Background: The early and accurate diagnosis of genetic myopathies and myositis is essential to guarantee a prompt therapeutic approach and reduce the risk of disease progression considering that these groups of disease may lead to severe muscle atrophy. Although muscle biopsy is still the gold standard, Magnetic Resonance (MR) plays nowadays a significant role in at diagnosis and during the follow-up of these patients. Indeed, it allows a precise detection of acute inflammation, represented by muscle edema at imaging, and chronic changes, represented by muscle atrophy. The Short Tau Inversion Recovery (STIR) sequence allows a good diagnostic performance of edema but it’s affected by lower spatial resolution than other fluid sensitive sequences and does not permit to collect quantitative information. Aim of the study: To assess acute muscle changes (i.e.,edema) in patients with myopathies, including myositis, with STIR, Diffusion Weighted Imaging (DWI), and T2 DIXON. Materials and methods: Patients referring to our tertiary center for myopathy or myositis who underwent an MR scan of the legs including STIR, DWI and T2 DIXON were included in this retrospective study. For each patient, each muscle of the leg was scored for edema according to a five-point progressive scale. Moreover, for each sequence the quality of the images has been evaluated using a 10 point scale (0 poor quality with severe artifacts – 10 excellent quality without artifacts). Using a 1 cm region of interest apparent diffusion coefficient values (i.e., ADCmin and ADCmean) have been extracted from the muscle with the highest grade of edema. The Spearmann coefficient was used to assess the relationship among ADCmin and ADCmean and muscle edema with STIR and T2 DIXON. The independent T-test was used to assess if any difference in ADCmin and/or ADCmean occurred between patients with myopathy or myositis. The ANOVA test was used to compare muscle edema grading and the score of image quality. All statistical analyses were performed with SPSS (IBM SPSS Statistics version 26, IBM Armonk, NY, USA v 27) using p<0.05 as significance level. Results: Thirty-eight patients met the inclusion criteria (13 females; mean age±SD 48±19 years old); eight with myositis. The gastrocnemius medialis was mostly affected. Comparing all sequences a statistical significant differences occurred (DWI 2.09±0.8, STIR 1.56±1 e T2 Dixon 1.66±1; p<0.05 each). The T2 DIXON sequence showed the highest average level of quality (T2 DIXON 7.8; STIR 6.8; and DWI 5.3; p<0.001, each. No statistically significant correlation occurred regarding ADCmin, ADCmean and the grading of edema (p>0.05, each). Patients with myositis had significantly lower values of ADCmin (836±169 vs 1025±220 x10-6 mm2/s, p=0.022). Conclusions: The sequence T2 DIXON demonstrated high quality for muscle assessment while DWI may lead to an overestimation of muscle edema. The use of quantitative data might be useful as biomarker for patients affected by myositis.

La diagnosi precoce ed un’accurata caratterizzazione delle miopatie a trasmissione genetica e delle miositi su base autoimmune sono di fondamentale importanza per permettere un adeguato approccio terapeutico e ridurre la progressione del quadro clinico che conduce ad atrofia muscolare. Sebbene il gold standard nella diagnosi delle miopatie sia la biopsia muscolare, la risonanza magnetica svolge un ruolo fondamentale alla diagnosi e nel follow-up dei pazienti affetti da queste patologie consentendo una precisa valutazione dei segni di infiammazione acuta (i.e., edema) e cronica (i.e., sostituzione fibroadiposa del tessuto muscolare). Anche se le sequenze STIR garantiscono un’ottima performance diagnostica, forniscolo una ridotta risoluzione spaziale rispetto ad altre sequenze sensibili ai fluidi e non consentono l’estrazione di dati quantitativi. Scopo dello studio: L'obiettivo di questo studio è stato di valutare le alterazioni muscolari acute in pazienti affetti da miopatia mediante le sequenze DWI, STIR e T2 DIXON. Materiali e metodi: È stato eseguito uno studio retrospettivo selezionando pazienti adulti con diagnosi o sospetto diagnostico di miosite o miopatia che afferivano presso l’Azienda Ospedaliera di Padova per la diagnosi o il follow-up. Sono stati inclusi solo pazienti che avessero eseguito una RM degli arti inferiori il cui protocollo includesse DWI, STIR e T2 DIXON. Con ogni sequenza si è valutato il grado di edema dei compartimenti muscolari interessati secondo una scala a 5 punti progressiva. Mediante una scala da 0 (pessima qualità, immagine non valutabile) a 10 (qualità eccellente, immagini prive di artefatti) è stata valutata la qualità delle immagini di ogni sequenza. Utilizzando una region of interest di circa 1 cm sono state estratte informazioni quantitative dalle mappe di coefficiente di diffusione apparente (ADC) nel muscolo con maggiore edema in ogni paziente. L’analisi di varianza è stata utilizzata per confrontare lo score dell’edema e la qualità delle immagini mediante ciascuna sequenza. Il coefficiente di Spearmann è stato utilizzato per valutare la relazione tra le variabili ADC (ADCmean e ADCmin) e il grading di edema nelle sequenze STIR e T2 DIXON. È stato utilizzato il t-test per variabili indipendenti per confrontare i valori di ADC tra pazienti con miosite e resto della popolazione. Per le analisi statistiche è stato utilizzato il software SPSS (SPSS, IBM, v.27) applicando p<0,05 come livello di significatività. Risultati: Trentotto pazienti (13 donne; età media 48±19 anni), di cui otto con diagnosi di miosite, hanno soddisfatto i criteri di inclusione. Il muscolo che si è riscontrato avere il maggiore grado di edema è il gastrocnemio mediale; nel confronto tra le varie sequenze a tale livello è emersa una differenza staticamente significativa tra DWI 2,09±0,8, STIR 1,56±1 e T2 DIXON 1,66±1 (p<0,05 per ciascuno). La sequenza T2 DIXON ha dimostrato valori medi più elevati di qualità delle immagini (7,8) rispetto a STIR (6,8) e DWI (5,3) con una differenza statisticamente significativa nel confronto tra le tre (p<0,001). Non è emersa alcuna correlazione tra i valori di ADCmin e ADCmean ed il grading (p>0,05). I pazienti affetti da miosite hanno dimostrato valori significativamente più bassi di ADCmin (836±169 vs 1025±220x10-6 mm2/s , p=0,022) rispetto ai pazienti con miopatia generale. Conclusioni: La sequenza T2 DIXON ha dimostrato di fornire immagini di qualità superiore rispetto alle altre sequenze. La DWI ha dimostrato una qualità delle immagini significativamente più bassa rispetto alle sequenze del protocollo standard con una tendenza alla sovrastima del processo edemigeno, pertanto potrebbe essere caratterizzata da una maggiore variabilità nella valutazione del quadro muscolare dei pazienti. L’utilizzo di variabili quantitative estratte dalle mappe ADC potrebbe essere utile soprattutto nei pazienti con miosite come biomarker di malattia.

La Risonanza Magnetica nelle miopatie: un confronto tra STIR, DWI e T2 Dixon

ZAFFALON, PIETRO
2021/2022

Abstract

Background: The early and accurate diagnosis of genetic myopathies and myositis is essential to guarantee a prompt therapeutic approach and reduce the risk of disease progression considering that these groups of disease may lead to severe muscle atrophy. Although muscle biopsy is still the gold standard, Magnetic Resonance (MR) plays nowadays a significant role in at diagnosis and during the follow-up of these patients. Indeed, it allows a precise detection of acute inflammation, represented by muscle edema at imaging, and chronic changes, represented by muscle atrophy. The Short Tau Inversion Recovery (STIR) sequence allows a good diagnostic performance of edema but it’s affected by lower spatial resolution than other fluid sensitive sequences and does not permit to collect quantitative information. Aim of the study: To assess acute muscle changes (i.e.,edema) in patients with myopathies, including myositis, with STIR, Diffusion Weighted Imaging (DWI), and T2 DIXON. Materials and methods: Patients referring to our tertiary center for myopathy or myositis who underwent an MR scan of the legs including STIR, DWI and T2 DIXON were included in this retrospective study. For each patient, each muscle of the leg was scored for edema according to a five-point progressive scale. Moreover, for each sequence the quality of the images has been evaluated using a 10 point scale (0 poor quality with severe artifacts – 10 excellent quality without artifacts). Using a 1 cm region of interest apparent diffusion coefficient values (i.e., ADCmin and ADCmean) have been extracted from the muscle with the highest grade of edema. The Spearmann coefficient was used to assess the relationship among ADCmin and ADCmean and muscle edema with STIR and T2 DIXON. The independent T-test was used to assess if any difference in ADCmin and/or ADCmean occurred between patients with myopathy or myositis. The ANOVA test was used to compare muscle edema grading and the score of image quality. All statistical analyses were performed with SPSS (IBM SPSS Statistics version 26, IBM Armonk, NY, USA v 27) using p<0.05 as significance level. Results: Thirty-eight patients met the inclusion criteria (13 females; mean age±SD 48±19 years old); eight with myositis. The gastrocnemius medialis was mostly affected. Comparing all sequences a statistical significant differences occurred (DWI 2.09±0.8, STIR 1.56±1 e T2 Dixon 1.66±1; p<0.05 each). The T2 DIXON sequence showed the highest average level of quality (T2 DIXON 7.8; STIR 6.8; and DWI 5.3; p<0.001, each. No statistically significant correlation occurred regarding ADCmin, ADCmean and the grading of edema (p>0.05, each). Patients with myositis had significantly lower values of ADCmin (836±169 vs 1025±220 x10-6 mm2/s, p=0.022). Conclusions: The sequence T2 DIXON demonstrated high quality for muscle assessment while DWI may lead to an overestimation of muscle edema. The use of quantitative data might be useful as biomarker for patients affected by myositis.
2021
Magnetic Resonance Imaging in myopathies: a comparison between STIR, DWI and T2 Dixon
La diagnosi precoce ed un’accurata caratterizzazione delle miopatie a trasmissione genetica e delle miositi su base autoimmune sono di fondamentale importanza per permettere un adeguato approccio terapeutico e ridurre la progressione del quadro clinico che conduce ad atrofia muscolare. Sebbene il gold standard nella diagnosi delle miopatie sia la biopsia muscolare, la risonanza magnetica svolge un ruolo fondamentale alla diagnosi e nel follow-up dei pazienti affetti da queste patologie consentendo una precisa valutazione dei segni di infiammazione acuta (i.e., edema) e cronica (i.e., sostituzione fibroadiposa del tessuto muscolare). Anche se le sequenze STIR garantiscono un’ottima performance diagnostica, forniscolo una ridotta risoluzione spaziale rispetto ad altre sequenze sensibili ai fluidi e non consentono l’estrazione di dati quantitativi. Scopo dello studio: L'obiettivo di questo studio è stato di valutare le alterazioni muscolari acute in pazienti affetti da miopatia mediante le sequenze DWI, STIR e T2 DIXON. Materiali e metodi: È stato eseguito uno studio retrospettivo selezionando pazienti adulti con diagnosi o sospetto diagnostico di miosite o miopatia che afferivano presso l’Azienda Ospedaliera di Padova per la diagnosi o il follow-up. Sono stati inclusi solo pazienti che avessero eseguito una RM degli arti inferiori il cui protocollo includesse DWI, STIR e T2 DIXON. Con ogni sequenza si è valutato il grado di edema dei compartimenti muscolari interessati secondo una scala a 5 punti progressiva. Mediante una scala da 0 (pessima qualità, immagine non valutabile) a 10 (qualità eccellente, immagini prive di artefatti) è stata valutata la qualità delle immagini di ogni sequenza. Utilizzando una region of interest di circa 1 cm sono state estratte informazioni quantitative dalle mappe di coefficiente di diffusione apparente (ADC) nel muscolo con maggiore edema in ogni paziente. L’analisi di varianza è stata utilizzata per confrontare lo score dell’edema e la qualità delle immagini mediante ciascuna sequenza. Il coefficiente di Spearmann è stato utilizzato per valutare la relazione tra le variabili ADC (ADCmean e ADCmin) e il grading di edema nelle sequenze STIR e T2 DIXON. È stato utilizzato il t-test per variabili indipendenti per confrontare i valori di ADC tra pazienti con miosite e resto della popolazione. Per le analisi statistiche è stato utilizzato il software SPSS (SPSS, IBM, v.27) applicando p<0,05 come livello di significatività. Risultati: Trentotto pazienti (13 donne; età media 48±19 anni), di cui otto con diagnosi di miosite, hanno soddisfatto i criteri di inclusione. Il muscolo che si è riscontrato avere il maggiore grado di edema è il gastrocnemio mediale; nel confronto tra le varie sequenze a tale livello è emersa una differenza staticamente significativa tra DWI 2,09±0,8, STIR 1,56±1 e T2 DIXON 1,66±1 (p<0,05 per ciascuno). La sequenza T2 DIXON ha dimostrato valori medi più elevati di qualità delle immagini (7,8) rispetto a STIR (6,8) e DWI (5,3) con una differenza statisticamente significativa nel confronto tra le tre (p<0,001). Non è emersa alcuna correlazione tra i valori di ADCmin e ADCmean ed il grading (p>0,05). I pazienti affetti da miosite hanno dimostrato valori significativamente più bassi di ADCmin (836±169 vs 1025±220x10-6 mm2/s , p=0,022) rispetto ai pazienti con miopatia generale. Conclusioni: La sequenza T2 DIXON ha dimostrato di fornire immagini di qualità superiore rispetto alle altre sequenze. La DWI ha dimostrato una qualità delle immagini significativamente più bassa rispetto alle sequenze del protocollo standard con una tendenza alla sovrastima del processo edemigeno, pertanto potrebbe essere caratterizzata da una maggiore variabilità nella valutazione del quadro muscolare dei pazienti. L’utilizzo di variabili quantitative estratte dalle mappe ADC potrebbe essere utile soprattutto nei pazienti con miosite come biomarker di malattia.
risonanza magnetica
miopatie
edema
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/36450