확산 텐서 만성 척수 압축에서 자기 공명 이미징

요약

여기서, 우리는 척수 압축을 평가 하기 위해 확산 텐서 이미징 파라미터의 적용을 위한 프로토콜을 제시 한다.

초록

만성 척수 압박은 비 외상 성 척수 손상을 가진 환자에 있는 척수 손상의 일반적인 원인입니다. 종래의 자기 공명 영상 (MRI)은 모두 진단을 확인 하 고 압축 정도를 평가 하는 데 중요 한 역할을 한다. 그러나, 종래의 MRI에 의해 제공 되는 해부학 적 세부 사항은 신경 세포 손상을 정확 하 게 추정 하 고/하거나 만성 척수 압축 환자에서 뉴런 회복의 가능성을 평가 하기에 충분 하지 않다. 대조적으로, 확산 텐서 이미징 (DTI)은 조직에서의 물 분자 확산 검출에 따른 정량적 결과를 제공할 수 있다. 본 연구에서, 우리는 만성 척수 압축 질병에 DTI의 응용을 설명 하기 위해 방법론 프레임 워크를 개발. DTI 분수 이방성 (FA), 명백한 확산 계수 (Adc) 및 고유 벡터 값은 척수의 미세 구조적 병리학 적 변화를 시각화 하는 데 유용 합니다. 감소 된 FA 및 Adc 및 고유 벡터 값의 증가는 건강 한 대조 군과 비교 하 여 만성 척수 압박 환자에서 관찰 되었다. DTI는 외과 의사가 척수 손상 중증도를 이해 하 고 예 후 및 신경 기능 회복에 관한 중요 한 정보를 제공 하는 데 도움이 될 수 있습니다. 결론적으로,이 프로토콜은 척수 압축을 평가 하기 위해 민감하고 섬세 하며 비 침 습 적인 도구를 제공 합니다.

서문

만성 척수 압축은 척수 impairment1 가장 흔한 원인입니다. 이 상태는 후방 세로 인 대 골 화, 혈 종, 자 궁 경부 추 간판 탈출 증, 척추 변성, 또는 위 내 종양^2,3때문일 수 있습니다. 만성 척수 압박은 기능적인 적자의 각종도로 이끌어 낼 수 있습니다; 그러나, 어떤 신경학 상 현상 및 표시 없이 심각한 척수 압축을 가진 임상 케이스가 있습니다, 뿐 아니라 온화한 척수 압축을 가진 환자 뿐 아니라 심각한 신경학 상 적자⁴. 이러한 상황에서 민감한 이미징은 압축 심각도를 평가 하 고 손상 범위를 식별 하는 데 필수적입니다.

종래의 MRI는 척수 해부학을 해명 하는 중요 한 역할을 한다. 이 기술은 일반적으로 연 조직⁵에 대 한 민감성 때문에 압축 정도를 평가 하는 데 활용 됩니다. 많은 매개 변수는 MR 신호 강도, 코드 형태학 및 척추 운하 영역과 같은 MRI에서 측정 할 수 있습니다. 그러나 MRI는 몇 가지 한계를가지고 있으며 양적 결과 보다는 질적 인 정보를 제공 합니다⁶. 만성 척수 압박을 가진 환자는 종종 MRI 강도의 비정상적인 신호 변화가 있습니다. 그러나 임상 증상과 MRI 강도 변화 사이의 불일치는 MRI 특성에만 근거 하 여 기능적 상태를 진단 하는 것을 어렵게 만든다⁷. 이전 연구는 척추 cord8에 있는 MRI T2 고 강도의 예 후 가치의 관점에서이 논쟁을 강조 합니다. 두 그룹은 척추의 T2 고 강도는 만성 척수 compression8에 대 한 수술 후 가난한 예 후 매개 변수를 보고, 9. 대조적으로, 일부 저자는 T2 신호 변경 및 예 후^8,9사이에 중요 한 연관성을 발견 하지 못했다. 첸 외 및 베단타 외. 다른 예 후 결과에 대응 하는 두 가지 범주로 분할 된 MRI T2 초 강도를^10,11. 유형 1은 희미 하 고 퍼지 며 명백한 테두리를 보여 주었고이 범주는 가역 적인 조직학 변화를 보여주었습니다. 유형 2 이미지는 돌이킬 수 없는 병리학 적 손상에 상응 하는 강렬 하 고 잘 정의 된 국경을 제시 했습니다. 종래의 T1/T2 MRI 기술은 이러한 두 범주를 식별 하 고 환자 예 후를 평가 하기에 적절 한 정보를 제공 하지 않는다. 대조적으로, 보다 정교한 이미징 기법 인 DTI는 물 분자 확산을 통해 조직의 미세 구조 변화를 정량적으로 검출 함으로써 보다 구체적인 예 후 정보를 얻는 데 도움이 될 수 있습니다.

최근 몇 년 동안, DTI 척수 마이크로아키텍처를 설명 하는 기능으로 인해 증가 관심을 얻고 있다. DTI는 조직에서 물 분자 확산의 방향과 크기를 측정 할 수 있습니다. DTI 매개 변수는 만성 척수 압축을 가진 환자의 신경 손상을 정량적으로 평가할 수 있습니다. FA와 ADC는 척수 평가 시 가장 일반적으로 적용 되는 파라미터입니다. FA 값은 주위의 축 사 섬유를 방향으로 하는 이방성의 정도를 드러내며 해부학 적 경계^12,13을 설명 합니다. ADC 값은 3 차원 공간에서 여러 방향의 분자 운동 특성에 대 한 정보를 제공 하 고 3 개의 주 축^6,12를 따라 diffusivities의 평균을 나타냅니다. 이러한 파라미터의 변화는 물 분자 확산에 영향을 미치는 미세 구조 변경과 관련이 있습니다. 따라서 외과 의사는 DTI 매개 변수를 활용/측정 하 여 척수 병리학을 식별 할 수 있습니다. 본 연구는 만성 척수 압박 환자를 치료 하기 위해 보다 상세한 예 후 정보를 제공 하는 DTI 방법 및 프로세스를 제공 한다.

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프로토콜

이 연구는 중국에 있는 광저우 첫번째 인민 병원에 있는 지역 의학 윤리 위원회에 의해 승인 되었습니다. 참여 하기 전에 건강 한 지원자와 참가자 로부터 서명한 정보 동의서를 받았습니다. 모든 연구는 헬싱키의 세계 의학 협회 선언에 따라 실시 되었다.

1. 과목 준비

1. 각 참가자가 만성 척수 압축에 대 한 다음 기준을 충족 하는지 확인 하십시오: a) 중요 한 신경 기능 상실의 역사, b) 양성 척수 병 증의 신체 검사 및 c) 자 궁 경부 코드 압축의 MRI 증거.
   참고: 제외 기준은 a) 서 면 동의 및 b) 아티팩트의 DTI 매개 변수를 얻을 수 없는 능력을 제공 합니다. 컨트롤의 경우, 포함 기준은 a) 중요 한 뒤 또는 목 부상, 신경 장애, 또는 척추 수술의 역사 없음; b) 자 궁 경부 코드 압축의 MRI 증거가 없습니다.
2. sk는 각 참가자가 MRI 안전 지침 및 이미징 프로토콜을 나열 하는 동의서를 작성 하 고 서명 합니다. 특히, 만성 척수 압박을 가진 환자는 MRI 사전 작동 및 1 년 수술 후에 의해 검사 됩니다.
3. 각 참가자를 위한로 비드 귀마개. 자 궁 경부 지역을 둘러싸는 머리/목 코일과 갑 상선 연골 수준에서 랜드 마크와 함께 부정사 위치에 배치 하십시오. 각 참가자가 움직임을 효과적으로 줄이는 편안한 위치에 있는지 확인 하십시오.

2. 구조 MRI 매개 변수

참고: T2가 중 (t2 W) 이미지 및 DTI는 16 채널 헤드 코일이 장착 된 3tesla MRI 스캐너에서 획득 한 해부학 적 T1 (T1) 이미지입니다.

1. 국 소화 스캐닝에 빠른 섭 동 그라데이션 에코 (FPGR)를 사용 하 여 축방향, 궁 수 및 코로나 위치 맵을 얻습니다.
2. 위치 결정 기준이 척추 운하 (척수)와 평행을 유지할 수 있도록 시상 위치 선의 위치를 확인 하는 것입니다. 먼저 시상 평면 T2 W를 찾은 후 시상 T1 W 위치 결정 선을 T2 W 포지셔닝 선에 복사 하 여 붙여 넣으십시오.
   1. T1 W 및 T2 W에 대해 다음과 같은 이미징 매개 변수를 사용 합니다. 장 수 화상 진 찰: 시야 (FOV) = 240 x 240 mm, 복 셀 크기 = 1.0 mm x 0.8 m x 3.0 mm, 슬라이스 간격 = 3mm×2 개, 접기 방향 = 피트/헤드 (FH) 의 시간/반복 시간 = 10/700 ms) 및 101/2500 ms (T2 W)의 시간이 있습니다. 전체 자 궁 경부 척수를 덮고 있는 9 개의 시상 이미지를 얻습니다.
3. 시상 T2 W 이미지에 축방향 포지셔닝 라인을 배치 하 고 추 간판의 전후 직경을 중심으로 C2 ~ C6에서 추 간판을 덮습니다. 다음 이미징 매개 변수를 사용 합니다. FOV = 180 x 180, 복 셀 크기 = 0.7 mm x 0.6 mm x 3.0 mm의 슬라이스 두께 = 전방/후방 (AP)이 고, 앞/뒤
4. 추 간판의 전후 직경을 중심으로 하는 시상 T2 W 이미지에 축방향 포지셔닝 라인을 배치 하 고 자 궁 경부 척수를 C1에서 C7로 덮는 45 슬라이스를 사용 합니다.
   1. 다음 순서를 통해 DTI를 얻습니다. 20 직각 방향의 싱글 샷 스핀 에코 에코 평면 이미징 (SE-EPI) 비 동일 평면상의 확산 방향 b-값 = 800 s/mm².
   2. 다음 이미징 매개 변수를 사용 합니다. FOV = 230 x 230, 획득 매트릭스 = 98 x 98, 재구성 된 분해능 = 1.17 x 1.17, 슬라이스 두께 = 3mm, 접기 방향 = AP, 8300에 피 계수 = 98 및 TE/TR = 74/2ms. 단계를 요약 하는 시간 코스를 제공 합니다. MRI 프로토콜에서, 그림 1과 같이.
      참고: MRI 및 DTI 프로토콜을 요약 한 시간 과정은 그림 1에 나와 있습니다.

3. 이미지 포스트 프로세싱 및 데이터 측정 인덱스

1. 모든 스캔 이미지를 Syngo MR B17에 자동으로 전달 합니다. 촬영 인터페이스에서 추 간판 공간에 대 한 T2 W 시상 및 축방향 이미징을 로드 하 고 자 궁 경부 척수의 가장 압축 된 부분을 찾으십시오.
2. 2:1 보기 인터페이스에서 FA 이미지를 로드 하 고 위치 표시: 시리즈 탭을 클릭 합니다. 가장 높은 압축 수준을 위치 맵의 맨 위에서 맨 아래까지 계산 하 고 기록 합니다.
3. 파일 탭을 클릭 하 여 텐서 이미지를 선택한 다음 화면의 왼쪽 상단에 있는 애플리케이션 툴바를 사용 하 여 신경 3d (MR) 를 선택 하 여 ADC 및 FA colormaps을 자동으로 생성 합니다.
4. 가장 높은 압축 사이트의 수준으로 전환 하 고 시작 평가 모드 탭을 사용 하 여 동일한 볼륨 (크기가 6mm³)의 구형 관심 영역 (rois)을 만듭니다. 뇌 척 수액 (CSF)의 부분 부피 효과를 배제 하기 위해 내부 척수를 포함 한 ROIs를 선택 해야 합니다.
5. 자동으로 화면의 오른쪽 아래에 FA 및 ADC 값을 계산 하 고 표시 합니다. 확산 도구 모음을 클릭 하 고 선택 하 여 E1, E2 및 E3 값을 표시 합니다.
   참고: 모든 측정은 환자의 임상 세부 사항에 눈에 멀게 두 방사선 학자에 의해 수행 되었다. 최종 결과는 2 개의 평균값으로 결정 되었다.
6. 그림 2의 단계에 따라 SYNGO MR B17 이점 워크스테이션을 사용 하 여 dti 데이터 집합의 이미지 처리를 수행 합니다.

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결과

이것은 건강 한 지원자와 자 궁 경부 척추 척수 증 환자 로부터 얻은 결과를 요약 한 것입니다. 프로토콜은 의사가 DTI 지도를 볼 수 있도록 했습니다. 이 기술은 골 수 성 조건에서 기능 상태를 측정 하는 객관적인 측정의 역할을 합니다. 건강 한 지원자 들의 DTI 지도가 그림 3에 나와 있습니다. 건강 한 자원 봉사자의 DTI 매개 변수는 다음과 같이 했다: FA = 0.661; ADC = 1.006 x 10

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토론

통상적인 MRI는 일반적으로 다양 한 척추 상태를 가진 환자의 예 후를 평가 하기 위하여 이용 됩니다. 그러나,이 이미징 양식은 신경 기능의 예측을 제한 하는 미세 구조 평가¹⁴보다는 거시적 해부학 적 세부 사항을 제공 합니다. 또한 전통적인 MRI는 척수 손상의 심각성과 정도를 과소 평가 할 수 있습니다. DTI의 출현은 외과 의사가 물 분자 확산에 대 한 정량적 정보를 제공 하 여 ?...

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자료

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