diagnostica strumentale neurofisiologica

diagnostica strumentale neurofisiologica

La neurofisiologia clinica (NFC) utilizza metodiche strumentali che si basano fondamentalmente sull’analisi dei segnali elettrici prodotti spontaneamente o indotti a livello del sistema nervoso centrale, del sistema nervoso periferico, della giunzione neuromuscolare e del muscolo. Attraverso la registrazione, la misura e l’interpretazione di questi potenziali, le tecniche strumentali neurofisiologiche contribuiscono alla diagnosi delle malattie neurologiche e neuromuscolari. Le principali tecniche di NFC sono l’elettroencefalografia (EEG), l’elettromiografia (EMG), la neurografia (ENG), le metodiche per studiare la trasmissione neuromuscolare, lo studio dei riflessi, i potenziali evocati (PE), i PE motori (PEM) da stimolazione magnetica transcranica (TMS), la polisonnografia (PSG) e i test di funzionalità autonomica. Nella maggior parte dei casi, la diagnostica strumentale neurofisiologica (DSN) è minimamente invasiva per il paziente. Le tecniche di NFC pertanto sono molto utili anche per il monitoraggio dei pazienti neurologici e neuromuscolari. [➔ elettroencefalografia; elettrofisiologia del sistema nervoso; imaging cerebrale funzionale; risonanza magnetica; tomografia computerizzata]

Le metodiche strumentali di NFC si sono diffuse nella pratica solo quando lo sviluppo tecnologico e, in particolar modo, i sistemi di amplificazione elettronica del segnale e il computer hanno reso queste tecniche attendibili e sicure. Per es., le prime misure della velocità di conduzione nervosa nei mammiferi risalgono a circa 150 anni fa, ma solamente negli anni Sessanta del secolo scorso, dopo la diffusione dei primi strumenti digitali, queste tecniche hanno trovato applicazione clinica nell’uomo. Per essere affidabili, gli studi neurofisiologici devono essere eseguiti in modo rigoroso utilizzando strumentazioni ed elettrodi conformi alle linee guida internazionali e una metodologia di esecuzione e di analisi dei risultati che siano aderenti alle raccomandazioni condivise dalla comunità scientifica. È inoltre indispensabile basarsi su valori normativi o di riferimento che siano riproducibili e statisticamente validi. La valutazione neurofisiologica clinica deve essere considerata un’estensione dell’esame neurologico e non semplicemente un test di laboratorio. La DSN non solo verifica o esclude un sospetto clinico, ma fornisce anche una definizione precisa della sede, del tipo e del grado di lesione e rivela anche anormalità silenti sul piano clinico. In generale, le metodiche neurofisiologiche descrivono e quantificano le funzioni e le alterazioni fisiopatologiche del sistema nervoso e muscolare. La NFC affianca e completa l’indagine anamnestica e l’esame obbiettivo per valutare le funzioni motorie, sensitive, la compromissione della coscienza e le funzioni cognitive, autonomiche ed il sonno. Una o più tecniche di NFC permettono di studiare ciascun sistema contribuendo a determinare la gravità del danno. In relazione al problema clinico del paziente, si ipotizza una sede di lesione e si scelgono le metodiche di DSN adatte a studiare la funzione di quella regione e delle strutture di cui si sospetta il coinvolgimento. Per es., i disturbi della sensibilità possono essere valutati con test quali gli studi di conduzione del nervo sensitivo e i PE somatosensoriali (PESS), il coma mediante l’EEG, i PE acustici (PEA), i PESS. La NFC può anche essere utile a definire l’evoluzione e la prognosi di una malattia grazie al fatto che, in relazione al decorso più o meno rapido o in miglioramento della malattia, si possono spesso rilevare reperti neurofisiologici differenti. Le tecniche di NFC possono essere applicate anche in corso di interventi chirurgici a vari livelli del sistema nervoso centrale e del sistema nervoso periferico. Tramite il monitoraggio intraoperatorio è possibile, per es., identificare le aree motorie per evitare di danneggiarle durante l’intervento di asportazione di un tumore cerebrale, oppure verificare l’integrità del midollo in corso di interventi a livello spinale.

La diagnostica strumentale neurofisiologica delle malattie dell’encefalo

Dal punto di vista anatomico, l’encefalo è costituito dal cervello, dal tronco encefalico e dal cervelletto. La DSN delle malattie dell’encefalo comprende l’EEG, i PE, i PEM e lo studio dei riflessi troncoencefalici.

Elettroencefalografia. L’EEG è una tecnica non invasiva che consente di registrare l’attività elettrica cerebrale spontanea al fine di valutare la funzione del cervello, e che trova particolari applicazioni nell’epilessia (➔) e nei disturbi della coscienza. L’attività elettrica cerebrale spontanea viene registrata mediante elettrodi posti sul cuoio capelluto secondo una disposizione standardizzata che prende il nome di sistema 10-20 di Jasper e che consente di raccogliere informazioni dalle differenti regioni corticali. L’utilità dell’EEG in alcune patologie neurologiche persiste nonostante lo sviluppo delle più avanzate tecniche di neuroimaging, TC e RMN; per es., nella valutazione dei pazienti con epilessia l’EEG rimane l’indagine strumentale più importante e informativa che può mettere in evidenza caratteristiche alterazioni limitate ad alcune derivazioni, ovvero modificazioni diffuse, orientando così verso forme focali o generalizzate e guidando le scelte terapeutiche. La sensibilità diagnostica dell’EEG nell’epilessia sfiora il 90% quando le registrazioni sono ripetute nel tempo. Gli avanzamenti tecnologici hanno accresciuto l’utilità diagnostica dell’EEG. L’EEG dinamico (Holter) che consiste in una registrazione prolungata nelle 24 ore mediante un registratore portatile, aumenta le probabilità di registrare una crisi. La video-eeg, registrazione contemporanea dell’EEG e di un video, permette di ottenere una documentazione delle anomalie elettriche cerebrali di un paziente nello stesso momento in cui si presentano le manifestazioni cliniche critiche.

Potenziali evocati. I PE sono potenziali elettrici generati lungo le vie nervose a livello periferico e centrale evocati dalla stimolazione delle specifiche vie di senso. I PE sono generalmente di basso voltaggio e si confondono con l’attività EEG di fondo. Per questa ragione è necessario utilizzare una particolare metodologia che preveda la ripetizione degli stimoli e la sovrapposizione elettronica (averaging) dei singoli tracciati ottenuti, in modo da estrarre il segnale dei PE dal tracciato EEG, grazie al fatto che questi si verificano dopo un intervallo di tempo costante dallo stimolo stesso. I PE più spesso utilizzati sono: i PESS, evocati da stimoli elettrici applicati sulle regioni cutanee corrispondenti al decorso dei nervi (più comunemente nervo mediano e nervo tibiale); i PE visivi (PEV) prodotti generalmente da stimoli strutturati come un’immagine di scacchiera su un monitor in cui i quadrati bianchi e neri si alternano con una frequenza determinata; i PEA, generati da stimoli acustici applicati tramite una cuffia. I PE sono costituiti da deflessioni, definite componenti, indicate in base alla loro polarità e al tempo che in media intercorre tra stimolo e potenziale nei soggetti normali (latenza). Per es., la componente P100 dei PEV indica un’onda di polarità positiva (che per convenzione è quella verso il basso) che si genera a 100 ms dallo stimolo. Per ciascun tipo di PE sono descritte componenti delle quali è nota, con buona approssimazione, la sede dei generatori neuronali. Pertanto, dall’analisi della latenza, dell’ampiezza, della morfologia e dei tempi che intercorrono tra una componente e l’altra, è possibile trarre utili informazioni sull’integrità e sulla funzione delle strutture e delle vie coinvolte. Per es., i PESS consentono di documentare disturbi della sensibilità somatica e di localizzarne l’origine a livello periferico o centrale, i PEA forniscono dati sulle alterazioni dei nervi acustici e del tronco cerebrale, mentre i PEV sono spesso usati per la diagnosi di neuriti ottiche nel corso di sclerosi multipla.

Potenziali evocati motori. Caratteristiche particolari presentano i PEM che vengono ottenuti per stimolazione transcutanea della corteccia motoria con stimolo elettrico o magnetico. La stimolazione magnetica transcranica (TMS), ampiamente utilizzata perché non dolorosa, attiva i motoneuroni corticali indirettamente per via transinaptica, mentre lo stimolo elettrico ad alto voltaggio attiva direttamente gli assoni dei motoneuroni a livello del punto di origine dell’assone. I PEM registrabili con elettrodi di superficie dai muscoli scheletrici, forniscono informazioni sull’integrità e sulla funzionalità delle vie motorie centrali coinvolte in molteplici malattie neurologiche, sia acquisite come le vasculopatie cerebrali acute o la sclerosi multipla, sia genetiche come le paraparesi spastiche ereditarie.

La diagnostica strumentale neurofisiologica dei disturbi della coscienza

La DSN è di notevole utilità per definire i criteri diagnostici e prognostici dei disturbi della coscienza dello stato vegetativo e dello stato di minima coscienza, che seguono il coma da gravi lesioni encefaliche. La coscienza ha due componenti, la vigilanza (➔) e la consapevolezza di sé e dell’ambiente (contenuti della coscienza). Lo stato di coma è caratterizzato da un’assenza di coscienza per alterazione dei sistemi neuronali che mantengono la vigilanza (formazione reticolare attivante). Il coma è una condizione transitoria che può evolvere verso la morte encefalica o verso il recupero della vigilanza, caratterizzato dalla riapertura degli occhi spontanea o a seguito di stimoli esogeni. La riapertura degli occhi non è sufficiente per definire lo stato clinico che segue il coma. È infatti indispensabile stabilire il grado di parziale o completa coscienza del paziente che recupera la vigilanza. Anche se la valutazione clinica del paziente durante il coma e nella fase che lo segue, rimane lo strumento più utile a scopo diagnostico e prognostico, gli esami strumentali, tra cui la DSN, possono essere di notevole utilità per chiarire i meccanismi fisiopatologici e differenziare il coma da condizioni apparentemente simili ma profondamente differenti, come la sindrome locked-in (➔ deafferentazione, sindrome da). Nei disturbi della coscienza, le metodiche neurofisiologiche comunemente utilizzate ai fini clinico-diagnostici sono l’EEG e i PE a breve latenza mentre i PE evento-correlati (ERPS) sono tuttora da ritenersi sperimentali. Gli ERPS sono PE endogeni o cognitivi e si producono solo quando il soggetto accentra la propria attenzione su uno stimolo che giudica rilevante oppure deviante rispetto ad altri stimoli. La valutazione clinica e neurofisiologica del paziente con disturbi della coscienza deve iniziare nella fase acuta/subacuta del disturbo di coscienza e proseguire in modo consequenziale.

L’accertamento di morte cerebrale. La morte cerebrale si definisce come la cessazione irreversibile di tutte le funzioni dell’encefalo. La presenza di questa condizione in soggetti con lesioni encefaliche e sottoposti a trattamento rianimatorio, deve essere diagnosticata con una procedura codificata dalla legge che prevede anche l’esecuzione, con specifiche modalità, di un EEG che dimostri l’assenza di attività elettrica cerebrale per la durata di almeno 30 minuti all’inizio e alla fine delle sei ore del periodo di osservazione.

La diagnostica strumentale neurofisiologica nei disturbi delle funzioni vegetative e del sonno

Per distinguere le varie fasi del sonno (➔) è necessario registrare multiple variabili fisiologiche mediante la polisonnografia notturna (PSN). Questa tecnica prevede almeno la registrazione dell’eeg, dei movimenti oculari mediante elettro-oculogramma, dell’EMG dei muscoli sottomentonieri, dell’elettrocardiogramma e del respiro nasale e toracico, ma possono essere effettuate anche altre misurazioni. Per es., la PSN consente di distinguere la fase del sonno caratterizzata dalla presenza di movimenti oculari rapidi (fase REM) dalle fasi non-REM e di sonno a onde lente che si alternano variamente nel corso della notte, definendo un ipnogramma. La PSN fornisce pertanto utili informazioni nelle patologie del sonno, dissonnie e parasonnie, e riesce a distinguere per es. le apnee notturne di tipo ostruttivo dalle apnee centrali con rilevanti implicazioni terapeutiche. La PSN può essere associata a registrazione video (video-PSN) consentendo di do;cumentare eventuali fenomeni comportamentali e motori durante il sonno come crisi epilettiche, sonnambulismo, movimenti periodici. La DSN comprende anche i test di funzionalità vegetativa, che segnalano alterazioni del sistema nervoso autonomico simpatico e parasimpatico, al livello del tronco dell’encefalo. I test più usati nella pratica clinica sono i riflessi cardiovascolari, che valutano le modificazioni di frequenza cardiaca e pressione arteriosa in rapporto ai cambiamenti di postura, all’attività respiratoria, al freddo, allo sforzo, e lo studio delle risposte simpatico-cutanee, rappresentate da potenziali legati all’attività delle ghiandole sudoripare indotta da vari stimoli. Le principali indicazioni all’esecuzione di queste indagini sono rappresentate dagli episodi sincopali, dall’ipotensione ortostatica, dalle disautonomiein corso di polineuropatie e dai parkinsonismi.

La diagnostica strumentale neurofisiologica delle malattie del midollo spinale

L’esplorazione neurofisiologica può essere adoperata per definire il tipo e l’estensione di un danno midollare. Sono particolarmente informative le metodiche che studiano le lunghe vie midollari ascendenti e discendenti. In pazienti con trauma midollare la DSN può consentire di dimostrare se la lesione è completa oppure incompleta. Nei pazienti con sclerosi multipla i PESS e i PEM sono molto utili per rivelare un coinvolgimento a livello midollare delle vie somato-sensoriali e motorie centrali che non abbia prodotto segni clinici evidenti. L’EMG consente invece di mettere in evidenza la compromissione dei motoneuroni periferici a livello spinale e pertanto fornisce indicazioni sulla topografia del danno.

La diagnostica strumentale neurofisiologica delle malattie neuromuscolari

L’applicazione della DSN alle malattie neuromuscolari permette di identificare anomalie funzionali del nervo, del muscolo, del neurone motorio o sensitivo e della giunzione neuromuscolare; permette altresì di localizzarne la sede, di definirne il tipo, di determinarne la distribuzione e la gravità. Lo studio elettrofisiologico aiuta inoltre a stimare l’epoca a cui risale una lesione nervosa e quindi la durata di malattia; contribuisce inoltre a determinare la progressione o il miglioramento della disfunzione. La DSN è quindi un valido aiuto nella diagnosi o prognosi di una malattia, nella scelta di opzioni terapeutiche e nella valutazione degli effetti di una cura. L’EMG convenzionale con ago concentrico si compone di tre fasi: la ricerca dell’attività spontanea, lo studio dei potenziali di unità motoria (PUM) e lo studio del tracciato da sforzo. Ciascuna di queste fasi dell’esame fornisce informazioni differenti che devono essere integrate. Per es., la presenza di attività spontanea di fibrillazione, un allungamento della durata dei PUM e un tracciato da sforzo massimo impoverito sono indicativi di una sofferenza muscolare secondaria a patologia della componente nervosa dell’unità motoria. Tenendo conto che lo studio elettromiografico richiede l’inserzione di elettrodi ad ago nel muscolo, la valutazione EMG deve essere impostata utilizzando protocolli definiti allo scopo di rispondere ai quesiti clinici posti con la massima efficacia e il minore disagio per il paziente. Gli studi di conduzione motoria e sensitiva (ENG) sfruttano la possibilità di stimolare elettricamente le fibre nervose periferiche e di registrare i relativi potenziali. Stimolando le fibre sensitive si può registrare dal nervo il potenziale sensitivo (SAP) mentre stimolando le fibre motorie si registra dal muscolo il potenziale muscolare composto (CMAP). La dimensione di questi segnali (ampiezza), la loro durata e la loro forma dipendono dal numero e dalla funzionalità delle fibre del nervo. È possibile anche calcolare la velocità di conduzione lungo le fibre sensitive e motorie. L’analisi di tutti questi parametri consente, esempio per es., di formulare ipotesi attendibili sulla natura delle alterazioni delle fibre nervose periferiche in una neuropatia. Altre metodiche strettamente connesse alla ENG, come la registrazione delle onde tardive F e il riflesso H, studiano il tratto prossimale delle fibre nervose e trovano pertanto particolare applicazione nelle patologie delle radici e dei plessi. La diagnosi elettrofisiologica delle malattie della giunzione neuromuscolare quali la miastenia, il botulismo, la sindrome miastenica di Lambert-Eaton si fonda sul test delle stimolazioni ripetitive (SR) e sull’EMG di singola fibra (SFEMG). Le sr si praticano con la stessa modalità dell’ENG motoria stimolando le fibre motorie e registrando il CMAP dal muscolo corrispettivo. La stimolazione tuttavia non è singola, ma ripetuta, allo scopo di affaticare il sistema nervo-muscolo e mettere così in evidenza un difetto della trasmissione neuromuscolare, per es. rivelato nella miastenia da una caduta di ampiezza del CMAP in corso di SR. La SFEMG è una tecnica meno diffusa, ma molto sensibile e si effettua con un ago e una procedura che consentono di registrare i segnali generati da singole fibrocellule muscolari. Dal riscontro di un’aumentata variabilità degli intervalli tra i segnali di due fibre appartenenti alla stessa unità motoria, si ricava la dimostrazione di un disturbo della trasmissione neuromuscolare.