Diffusie strekspier Magnetic resonance imaging in chronische ruggenmerg compressie
Summary
Hier presenteren we een protocol voor de toepassing van Diffusion strekspier imaging parameters te evalueren ruggenmerg compressie.
Abstract
Chronische ruggenmerg compressie is de meest voorkomende oorzaak van het ruggenmerg bijzondere waardevermindering bij patiënten met niet-traumatische ruggenmergschade. Conventionele Magnetic Resonance Imaging (MRI) speelt een belangrijke rol in zowel de bevestiging van de diagnose en de evaluatie van de mate van compressie. Nochtans, is het anatomische detail dat door conventionele MRI wordt verstrekt niet voldoende om neuronale schade nauwkeurig te schatten en/of de mogelijkheid van neuronale terugwinning in de chronische patiënten van het ruggenmerg compressie te beoordelen. In tegenstelling, Diffusion strekspier Imaging (DTI) kan leveren kwantitatieve resultaten volgens de opsporing van watermolecule diffusie in weefsels. In de huidige studie, ontwikkelen we een methodologisch kader ter illustratie van de toepassing van DTI in chronische ruggenmerg compressie ziekte. DTI fractionele anisotropie (FA), schijnbare diffusie coëfficiënten (ADCs), en eigen vector waarden zijn nuttig voor het visualiseren van microstructurele pathologische veranderingen in het ruggenmerg. Verminderde FA en verhogingen van ADCs en eigen vector waarden werden waargenomen bij chronische ruggenmerg compressie patiënten in vergelijking met gezonde controles. DTI kan helpen chirurgen begrijpen ruggenmergletsel ernst en bieden belangrijke informatie met betrekking tot prognose en neurale functionele herstel. Tot slot, dit protocol biedt een gevoelige, gedetailleerde en niet-invasieve tool om het ruggenmerg compressie te evalueren.
Introduction
Chronische ruggenmerg compressie is de meest voorkomende oorzaak van het ruggenmerg impairment1. Deze aandoening kan te wijten zijn aan posterior longitudinale ligament ossificatie, hematoom, cervicale schijf herniatie, wervel degeneratie, of intraspinale tumoren2,3. Chronische ruggenmerg compressie kan leiden tot verschillende graden van functionele tekorten; echter, er zijn klinische gevallen met ernstige ruggenmerg compressie zonder neurologische symptomen en tekenen, evenals patiënten met een milde ruggenmerg compressie, maar ernstige neurologische tekorten4. Onder deze omstandigheden, gevoelige beeldvorming is essentieel om compressie ernst te evalueren en het bereik van de schade te identificeren.
Conventionele MRI speelt een belangrijke rol bij het ophelderen van het ruggenmerg anatomie. Deze techniek wordt meestal gebruikt om de compressiegraad te evalueren vanwege de gevoeligheid voor zachte weefsels5. Veel parameters kunnen worden gemeten van MRI, zoals de heer signaalintensiteit, snoer morfologie, en wervelkanaal gebied. Echter, MRI heeft een aantal beperkingen en levert alleen kwalitatieve informatie in plaats van kwantitatieve resultaten6. Patiënten met een chronische ruggenmerg compressie hebben vaak abnormale signaal veranderingen van de MRI-intensiteit. Echter, verschillen tussen klinische symptomen en MRI-intensiteit veranderingen maken het moeilijk om een functionele aandoening alleen gebaseerd op MRI-kenmerken7te diagnosticeren. Eerdere studies benadrukken deze controverse in termen van de prognostische waarde van MRI T2 hyperintensity in de wervelkolom cord8. Twee groepen meldden dat T2 hyperintensity van het ruggenmerg is een slechte prognostische parameter na de operatie voor chronische ruggenmerg compression8, 9. In tegenstelling, sommige auteurs vonden geen significante associatie tussen T2 signaal veranderingen en prognose8,9. Chen et al. en Druten et al. verdeelde MRI T2 hyperintensities in twee categorieën die overeenkomen met verschillende prognostische uitkomsten10,11. Type 1 toonde vage, vage, onduidelijke grenzen, en deze categorie toonde omkeerbare histologische veranderingen. Type 2 beelden presenteerden intense, goed gedefinieerde grenzen, die overeenkwam met onomkeerbare pathologische schade. Conventionele T1/T2 MRI-technieken bieden geen adequate informatie om deze twee categorieën te identificeren en de patiënt prognose te evalueren. Daarentegen, DTI, een meer verfijnde Imaging techniek, kan helpen bij het verkrijgen van meer specifieke prognostische informatie door kwantitatief detecteren van microstructurele veranderingen in weefsels via watermolecule diffusie.
In de afgelopen jaren heeft DTI garnered toenemende aandacht als gevolg van haar vermogen om het ruggenmerg microarchitectuur te beschrijven. DTI kan meten van de richting en de omvang van de watermolecule diffusie in weefsels. DTI parameters kunnen kwantitatief te evalueren neurale schade bij patiënten met een chronische ruggenmerg compressie. FA en de ADC zijn de meest toegepaste parameters tijdens het ruggenmerg evaluatie. De FA waarde onthult de mate van anisotropie te oriënteren rond axonale vezels en anatomische grenzen te beschrijven12,13. De ADC waarde geeft informatie over de kenmerken van moleculaire beweging in vele richtingen in een driedimensionale ruimte en onthult het gemiddelde van diffusivities langs de drie belangrijkste assen6,12. Veranderingen in deze parameters worden geassocieerd met microstructurele veranderingen die de watermolecule diffusie beïnvloeden. Daarom kunnen chirurgen gebruiken/meten DTI parameters om het ruggenmerg pathologie te identificeren. De huidige studie biedt DTI methoden en processen die meer gedetailleerde prognostische informatie voor de behandeling van patiënten met een chronische ruggenmerg compressie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Conventionele MRI wordt meestal gebruikt om de prognose van patiënten met verschillende wervelkolom voorwaarden te beoordelen. Echter, deze Imaging modaliteit biedt macroscopische anatomische Details in plaats van microstructuur evaluatie14, die de voorspelling van de neurologische functie beperkt. Bovendien kan de traditionele MRI onderschatten de ernst en de omvang van het ruggenmergschade. De opkomst van DTI kan helpen chirurgen om het ruggenmerg functie nauwkeuriger te evalueren door het vers…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door Guangzhou Science and Technology project van China (No. 201607010021) en de Nature Science Foundation van JiangXi (No. 20142BAB205065)
Materials
| 3-Tesla MRI scanner | Siemens | 40708 | Software: NUMARIS/4 |
| Syngo MR B17 | Siemens | 40708 | Software: NUMARIS/4 |
Referenzen
- Sun, G. D., et al. A progressive compression model of thoracic spinal cord injury in mice: function assessment and pathological changes in spinal cord. Neural Regeneration Research. 12 (8), 1365-1374 (2017).
- Watanabe, N., et al. Neurological Recovery after Posterior Spinal Surgery in Patients with Metastatic Epidural Spinal Cord Compression. Acta Medica Okayama. 70 (6), 449 (2016).
- Tatsui, C. E., et al. Spinal Laser Interstitial Thermal Therapy: A Novel Alternative to Surgery for Metastatic Epidural Spinal Cord Compression. Neurosurgery. 79 Suppl 1 (suppl_1), S73 (2016).
- Zheng, W., et al. Application of Diffusion Tensor Imaging Cutoff Value to Evaluate the Severity and Postoperative Neurologic Recovery of Cervical Spondylotic Myelopathy. World Neurosurgery. 118, e849-e855 (2018).
- Ellingson, B. M., Salamon, N., Holly, L. T. Imaging techniques in spinal cord injury. World Neurosurgery. 82 (6), 1351-1358 (2014).
- Zhao, C., et al. Diffusion tensor imaging of spinal cord parenchyma lesion in rat with chronic spinal cord injury. Magnetic Resonance Imaging. 47, 25-32 (2018).
- Mohanty, C., Massicotte, E. M., Fehlings, M. G., Shamji, M. F. The Association of Preoperative Cervical Spine Alignment with Spinal Cord Magnetic Resonance Imaging Hyperintensity and Myelopathy Severity: Analysis of a Series of 124 Cases. Spine. 40 (1), 11-16 (2015).
- Tetreault, L. A., et al. Systematic review of magnetic resonance imaging characteristics that affect treatment decision making and predict clinical outcome in patients with cervical spondylotic myelopathy. Spine. 38 (22 Suppl 1), S89 (2013).
- Nouri, A. . The Role of Magnetic Resonance Imaging in Predicting Surgical Outcome in Patients with Degenerative Cervical Myelopathy. , (2015).
- Chen, C. J., Lyu, R. K., Lee, S. T., Wong, Y. C., Wang, L. J. Intramedullary high signal intensity on T2-weighted MR images in cervical spondylotic myelopathy: prediction of prognosis with type of intensity. Radiology. 221 (3), 789-794 (2001).
- Vedantam, A., Jonathan, A., Rajshekhar, V. Association of magnetic resonance imaging signal changes and outcome prediction after surgery for cervical spondylotic myelopathy. Journal of Neurosurgery Spine. 15 (6), 660 (2011).
- Vedantam, A., et al. Diffusion tensor imaging of the spinal cord: insights from animal and human studies. Neurosurgery. 74 (1), 1-8 (2014).
- Bazley, F. A., et al. DTI for assessing axonal integrity after contusive spinal cord injury and transplantation of oligodendrocyte progenitor cells. Conference Proceedings: Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2012 (4), 82-85 (2012).
- Lewis, M., Yap, P. T., Mccullough, S., Olby, N. The relationship between lesion severity characterized by diffusion tensor imaging and motor function in chronic canine spinal cord injury. Journal of Neurotrauma. 35 (3), (2018).
- Hagmann, P., et al. Understanding diffusion MR imaging techniques: from scalar diffusion-weighted imaging to diffusion tensor imaging and beyond. Radiographics. 26 Suppl 1 (suppl_1), S205 (2006).
- Zheng, W., et al. Time course of diffusion tensor imaging metrics in the chronic spinal cord compression rat model. Acta Radiologica. , 284185118795335 (2018).
- Jones, J. G., Cen, S. Y., Lebel, R. M., Hsieh, P. C., Law, M. Diffusion Tensor Imaging Correlates with the Clinical Assessment of Disease Severity in Cervical Spondylotic Myelopathy and Predicts Outcome following Surgery. American Journal of Neuroradiology. 34 (2), 471-478 (2013).
- Kerkovský, M., et al. Magnetic resonance diffusion tensor imaging in patients with cervical spondylotic spinal cord compression: correlations between clinical and electrophysiological findings. Spine. 37 (1), 48-56 (2012).
- Zheng, W., et al. Application of Diffusion Tensor Imaging Cutoff Value to Evaluate the Severity and Postoperative Neurologic Recovery of Cervical Spondylotic Myelopathy. World Neurosurgery. 118, e849-e855 (2018).
- Thurnher, M. M., Law, M. Diffusion-weighted imaging, diffusion-tensor imaging, and fiber tractography of the spinal cord. Magnetic Resonance Imaging Clinics of North America. 17 (2), 225-244 (2009).
- Cadotte, A., et al. Spinal Cord Segmentation by One Dimensional Normalized Template Matching: A Novel, Quantitative Technique to Analyze Advanced Magnetic Resonance Imaging Data. PLOS ONE. 10 (10), e0139323 (2015).
