MRI van witte stof afwijkingen

N E U R O L O G I E
MRI van witte stof afwijkingen
T
R
MRI;
E
F
W
O
O
R
D
E
N
W I T T E S T O F ; G A D O L I N I U M ; M U LT I P E L E
S C L E RO S E ; VA S C U L I TI S ; R U G G E N M E R G .
gevoeliger, maar ook gecompliceerder gemaakt. In
het navolgende wordt ingegaan op de gewone veroudering, de betekenis van "incidentele" witte stof
lesies, en de Differentiaal Diagnose (DD) met "echte"
witte stof ziekten. Hierbij zal een praktische werkmethode besproken worden met betrekking tot scantechniek en interpretatie.
door F. Barkhof
Gewone veroudering en "vasculaire" witte
stof lesies: oorzaak en betekenis
Samenvatting
MRI is de aangewezen modaliteit voor het
aantonen van witte stof aandoeningen, zoals
MS. MRI heeft een zeer hoge sensitiviteit, die
nog verder verhoogd kan worden door nieuwe
technieken, zoals FLAIR en diffusie-weging.
Hypoxisch-ischaemische ("vasculaire") afwijkingen komen dermate vaak voor, dat de
specificiteit van de hersen MRI beperkt is.
Deze kan verhoogd worden door additionele
criteria. Zo neemt de kans op MS sterk toe bij
het vinden van juxta-corticale lesies, gadoliniumaankleurende lesies, infratentoriële lesies, of
bij minstens 3 periventriculaire lesies. Het
aankleurings-patroon kan de differentiatie
met andere inflammatoire (en infectieuze)
aandoeningen vergemakkelijken. Het gebruik
van gadolinium in de diagnostische fase is
dan ook sterk aan te raden. In toenemende
mate blijkt ook de waarde van een spinale MR
opname. In tegenstelling tot in het brein treden
er in het myelum geen aspecifieke lesies op,
zelfs niet op oudere leeftijd. Hoewel een MRI
niet altijd strikt noodzakelijk is voor de diagnose MS, zal een uitgangsscan toch vaak vervaardigd worden, ter objektivering, en
als prognostische indicator.
Inleiding
Myeline is het hoofdbestanddeel van de witte stof,
maar ook grijze stof bevat veel myeline, doordat er
gemyeliniseerde vezels naartoe of doorheen lopen. Zo
is de thalamus een van de eerste hersen-structuren die
myeliniseert.1 Op T1-gewogen opnames heeft de witte
stof myeline een hoog signaal; op T2-gewogen opnames
is de normale witte stof donker. Bij vrijwel alle witte
stof afwijkingen (meestal met destructie van myeline)
krijgt het water in de hersenen een meer vrij karakter,
met hoger signaal op T2-gewogen opnames, en in
mindere mate verlaging op de T1-gewogen opnames.
MRI heeft de diagnostiek van witte stof afwijkingen
N E D E R L A N D S
T I J D S C H R I F T
V O O R
Tijdens gewone veroudering ontstaan er kleine witte
stof afwijkingen in de hersenen. Men neemt aan dat
dit berust op incomplete infarcering, mogelijk door
vaatwandveranderingen, met als gevolg een lichte
demyelinisatie.2 Dergelijke haardjes zijn initieel vaak
klein, en in de diepe witte stof gelegen. Ze sparen
meestal de directe subcorticaal gelegen U-vezels, alsmede de periventriculaire gebieden en het corpus
callosum. Rond het ventrikel systeem treed wel een
ander verouderings-verschijnsel op, de zogenaamde
"caps" en "bands", die berusten op een losmazig
worden van het ependym met subependymale gliose.
Al met al dicht men vasculaire risico-factoren een
belangrijke rol toe bij het ontstaan van deze ouderdoms witte stof lesies. Ze worden daarom in de
wandelgang (en in vele radiologische verslagen) ook
wel als "vasculair" betiteld; in de angelsaksische
literatuur wordt veelal gesproken van "small vessel
disease". De lijst met risico-factoren geïdentificeerd in epidemiologische studies (zoals de ERGO
studie3) is dan ook zeer lang. De belangrijkste risicofactoren zijn hypertensie, roken, hypercholesterolemie, alcohol en hyperhomocysteïnemie. In veel gevallen is het ondoenlijk de individuele risicofactoren
na te gaan. Hierdoor is het waarschijnlijk alleen bij
een jonge patiënt met veel vasculaire lesies zinvol te
screenen op (deels zeldzame) risico-factoren. Bij
oudere patiënten worden vasculaire witte stof lesies
(naast milde atrofie) dermate vaak aangetroffen,
dat ze als "normaal" beschouwd dienen te worden.
In veel gevallen is de impact van dergelijke lesies,
die niet bij iedereen optreden, waarschijnlijk niet
zo groot. Op groepsniveau kunnen echter wel
degelijk afwijkingen in het neuropsychologisch
functioneren worden vastgesteld.
Interpretatie van "incidentele" witte stof lesies
Bij de interpretatie van witte stof lesies heeft men
N E U R O L O G I E
NR.
1 - 1999
19
Tabel 1. Differentiaal diagnose van verworven witte stof afwijkingen op MRI.
HYPOXISCH/ ISCHAEMISCH
macro-angiopathie : atherosclerose, hyperhomocysteïnemie, amyloïd angiopathie
micro-angiopathie : diabetische micro-angiopathie, hypertensie
systemisch
: hypotensie (peri-operatief ), embolisch
onbekend
: depressie, ziekte van Alzheimer, migraine
INFLAMMATOIR
multipele sclerose en varianten
vasculitiden: lupus erythematodes, M. Behçet, M. Sjögren
sarcoïdose
inflammatoire darmziektes
INFECTIEUS
spirocheten
viraal
postinfectieus
: neurosyphilis, neuroborreliose
: HIV, progressieve multifocale leucencephalopathie (PML)
: acute demyeliniserende encephalomyelopathie (ADEM)
TOXISCH/METABOOL
centrale pontine myelinolyse
B12 deficiëntie
CO-intoxicatie
TRAUMATISCH
radiotherapie
postcontusioneel
te maken met een zeer uitgebreide differentiaal
diagnose. In Tabel 1 staan de meest voorkomende
afwijkingen vermeld. Vasculaire witte stof lesies
komen in hoge frequentie voor bij gewone veroudering; de prevalentie is 5-10% of zelfs meer afhankelijk
van de leeftijd. Dit is aanzienlijk hoger dan die van
de meest voorkomende, niet vasculaire aandoening,
namelijk MS (prevalentie in Nederland ~1:1000).
Indien witte stof lesies bij toeval ontdekt worden,
dient sterk rekening gehouden te worden met de
hoge a priori kans op een vasculaire pathogenese.
De diagnose MS moet slechts dan overwogen worden
indien er een klinische verdenking op MS bestaat.
Indien witte stof lesies inderdaad een incidentele
bevinding zijn (geen verklaring voor de klachten), is
het gerechtvaardigd ze als "vasculair" te bestempelen; verdere diagnostiek is zelden geïndiceerd. De
diagnose MS moet nooit alleen op radiologische
gronden overwogen worden.
MRI techniek ter detectie van witte stof lesies
Demyelinisatie kan het best aangetoond worden
met T2-gewogen spin-echo (SE) beelden (gradiënt
echo beelden zijn absoluut ongeschikt). Cruciaal is
dat 2 echo’s opgenomen worden, één met een korte
20
NR.
1 - 1999
echotijd, en één met een lange echotijd. De laatste
toont witte stof lesies met groot contrast, maar
heeft als nadeel dat ook liquor een hoog signaal geeft,
alsmede eventuele perivasculaire Virchow-Robin
ruimtes. Op de eerste echo worden alleen witte stof
lesies wit (Figuur 1 en 2 op pagina 22), vooral indien
een niet al te lange repetitie-tijd wordt gebruikt.
Dergelijke "proton-density" gewogen beelden zijn
vaak van mindere kwaliteit indien gekozen wordt
voor de snellere turbo- of fast –SE varianten.
Een relatief nieuwe techniek is de zogenaamde "fluid
attenuated inversion recovery" (FLAIR). Met FLAIR
is een T2-weging mogelijk, terwijl liquor toch donker
blijft, door een extra inversie-puls. Door het gebruik
van lange repetitietijden kan FLAIR alleen gebruikt
worden in een turbo-uitvoering. Op een FLAIR
beeld hebben zowel het hersenparenchym als de
liquor een laag signaal, zodat in feite alles wat wit is
pathologie betreft. Dit maakt het detecteren van
witte stof lesies een stuk eenvoudiger. In veruit de
meeste gevallen kan volstaan worden met alleen een
FLAIR-opname. Dit geldt met name bij oudere
patiënten, bijvoorbeeld met Alzheimer, hydrocephalus, of small vessel disease pathologie. Voor indicaties als MS is FLAIR als enige sequentie minder
geschikt, omdat de gevoeligheid voor lesies in de
N E D E R L A N D S
T I J D S C H R I F T
V O O R
N E U R O L O G I E
Tabel 2. MRI kenmerken die verschillen tussen MS en ’vasculaire’ witte stof afwijkingen.
Corpus callosum
U-vezels
Cortex
Basale kernen
Temporaal kwabben
Gadolinium-aankleuring
Ovoïde vorm (Dawson vingers)
Infratentoriële lesies
Periventriculaire lesies
Distributie hersenen
Myelum
MS
vasculair
aangedaan
juxtacorticale lesies
soms lesies
relatief gespaard
vaak vroeg aangedaan
typisch
karakteristiek
typisch
typisch
symmetrisch/diffuus
meestal afwijkend
gespaard
gespaard
infarcten
typisch aangedaan (lacunes)
meestal gespaard
afwezig
atypisch
zelden
relatief gespaard
asymmetrisch/vasculair territoir
normaal
achterste schedelgroeve minder is.4 Wel kan het
dienen als aanvulling op een spin-echo, bijvoorbeeld met een sagittale oriëntering. Voor lesies in de
grijze stof is FLAIR de eerste keuze, zoals bij tubureuze
sclerose, mediale temporaal sclerose, en natuurlijk
ook bij infarcering. Bij infarceringen heeft FLAIR het
voordeel dat in één opname het geïnfarceerde weefsel
zichtbaar wordt, alsmede corticale defecten en lacunes.
Wanneer lesies in de fossa posterior aangetoond moeten
worden is het raadzaam ook een zwaar T2-gewogen
spin-echo serie te vervaardigen.
Andere aanvullingen kunnen zijn een EPI-diffusie
scan bij recente infarcering, of een gradiënt-echo
opname bij verkalkingen of bij oude bloedprodukten, bijvoorbeeld bij "diffuse axonal injury"
(DAI), of ter detectie van vasculaire malformaties.
Het gebruik van gadolinium en onderzoek van
myelum nemen een speciale plaats in bij de diagnostiek van witte stof afwijkingen, en zullen
onderstaand nader besproken worden.
MRI bevindingen bij de diagnostiek van witte
stof ziekten en de rol van gadolinium
MS haarden beginnen als perivenulaire ontstekingen.
De hiermee gepaard gaande verstoring van de
bloed-hersen barrière tijdens de eerste paar weken
leidt tot aankleuring met gadolinium,5 eerst
homogeen, soms overgaand in randaankleuring.
MS plaques zijn vooral periventriculair langs de
subependymale venen te vinden. De perivenulaire
localisatie bepaald ook de uitlopers in de witte stof
(Dawson vingers) en de typische ovoïde vorm van
veel plaques. Opvallenderwijs worden bij MS vaak
lesies in de U-vezels aangetroffen, alsmede haarden in
de temporaalkwab en de achterste schedelgroeve
N E D E R L A N D S
T I J D S C H R I F T
V O O R
(Figuur 1). Dergelijke karakteristieken onderscheiden
MS vooral van "vasculaire" witte stof lesies (Tabel
2 ). Bij 97% van de MS patiënten worden witte stof
haarden gevonden op MRI,6 ook indien de liquor
geen afwijkingen laat zien. De hoge sensitiviteit
van MRI blijkt ook uit het feit dat bij maandelijks
scannen nieuwe haarden 5-10 maal vaker optreden
dan nieuwe klachten waardoor MRI gebruikt kan
worden om behandelingseffecten te monitoren.7
Vasculitiden en infecties, alsmede acute demyeliniserende encephalomyelitis (ADEM), kunnen witte stof
haarden veroorzaken die sterk op MS lijken. Bij
vasculitiden komen vaak afwijkingen voor in de
hersenstam (b.v. bij M. Behçet), in de basale kernen,
en corticale infarcten (b.v. bij SLE). In sommige
gevallen treedt sterke aankleuring met gadolinium
op, met name bij sarcoïdose en tuberculose waarbij
ook sterke meningeale aankleuring gezien wordt.
Aankleuring komt daarentegen niet voor bij
progressieve multifocale leukencephalopathie (PML)
en bij directe infectie met HIV.
Bij verdenking op MS heeft gadolinium vooral
toegevoegde waarde bij een klinisch monofasisch
Tabel 3. Indicaties voor spinale MRI scan
bij verdenking op MS.
Alleen spinale symptomen:
• myelum compressie uitsluiten
• aantonen intrinsieke MS lesies
Verhogen sensitiviteit:
• bij negatieve brein-scan
Verhogen specificiteit:
• aspecifieke hersenscan (b.v. bij oudere
patiënt, of bij veel vasculaire lesies)
N E U R O L O G I E
NR.
1 - 1999
21
a
b
c
d
e
f
Figuur 1. MR opnames van een 22-jarige vrouw met een ziekteduur van minder dan 3 maanden. De protondensity gewogen opnames van de hersenen tonen multipele MS haarden op het niveau van het corpus callosum,
met een ovoïde (perivenulaire) vorm (a). Typisch is de juxtacorticale localisatie in de rechter frontaal kwab (b);
deze aantasting van de U-vezels is vaak op de zwaarder T2-gewogen opname (pijl ) beter te zien (c).
Karakteristiek voor MS zijn ook de infratentoriële haarden (d). Het myelum laat bij deze patiënt reeds uitgebreide
lesies zien, welke op de proton-density opnames (e) duidelijker zijn dan op de zwaar T2-gewogen opname (f ).
syndroom. Gadolinium toediening kan enerzijds
MS waarschijnlijk maken in de differentiatie met
vasculaire witte stof lesies (kleuren niet aan), en
anderzijds MS onwaarschijnlijk maken door atypische
aankleuringspatronen zoals bij sommige vasculitiden
(meningeale aankleuring). Indien de diagnose klinisch
reeds zeker is, bevestigt MRI dit vermoeden net zo
goed met een typische T2-gewogen opname; de hoeveelheid lesies is hierbij van prognostisch belang.12
MRI criteria voor MS en de rol van spinale MR
Bij verdenking op MS, vinden Paty et al.8 een hoge
sensitiviteit en goede voorspellende waarde met als
criterium de aanwezigheid van 4 witte stof lesies,
of 3 lesies waarvan 1 periventriculair bij een leeftijd
onder de 50 jaar. Met behulp van Paty's criteria is de
specificiteit van een positieve MRI matig (55%).
Deze kan aanzienlijk verhoogd worden (tot 80%)
door a) 9 of meer lesies, b) een combinatie van
a
b
infratentoriële, juxtacorticale, gadolinium aankleurende lesies, of minstens 3 periventriculaire lesies.6
Additionele criteria die specifiek zijn voor MS zijn subcallosale lesies, die vooral goed op sagittale of coronale
(FLAIR) opnames waarneembaar zijn.9 Atrofie van het
corpus callosum treedt vaak vroeg in de ziekte op.
Recent is de kwaliteit van spinale MR opnames
sterk verbeterd, met name door verbeterde antennetechniek (zogenaamde "phased-array coils"). Het
blijkt10 dat in tegenstelling tot in de hersenen, incidentele lesies in het ruggenmerg zeer zelden voorkomen (Figuur 2); anderzijds hebben vrijwel alle
MS patiënten spinale lesies (Figuur 1), zelfs indien
hier klinisch geen verdenking op bestaat. Spinale
MRI lijkt daardoor een steeds belangrijker plaats
in te nemen in de diagnostiek van MS (Tabel 3,
pagina 21), ook al is over de prevalentie van myelum
afwijkingen bij andere inflammatoire aandoeningen
nog weinig bekend. Naast focale lesies kunnen ook
diffuse myelum afwijkingen gedetecteerd worden;
c
d
e
Figuur 2. MR opnames van een 57-jarige man met verminderde cognitie en moeheid, bij wie elders de
diagnose MS was gesteld, onder meer op basis van MR. De opnames van het brein (a-c) tonen multipele
witte stof afwijkingen, die echter de u-vezels en het corpus callosum sparen. Er werden geen aankleurende
lesies of infratentoriële haarden aangetroffen. Typisch voor een vasculaire genese is het confluerende symmetrische karakter. In tegenstelling tot in de hersenen, worden in het myelum (d,e) geen lesies aangetroffen,
wat enerzijds sterk tegen MS pleit, en anderzijds de hogere specificiteit van een myelum scan illustreert.
22
NR.
1 - 1999
N E D E R L A N D S
T I J D S C H R I F T
V O O R
N E U R O L O G I E
AANWIJZINGEN
VOOR DE PRAKTIJK
1 MRI is de modaliteit van keuze voor het aantonen en classificeren van witte stof aandoeningen.
2 Hypoxisch/ischaemische ("vasculaire") hersenlesies komen veel vaker voor dan inflammatoire
ziekten. Bij toeval gevonden afwijkingen berusten dan ook zelden of nooit op MS.
3 Bij een diagnostische scan in het kader van demyeliniserende aandoeningen is het gebruik van
gadolinium sterk aan te bevelen.
4 Het aantal lesies bij de eerste presentatie van MS is sterk voorspellend voor het toekomstige beloop.
5 In het myelum worden – in tegenstelling tot in de hersenen - geen incidentele verouderingslesies gevonden. Bij MS patiënten worden in 80-90% van de gevallen lesies in het myelum
aangetroffen en zijn daardoor specifiek.
6 De U-vezels worden bij vasculaire afwijkingen gespaard, terwijl MS typische juxtacorticale
haarden geeft.
met name bij primair progressieve MS kan dit de
enige afwijking zijn.11
Conclusie
MRI is uiterst sensitief ter detectie van witte stof
afwijkingen. Hypoxisch-ischaemische ("vasculaire")
afwijkingen komen dermate vaak voor, dat de specificiteit van MRI beperkt is. Deze kan verhoogd
worden door additionele criteria. Zo neemt de kans
op MS sterk toe bij het vinden van juxta-corticale
lesies, gadolinium-aankleurende lesies, infratentoriële
lesies, of minstens 3 periventriculaire lesies. Het aankleuringspatroon kan de differentiatie met andere
inflammatoire (en infectieuze) aandoeningen vergemakkelijken. In toenemende mate blijkt ook de
waarde van een spinale MR opname. Hoewel een MRI
niet altijd strikt noodzakelijk is ter diagnosticeren van
MS, zal een uitgangsscan toch vaak vervaardigd worden, ter objektivering, en als prognostische indicator.
Referenties
1. Van der Knaap MS, Valk J. Magnetic resonance of myelin, myelination and myelin disorders (2nd edition). Berlin: Spinger Verlag, 1995.
2. Scheltens Ph, Barkhof F, Leys D, Wolters EC, Ravid R, Kamphorst
W. Histopathologic correlates of white matter changes on MRI in
Alzheimer's disease and normal aging. Neurology 1995;45:883-8.
3. Breteler MM, van Swieten JC, Bots ML, et al. Cerebral white
matter lesions, vascular risk factors, and cognitive function in a population-based study: the Rotterdam Study. Neurology. 1994;44:1246-52.
4. Gawne-Caine ML, O’Riordan JI, Coles A, Newell B,
Thompson AJ, Miller DH. MRI lesions volume measurements in
mutliple sclerosis and its correlations with disability: a comparison of fast fluid attenuated inversion recovery (FLAIR) and spin
echo sequences. Neuroradiology 1998;64:197-203.
5. Grossman RI, Gonzalez-Scarano F, Atlas SW, et al. Multiple
sclerosis:gadolinium enhancement in MR imaging. Radiology
1986;161:721-725.
N E D E R L A N D S
T I J D S C H R I F T
V O O R
6. Barkhof F, Filippi M, Miller DH, Scheltens Ph, Campi A,
Polman CH, Comi G, Ader HJ, losseff N, Valk J. Comparison of
MRI criteria at first presentation to predict conversion to clinically definite multiple sclerosis. Brain 1997;120:2059-2069.
7. Miller DH, Albert PS, Barkhof F, Francis G, Frank JA,
Hodgkinson S, Lublin FD, Paty DW, Reingold SC, Simon J.
Guidelines for the use of magnetic resonance techniques in monitoring the treatment of multiple sclerosis. Ann Neurol 1996;39:6-16.
8. Paty DW, Oger JJF, Kastrukoff LF, et al. MRI in the diagnosis
of MS: a prospective study with comparison of clinical evaluation,
evoked potentials, oligoclonal banding and CT. Neurology
1988;38:180-185.
9. Hashemi RH, Bradley WG, Chen DY, et al. Suspected multiple sclerosis: MR imaging with a thin-section fast FLAIR pulse
sequence. Radiology 1995;196:505-510.
10. Thorpe JW, Kidd D, Kendall BE, et al. Spinal cord MRI
using multi-array coils and fast spin echo. I. Technical aspects
and findings in healthy adults. Neurology. 1993;43:2625-31.
11. Lycklama à Nijeholt GJ, Barkhof F, Scheltens Ph, et al. MR
of the spinal cord in multiple sclerosis: relation to clinical subtype
and disability. AJNR Am J Neuroradiol 1997;18:1041-1048.
12. Morrissey SP, Miller DH, kendall BE, Kingsley DP, Kelly
MA, Francis DA, et al. The significance of brain magnetic resonance imaging abnormalities at presentation with clinically isolated syndromes suggestive of multiple sclerosis. A 5-year followup study. Brain 1993;116:135-146.
Correspondentie-adres auteur:
Dr. Frederik Barkhof, radioloog
Afdeling Radiologie
Vrije Universiteit
Postbus 7057
1007 MB Amsterdam
E-mail: [email protected]
N E U R O L O G I E
NR.
1 - 1999
23