural imaging, MRI at 3.0 T enables higher-resolution scanning with greater imaging matrices, thinner slices and more detail on the anatomical structure of vascular lesions. Conclusion: Although the importance of most of these techniques in the clinical setting has yet to be recognized, there is great expectancy in achieving earlier and more refined therapeutic interventions for the effective management of VCI-VaD.

RESUMO. A última década vem testemunhando avanços substanciais na aquisição de marcadores biológicos para o diagnóstico da doença cerebrovascular (DCV). Os métodos de neuroimagem avançados não apenas fornecem uma contribuição estratégica para o diagnóstico diferencial do comprometimento cognitivo vascular (VCI) e demência vascular (VaD), mas contribuem substancialmente na elucidação dos mecanismos fisiopatológicos relacionados à doença de vasos pequenos (SVD) e sua progressão clínica. Objetivo: Nesta revisão, métodos de imagem estruturais e metabólicos foram descritos e sua importância diagnóstica analisada, particularmente na investigação da CVD relacionada ao envelhecimento. Métodos: uma pesquisa eletrônica de janeiro de 2010 a 2017 foi realizada através do PubMed/MEDLINE, do Instituto de Informação Científica Web of Knowledge e da EMBASE. Resultados: O emprego de estudos de multimodalidade plenamente funcional com Ressonância Magnética (MR)/ Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) representa uma janela para a caracterização clínica mais detalhada da VCI-VaD; com relação à neuroimagem estrutural, a ressonância magnética em 3,0 T vem permitindo varreduras com maior resolução e matrizes de imagem mais elevadas, cortes mais delgados e maior detalhamento anatômico das lesões vasculares. Conclusão: Embora a importância da maior parte dessas técnicas no cenário clínico aguarde reconhecimento, há uma grande expectativa de que o seu uso favoreça intervenções terapêuticas progressivamente mais precoces e refinadas para o gerenciamento efetivo do VCI-VaD.

Diffusion tensor imaging of the spinal cord: a review / Imagem da medula espinal por tensor de difusão / Imagen de difusión tensora de la médula espinal: una revisión

Diffusion tensor imaging (DTI) is a magnetic resonance technique capable of measuring the magnitude and direction of water molecule diffusion in various tissues. The use of DTI is being expanded to evaluate a variety of spinal cord disorders both for prognostication and to guide therapy. The purpose of this article is to review the literature on spinal cord DTI in both animal models and humans in different neurosurgical conditions. DTI of the spinal cord shows promise in traumatic spinal cord injury, cervical spondylotic myelopathy, and intramedullary tumors. However, scanning protocols and image processing need to be refined and standardized.

O exame por imagem de ressonância magnética utilizando a técnica de tensores de difusão (DTI, Diffusion tensor imaging) consegue medir a magnitude e direção da difusão de moléculas de água em vários tecidos. A DTI está começando a ser usada para avaliar uma série de patologias da medula espinal, tanto para prognósticos como para orientar o tratamento. O presente artigo revisa a literatura sobre DTI da medula espinhal, em modelos animais e humanos, em diferentes condições neurocirúrgicas. A DTI da medula espinal é promissora para lesões traumáticas da medula, mielopatia espondilótica cervical e tumores intramedulares. Contudo, os protocolos de escaneamento e processamento de imagens precisam ser refinados e padronizados.

La técnica de imagen por difusión tensora (DTI, Diffusion tensor imaging) es una técnica de resonancia magnética que mide la magnitud y dirección de la difusión de moléculas de agua en varios tejidos. El uso de DTI se ha expandido para evaluar una variedad de disturbios de la columna vertebral tanto para pronóstico como para orientación de la terapia. La finalidad de este artículo es revisar la literatura sobre DTI de la médula espinal tanto en modelos animales como en humanos en diferentes condiciones neuroquirúrgicas. La DTI de la médula espinal se muestra promisora en las lesiones traumáticas de la médula, en la mielopatía espondilótica cervical y en los tumores intramedulares. Sin embargo, los protocolos de barrido y el procesamiento de imágenes necesitan ser refinados y estandarizados.

Advanced techniques in magnetic resonance imaging of the brain in children with ADHD / Técnicas avançadas de ressonância magnética do crânio em crianças portadoras de TDAH

Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) affects about 5 percent of school-aged child. Previous published works using different techniques of magnetic resonance imaging (MRI) have demonstrated that there may be some differences between the brain of people with and without this condition. This review aims at providing neurologists, pediatricians and psychiatrists an update on the differences between the brain of children with and without ADHD using advanced techniques of magnetic resonance imaging such as diffusion tensor imaging, brain volumetry and cortical thickness, spectroscopy and functional MRI. Data was obtained by a comprehensive, non-systematic review of medical literature. The regions with a greater number of abnormalities are splenium of the corpus callosum, cingulated girus, caudate nucleus, cerebellum, striatum, frontal and temporal cortices. The brain regions where abnormalities are observed in studies of diffusion tensor, volumetry, spectroscopy and cortical thickness are the same involved in neurobiological theories of ADHD coming from studies with functional magnetic resonance imaging.

O transtorno do déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) afeta cerca de 5 por cento das crianças em idade escolar. Diversos trabalhos publicados utilizando diferentes técnicas de ressonância magnética mostram que pode haver diferenças entre o cérebro de portadores e não-portadores deste transtorno. Esta revisão visa fornecer aos neurologistas, pediatras e psiquiatras uma atualização sobre diferenças entre o cérebro de portadores e não-portadores deste transtorno, utilizando técnicas avançadas de ressonância magnética, como imagem pelo tensor da difusão, volumetria e espessura cortical, espectroscopia e ressonância magnética funcional. Os dados foram obtidos pela revisão abrangente não-sistemática da literatura médica. As regiões com maior número de anormalidades são: esplênio do corpo caloso, giro do cíngulo, núcleo caudado, cerebelo, estriado, córtex frontal e temporal. As regiões do cérebro onde as anormalidades são observadas em estudos de tensor de difusão, volumetria, espectroscopia e espessura cortical são as mesmas envolvidas nas teorias neurobiológicas do TDAH provenientes de estudos com ressonância magnética funcional.