Advanced neuroimaging techniques in acute ischemic stroke: tissue viability, blood-brain-barrier status and clinical outcome prediction

Abstract

[eng] Imaging has a central role in prognostication and treatment decision making in acute ischemic stroke (AIS). Computed Tomography Perfusion (CTP) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) are used to assess tissue viability and permeability of the Blood-Brain Barrier (BBB), but their sensibility and specificity are limited. This thesis aims to enhance the role of neuroimaging to understand the pathophysiology of AIS and assist a better prognostication of clinical outcomes. The main objectives of this thesis are: 1/ to evaluate the association between CTP-derived information and clinical and radiological outcome of AIS patients depending on baseline clinical and radiological variables and 2/ to evaluate the prognostic significance of BBB disruption measured in CTP and its relationship with the risk of hemorrhagic transformation (HT).

The first objective was addressed in two studies. In the first study, we evaluated the accuracy of CTP-derived ischemic core for the prediction of final infarct volume on MRI according to the time delay to recanalization. In the second study, we assessed the variables that interacted between CTP- derived ischemic core volumes and clinical outcomes and we then constructed a prediction tool based on those variables.

The second objective was addressed in two additional studies. In one study, we sought to identify the optimal CTP-derived parameters for the prediction of parenchymal hemorrhage after endovascular treatment and how these predictors could be affected by the duration of brain ischemia. In the other study, we analyzed the potential synergistic effects between glucose, blood perfusion parameters and brain hemorrhagic risk in patients treated with mechanical thrombectomy.

Overall these studies reinforced the strengths and limitations of CTP for predicting relevant clinical and radiological outcomes in AIS.

[cat] El diagnòstic per imatge té un paper fonamental en el pronòstic i la presa de decisions en el tractament de l’ictus isquèmic agut. La Tomografia Computaritzada de Perfusió (TCP) i la Ressonància Magnètica (RM) s’utilitzen per avaluar la viabilitat del teixit cerebral i la permeabilitat de la barrera hematoencefàlica (BHE), però la seva sensibilitat i especificitat són limitades. Aquesta tesi doctoral pretén millorar el paper de la neuroimatge en el coneixement de la fisiopatologia de l’ictus i ajudar a aconseguir una millor predicció del pronòstic clínic i radiològic dels pacients. Els principals objectius de la tesi són: 1/ avaluar l’associació entre la informació derivada de la TCP i el pronòstic clínic i radiològic dels pacients amb ictus isquèmic agut en funció de les variables clíniques i radiològiques basals y 2/ avaluar la importància pronòstica de l’alteració de la BHE mesurada en la TCP i la seva relació amb el risc de transformació hemorràgica.

El primer objectiu es va abordar en dos estudis. En el primer estudi, es va avaluar la precisió de la definició del nucli de l’infart a la TCP per a la predicció del volum final d’infart mesurat a la RM en funció del temps de l’inici de símptomes fins a la recanalització. En el segon estudi, es van avaluar les variables que interactuaven en l’associació entre el volum de nucli de l’infart definit a la TCP i el pronòstic clínic i, a continuació, es va crear una eina de predicció basada en aquestes variables.

El segon objectiu es va abordar en dos estudis addicionals. En el primer estudi, es van identificar els paràmetres òptims definits a la TCP per a la predicció de l’hemorràgia parenquimatosa després de l’administració del tractament endovascular i com aquests predictors es podien veure afectats per la duració de la isquèmia. En el segon estudi, es van analitzar els possibles efectes sinèrgics entre la glucosa, els paràmetres de perfusió sanguínia i el risc hemorràgic en pacients tractats amb trombectomia mecànica.

En general, aquests estudis reforcen les fortaleses i limitacions de la TCP per la predicció del pronòstic clínic i radiològic a l’ictus isquèmic agut.

[spa] El diagnóstico por imagen tiene un papel fundamental en el pronóstico y toma de decisiones en el tratamiento del ictus isquémico agudo. La Tomografía Computarizada de Perfusión (TCP) y la Resonancia Magnética (RM) se utilizan para evaluar la viabilidad del tejido cerebral y la permeabilidad de la barrera hematoencefálica (BHE), pero su sensibilidad y especificidad son limitadas. Esta tesis doctoral pretende mejorar el papel de la neuroimagen en el conocimiento de la fisiopatología del ictus y ayudar a conseguir una mejor predicción del pronóstico clínico y radiológico de los pacientes. Los principales objetivos de la tesis son: 1/ evaluar la asociación entre la información derivada de la TCP y el pronóstico clínico y radiológico de los pacientes con ictus isquémico agudo en función de las variables clínicas y radiológicas basales y 2/ evaluar la importancia pronóstica de la alteración de la BHE medida en la TCP y su relación con el riesgo de transformación hemorrágica. El primer objetivo se abordó en dos estudios. En el primer estudio se evaluó la precisión de la definición del núcleo del infarto en la TCP para la predicción del volumen final del infarto medido en la RM en función del tiempo desde el inicio de los síntomas hasta la recanalización. En el segundo estudio se evaluaron las variables que interactuaban en la asociación entre el volumen del núcleo del infarto definido en la TCP y el pronóstico clínico y, a continuación, se creó una herramienta de predicción basada en estas variables. El segundo objetivo se abordó en dos estudios adicionales. En el primer estudio se identificaron los parámetros óptimos definidos en la TCP para la predicción de la hemorragia parenquimatosa después de la administración del tratamiento endovascular y cómo estos predictores se podían ver afectados por la duración de la isquemia. En el segundo estudio se analizaron los posibles efectos sinérgicos entre la glucosa, los parámetros de perfusión sanguínea y el riesgo hemorrágico en pacientes tratados con trombectomía mecánica. En general, estos estudios refuerzan las fortalezas y limitaciones de la TCP para la predicción del pronóstico clínico y radiológico en pacientes afectos de un ictus isquémico agudo.