JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול ליישום של מדיפוזיית הדמיה פרמטרים כדי להעריך את הדחיסה בחוט השדרה.

Abstract

דחיסת חוט השדרה כרונית היא הגורם השכיח ביותר של ליקוי בחוט השדרה בחולים עם נזק בחוט השדרה שאינו טראומטי. הדמיה של תהודה מגנטית קונבנציונאלי (MRI) ממלאת תפקיד חשוב הן באישור האבחון והן בהערכת מידת הדחיסה. עם זאת, הפרט האנטומי שסופקו על-ידי MRI קונבנציונאלי אינו מספיק כדי להעריך במדויק נזק עצבי ו/או להעריך את האפשרות של התאוששות עצבית בחולים כרונית לדחיסת חוט השדרה. לעומת זאת, דיפוזיה הדמיה טנסור (DTI) יכולה לספק תוצאות כמותיים בהתאם לזיהוי מולקולת המים ברקמות. במחקר הנוכחי, אנו מפתחים מסגרת מתודולוגיים כדי להמחיש את היישום של DTI במחלה כרונית לדחיסת חוט השדרה. DTI החלקי anisotropy (הפא), מקדמי דיפוזיה לכאורה (ADCs), וערכים eigenvector קטוריים שימושיים להמחיש שינויים פתולוגיים מיקרובניים בחוט השדרה. מופחת הפא ועליות ADCs ואת ערכי eigenvector קטור נצפו בחולים כרונית לדחיסת חוט השדרה לעומת פקדים בריאים. DTI יכול לעזור למנתחים להבין את חומרת הפגיעה בחוט השדרה ולספק מידע חשוב לגבי פרוגנוזה והתאוששות פונקציונלית עצבית. לסיכום, פרוטוקול זה מספק הכלי רגיש, מפורט, ולא פולשני כדי להעריך את הדחיסה של חוט השדרה.

Introduction

דחיסה כרונית חוט השדרה היא הגורם השכיח ביותר של חוט השדרה impairment1. מצב זה יכול להיות עקב להתקשות רצועה האורך האחורי, שטף דם, פריצת דיסק צוואר הרחם, ניוון החוליות, או גידולים השדרה הפנימי2,3. דחיסה כרונית בחוט השדרה יכולה להוביל לדרגות שונות של גרעונות תפקודית; עם זאת, ישנם מקרים קליניים עם דחיסה חמורה בחוט השדרה ללא תסמינים נוירולוגים ושלטים, כמו גם חולים עם דחיסה קלה בחוט השדרה אבל בעיות נוירולוגיות חמורות4. בנסיבות אלו, הדמיה רגישה חיונית להערכת חומרת הדחיסה ולזיהוי טווח הנזק.

MRI קונבנציונאלי ממלא תפקיד משמעותי בהסבר לאנטומיה של חוט השדרה. טכניקה זו מנוצל בדרך כלל כדי להעריך את רמת הדחיסה בגלל הרגישות שלה לרקמות רכות5. ניתן למדוד פרמטרים רבים מ-MRI, כגון עוצמת האות MR, מורפולוגיה של המיתר ואזור תעלת השדרה. עם זאת, MRI יש מספר מגבלות ומספק רק מידע איכותי ולא תוצאות כמותית6. חולים עם דחיסה כרונית בחוט השדרה יש לעתים קרובות שינויים באותות חריגים של עוצמת MRI. עם זאת, אי-התאמות בין סימפטומים קליניים לבין שינויים בעוצמה של MRI מקשים על אבחון מצב פונקציונלי המבוסס אך ורק על מאפייני MRI7. מחקרים קודמים מדגישים את המחלוקת הזאת במונחים של ערך התחזיות של היפרעוצמות MRI T2 בעמוד השדרה cord8. שתי קבוצות דיווחו כי היפרעצימות T2 של חוט השדרה הוא פרמטר התחזיות המסכן לאחר הניתוח עבור חוט השדרה compression8 כרונית, 9. לעומת זאת, חלק מהמחברים לא מצאו שום קשר משמעותי בין שינויי אות T2 ופרוגנוזה8,9. חן ואח ' ו-ודאנתם ואח ' אל. מחולקת לשתי קטגוריות בהתאם לתוצאות התחזיות השונות של10,11. סוג 1 הראה הגבולות, מטושטש, מעורפל, וקטגוריה זו הוכיחה שינויים היסטולוגיים הפיך. סוג 2 תמונות שהוצגו אינטנסיבי, גבולות מוגדרים היטב, אשר התכתב נזק פתולוגי בלתי הפיך. שיטות MRI מקובלות של T1/T2 אינן מספקות מידע מספיק כדי לזהות שתי קטגוריות אלה ולהעריך את הפרוגנוזה של המטופל. לעומת זאת, DTI, טכניקת דימות מתוחכמת יותר, עשויה לסייע בקבלת מידע התחזיות הספציפי יותר על-ידי זיהוי שינויים מיקרו-מבניים ברקמות באמצעות דיפוזיה של מולקולת מים.

בשנים האחרונות, DTI צברה את תשומת הלב הגוברת בשל יכולתה לתאר מיקרוארכיטקטורה של חוט השדרה. DTI יכול למדוד את הכיוון ואת הגודל של מולקולת מים דיפוזיה ברקמות. פרמטרי DTI יכולים להעריך את הנזק העצבי בחולים באמצעות דחיסת חוט השדרה כרונית. הפא ו-ADC הם הפרמטרים הנפוצים ביותר במהלך הערכת חוט השדרה. ערך הפא חושף את מידת אנאיזוטרופיה כדי להתמצא בסיבי סיבי ולתאר את הגבולות האטומיים12,13. ערך ADC מספק מידע על המאפיינים של תנועה מולקולרית בכיוונים רבים במרחב תלת מימדי וחושף את הממוצע של diffusivities לאורך שלושת הצירים העיקריים6,12. שינויים בפרמטרים אלה משויכים לשינויים microמבבניים המשפיעים על מולקולת מים דיפוזיה. לכן, מנתחים יכולים לנצל/למדוד פרמטרים DTI כדי לזהות פתולוגיה חוט השדרה. המחקר הנוכחי מספק שיטות DTI ותהליכים המספקים מידע התחזיות מפורט יותר לטיפול בחולים עם דחיסה כרונית חוט השדרה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

המחקר אושר על ידי ועדת האתיקה הרפואית המקומית בבית החולים הראשונים של גואנגג'ואו האנשים בסין. מתנדבים בריאים ומשתתפים לפני השתתפות השתתפו בטפסי הסכמה חתומים. כל המחקרים נערכו בהתאם להצהרת ההסתדרות הרפואית העולמית של הלסינקי.

1. הכנה לנושא

  1. ודא כי כל משתתף עומד בקריטריונים הבאים לדחיסת חוט השדרה כרונית: a) היסטוריה של אובדן של תפקוד נוירולוגי משמעותי, b) בדיקה פיזית מיאלואידית חיובית, ו c) ראיות MRI של דחיסת חבל צוואר הרחם.
    הערה: קריטריוני ההדרה הם לא יכולת לספק הסכמה בכתב ו-b) חוסר יכולת להשיג פרמטרים DTI של חפצים. עבור פקדים, קריטריוני הכללה הם לא היסטוריה של פציעות משמעותיות בגב או בצוואר, הפרעות נוירולוגיות או ניתוחי עמוד השדרה; b) לא נמצאו ראיות MRI לדחיסת חבל צוואר הרחם.
  2. sk כל משתתף כדי להשלים ולחתום טופס הסכמה המפרט את ההנחיות בטיחות MRI ופרוטוקול הדמיה. באופן ספציפי, חולים עם דחיסה כרונית בעמוד השדרה נבדקים על ידי MRI preoperatively שיתוף פעולה 1 שנה.
  3. אטמי אוזניים עבור כל משתתף. מניחים אותם במצב פרקדן עם סליל ראש/צוואר מתוחם את אזור צוואר הרחם, וציון דרך ברמת הסחוס של בלוטת התריס. ודא שכל משתתף נמצא במצב נוח המפחית ביעילות את התנועה.

2. פרמטרים מבניים של MRI

הערה: התמונות האנטומיות משוקלל (T1 W), תמונות משוקללים (T2 ואט), ו-DTI הנרכשים בסורק של שלושה בעלי MRI עם סליל של 16 ערוצים.

  1. השתמש במחוון מעבר הצבע המהיר echo (FPGR) לצורך סריקת לוקליזציה כדי להשיג מפות מיקום ממשונן וצירית.
  2. הצב את קו המיקום משונן עם מפות מיקום ילתית כדי להבטיח את הבסיס מיקום מקביל לתעלת השדרה (חוט השדרה); תחילה לאתר את המטוס משונן T2 W, ואז להעתיק ולהדביק את קו המיקום משונן T1 W לקו מיצוב W T2.
    1. השתמש בפרמטרי ההדמיה הבאים עבור T1 W ו-משונן הדמיה של W: שדה תצוגה (FOV) = 240 mm x 240 mm, voxel גודל = 1.0 mm x 0.8 mm x 3.0 mm, פרוסה פער = 0.3 מ"מ, פרוסה עובי = 3 מ"מ, מספר עירור (NEX) = 2, קיפול-מעל כיוון = רגל/ראש , והזמן של הד (TE)/זמן החזרה (TR) = 10/700 ms (T1 W) ו-101/2500 ms (T2 W). להשיג 9 תמונות משונן המכסה את חוט השדרה כולו הצווארי.
  3. הצב את קו מיקום צירית על התמונה משונן T2 W ולכסות את הדיסק בין החוליות מ-C2/3 ל-C6/7, מרכוז בקוטר anteroposterior של החלל הבין-חולייתי. השתמש בפרמטרי ההדמיה הבאים: FOV = 180 mm x 180 mm, voxel גודל = 0.7 mm x 0.6 mm x 3.0 מ"מ, עובי פרוסה = 3 מ"מ, קיפול-מעל כיוון = קדמי/אחורי (AP), NEX = 2, ו-TE/TR = 120/3000 ms.
  4. מיקום קו מיקום צירית על התמונה משונן T2 W, מרכוז על קוטר anteroposterior של החלל הבין החוליות, עם 45 פרוסות כיסוי חוט השדרה הצווארי מ C1 ל C7.
    1. השג DTI באמצעות הרצף הבא: הדמיה בודדת-echo-הד מישורי (SE-אפינפרין) עם 20 כיוונים אורתוגונאליות. לא coplanar כיוונים דיפוזיה עם b-ערך = 800 s/mm2.
    2. השתמש בפרמטרי ההדמיה הבאים: FOV = 230 mm x 230 mm, רכישת מטריצה = 98 x 98, ברזולוציה שחזור = 1.17 x 1.17, עובי פרוסה = 3 מ"מ, קיפול-מעל כיוון = AP, NEX = 2, מקדם אפינפרין = 98, ו-TE/TR = 74/8300 ms. ספק קורס זמן המסכם את השלבים בפרוטוקול MRI, כמוצג באיור 1.
      הערה: קורס הזמן המסכם את פרוטוקול MRI ו-DTI מוצג באיור 1.

3. עיבוד תמונה ואינדקסים של מדידת נתונים

  1. להעביר באופן אוטומטי את כל התמונות סריקה ל-Syngo MR B17. טען את משונן והדמיה צירית של T2 של החלל הבין-חולייתי בממשק הצילומים ולמצוא את החלק הדחוס ביותר של חוט השדרה הצווארי.
  2. בממשק התצוגה 2:1, טען את תמונת ה-FA ולחץ על התצוגה מיקום: הכרטיסיה סידרה. הרוזן והקלט את רמת הדחיסה הגבוהה ביותר מהחלק העליון לתחתית מפת המיקום.
  3. לחץ על כרטיסיית הקובץ כדי לבחור את תמונת הטנסור, ולאחר מכן השתמש בסרגל הכלים של היישומים בחלק העליון השמאלי של המסך כדי לבחור את הנוירולוגיה 3D (MR) כדי ליצור באופן אוטומטי ADC ו-FA מפות.
  4. פנה לרמה של אתר הדחיסה הגבוה ביותר וצור אזורים כדוריים של ריבית (ROIs) של אמצעי אחסון זהים (עם גודל של 6 מ"מ3) תוך שימוש בכרטיסיה מצב הערכה להתחלה . יש לבחור באפשרות ROIs, כולל חוט השדרה הפנימי להוציא את ההשפעות החלקיות של נוזל שדרתי (שדרתי).
  5. חשב והצג את ערכי ה-FA ו-ADC בחלק הימני התחתון של המסך באופן אוטומטי. הצג את ערכי E1, E2 ו-E3 על-ידי לחיצה על סרגל הכלים דיפוזיה ובחירתו.
    הערה: כל המדידות בוצעו על ידי שני רדיולוגים עיוורים לפרטים הקליניים של המטופלים. התוצאות הסופיות נקבעו כממוצע של השניים.
  6. בצע עיבוד תמונה של מערכות הנתונים DTI באמצעות תחנת עבודה של MR B17 לאחר השלבים באיור 2.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

זהו סיכום של תוצאות שהתקבלו מתנדבים בריאים חולים עם ספונפתיה הצוואר הרחם מיאלואידית. הפרוטוקול איפשר לרופא להציג מפות DTI. טכנולוגיה זו יכולה לשמש אמצעי אובייקטיבי כדי למדוד מעמד פונקציונלי בתנאים myelopathic. מפות DTI של מתנדבים בריאים מוצגות באיור 3. הפרמטרים DTI של מתנדבים בריאי...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

MRI קונבנציונאלי מנוצל בדרך כלל כדי להעריך את הפרוגנוזה של חולים עם תנאים שונים בעמוד השדרה. עם זאת, מודאליות זו מספקת פרטים אנטומיים מאקרוסקופי במקום מערכת מיקרו14, אשר מגבילה את החיזוי של תפקוד נוירולוגי. יתרה מזאת, MRI המסורתי עשוי להמעיט בחומרת ובהיקף של נזק בחוט השדרה. הופעתה...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgements

מחקר זה היה נתמך על ידי גואנגג'ואו מדע וטכנולוגיה פרויקט של סין (No. 201607010021) והקרן למדעי הטבע של ג'יאנגשי (No 20142BAB205065)

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
3-Tesla MRI scannerSiemens40708Software: NUMARIS/4
Syngo MR B17Siemens40708Software: NUMARIS/4

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Ellingson, B. M., Salamon, N., Holly, L. T. Imaging techniques in spinal cord injury. World Neurosurgery. 82 (6), 1351-1358 (2014).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Nouri, A. The Role of Magnetic Resonance Imaging in Predicting Surgical Outcome in Patients with Degenerative Cervical Myelopathy. , University of Toronto. Master’s thesis (2015).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Vedantam, A., et al. Diffusion tensor imaging of the spinal cord: insights from animal and human studies. Neurosurgery. 74 (1), 1-8 (2014).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Zheng, W., et al. Time course of diffusion tensor imaging metrics in the chronic spinal cord compression rat model. Acta Radiologica. , 284185118795335(2018).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

147MRIMRIanisotropyeigen

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved