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.

Evaluation of structural changes in orbitofrontal cortex in relation to medication overuse in migraine patients: a diffusion tensor imaging study / Avaliação das mudanças estruturais no córtex orbitofrontal em relação ao uso excessivo de medicamentos em pacientes com migrânea: um estudo de imagem por tensor de difusão

Abstract Background: Migraine is a prevalent neurological disease that leads to severe headaches. Moreover, it is the commonest among the primary headaches that cause medication overuse headache (MOH). The orbitofrontal cortex (OFC) is one of the structures most associated with medication overuse. Objective: To determine microstructural changes in the OFC among migraine patients who developed MOH, through the diffusion tensor imaging (DTI) technique. Methods: Fifty-eight patients who had been diagnosed with migraine based on the Classification of Headache Disorders (ICHD-III-B) were included in the study. Patients were sub-classified into two groups, with and without MOH, based on the MOH criteria of ICHD-III-B. DTI was applied to each patient. The OFC fractional anisotropy (FA), and apparent diffusion coefficient (ADC) values of the two groups were compared. Results: The mean age of all the patients was 35.98±7.92 years (range: 18-65), and 84.5% (n=49) of them were female. The two groups, with MOH (n=25) and without (n=33), were alike in terms of age, gender, family history, migraine with or without aura and duration of illness. It was found that there was a significant difference in FA values of the left OFC between the two groups (0.32±0.01 versus 0.29±0.01; p=0.04). Conclusions: An association was found between MOH and changes to OFC microstructure. Determination of neuropathology and factors associated with medication overuse among migraine patients is crucial in terms of identifying the at-risk patient population and improving proper treatment strategies specific to these patients.

RESUMO Introdução: A migrânea é uma doença neurológica prevalente que causa fortes dores de cabeça. Além disso, é a mais comum entre as cefaleias primárias que causam cefaleia por uso excessivo de medicamentos (CUEM). O córtex orbitofrontal (OF) é uma das estruturas mais associadas ao uso excessivo de medicamentos. Objetivo: Determinar alterações microestruturais no córtex OF em pacientes com migrânea que desenvolveram CUEM, por meio da técnica de imagem por tensor de difusão (ITD). Métodos: Cinquenta e oito pacientes com diagnóstico de migrânea, com base na Classificação das Cefaleias (ICHD-III-B), foram incluídos no estudo. Os pacientes foram subclassificados em dois grupos, com e sem CUEM, com base nos critérios de CUEM da ICHD-III-B. A ITD foi aplicada a cada paciente. Os valores de anisotropia fracionada OFC (AF) e coeficiente de difusão aparente (CDA) dos dois grupos foram comparados. Resultados: A média de idade de todos os pacientes foi de 35,98±7,92 anos (variação: 18‒65), sendo 84,5% (n=49) do sexo feminino. Os dois grupos, com CUEM (n=25) e sem (n=33), são semelhantes em termos de idade, sexo, história familiar, migrânea com ou sem aura e duração da doença. Verificou-se que houve diferença significativa nos valores de AF do córtex OF esquerdo entre os dois grupos (0,32±0,01 versus 0,29±0,01; p=0,04). Conclusões: Foi encontrada associação entre o CUEM e as alterações na microestrutura do córtex OF. A determinação da neuropatologia e dos fatores associados ao uso excessivo de medicamentos entre pacientes com migrânea é crucial para identificar a população de pacientes em risco e melhorar as estratégias de tratamento adequadas específicas para esses pacientes.

Descobertas nos estudos das afasias com imagens de Tensor de Difusão / Findings in studies of aphasia with Diffusion Tensor Images

Haja vista que as pesquisas sobre o conectoma estão causando uma mudança de paradigma no campo da neurobiologia da linguagem, esta revisão concentra-se em descobertas das neurociências sobre o conectoma humanoem relação às afasias pós-trauma ao utilizar imagens de tensor de difusão. Esta pesquisa é qualitativa, do tipo exploratória, caracterizando-se por uma revisão de literatura que compreendeu 16 artigos em língua inglesa publicados nos períodos de 2011 a 2016. Os resultados apontaram para a relação entre melhora da afasia e lateralização hemisférica; confirmaram o fascículo arqueado como uma importante via para a função da linguagem, não só na produção, como na compreensão; evidenciaram o papel funcional do fascículo uncinado no controle semântico e também indicaram a importância dos tractos temporais principalmente na compreensão da linguagem. Percebe-se que as pesquisas ainda possuem limitações principalmente quanto ao número de sujeitos investigados. Ainda faltam estudos sobre previsão de prognóstico dasafasias, bem como de mecanismos de recuperação. (AU)

Considering that research into the connectome are causing a paradigm shift in the field of neurobiology of language, this review focuses on findings of neuroscience on the human connectome in relation to post stroke aphasia using diffusion tensor imaging. This research is qualitative, exploratory, characterizedby a literature review that included 16 articles in English published in the periods 2011 to 2016. The results pointed to the relationship between aphasia improvement and hemispheric lateralization; confirmed the arcuate fasciculusas an important pathway for the function of language, not only in language production but also in understanding; evidenced the functional role of uncinatefasciculus in semantic control and indicated the importance of temporal tracts mainly in language comprehension. It is noticed that the researches still have limitations mainly regarding the number of subjects investigated. There is still alack of studies on prediction of aphasia prognosis, as well as mechanisms of recovery. (AU)

Descobertas nos estudos das afasias com imagens de Tensor de Difusão / Findings in studies of aphasia with Diffusion Tensor Images

Haja vista que as pesquisas sobre o conectoma estão causando uma mudança de paradigma no campo da neurobiologia da linguagem, esta revisão concentra-se em descobertas das neurociências sobre o conectoma humano em relação às afasias pós-trauma ao utilizar imagens de tensor de difusão. Esta pesquisa é qualitativa, do tipo exploratória, caracterizando-se por uma revisão de literatura que compreendeu 16 artigos em língua inglesa publicados nos períodos de 2011 a 2016. Os resultados apontaram para a relação entre melhora da afasia e lateralização hemisférica; confirmaram o fascículo arqueado como uma importante via para a função da linguagem, não só na produção, como na compreensão; evidenciaram o papel funcional do fascículo uncinado no controle semântico e também indicaram a importância dos tractos temporais principalmente na compreensão da linguagem. Percebe-se que as pesquisas ainda possuem limitações principalmente quanto ao número de sujeitos investigados. Ainda faltam estudos sobre previsão de prognóstico das afasias, bem como de mecanismos de recuperação.

Considering that research into the connectome are causing a paradigm shift in the field of neurobiology of language, this review focuses on findings of neuroscience on the human connectome in relation to post stroke aphasia using diffusion tensor imaging. This research is qualitative, exploratory, characterizedby a literature review that included 16 articles in English published in the periods 2011 to 2016. The results pointed to the relationship between aphasia improvement and hemispheric lateralization; confirmed the arcuate fasciculusas an important pathway for the function of language, not only in language production but also in understanding; evidenced the functional role of uncinatefasciculus in semantic control and indicated the importance of temporal tracts mainly in language comprehension. It is noticed that the researches still have limitations mainly regarding the number of subjects investigated. There is still alack of studies on prediction of aphasia prognosis, as well as mechanisms of recovery

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.

Causes, effects and connectivity changes in MS-related cognitive decline / Causas, efeitos e alterações de conectividade no declínio relacionado à esclerose múltipla

Cognitive decline is a frequent but undervalued aspect of multiple sclerosis (MS). Currently, it remains unclear what the strongest determinants of cognitive dysfunction are, with grey matter damage most directly related to cognitive impairment. Multi-parametric studies seem to indicate that individual factors of MS-pathology are highly interdependent causes of grey matter atrophy and permanent brain damage. They are associated with intermediate functional effects (e.g. in functional MRI) representing a balance between disconnection and (mal) adaptive connectivity changes. Therefore, a more comprehensive MRI approach is warranted, aiming to link structural changes with functional brain organization. To better understand the disconnection syndromes and cognitive decline in MS, this paper reviews the associations between MRI metrics and cognitive performance, by discussing the interactions between multiple facets of MS pathology as determinants of brain damage and how they affect network efficiency.

Declínio cognitivo é uma situação frequente mas ainda pouco compreendida na esclerose múltipla (EM). Atualmente, não são totalmente conhecidos os principais determinantes da disfunção cognitiva na doença, tendo sido apontadas fortes associações entre danos à substância cinzenta e declínio cognitivo. Estudos multiparamétricos mostram que os diferentes fatores patológicos da EM participam como causas interdependentes de atrofia da substância cinzenta e dano cerebral permanente. Eles são associados a efeitos funcionais intermediários (detectados por RM funcional) representando um equilíbrio entre desconexão cerebral e alterações (mal) adaptativas. Portanto, uma abordagem de imagem mais abrangente é necessária, com o objetivo de encontrar associações entre alterações estruturais e a organização funcional cerebral. Para melhor compreender o declínio cognitivo na EM, esse artigo propões uma revisão dos principais métodos de imagem por RM e suas correlações com função cognitiva, discutindo as múltiplas faces patológicas da EM e seu impacto na eficiência das redes neurais.

Adrenoleucodistrofia ligada ao X: correlação entre o escore de Loes e parâmetros do tensor de difusão / X-linked adrenoleukodystrophy: correlation between Loes score and diffusion tensor imaging parameters

Objetivo: Avaliar a correlação dos parâmetros do tensor de difusão com o escore de Loes e se os parâmetros do tensor de difusão poderiam indicar alterações estruturais precoces. Materiais e Métodos: As medidas do tensor de difusão foram obtidas em 30 exames de 14 pacientes com adrenoleucodistrofia ligada ao X e foram correlacionadas com o escore de Loes. Um grupo controle de 28 pacientes masculinos foi avaliado para estabelecer medidas do tensor de difusão pareadas por idade. Análises estatísticas intra e interobservador foram feitas. Resultados: As medidas do tensor de difusão apresentam forte correlação com o escore de Loes segundo o coeficiente de Pearson (r), com valores de –0,86, 0,89, 0,89 e 0,84 para a fração de anisotropia e difusibilidades média, radial e axial (p < 0,01). A análise da mudança nas medidas do tensor de difusão no estágio inicial da doença indica que os valores de difusibilidades média e radial podem ajudar a predizer a progressão da doença. Conclusão: As medidas de parâmetros do tensor de difusão poderiam ser usadas como um adjunto ao escore de Loes, auxiliando no monitoramento da doença e alertando uma possível progressão do escore de Loes na faixa de interesse para decisões terapêuticas. .

Objective: The present study was aimed at evaluating the correlation between diffusion tensor imaging parameters and Loes score as well as whether those parameters could indicate early structural alterations. Materials and Methods: Diffusion tensor imaging measurements were obtained in 30 studies of 14 patients with X-linked adrenoleukodystrophy and were correlated with Loes scores. A control group including 28 male patients was created to establish agematched diffusion tensor imaging measurements. Inter- and intraobserver statistical analyses were undertaken. Results: Diffusion tensor imaging measurements presented strong Pearson correlation coefficients (r) of –0.86, 0.89, 0.89 and 0.84 for fractional anisotropy and mean, radial and axial diffusivities (p < 0.01). Analysis of changes in diffusion tensor measurements at early stage of the disease indicates that mean and radial diffusivities might be useful to predict the disease progression. Conclusion: Measurements of diffusion tensor parameters can be used as an adjunct to the Loes score, aiding in the monitoring of the disease and alerting for possible Loes score progression in the range of interest for therapeutic decisions. .

Diffusion tensor magnetic resonance imaging may show abnormalities in the normal-appearing cervical spinal cord from patients with multiple sclerosis / Exames de imagem por tensor de difusao podem mostrar alteracoes na coluna cervical aparentemente normal em pacientes com esclerose multipla

Objective This study aims to evaluate “in vivo” the integrity of the normal-appearing spinal cord (NASC) in patients with multiple sclerosis (MS) compared to controls, using diffusion tensor MR imaging. Methods We studied 32 patients with MS and 17 without any neurologic disorder. Fractional anisotropy (FA), axial diffusivity (AD), radial diffusivity (RD) and mean diffusivity (MD) were calculated within regions of interest at C2 and C7 levels in the four columns of the spinal cord. Results At C2, FA value was decreased in MS patients. Besides, RD value was higher in MS than in controls. At C7, MD values were increased in MS. Conclusion The NASC in the right column of the cervical spinal cord showed abnormal FA, RD and MD values, which is possibly related to demyelination, since the FA abnormality was related to the RD and not to the AD. .

Objetivo Este estudo avalia “in vivo” a integridade da medula espinhal cervical aparentemente normal (MEAN) em pacientes com esclerose múltipla (EM) comparados aos controles, usando a imagem por tensor de difusão. Métodos Foram selecionados 32 pacientes com EM e 17 controles. Foram calculadas fração anisotrópica (FA), difusão axial (DA), difusão radial (DR) e difusibilidade média (DM) dentro das regiões de interesse nos níveis C2 e C7 nas quatro colunas da medula espinhal. Resultados Em C2, o valor de FA foi reduzido em pacientes com EM. Além disso, o valor da DR se mostrou mais elevado na EM do que nos controles. Em C7, os valores de MD foram maiores na EM. Conclusão A MEAN na coluna direita da medula cervical mostrou valores alterados de FA, RD e MD, possivelmente relacionados à desmielinização, uma vez que a alteração de FA está relacionada à DR e não à DA. .

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.

Diffusion tensor imaging studies in vascular disease: a review of the literature / Estudos com tensor de difusão na doença vascular: uma revisão da literatura

Cerebrovascular disease (CVD) is often present in old age and may be associated with microstructural pathologyof white matter (WM) and cognitive dysfunction. The current review investigated the relationship between CVD, cognitive status and WM integrity as assessed by diffusion tensor imaging (DTI). Methods: DTI studies were searched on ISI and Pubmed databases from 2002 to 2012. Results: Studies evidenced DTI changes in WM as associated with vascular disease and provide increasing support for DTI as a valuable method for early detection of CVD. Conclusion: DTI parameters canserve as important biomarkers in monitoring vascular disease progression and treatment response and may represent asurrogate marker of WM tract integrity.

A doença cérebro-vascular (DCV) está frequentemente presente na idade avançada, podendo se associar à patologia microscópica da substância branca (SB) e à disfunção cognitiva. A presente revisão investiga a relação entre DCV, status cognitivo e a integridade da SB, através da avaliação pelo tensor de difusão (DTI). Métodos: Os estudos em DTI foram selecionados a partir das bases ISI e Pubmed entre 2002 a 2012. Resultados: Os estudos evidenciaram alterações do DTI na SB associadas à doença vascular e fornecem evidencia importante para o DTI como um método valioso para a detecção precoce da DCV. Conclusão: Os parâmetros do DTI podem servir como importantes biomarcadores na monitoração da doença vascular quanto a sua progressão e resposta terapêutica e parecem representar um marcador substituto da integridade da SB.

Long-term prognosis of geriatric major depression in relation to cognition and white matter integrity: follow up of two cases / Prognóstico de longo prazo da depressão geriátrica em relação à cognição e à integridade da substância branca: acompanhamento de dois casos

INTRODUCTION: The geriatric depression (GD) represents one of the most frequent psychiatric disorders in outpatient services specialized in old-age treatment. OBJECTIVE: The course of two illustrative cases of GD is discussed, highlighting its clinical picture after antidepressant treatment and underlining variables related to disease prognosis, treatment effectiveness and conversion to major cognitive disorders such as vascular dementia (VD). METHODS: The cognitive performance, depressive symptoms, autonomy and brain structural measurements as white matter hyperintensities (WMH) and hippocampal size, and microstructural integrity of WM with diffusion tensor imaging were followed during four years. RESULTS: Case 1, with a severe degree of WMH, was associated with worsening cognition and increasing functional disability. Case 2, with mild WMH, an improvement of cognitive functioning could be seen. CONCLUSIONS: The existence of different subtypes of GD, as presented in this report, points a pathophysiological heterogeneity of GD, and suggests a possible continuum vascular depression (VaDp) and vascular cognitive impairment (VCI).

INTRODUÇÃO: A depressão geriátrica (DG) representa um dos mais frequentes transtornos psiquiátricos em ambulatórios especializados em idosos. OBJETIVO: Discutir a evolução da DG por meio de dois casos ilustrativos, destacando-se as variáveis relacionadas ao prognóstico da doença e à conversão para quadros cognitivos mais graves como demência vascular (DV). MÉTODOS: Os casos foram acompanhados por quatro anos com medidas do desempenho cognitivo, funcional, sintomas depressivos, juntamente com as alterações de estruturas cerebrais, como hiperintensidades da substância branca (HSB), dimensões hipocampais, e a integridade microestrutural da SB, por meio de imagens com tensor de difusão. RESULTADOS: Caso 1, com grave intensidade de HSB, evoluiu com piora cognitiva e funcional. Caso 2, com leve intensidade de HSB, evoluiu com melhora cognitiva após o tratamento da depressão. CONCLUSÕES: A existência de diferentes subtipos de DG, como apresentado neste relato, aponta para a heterogeneidade da fisiopatologia da DG, sugerindo um possível continuum entre depressão vascular (DpVa) e comprometimento cognitivo vascular (CCV).

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.

Uso do tensor de difusão na avaliação dos padrões de acometimento da substância branca em pacientes com tumores cerebrais: é uma ferramenta útil para o diagnóstico diferencial? / Use of diffusion tensor magnetic resonance imaging in the assessment of patterns of white matter involvement in patients with brain tumors: is it useful in the differential diagnosis?

OBJETIVO: Propõe-se avaliar o papel do tensor de difusão na avaliação dos diferentes padrões de acometimento da substância branca em pacientes com tumores cerebrais e a utilidade desta técnica no diagnóstico diferencial dessas neoplasias. MATERIAIS E MÉTODOS: Quarenta e quatro pacientes com tumores cerebrais, incluindo gliomas de baixo grau, astrocitomas anaplásicos, glioblastomas multiformes e metástases, foram estudados com imagens de ressonância magnética convencional e tensor de difusão. Os tratos de substância branca próximos aos tumores foram caracterizados como deslocados, interrompidos, infiltrados e edematosos. RESULTADOS: Houve significativa sobreposição entre os padrões de acometimento da substância branca pelo tensor de difusão, uma vez que o padrão deslocado foi observado em todos os tipos de tumor. Os padrões interrompido e infiltrado foram encontrados em glioblastomas multiformes e astrocitomas anaplásicos e o padrão edematoso foi observado em metástases. CONCLUSÃO: Os padrões de envolvimento dos tratos de substância branca cerebral avaliados pelo tensor de difusão auxiliam no mapeamento dos tratos adjacentes aos tumores e fornecem informações importantes sobre a extensão do tumor, no entanto, eles não possibilitam fazer a distinção entre gliomas de baixo e alto graus e metástases.

OBJECTIVE: The present study was aimed at evaluating the role of diffusion tensor imaging for the assessment of different patterns of white matter involvement in patients with brain tumors and the utility of this technique for differential diagnosis of such neoplasms. MATERIALS AND METHODS: Forty-four patients with brain tumors, including low-grade gliomas, anaplastic astrocytomas, glioblastomas multiforme and metastases, were studied with conventional and diffusion tensor magnetic resonance imaging. White matter tracts around the tumors were characterized as displaced, disrupted, infiltrated and edematous. RESULTS: A significant overlap was observed between patterns of white matter involvement on diffusion tensor images as the displaced pattern was seen in all the types of tumor. Disrupted and infiltrated patterns were found in glioblastomas multiforme and anaplastic astrocytomas. The edematous pattern was found in the cases of metastases. CONCLUSION: Diffusion tensor imaging patterns of white matter involvement assists in the mapping of tracts adjacent to tumors, providing significant data about tumors extent; however, they cannot distinguish low-grade and high-grade gliomas from metastases.

O cerebelo e suas principais conexões: estudo com tensor de difusão / The cerebellum and its main connections: a diffusion tensor study

O cerebelo representa cerca de um décimo do volume encefálico, possuindo, entretanto, cerca da metade dos seus neurônios e amplas conexões de feixes de fibras nervosas, intrínsecas e extrínsecas. As fibras extrínsecas são componentes essenciais de redes neurais subjacentes às variadas funções cerebrais. Estudos anatômicos clássicos (dissecção de cérebros humanos pós-morte, técnicas de rastreio de fibras pós-lesão cerebral ou de utilização de rastreadores isotópicos ou virais em primatas não humanos) permitiram identificar e obter detalhes sobre essas conexões. Técnicas novas permitiram o mapeamento da substância branca de modo detalhado através de imagem com tensor de difusão (DTI) e suas derivadas, a anisotropia fracionada direcional e a tratografia. É apresentada uma descrição dos principais feixes extrínsecos cerebelares, compreendendo os pedúnculos cerebelares (inferior, médio, superior), os feixes córtico-ponto-cerebelares (Arnold e Türck), as projeções dos núcleos cerebelares profundos e as relacionadas aos núcleos vermelho e olivar inferior, acompanhada por imagens representativas de mapas direcionais e tratogramas. O recurso técnico representado pela DTI permite estudar de modo detalhado in vivo os feixes relacionados ao cerebelo, em condições normais e patológicas, com a possibilidade de contribuirde modo importante para um entendimento melhor das funções cerebelares motoras, cognitivas e afetivas, assim como para obter correlações anátomo-clínicas mais detalhadas.

The cerebellum represents about a tenth of the encephalic volume, containing about a half of its neurons, and wide connections of intrinsic and extrinsic nervous fiber tracts. The extrinsic fibers are essential components of the neural nets that underlie varied brain functions. Classical anatomic studies (dissection of post-mortem human brains, tracing of fibers techniques post brain lesions or use of isotopic or viral tracers in non-human primates) permitted to identify and to obtain details about these connections. New techniques permitted mapping the white matter in a detailed way with the use of diffusion tensor imaging (DTI) and its derivatives, directional fractional anisotropy and tractography. A description of the main extrinsic cerebellar tracts is presented, including the cerebellar peduncles (inferior, middle, superior), the cortico-ponto-cerebellar tracts (Arnold and Türck), the projections from the deep cerebellar nuclei and those related to red and inferior olivary nuclei, accompanied by representative images of directional maps and tractograms. The technical resource represented by DTI has made possible to perform in vivo detailed studies of the cerebellum-related white matter tracts, in normal and pathological conditions, with the possibility to contribute in an important way for a better understanding of the motor, cognitive and affective cerebellar functions, as well as for obtaining more detailed anatomical-clinical correlations.

Diffusion tensor imaging of the cervical spinal cord of patients with relapsing-remising multiple sclerosis: a study of 41 cases / Imagens por tensor de difusão da medula cervical de pacientes com esclerose múltipla remitente-recorrente: estudo de 41 casos

OBJECTIVE: To evaluate the fractional anisotropy (FA) values of the multiple sclerosis (MS) plaques and normal-appearing cervical spinal cord (NASC) by diffusion tensor MRI imaging (DTI). METHOD: Forty-one patients with relapsing-remising MS and 37 controls were evaluated. All MRI exams were performed using a conventional protocol, as well as diffusion tensor MR imaging. Regions of interest were placed within the spinal cord lesions and in the normal appearing spinal cord adjacent to the plaque. RESULTS: The FA values were statistically reduced in the plaques compared to the surrounding NASC and to equivalent location in controls. A reduction in FA values was also observed in the spinal cord of MS patients without visible lesions on T2WI. CONCLUSION: We observed reduced fractional anisotropy in the demyelinating plaques and in the NASC of MS patients, corroborating the hypothesis that the histological extension of the MS lesions is more severe than the abnormalities seen in the conventional MRI sequences.

OBJETIVO: Avaliar os valores da anisotropia fracionada (FA) em pacientes com esclerose múltipla (EM) nas placas e na medula espinhal aparentemente normal (MEAN). MÉTODO: Quarenta e um pacientes com EM remitente-recorrente e 37 controles foram examinados. Todos os exames foram realizados com protocolo convencional, assim como imagens por tensor de difusão. Regiões de interesse foram definidas nas placas da medula espinhal e na MEAN ao redor das placas. RESULTADOS: Os valores de FA estavam significativamente reduzidos nas placas, comparados à MEAN ao redor e às regiões equivalentes dos controles. Redução dos valores de FA também foi demonstrada na medula espinhal de pacientes com EM sem lesões visíveis nas imagens de RM pesadas em T2. CONCLUSÃO: Observamos redução dos valores de anisotropia fracionada nas placas de desmielinização e na MEAN, corroborando a hipótese de que a extensão histológica das lesões na EM é maior que as alterações de sinal vistas nas seqüências convencionais de ressonância magnética.

Binswanger's disease and quantitative fractional anisotropy / Doença de Binswanger e anisotropia fracionada quantitativa

OBJECTIVE: To study the integrity of the white matter in Binswanger's disease (BD) patients with quantitative fractional anisotropy (DTI-FA). METHOD: Controls (12) and patients with BD (12) were included. Scans performed with MR (GE Signa Horizon/1.5T). Fazekas's score=6 with white matter hyperintensities extension >75 percent assessed on FLAIR scans. Standard parameters for DTI-FA were used. ROIs placed in symmetrical regions on two axial planes, data pooled in anterior (frontal) and posterior (temporo-parieto-occipital) regions. Analysis with Functool. Statistics for anterior and posterior regions comparison. RESULTS: DTI-FA showed reduction of anisotropy, reflecting axonal damage and demyelination of fibers, more prominent in anterior in relation to posterior region, in BD patients in comparison to controls. CONCLUSION: Loss of integrity of fiber tracts reflects interruption of neural networks that subserve cognitive, behavioral, and motor integration. The more severely affected frontal region is related to executive dysfunction, a characteristic feature of Binswanger's disease.

OBJETIVO: Estudar a integridade da substância branca em pacientes com doença de Binswanger (DB) com anisotropia fracionada quantitativa (DTI-FA). MÉTODO: Incluídos controles (12) e pacientes com DB (12). Obtidas imagens de RM (GE Signa Horizon/1,5T). Escore=6 de Fazekas com hiperintensidades da substância branca com extensão >75 por cento avaliados em imagens em FLAIR. Utilizados parâmetros padrão para DTI-FA. ROIs colocados em regiões simétricas de dois planos axiais, dados das regiões anterior (frontal) e posterior (têmporo-parieto-occipital) reunidos. Análise com Functool. Estatística para comparar regiões anteriores e posteriores. RESULTADOS: DTI-FA mostrou redução da anisotropia, refletindo lesão axonal e desmielinazação de fibras, com predomínio na região anterior em relação à posterior, nos pacientes com DB em comparação aos controles. CONCLUSÃO: Perda da integridade de feixes de fibras reflete interrupção de redes neurais subjacentes à integração cognitiva, comportamental e motora. A região frontal, mais gravemente atingida, está relacionada à disfunção executiva, aspecto característico da doença de Binswanger.

A substância branca cerebral: dissecção virtual dos principais feixes: tratografia / The cerebral white matter. Virtual dissection of the main tracts: tractography

A substância branca compreende cerca de metade do volume cerebral. É formada por numerosos feixes que apresentam direções diversas, interligado áreas corticais entre si e com as estruturas subcorticais. Esses feixes de fibras são componentes essenciais das redes neurais subjacentes às variadas funções cerebrais. Os estudos anatômicos que revelaram esses feixes tiveram sua origem na antiguidade, e mais recentemente foram utilizados métodos clássicos de dissecção, complementados com técnicas laboratoriais, para obter detalhes sobre os mesmos. Técnicas de neuroimagem introduzidas nas duas últimas décadas, e ainda em plena evolução, vem trazendo contribuições que permitem aprofundar o conhecimento sobre o assunto pela visualização in vivo do cérebro e de seus componentes. O mapeamento da substância branca obtido através de imagens com tensor de difusão (DTI) é uma das técnicas que veio para permitir observá-la com mais detalhe, principalmente pelos mapas 2D codificados em cores e pela tratografia 3D (TR). Os feixes codificados em cores (DTI-FA), que já representam um aprimoramento dessa técnica, podem ser complementados pela dissecção virtual dos feixes de fibras individualmente (DTI-TR), permitindo sua clara visualização e constituindo-se em um avanço ainda mais importante. É apresentada uma descrição dos principais feixes cerebrais, compreendendo os de associação, comissurais e de projeção (feixe longitudinal superior e fascículo arcuado, feixe longitudinal inferior, feixe fronto-occipital superior, feixe fronto-occipital inferior, feixe uncinado, feixe do cíngulo, fórnix, comissura anterior, corpo caloso, cápsula interna) acompanhada por imagens ilustrativas. Esse recurso técnico permite realizar estudos mais detalhados dos feixes da substância branca cerebral, em condições normais e patológicas, podendo contribuir de modo importante para um entendimento melhor da função cerebral, assim como para obter correlações anátomo-clínicas mais detalhadas.

The white matter represents about half of the cerebral volume. It is composed of numerous tracts that present varied directions, interconnecting cortical areas among them and with the subcortical structures. These fiber tracts are essential constituents of the neural nets that underlie varied functions of the brain. The anatomic studies that revealed these tracts stem from ancient times, and more recently classic dissection methods were used, complemented with laboratory techniques, to obtain details about them. Neuroimaging techniques introduced in the last two decades, and still in plain evolution, are adding contributions that permit to deepen the knowledge on this issue, by visualizing in vivo the brain and its components. The mapping of the white matter obtained with diffusion tensor imaging (DTI) is one of these techniques that came for more detailed observations, mainly through 2D color coded maps and 3D tractography (TR). The color-coded maps (FTI-FA), that represent already a refinement of the technique, can be complemented by virtual dissection of the fiber tracts individually (DTI-TR), allowing for its clear visualization, and constituting a yet more important advance. A description of the main cerebral tracts accompanied by illustrative images is presented, including the associative, commissural, and projection ones (superior longitudinal tract and arcuate fasciculus, inferior longitudinal tract, superior fronto-occipital tract, inferior fronto-occipital tract, uncinate fasciculus, cingulate tract, fornix, anterior commissure, corpus callosum, internal capsule, and corona radiata). This technical resource makes possible to perform more detailed studies of the cerebral white matter tracts, in normal and pathological conditions, and contribute in an important way for a better understanding of cerebral function, as well as for obtaining more detailed anatomical-clinical correlations.

Diffusion tensor MR imaging evaluation of the corpus callosum of patients with multiple sclerosis / Avaliação do corpo caloso em pacientes com esclerose múltipla através de imagens de RM por tensor de difusão

OBJECTIVE: To evaluate the fractional anisotropy (FA) values of the normal-appearing white matter of the corpus callosum (CC) in patients with relapsing-remitting multiple sclerosis (MS). METHOD: Fifty-seven patients with diagnosis of relapsing-remitting MS and 47 age- and gender-matched controls were studied. A conventional MR imaging protocol and a DTI sequence were performed. One neuroradiologist placed the regions of interest (ROIs) in the FA maps in five different portions of the normal-apearing CC (rostrum, genu, anterior and posterior portion of the body and splenium) in all cases. The statistical analysis was performed with the Mann-Whitney U test and p<0.05 was considered statistically significant. RESULTS: The FA values were lower in the MS patients compared with the controls (p<0.05) in the following CC regions: rostrum (0.720 vs 0.819), anterior body (0.698 vs 0.752), posterior body (0.711 vs 0.759) and splenium (0.720 vs 0.880). CONCLUSION: In this series, there was a robust decrease in the FA in all regions of the normal-appearing CC, being significant in the rostrum, body and splenium. This finding suggests that there is a subtle and diffuse abnormality in the CC, which could be probably related to myelin content loss, axonal damage and gliosis.

OBJETIVO: Avaliar os valores da anisotropia fracionada (FA) da substância branca aparentemente normal do corpo caloso (CC) em pacientes com esclerose múltipla (EM) remitente recorrente. MÉTODO: 57 pacientes com diagnóstico de EM remitente recorrente e 47 controles pareados por sexo e idade foram estudados. O protocolo convencional de RM e imagens de tensor de difusão foram adquiridas. Um neurorradiologista posicionou as regiões de interesse nos mapas de FA em seis porções do CC aparentemente normal (rostro, joelho, anterior e posterior porções do corpo e esplênio) em todos os casos. A análise estatística foi realizada com o teste Mann-Whitney U e p<0,05 foi considerado estatisticamente significativo. RESULTADOS: Os valores de FA foram menores nos pacientes com EM comparados com os controles (p<0,05) nas seguintes porções do CC: rostro (0,720 vs 0,819), corpo anterior (0,698 vs 0,752), corpo posterior (0,711 vs 0,759) e esplênio (0,720 vs 0,880). CONCLUSÃO: Na presente série houve redução robusta na FA em todas as regiões aparentemente normais do CC, sendo significativa no rostro, corpo e esplênio. Este achado sugere que há alteração difusa no corpo caloso de pacientes com EM, provavelmente relacionada a perda da mielina, lesão axonal e gliose.

A substância branca cerebral: localização dos principais feixes com anisotropia fracionada direcional / The cerebral white matter: localization of the main tracts with directional fractional anisotropy

A substância branca compreende cerca de metade do volume cerebral. É formada por numerosos feixes que apresentam direções diversas, interligando áreas corticais entre si e com estruturas subcorticais. Os estudos anatômicos que revelaram esses feixes tiveram sua origem na antiguidade. Foram utilizados métodos clássicos de dissecção e, mais recentemente, complementados com técnicas laboratoriais. Desse modo, foram identificados os principais feixes e as regiões que interconectam. Técnicas de neuroimagem modernas, introduzidas nas duas últimas décadas e ainda em plena evolução, vem trazendo contribuições que permitem aprofundar o conhecimento sobre o assunto, pela visualização in vivo do cérebro e de seus componentes. O mapeamento da substância branca obtido com imagens com tensor de difusão é uma das técnicas que têm permitido observá-la com mais detalhe, inclusive de modo quantitativo. Os princípios básicos dessas técnicas vêm relatados de modo sumário. A codificação em cores representa um aprimoramento dessa técnica que possibilita visualizar a direção dos feixes de fibras. Permite obter mapas direcionais e identificar os feixes que percorrem a substância branca. É apresentada uma descrição dos principais feixes cerebrais acompanhada por imagens ilustrativas. Esses recursos técnicos permitem fazer estudos mais detalhados dos feixes da substância branca cerebral, em condições normais e patológicas, e contribuem de modo importante para entender melhor a função cerebral e obter correlações anátomo-clínicas mais detalhadas.

The white matter represents about half of the cerebral volume. It is composed of numerous tracts that present varied directions, interconnecting cortical areas among them and with the subcortical structures. The anatomic studies that revealed these tracts stem from ancient times. Classic dissection methods were used, and more recently they were complemented with laboratory techniques. In this way, the main tracts and the regions they interconnect were identified.Modern neuroimaging techniques, introduced in the last two decades and still in plain evolution, are adding contributions that permit to deepen the knowledge on this issue, by visualizing in vivo the brain and its components. The mapping of the white matter obtained with diffusion tensor imaging is one of these techniques that allow making more detailed observations, inclusive quantitative ones. The basic principles of these techniques are described in a brief manner. The color-coding represents a refinement of this technique that permits to visualize the direction of the tracts of fibers. This permits to obtain directional maps, and to identify the tracts that traverse the white matter. A description of the main cerebral tracts accompanied by illustrative images is presented. These technical resources make possible to perform more detailed studies of the cerebral white matter, in normal and pathological conditions, and contribute in an important way to understand better the cerebral function, and to obtain more detailed anatomical-clinical correlations.