Diffusion Tensor Magnetresonanztomographie bei chronischer WirbelsäulenkorrekUnterdrückung

Zusammenfassung

Hier stellen wir ein Protokoll für die Anwendung von Diffusion-Tenor-Bildungsparametern zur Bewertung der Rückenmarkskompression vor.

Zusammenfassung

Die chronische Rückenmarkskompression ist die häufigste Ursache für die Beeinträchtigung des Rückenmarks bei Patienten mit nicht-traumatischen Rückenmarksschäden. Die konventionelle Magnetresonanztomographie (MRT) spielt eine wichtige Rolle bei der Bestätigung der Diagnose und der Bewertung des Kompressionsgrades. Das anatomische Detail, das herkömmliche MRT liefert, reicht jedoch nicht aus, um neuronale Schäden genau zu schätzen und die Möglichkeit der neuronalen Genesung bei chronischen Kompressionspatienten des Rückenmarks zu beurteilen. Im Gegensatz dazu kann die Diffusionsten-Sor-Bildgebung (DTI) quantitative Ergebnisse liefern, die dem Nachweis der Diffusion von Wassermolekülen im Gewebe entsprechen. In der vorliegenden Studie entwickeln wir einen methodischen Rahmen, um die Anwendung von DTI bei chronischen Rückenmarkskompressionserkrankungen zu veranschaulichen. Die DTI Fraktionale Anisotropie (FA), scheinbare Diffusionskoeffizienten (ADCs) und Eigenvektorwerte sind nützlich, um mikrostrukturelle pathologische Veränderungen im Rückenmark zu visualisieren. Bei chronischen Rückenmarkskompressionspatienten wurden im Vergleich zu gesunden Kontrollen verminderte FA und Steigerungen der ADCs und Eigenvektorwerte beobachtet. DTI könnte Chirurgen helfen, die Schwere der Rückenmarksverletzung zu verstehen und wichtige Informationen über Prognose und neuronale funktionelle Genesung zu liefern. Abschließend möchte ich sagen, dass dieses Protokoll ein sensibles, detailliertes und nicht-invasives Werkzeug zur Bewertung der Bandbankkompression bietet.

Einleitung

Die chronische Rückenmarkskompression ist die häufigste Ursache für Rückenmarksbeeinträchtigungen. Dieser Zustand kann durch die nachträgliche Längsbandverknöcherung,Hämatom, Zervikalscheibenentnahme, Wirbeldegeneration oder intraspinale Tumoren 2,3 bedingt sein. Die chronische Kompression des Rückenmarks kann zu verschiedenen Grad an funktionellen Defiziten führen; Es gibt jedoch klinische Fälle mit schwerer Rückenmarkskompression ohne neurologische Symptome und Symptome, sowie Patienten mit leichter Rückenmarkskompression, aber schweren neurologischen Defiziten 4. Unter diesen Umständen ist eine sensible Bildgebung unerlässlich, um die Schwere der Kompression zu bewerten und den Schadensbereich zu ermitteln.

Konventionelle MRT spielt eine wichtige Rolle bei der Aufklärung der Querschnittsanatomie. Diese Technik wird in der Regel verwendet, um den Kompressionsgrad wegen seiner Empfindlichkeit gegenüber Weichteilen^zubewerten 5. Viele Parameter lassen sich aus MRT messen, wie die MR-Signalintensität, die Kabelmorphologie und der Wirbelkanalbereich. Allerdings hat MRI einige Einschränkungen und liefert nur qualitative Informationen statt quantitativer Ergebnisse⁶. Patienten mit chronischer Rückenmarkskompression haben oft abnorme Signalveränderungen der MRT-Intensität. Die Diskrepanzen zwischen klinischen Symptomen und MRT-Intensitätsänderungen machen es jedoch schwierig, einen funktionellen Zustand zu diagnostizieren, der ausschließlich auf MRT-Eigenschaften 7 basiert. Frühere Studien zeigen diese Kontroverse hinsichtlich des prognostischen Wertes von MRT T2 Hyperintensität im Wirbelsäulenkord8 auf. Zwei Gruppen berichteten, dass T2-Hyperintensität des Rückenmarks ein schlechter prognostischer Parameter nach der Operation für chronische Rückenmarkkompression8,9 ist. Einige Autoren fanden dagegen keinen signifikanten Zusammenhang zwischen T2-Signalveränderungen und Prognose^8,9. Chen et al. und Vedantam et al. teilten MRI T2 Hyperintensitäten in zwei^Kategorien, die den unterschiedlichen prognostischen Ergebnissen 10,¹¹entsprechen. Typ 1 zeigte schwache, unscharfe, unscharfe Grenzen, und diese Kategorie zeigte umkehrbare histologische Veränderungen. Typ-2-Bilder zeigten intensive, klar definierte Ränder, die irreversiblen pathologischen Schäden entsprachen. Herkömmliche Thal-T2-MRI-Techniken liefern keine ausreichenden Informationen, um diese beiden Kategorien zu identifizieren und die Patientenprognose zu bewerten. Im Gegensatz dazu kann DTI, eine ausgeklügeltere bildgebende Bildgebung, dazu beitragen, spezifischere prognostische Informationen zu erhalten, indem mikrostrukturelle Veränderungen im Gewebe quantitativ über die Diffusion von Wassermolekül quantitativ erkannt werden.

In den letzten Jahren hat DTI durch seine Fähigkeit, die Mikroarchitektur des Rückenmarks zu beschreiben, immer mehr Aufmerksamkeit erregt. DTI kann die Richtung und Größe der Wassermolekül-Diffusion im Gewebe messen. DTI-Parameter können neuronale Schäden bei Patienten mit chronischer Rückenmarkskompression quantitativ bewerten. FA und ADC sind die am häufigsten angewandten Parameter bei der Rückenmarksbewertung. Der FA-Wert zeigt den Grad der Anisotropie, um umgebende Axonfasern zu orientieren und anatomische Grenzen^12,13zu beschreiben. Der ADC-Wert gibt Aufschluss über die Eigenschaften der molekularen Bewegung in viele Richtungen in einem dreidimensionalen Raum^undzeigt den Mittelwert der Beugung entlang der drei Hauptachsen 6,12^. Veränderungen in diesen Parametern sind mit mikrostrukturellen Veränderungen verbunden, die die Verbreitung von Wassermolekülen beeinflussen. Daher können Chirurgen die DTI-Parameter nutzen, um die Pathologie des Rückenmarks zu identifizieren. Die vorliegende Studie liefert DTI-Methoden und-Verfahren, die detailliertere prognostische Informationen zur Behandlung von Patienten mit chronischer Rückenmarkskompression liefern.

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Protokoll

Die Studie wurde von der lokalen Ärzteethikkommission in Guangzhou First People es Hospital in China genehmigt. Unterschriebene Einverständnisformulare wurden vor der Teilnahme von gesunden Freiwilligen und Teilnehmern eingeholt. Alle Studien wurden in Übereinstimmung mit der Weltärztebund Erklärung von Helsinki durchgeführt.

1. Themenvorbereitung

1. Stellen Sie sicher, dass jeder Teilnehmer die folgenden Kriterien für die chronische Rückenmarkskompression erfüllt: A) eine Geschichte des Verlustes von signifikanter neurologischer Funktion, b) eine positive myelopathietische körperliche Untersuchung, und c) MRT-Nachweis der Zervikalkabelkompression.
   NOTE: Die Ausschlusskriterien sind a) Unfähigkeit, schriftliche Zustimmung zu erteilen, und b) Unfähigkeit, DTI-Parameter von Artefakten zu erhalten. Bei Kontrollen sind die Einschlusskriterien a) keine Geschichte signifikanter Rücken-oder Nackenverletzungen, neurologischer Störungen oder Wirbelsäulenoperationen; b) keine MRT-Beweise für die Zervikalkordkompression.
2. Fsk jeden Teilnehmer, um ein Einwilligungsformular auszufüllen und zu unterschreiben, das die MRI-Sicherheitsrichtlinien und das Bildungsprotokoll enthält. Konkret werden Patienten mit chronischer Rückenmarkskompression mit MRT präoperativ und 1 Jahr postoperativ untersucht.
3. Rovide Ohrstöpsel für jeden Teilnehmer. Legen Sie sie in eine unterschallende Position mit einer kopfhaltigen Halspule, die den Halsbereich umschließt, und einem Wahrzeichen auf der Schilddrüsenknorpelebene. Sorgen Sie dafür, dass sich jeder Teilnehmer in einer komfortablen Position befindet, die die Bewegung effektiv reduziert.

2. Struktur-MRI-Parameter

NOTE: Anatomische T1-gewichtete (T1 W) Bilder, T2-gewichtete (T2 W)-Bilder und DTI, die auf einem 3 Tesla MRT-Scanner mit einer 16-Kanal-Kopfspule aufgenommen wurden.

1. Verwenden Sie ein schnelles Störstuume-Echo (FPGR) für die Lokalisierung des Scannens, um axiale, sagittaler und koronale Positionskarten zu erhalten.
2. Positionieren Sie die Sagittal-Positionierungslinie mit den koronalen Positionskarten, um sicherzustellen, dass die Positionierungsbasis parallel zum Wirbelkanal (Rückenmark) verläuft; Zuerst die Sagittalebene T2 W lokalisieren, dann die Sagittal-T1 W Positionierungslinie in die T2 W-Positionierungslinie kopieren und einfügen.
   1. Verwenden Sie folgende Bildparameter für die Abbildung T1 W und T2 W Sagittal: Sichtfeld (FOV) = 240 mm x 240 mm, Voxelgröße = 1,0 mm x 0,8 mm x 3,0 mm, Scheibenspalt = 0,3 mm, Scheibendicke = 3 mm, Anzahl der Erregung (NEX) = 2, Klapprichtung = FH (FH) , und die Zeit des Echos (TE)/. Erhalten Sie neun Sagittalbilder, die das gesamte Halswirbelsäule abdecken.
3. Positionieren Sie die axiale Positionierungslinie auf dem Sagittal T2 W Bild und bedecken Sie die Bandscheibe von C2/3 bis C6/7, wobei der Anteroposteriendurchmesser des Bandraumes zentriert wird. Verwenden Sie die folgenden Bildparameter: FOV = 180 mm x 180 mm, Voxelgröße = 0,7 mm x 0,6 mm x 3,0 mm, Scheibendicke = 3 mm, Ausklapprichtung = anterior/posterior (AP), NEX = 2, und TE/TR = 120/3000 ms.
4. Positionieren Sie die axiale Positionierungslinie auf dem Sagittal T2 W Bild, die sich auf den Anteroposteror-Durchmesser des Bandraumes konzentriert, mit 45 Scheiben, die das Halswirbelsäule von C1 bis C7 bedecken.
   1. Holen Sie sich DTI über die folgende Sequenz: Einschuss-Spin-Echo-Echo-Planar-Bildgebung (SE-EPI) mit 20 orthogonalen Richtungen. Nicht-coplanare Diffusionsrichtungen mit b-Wert = 800 s/mm 2.
   2. Verwenden Sie folgende Bildparameter: FOV = 230 mm x 230 mm, Akquisitionsmatrix = 98 x 98, rekonstruierte Auflösung = 1,17 x 1,17, Scheibendicke = 3 mm, Ausklapprichtung = AP, NEX = 2, EPI-Faktor = 98, und TE/TR = 74/8300 ms. Im MRI-Protokoll, wie in Abbildung1 gezeigt.
      NOTE: Der Zeitverlauf, in dem das MRT und das DTI-Protokoll zusammengefasst werden, ist in Abbildung1 dargestellt.

3. Bildaufbereitung und Datenmessindizes

1. Übertragen Sie automatisch alle Scanbilder auf den Syngo MR B17. Laden Sie die T2 W Sagittal-und Axialabbildung des Zwischenraumes in die Filmschnittstelle und finden Sie den komprimiertesten Teil des Halswirbels.
2. In der 2:1-Betrachtungsschnittstelle laden Sie das FA-Bild und klicken auf die Registerkarte Positionsanzeige: Serie. Zählen Sie und zeichnen Sie das Niveau der höchsten Kompression von oben nach unten auf der Standortkarte auf.
3. Klicken Sie auf die Registerkarte Datei, um das Tensor-Bild auszuwählen, und verwenden Sie dann die Werkzeugleiste für Anwendungen oben links auf dem Bildschirm, um Neuro 3D-MR) auszuwählen , um automatisch ADC und FA Colormaps zu erstellen.
4. Schalten Sie sich auf das Niveau der höchsten Kompressionsstelle und erstellen Sie kugelförmige Regionen von Interesse (ROIs) mit identischen Volumina (mit einer Größe von 6 mm 3), indem Sie den Startbewertungsmodus verwenden. Die ROIs müssen ausgewählt werden, einschließlich des inneren Rückenmarks, um die partiellen Volumenwirkungen der Hirnspinalflüssigkeit (CSF) auszuschließen.
5. Berechnen und zeigen Sie die FA und ADC-Werte unten rechts auf dem Bildschirm automatisch. Zeigen Sie die Werte E1, E2 und E3 an, indem Sie auf die Diffusionswerkzeugleiste klicken und diese auswählen.
   NOTE: Alle Messungen wurden von zwei Radiologen durchgeführt, die blind zu den klinischen Details der Patienten wurden. Die Endergebnisse wurden als Durchschnitt der beiden ermittelt.
6. Führen Sie die Bildverarbeitung der DTI-Datensätze mit einer Syngo-MR-B17-Advantage-Workstation durch, die den Schritten in Abbildung 2 folgt.

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Ergebnisse

Dies ist eine Zusammenfassung der Ergebnisse von gesunden Freiwilligen und Patienten mit zervikalen spondylotischen Myelopathie. Das Protokoll ermöglichte es dem Arzt, DTI-Karten anzusehen. Diese Technologie könnte als objektive Maßnahme zur Messung des Funktionszustands unter myelopathischen Bedingungen dienen. DTI-Karten von gesunden Freiwilligen sind in Abbildung3 dargestellt. Die DTI-Parameter gesunder Freiwilliger waren: FA = 0,661; ADC = 1.006 x 10^-3 mm²/. E1 =...

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Diskussion

Herkömmliches MRT wird in der Regel verwendet, um die Prognose von Patienten mit verschiedenen Wirbelsäulenbeschwerden zu beurteilen. Diese bildgebende Modalität liefert jedoch eher makroskopische anatomische Details als eine Mikrostrukturbewertung¹⁴, was die Vorhersage neurologischer Funktion einschränkt. Darüber hinaus kann herkömmliches MRT die Schwere und das Ausmaß der Rückenmarksschäden unterschätzen. Die Entstehung von DTI kann Chirurgen helfen, die Funktion des Rückenmarks genau...

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Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
3-Tesla MRI scanner	Siemens	40708	Software: NUMARIS/4
Syngo MR B17	Siemens	40708	Software: NUMARIS/4