ETD

• atrofia muscolare spinale
• high field MRI
• magnetic resonance imaging
• muscle MRI
• neurodevelopment
• neuromuscolar disorders
• neurosviluppo
• patologie neuromuscolari
• risonanza magnetica
• spinal muscular atrophy

This PhD project pursued two translational and multidisciplinary aims: investigating central nervous system (CNS) involvement in neuromuscular disorders, particularly spinal muscular atrophy (SMA), and evaluating high- and ultra-high-field MRI as a biomarker in NMDs.
The advent of disease-modifying therapies has changed the natural history of SMA, improving survival while raising new clinical challenges, including the assessment of CNS involvement. The findings on cognitive, language, and behavioural outcomes in SMA, showed possible CNS involvement in SMA type I and in infants identified through newborn screening, with evidence of developmental, language, and behavioural delays. The findings also highlighted limitations of current assessment tools, prompting consideration of alternative approaches.
The second part of the project focused on imaging biomarkers in NMDs and rare diseases. It explored the role of muscle MRI as a diagnostic and monitoring tool, including the use of artificial intelligence, and evaluated the feasibility of ultra-high-field muscle spectroscopy with an innovative coil. Promising results were obtained using hydrogen, phosphorus, and deuterium spectroscopy in both healthy individuals and patients with neuromuscular disorders. The project also explored novel MRI sequences and techniques through selected case series.
This doctoral project advanced the study of clinical and imaging biomarkers in neuromuscular disorders (NMDs). By integrating complementary clinical and neuroradiological approaches, it highlights the complexity of NMDs and the need for multidisciplinary management. The findings support earlier and more accurate diagnosis and have important implications for the design and implementation of future clinical trials.

Il presente progetto di dottorato ha perseguito due obiettivi di ricerca, traslazionali e multidisciplinari: approfondire il coinvolgimento del sistema nervoso centrale (SNC) nelle malattie neuromuscolari (NMD), con particolare riferimento all'atrofia muscolare spinale (SMA), e valutare il ruolo della risonanza magnetica (RM) ad alto e altissimo campo come biomarcatore nelle NMD.
L'introduzione delle terapie modificanti la malattia ha modificato la storia naturale della SMA, migliorando la sopravvivenza e ponendo nuove sfide cliniche, tra cui la valutazione del coinvolgimento del SNC. I risultati hanno evidenziato alterazioni dello sviluppo cognitivo, linguistico e comportamentale nei pazienti con SMA di tipo I e nei bambini identificati mediante screening neonatale. Lo studio ha inoltre messo in luce i limiti degli strumenti di valutazione attualmente disponibili, evidenziando la necessità di metodiche più sensibili.
La seconda parte del progetto ha approfondito il ruolo dei biomarcatori di imaging nelle NMD e nelle malattie rare, valutando la RM muscolare come strumento diagnostico e di monitoraggio, anche mediante approcci di intelligenza artificiale, e la fattibilità della spettroscopia muscolare a campo ultra-alto. I risultati hanno evidenziato il potenziale della spettroscopia dell'idrogeno, del fosforo e del deuterio e l'utilità di nuove sequenze e tecniche di RM, esplorate attraverso casi clinici selezionati.
Complessivamente, il progetto ha ampliato le conoscenze sui biomarcatori clinici e di imaging nelle NMD, evidenziando la necessità di un approccio multidisciplinare e contribuendo allo sviluppo di strategie diagnostiche più precoci e accurate, con rilevanti implicazioni per la progettazione dei futuri studi clinici.