Intelligenza artificiale e tecniche avanzate di risonanza magnetica nella valutazione delle alterazioni cerebrali ultrastrutturali nei pazienti affetti da sclerosi multipla in terapia con Tysabri©

Abstract

Introduzione. La Sclerosi Multipla (SM) è una malattia infiammatoria cronica del sistema nervoso centrale, i cui decorsi clinici sono stati classicamente divisi in 4 forme: Relapsing-Remitting, Primary Progressive, Secondary Progressive (SP) e Progressive Relapsing (PR). Recenti evidenze hanno dimostrato tuttavia come questa classificazione non è in grado di definire come avviene la progressione di disabilità. Per questo nel 2019 sono state introdotte due nuove definizioni: RAW (relapse associated worsening) intesa come progressione di malattia dipendente dalle ricadute, PIRA (progression indipendent from relapse activity) ovvero progressione indipendente dalle ricadute. Con l’introduzione dei disease modyfing therapy, tra cui il Natalizumab (Tysabri©), si è assistito ad una riduzione delle ricadute e conseguentemente della RAW nei pazienti con SM. Al contrario permane la PIRA, il cui substrato patogenetico non del tutto chiaro, così come non sono stati identificati univoci marker di neuroimaging correlabili a questo tipo di progressione. In questo ambito la letteratura più recente si è concentrata sul ruolo dell’intelligenza artificiale e di tecniche di neuroimaging avanzate quali il resting state fuctional MRI e il DTI. Obiettivi. Lo studio ha avuto come obiettivo primario quello di valutare il pattern volumetrico cerebrale nei pazienti in terapia con Natalizumab con PIRA e Clinicamente stabili (CS). Come obiettivi secondari: confrontare lo stato di funzionalità cerebrale a riposo, attraverso un’analisi di rs-fMRI, e lo stato ultrastrutturale di bianca, attraverso analisi di TBSS, sia tra i pazienti clinicamente classificati con PIRA e come CS che tra i gruppi di pazienti eventualmente riclassificati sulla base di uno specifico pattern volumetrico individuato dalla IA. Materiali e Metodi. Studio pilota caso-controllo monocentrico in cui sono stati reclutati 30 pazienti con SM in terapia con Tysabri, (16 PIRA, 14 CS). I soggetti sono stati valutati clinicamente (scale EDSS e SDMT) e hanno effettuato una RM dell’encefalo includente sequenze 3D FLAIR, T1 3D BRAVO, rs-fMRI e DTI. L’analisi volumetrica cerebrale è stata effettuata attraverso il software di IA Pixyl.Neuro.BV; l’analisi di rs-fMRI è stata effettuata attraverso il programma CONN e l’analisi di TBSS attraverso FSL. Le analisi statistiche sono state effettuate con test statistici parametrici, con p value <0,05 come soglia di significatività. Risultati: Dei 30 pz 6 sono stati esclusi per scarsa qualità delle sequenze 3D T1, con risultanti 24 pazienti analizzati (14 PIRA, 10 CS). I risultati di IA hanno evidenziato una maggior frequenza, statisticamente significativa, di atrofia talamica sinistra (ATsn) nel gruppo PIRA rispetto ai CS e hanno permesso una riclassificazione dei pazienti in due gruppi ATsn e senza ATsn. Clinicamente i due gruppi non mostravano differenze in termini di declino cognitivo (valutato con SDMT). L’analisi di rs-fMRI non ha mostrato differenze significative di connettvità funzionale a riposo tra i gruppi PIRA e CS; mentre ha mostrato una riduzione di connettività tra il giro del cingolo posteriore e delle regioni temporo-occipitali destre (giro linguale, fusiforme, ippocampo e paraippocampo) nei soggetti con ATsn rispetto a quelli senza atrofia talamica. I gruppi ATsn e noATsn mostravo differenze cliniche cognitive evidenziate alla valutazione con SDMT. L’analisi di TBSS ha evidenziato un danno microstutturale di sostanza bianca in termini di FA sia nei soggetti PIRA che con ATsn rispetto ai corrispettivi gruppi di controllo. Conclusioni. Pixyl.Neuro.BV ha permesso di riconoscere il grado di atrofia delle strutture cerebrali nei singoli pazienti, ha permesso di individuare l’atrofia talamica sinistra come pattern volumetrico di atrofia ricorrente nei pazienti PIRA. I soggetti classificati dall’IA con ATsn hanno mostrato una ridotta connettività funzionale a riposo in aree deputate a funzioni cognitive, correlata anche a ridotte performance cognitive riscontrate dall’analisi clinica (SDMT). Sia i soggetti PIRA che i soggetti classificati come con ATsn hanno mostrano danni microstrutturali di sostanza bianca in termini di alterata FA come se l’atrofia talamica possa essere conseguente a fenomeni di degenerazione Walleriana