Diffusion tenseur imagerie par résonance magnétique dans la compression de la moelle épinière chronique

Résumé

Ici, nous présentons un protocole pour l’application des paramètres d’imagerie de tenseur de diffusion pour évaluer la compression de la moelle épinière.

Résumé

La compression chronique de la moelle épinière est la cause la plus fréquente d’altération de la moelle épinière chez les patients souffrant de lésions médullaires non traumatiques. L’imagerie par résonance magnétique conventionnelle (IRM) joue un rôle important dans la confirmation du diagnostic et l’évaluation du degré de compression. Cependant, les détails anatomiques fournis par l’IRM conventionnelle ne suffisent pas à estimer avec précision les lésions neuronales et/ou à évaluer la possibilité de récupération neuronale chez les patients souffrant de compression chronique de la moelle épinière. En revanche, l’imagerie par tenseur de diffusion (DTI) peut fournir des résultats quantitatifs en fonction de la détection de la diffusion des molécules d’eau dans les tissus. Dans la présente étude, nous élaborons un cadre méthodologique pour illustrer l’application de la DTI dans la maladie chronique de compression de la moelle épinière. L’anisotropie fractionnaire DTI (FA), les coefficients de diffusion apparente (ADCs) et les valeurs des vecteurs propres sont utiles pour visualiser les changements pathologiques microstructuraux dans la moelle épinière. Une diminution de la FA et une augmentation des valeurs des ADCs et des vecteurs propres ont été observées chez les patients souffrant de compression chronique de la moelle épinière comparativement aux témoins sains. DTI pourrait aider les chirurgiens à comprendre la sévérité des lésions de la moelle épinière et fournir des informations importantes sur le pronostic et la récupération fonctionnelle neuronale. En conclusion, ce protocole fournit un outil sensible, détaillé et non invasif pour évaluer la compression de la moelle épinière.

Introduction

La compression chronique de la moelle épinière est la cause la plus fréquente de la moelle épinière impairment1. Cette affection peut être due à l’ossification longitudinale du ligament postérieur, à l’hématome, à l’hernie des disques cervicaux, à la dégénérescence vertébrale ou aux tumeurs intraspinales^2,3. La compression chronique de la moelle épinière peut conduire à divers degrés de déficits fonctionnels; Cependant, il existe des cas cliniques avec une compression grave de la moelle épinière sans symptômes et signes neurologiques, ainsi que des patients avec une légère compression de la moelle épinière mais de graves déficits neurologiques⁴. Dans ces circonstances, l’imagerie sensible est essentielle pour évaluer la sévérité de la compression et identifier l’étendue des dommages.

L’IRM conventionnelle joue un rôle significatif dans l’élucidation de l’anatomie de la moelle épinière. Cette technique est habituellement utilisée pour évaluer le degré de compression en raison de sa sensibilité aux tissus mous⁵. De nombreux paramètres peuvent être mesurés à partir de l’IRM, comme l’intensité du signal MR, la morphologie du cordon et la zone du canal spinal. Cependant, l’IRM a quelques limitations et ne fournit que des informations qualitatives plutôt que des résultats quantitatifs⁶. Les patients présentant une compression chronique de la moelle épinière ont souvent des changements anormaux de signal d’intensité IRM. Cependant, les écarts entre les symptômes cliniques et les changements d’intensité de l’IRM rendent difficile le diagnostic d’une condition fonctionnelle basée uniquement sur les caractéristiques IRM⁷. Des études antérieures soulignent cette controverse en termes de la valeur pronostique de l’IRM T2 hyperintensité dans la colonne vertébrale CORD8. Deux groupes ont rapporté que l’hyperintensité T2 de la moelle épinière est un mauvais paramètre pronostique après une intervention chirurgicale pour la moelle épinière chronique compression8. En revanche, certains auteurs n’ont trouvé aucune association significative entre les changements de signaux T2 et le pronostic^8,9. Chen et coll. et Vedantam et coll. ont divisé les hyperintensités d’IRM T2 en deux catégories correspondant à différents résultats pronostiques^10,11. Le type 1 montrait des bordures faibles, floues et indistinctes, et cette catégorie démontrait des changements histologiques réversibles. Les images de type 2 présentaient des bordures intenses et bien définies, qui correspondaient à des dommages pathologiques irréversibles. Les techniques conventionnelles d’IRM T1/T2 ne fournissent pas d’informations adéquates pour identifier ces deux catégories et évaluer le pronostic des patients. En revanche, la DTI, une technique d’imagerie plus sophistiquée, peut aider à obtenir des informations pronostiques plus spécifiques en détectant quantitativement les changements microstructuraux dans les tissus par la diffusion de molécules d’eau.

Ces dernières années, le DTI a suscité une attention croissante en raison de sa capacité à décrire la microarchitecture de la moelle épinière. Le DTI peut mesurer la direction et l’amplitude de la diffusion des molécules d’eau dans les tissus. Les paramètres DTI peuvent évaluer quantitativement les lésions neuronales chez les patients présentant une compression chronique de la moelle épinière. La FA et l’ADC sont les paramètres les plus couramment appliqués lors de l’évaluation de la moelle épinière. La valeur FA révèle le degré d’anisotropie pour orienter les fibres axonales environnantes et décrire les limites anatomiques^12,13. La valeur ADC fournit des informations sur les caractéristiques du mouvement moléculaire dans de nombreuses directions dans un espace tridimensionnel et révèle la moyenne des diffusivités le long des trois axes principaux^6,12. Les modifications de ces paramètres sont associées à des altérations microstructurelles qui influencent la diffusion des molécules d’eau. Par conséquent, les chirurgiens peuvent utiliser/mesurer les paramètres DTI pour identifier la pathologie médullaire. La présente étude fournit des méthodes et des processus DTI qui fournissent des informations pronostiques plus détaillées pour traiter les patients atteints de compression chronique de la moelle épinière.

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Protocole

L’étude a été approuvée par le Comité d’éthique médicale local à Guangzhou First people’s Hospital en Chine. Des volontaires sains et des participants ont reçu des formulaires de consentement éclairé dûment signés avant la participation. Toutes les études ont été menées conformément à la déclaration d’Helsinki de l’Association médicale mondiale.

1. préparation du sujet

1. Assurez-vous que chaque participant répond aux critères suivants pour la compression chronique de la moelle épinière: a) un antécédent de perte de fonction neurologique significative, b) un examen physique de la myélopathie positive, et c) une preuve IRM de la compression du cordon cervical.
   Remarque: Les critères d’exclusion sont a) l’incapacité de fournir le consentement écrit et b) l’impossibilité d’obtenir les paramètres DTI des artefacts. Pour les contrôles, les critères d’inclusion sont a) pas d’antécédents de lésions graves du dos ou du cou, des troubles neurologiques ou des chirurgies de la colonne vertébrale; b) aucune preuve d’IRM de la compression du cordon cervical.
2. SK chaque participant à remplir et signer un formulaire de consentement qui énumère les directives de sécurité IRM et le protocole d’imagerie. Plus précisément, les patients présentant une compression chronique de la moelle épinière sont examinés par IRM de façon préopératoire et 1 an après l’opération.
3. des bouchons d’oreilles pour chaque participant. Placez-les dans une position décubitus dorsal avec une bobine de tête/cou entourant la région cervicale, et un point de repère au niveau du cartilage de la thyroïde. Assurez-vous que chaque participant est dans une position confortable qui réduit efficacement le mouvement.

2. paramètres de l’IRM structurelle

Remarque: Des images anatomiques pondérées T1 (T1 W), des images T2-pondérées (T2 W) et des DTI acquises sur un scanner IRM 3 Tesla avec une bobine de tête à 16 canaux.

1. Utilisez l’écho de gradient de perturbation rapide (FPGR) pour l’analyse de localisation pour obtenir des cartes de position axiale, sagittale et coronale.
2. Positionner la ligne de positionnement sagittale avec les cartes de position coronale pour s’assurer que la base de positionnement est parallèle au canal rachidien (moelle épinière); Localisez d’abord le plan sagittal T2 W, puis copiez et collez la ligne de positionnement sagittale T1 W sur la ligne de positionnement T2 W.
   1. Utiliser les paramètres d’imagerie suivants pour l’imagerie sagittale T1 W et T2 W: champ de vision (FOV) = 240 mm x 240 mm, taille du voxel = 1,0 mm x 0,8 mm x 3,0 mm, écart de tranche = 0,3 mm, épaisseur de tranche = 3 mm, nombre d’excitation (NEX) = 2, sens de pliage = pieds/tête (FH) et temps d’écho (TE)/temps de répétition (TR) = 10/700 ms (T1 W) et 101/2500 ms (T2 W). Obtenir neuf images sagittales couvrant toute la moelle épinière cervicale.
3. Positionner la ligne de positionnement axiale sur l’image sagittale T2 W et recouvrir le disque intervertéal de C2/3 à C6/7, en centrant le diamètre antéropostérieur de l’espace intervertéal. Utiliser les paramètres d’imagerie suivants: FOV = 180 mm x 180 mm, taille du voxel = 0,7 mm x 0,6 mm x 3,0 mm, épaisseur de tranche = 3 mm, sens de repliage = antérieur/postérieur (AP), NEX = 2 et TE/TR = 120/3000 ms.
4. Positionner la ligne de positionnement axiale sur l’image sagittale T2 W, en centrant le diamètre antéropostérieur de l’espace intervertébral, avec 45 tranches couvrant la moelle épinière cervicale de C1 à C7.
   1. Obtenez le DTI par l’intermédiaire de l’ordre suivant: imagerie plane-écho à un seul coup spin-écho (SE-EPI) avec 20 directions orthogonales. Directions de diffusion non coplanaires avec b-value = 800 s/mm².
   2. Utilisez les paramètres d’imagerie suivants: FOV = 230 mm x 230 mm, matrice d’acquisition = 98 x 98, résolution reconstruite = 1,17 x 1,17, épaisseur de tranche = 3 mm, sens de repliage = AP, NEX = 2, facteur EPI = 98, et TE/TR = 74/8300 ms. fournir un cours de temps résumant les étapes dans le protocole IRM, comme illustré à la figure 1.
      Remarque: Le cours de temps résumant le protocole IRM et DTI est illustré à la figure 1.

3. post-traitement des images et index de mesure des données

1. Transmettez automatiquement toutes les images de numérisation au syngo MR. Chargez l’imagerie sagittale et axiale T2 W de l’espace intervertébral dans l’interface de tournage et trouvez la portion la plus comprimée de la moelle épinière cervicale.
2. Dans l’interface de visualisation 2:1, chargez l’image FA et cliquez sur l’onglet Affichage de la position: série . comptez et enregistrez le niveau de compression le plus élevé entre le haut et le bas de la carte d’emplacement.
3. Cliquez sur l’onglet fichier pour sélectionner l’image de tenseur, puis utilisez la barre d’outils des applications en haut à gauche de l’écran pour sélectionner neuro 3D (Mr) pour créer automatiquement des COLORMAPS ADC et FA.
4. Tournez au niveau du site de compression le plus élevé et créez des régions d’intérêt sphériques (ROIs) de volumes identiques (d’une taille de 6 mm³) à l’aide de l’onglet Start Evaluation mode . Les ROIs doivent être sélectionnés, y compris la moelle épinière interne pour exclure les effets partiels du liquide céphalo-rachidien (LCR).
5. Calculez et affichez automatiquement les valeurs FA et ADC en bas à droite de l’écran. Affichez les valeurs E1, E2 et E3 en cliquant sur la barre d’outils diffusion et en les choisissant.
   Remarque: Toutes les mesures ont été effectuées par deux radiologues aveuglés par les détails cliniques des patients. Les résultats finaux ont été déterminés comme la moyenne des deux.
6. Effectuez le traitement des images des jeux de données DTI à l’aide d’un poste de travail syngo MR-1, en suivant les étapes de la figure 2.

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Résultats

Il s’agit d’un résumé des résultats obtenus par des volontaires sains et des patients atteints de myélopathie spondylotique cervicale. Le protocole a permis au médecin de visualiser les cartes DTI. Cette technologie pourrait servir de mesure objective pour mesurer l’état fonctionnel dans des conditions myélopathiques. Les cartes DTI de volontaires sains sont présentées à la figure 3. Les paramètres DTI des volontaires sains étaient les suivants: FA = 0,661; ADC = 1,006 x 10...

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Discussion

L’IRM conventionnelle est habituellement utilisée pour évaluer le pronostic des patients présentant diverses affections de la colonne vertébrale. Cependant, cette modalité d’imagerie fournit un détail anatomique macroscopique plutôt que l’évaluation de la microstructure¹⁴, ce qui limite la prédiction de la fonction neurologique. En outre, l’IRM traditionnelle peut sous-estimer la sévérité et l’étendue des lésions de la moelle épinière. L’émergence de la DTI peut aider ...

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matériels

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