Kronik omurilik kompresyonu difüzyon tensor manyetik rezonans görüntüleme

Burada, omurilik sıkıştırmasını değerlendirmek için difüzyon tensör görüntüleme parametrelerinin uygulanması için bir protokol sunuyoruz.

Kronik omurilik kompresyonu, travmatik olmayan omurilik hasarına sahip hastalarda spinal kord bozukluğu en sık nedenidir. Konvansiyonel manyetik rezonans görüntüleme (MRG) hem teşhisi teyit etmek hem de sıkıştırma derecesini değerlendirmek açısından önemli bir rol oynamaktadır. Ancak, Konvansiyonel MRG tarafından sağlanan anatomik detay, nöronal hasarı doğru bir şekilde tahmin etmek ve/veya kronik omurilik kompresyonu hastalarında nöronal iyileşme olasılığını değerlendirmek için yeterli değildir. Buna karşılık, difüzyon tensör görüntüleme (DTI) dokularda su molekül difüzyon tespiti göre nicel sonuçlar sağlayabilir. Bu çalışmada, Kronik omurilik sıkıştırma hastalığında DTı uygulamasını göstermek için metodolojik bir çerçeve geliştirmekteyiz. DTI kesirli anizotropi (FA), belirgin difüzyon katsayıları (ADC), ve özvektör değerleri omurilik mikroyapısal patolojik değişiklikler görselleştirilmesi için yararlıdır. Kronik omurilik kompresyonu hastalarında sağlıklı kontrollere kıyasla azaltılmış FA ve ADCS artışları ve özvektör değerleri gözlenmiştir. DTı cerrahlar omurilik hasarı şiddeti anlamak ve prognoz ve nöral fonksiyonel kurtarma ile ilgili önemli bilgiler sağlamak yardımcı olabilir. Sonuç olarak, bu protokol spinal kordon sıkıştırmasını değerlendirmek için hassas, ayrıntılı ve noninvaziv bir araç sağlar.

Kronik omurilik sıkıştırma spinal kord impairment1 en yaygın nedenidir. Bu durum posterior boyuna bağ ossifikasyon, hematom, servikal disk hernilik, vertebral dejenerasyon veya intraspinal tümörler^2,3nedeniyle olabilir. Kronik omurilik sıkıştırma fonksiyonel açıkları çeşitli derecelere yol açabilir; Ancak, herhangi bir nörolojik belirtiler ve Belirtiler olmadan ciddi omurilik sıkıştırma ile klinik durumlarda, yanı sıra hafif omurilik sıkıştırma ama ciddi nörolojik açıkları olan hastalar⁴. Bu koşullar altında, hassas görüntüleme sıkıştırma şiddetini değerlendirmek ve hasar aralığını belirlemek için esastır.

Konvansiyonel MRG, omurilik anatomisinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu teknik genellikle yumuşak dokulara duyarlılığı nedeniyle sıkıştırma derecesini değerlendirmek için kullanılır⁵. MR sinyali yoğunluğu, kordon morfolojisi ve spinal kanal alanı gibi birçok parametre MRG 'den ölçülebilir. Ancak, MRG bazı sınırlamalar vardır ve sadece nicel sonuçlar yerine niteliksel bilgiler sağlar⁶. Kronik omurilik kompresyonu olan hastalarda genellikle MRG şiddetinde anormal sinyal değişiklikleri vardır. Ancak, klinik semptomlar ve MRG yoğunluğu değişiklikleri arasındaki farklılıklar sadece MRI özelliklerine dayalı fonksiyonel bir durumu teşhis etmek zor hale⁷. Önceki çalışmalar omurilik cord8 MRG T2 hiperyoğunluğunun prognostik değeri açısından bu tartışmalara vurgulamaktadır. İki grup, omuriliğin T2 hiperyoğunluğunun kronik spinal kord compression8 için ameliyattan sonra kötü bir prognostik parametre olduğunu bildirdi. Buna karşılık, bazı yazarlar T2 sinyal değişiklikleri ve prognoz^8,9arasında önemli bir ilişki bulunamadı. Chen et al. ve Vedantam et al. bölünmüş MRG T2 hiperyoğunlukları farklı prognostik sonuçlara karşılık gelen iki kategoriye ayrılmıştır^10,11. Tip 1, soluk, bulanık, belirsiz sınırlar gösterdi ve bu kategoride geri dönüşümlü histolojik değişiklikler göstermiştir. Tip 2 görüntüler, geri dönüşümsüz patolojik hasara karşılık gelen yoğun, iyi tanımlanmış sınırlar sundu. Konvansiyonel T1/T2 MRG teknikleri bu iki kategorinin tanımlanması ve hasta prognozunu değerlendirmek için yeterli bilgi sağlamaz. Bunun aksine, daha sofistike bir görüntüleme tekniği olan DTı, su molekül difüzyon yoluyla dokularda mikroyapısal değişiklikleri nicel olarak tespit ederek daha spesifik prognostik bilgi elde etmenize yardımcı olabilir.

Son yıllarda DTı, omurilik mikromimarisini tarif etme yeteneğinden ötürü artan dikkati topladı. DTı dokularda su molekül difüzyon yönünü ve büyüklüğünü ölçebilir. DTı parametreleri Kronik omurilik kompresyonu olan hastalarda nöral hasarı nicel olarak değerlendirebilir. Omurilik değerlendirmesi sırasında en sık uygulanan parametreler FA ve ADC 'dir. FA değeri, çevreleyen aksonal lifleri yönlendirmek ve anatomik sınırları açıklamak için anizotropi derecesini ortaya çıkarır^12,13. ADC değeri, üç boyutlu bir alanda birçok yönde moleküler hareketin özellikleri hakkında bilgi sağlar ve üç temel eksenleri^6,12boyunca diffusivities ortalama ortaya çıkarır. Bu parametrelerde yapılan değişiklikler, su molekül difüzyon etkileyen mikroyapısal değişiklikler ile ilişkilidir. Bu nedenle cerrahlar omurilik patolojisini belirlemek için DTı parametrelerini kullanabilir/ölçebilir. Bu çalışmada kronik omurilik kompresyonu olan hastaları tedavi etmek için daha ayrıntılı prognostik bilgi sağlayan DTı yöntemleri ve süreçler sağlanmaktadır.

Çalışma, Çin 'deki Guangzhou Ilk halk Hastanesi 'nde yerel tıp etiği Komitesi tarafından onaylanmıştır. İmzalanan bilgilendirilmiş onay formları, katılım öncesinde sağlıklı gönüllülerden ve katılımcılardan alındı. Tüm çalışmalar Helsinki dünya Tıp Derneği Bildirgesi uyarınca yapılmıştır.

1. konu hazırlığı

1. Her katılımcının Kronik omurilik sıkıştırması için aşağıdaki kriterleri karşıladığından emin olun: a) önemli nörolojik fonksiyon kaybı öyküsü, b) pozitif myelopati fizik muayenesi ve c) servikal kordon sıkıştırmasının MRG kanıtı.
   Not: Dışlama kriterleri) yazılı onay ve b) yapılarının DTı parametrelerini elde etmek için yetersizlik sağlayan bir yetersizliğidir. Kontroller için, ekleme kriterleri bir) önemli sırt veya boyun yaralanmaları, nörolojik bozukluklar veya omurga ameliyatları geçmişi yoktur; b) servikal kordon sıkıştırmasının MRG kanıtı yoktur.
2. SK her katılımcı MRI güvenlik kurallarını ve görüntüleme protokolünü listeleyen bir onay formunu tamamlamak ve imzalamak için. Özellikle Kronik omurilik kompresyonu olan hastalarda MRG tarafından preoperatif ve 1 yıl postoperatif olarak incelenir.
3. Her katılımcı için rovide earfiş. Servikal bölgeyi kapsayan bir baş/boyun bobini ve tiroid kıkırdak seviyesinde bir dönüm noktası ile bir fitil konumuna yerleştirin. Her katılımcının hareketini etkili bir şekilde azaltan rahat bir konumda olduğundan emin olun.

2. yapısal MRG parametreleri

Not: Anatomik T1 ağırlıklı (T1 W) görüntüler, T2 ağırlıklı (T2 W) görüntüler ve DTı 16 kanallı kafa bobini ile 3 Tesla MRI tarayıcı üzerinde satın aldı.

1. Eksenel, sagittal ve koronal konum haritaları elde etmek için yerelleştirme taraması için hızlı pertürasyon degrade yankı (FPGR) kullanın.
2. Konumlandırma temelinin spinal kanala (omurilik) paralel olduğundan emin olmak için sagittal konumlandırma çizgisini koronal pozisyon haritalarla konumlandırın; İlk olarak sagittal düzlemini T2 W bulun, ardından, sagittal T1 W konumlandırma çizgisini kopyalayıp T2 W konumlandırma hattına yapıştırın.
   1. T1 w ve T2 w için aşağıdaki görüntüleme parametrelerini kullanın sagittal görüntüleme: görüş alanı (FOV) = 240 mm x 240 mm, Voksel boyutu = 1,0 mm x 0,8 mm x 3,0 mm, dilim boşluğu = 0,3 mm, dilim kalınlığı = 3 mm, uyarma sayısı (NEX) = 2, katlama yönü = ayak/kafa (FH) ve yankı zamanı (TE)/zaman yineleme (TR) = 10/700 ms (T1 W) ve 101/2500 MS (T2 W). Tüm servikal omurilik kapsayan dokuz sagittal görüntü elde.
3. Aksiyel konumlandırma hattını sagittal T2 W görüntüsünde konumlandırın ve interverteyel boşluğu, intervertebral alanın anteroposterior çapı üzerinde yer alan C2/3 ile C6/7 arası disk kapağı. Aşağıdaki görüntüleme parametrelerini kullanın: FOV = 180 mm x 180 mm, Voksel boyutu = 0,7 mm x 0,6 mm x 3,0 mm, dilim kalınlığı = 3 mm, katlama yönü = anterior/posterior (AP), NEX = 2, ve te/tr = 120/3000 MS.
4. Eksenel konumlandırma hattını, intervertebral alanın anteroposterior çapı üzerinde yer alan, sagittal T2 W görüntüsünde, C1 'den C7 'den servikal omuriliği kapsayan 45 dilim ile konumlandırın.
   1. Aşağıdaki sıra üzerinden DTı elde: tek atış spin-Echo yankı-düzlemsel görüntüleme (SE-EPı) ile 20 ortogonal yön. B-değeri = 800 s/mm²ile coplanar difüzyon yönleri.
   2. Aşağıdaki görüntüleme parametrelerini kullanın: FOV = 230 mm x 230 mm, edinme matrisi = 98 x 98, yeniden çözünürlük = 1,17 x 1,17, dilim kalınlığı = 3 mm, katlama yönü = AP, NEX = 2, EPı Factor = 98, ve TE/TR = 74/8300 MS. adımları özetleyen bir zaman kursu sağlayın Şekil 1' de gösterildiği gibi MRI protokolünde gösterilir.
      Not: MRI ve DTı protokolünü özetleyen zaman kursu Şekil 1' de gösterilir.

3. görüntü postprocessing ve veri ölçüm endeksleri

1. Tüm tarama görüntülerini otomatik olarak syngo MR B17 'e iletin. Film arayüzündeki intervertebral alanın T2 W sagittal ve eksenel görüntülemesinde yükleme yapın ve servikal omuriliğin en sıkıştırılmış kısmını bulun.
2. 2:1 görüntüleme arabiriminde SK görüntüsünü yükleyin ve konum görüntüle : seri sekmesini tıklatın. sayı ve en üstteki sıkıştırma düzeyini yer eşlemin alt kısmına kaydedin.
3. Tensör görüntüsünü seçmek için Dosya sekmesini tıklatın, sonra otomatik olarak ADC ve FA colormaps oluşturmak için Neuro 3D (Mr) seçmek için ekranın sol üst kısmında uygulamalar araç çubuğunu kullanın.
4. En yüksek sıkıştırma sitesinin düzeyine dönün ve Başlangıç değerlendirme modu sekmesini kullanarak aynı birimlerin (6 mm boyutunda³) Ilgi çekici bölgeler (ROI) oluşturun. Beyin omurilik sıvısının (CSF) kısmi hacim etkilerini dışlamak için iç omurilik dahil olmak üzere ROIs seçilmelidir.
5. Otomatik olarak ekranın sağ alt kısmındaki SK ve ADC değerlerini hesaplayın ve görüntüleyin. Difüzyon araç çubuğunu tıklatarak ve bunları seçerek E1, E2 ve E3 değerlerini görüntüleyin.
   Not: Tüm ölçümler hastaların klinik ayrıntılarına kör olan iki radyolog tarafından yapılmıştır. Final sonuçları iki ortalama olarak belirlendi.
6. Şekil 2' deki adımları Izleyerek SYNGO Mr B17 Advantage Workstation kullanarak DTI veri kümelerini görüntü işlemeyi gerçekleştirin.

Bu, sağlıklı gönüllülerden ve servikal spondilik myelopati hastalarından elde edilen sonuçların bir özetidir. Protokol, hekimin DTı haritalarını görüntülemelerini sağladı. Bu teknoloji, myelopatik koşullarda fonksiyonel durumu ölçmek için objektif bir önlem olarak hizmet verebilir. Sağlıklı gönüllülerin DTı haritaları Şekil 3' te gösterilir. Sağlıklı gönüllülerin DTı parametreleri aşağıdaki gibidir: FA = 0,661; ADC = 1,006 x 10^-3 mm²/s; E1 = 1,893 x 10^-3 mm²/s; E2 = 0,746 x 10^-3 mm²/s; E3 = 0,377 x 10^-3 mm²/s (Şekil 3). Kronik omurilik kompresyonu hastalarının DTı haritaları Şekil 4 ' te görüntülenir ve aşağıdaki parametrelere sahıptır: FA = 0,605; ADC = 1,522 x 10^-3 mm²/s; E1 = 2,731 x 10^-3 mm²/s; E2 = 1,058 x 10^-3 mm²/s; E3 = 0,776 x 10^-3 mm²/s (Şekil 4). Postoperatif görüntüleme de gerçekleştirildi. Şekil 5 ' te cerrahi uygulanan Kronik omurilik kompresyonu olan hastaların DTI haritaları gösterilmektedir. DTı parametreleri aşağıdaki gibidir: FA = 0,616; ADC = 1,210 x 10^-3 mm²/s; E1 = 2,190 x 10^-3 mm²/s; E2 = 0,858 x 10^-3 mm²/s; E3 = 0,582 x 10^-3 mm²/s (Şekil 5).

Şekil 1 : Klinik MRG protokolünün zaman rotası. İlk olarak, yerelleştirme tarama için FSPGR dizisi seçildi ve daha sonra sagittal T2 W ve T1 W görüntüleri ve eksenel T2 W görüntüleri elde etmek için hızlı spin echo hızlı kurtarma yapıldı. Son olarak, DTı 20 ortogonal yön ile tek atış SE-EPı kullanılarak yapılmıştır. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.

Şekil 2 : DTı işlemede yer alan adımların akış çizelgesi. Bir iş istasyonu ile dört DTı postprocessing adımları gösteren akış çizelgesi. İlk olarak, iş istasyonunda geleneksel MRI ve DTı kazanın. Daha sonra, geleneksel MRG görüntülerine dayanan en yüksek sıkıştırma sitesini bulun. Son olarak, tensör hesaplaması gerçekleştirin. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.

Şekil 3 : Sagittal ve Aksiyel MRI ve DTı sağlıklı bir gönüllü. (A) SAGITTAL MRG T1 w. (B) sagittal MRI T2 w. (C) Aksiyel MRG T2 w. (D) FA. (E) ADC. (F) E1. (G) E2. (H) E3. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.

Şekil 4 : Kronik omurilik kompresyonu olan bir hastada sagittal ve Aksiyel MRI ve DTı. (A) SAGITTAL MRG T1 w. (B) sagittal MRI T2 w. (C) Aksiyel MRG T2 w. (D) FA. (E) ADC. (F) E1. (G) E2. (H) E3. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.

Şekil 5 : Ameliyattan sonra Kronik omurilik kompresyonu olan bir hastada sagittal ve Aksiyel MRG ve DTı. (A) SAGITTAL MRG T1 w. (B) sagittal MRI T2 w. (C) Aksiyel MRG T2 w. (D) FA. (E) ADC. (F) E1. (G) E2. (H) E3. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.

Konvansiyonel MRG genellikle çeşitli omurga koşulları olan hastaların prognozunu değerlendirmek için kullanılır. Ancak, bu görüntüleme modalite mikroyapı değerlendirme yerine makroskopik anatomik ayrıntı sağlar¹⁴, nörolojik fonksiyon tahmin sınırlar. Ayrıca geleneksel MRG, omurilik hasarının şiddetini ve kapsamını hafife alabilir. DTı 'nin ortaya çıkması, cerrahların su molekül difüzyon hakkında nicel bilgiler sağlayarak spinal kord fonksiyonunu daha doğru değerlendirmelerine yardımcı olabilir.

Bu çalışmada kronik omurilik kompresyonu olan hastalarda DTı parametrelerinin uygulanması konusunda metodolojik bir çerçeve tanımlanmıştır. DTı dokularda su moleküllerinin yönünü ve difüzyon büyüklüğü ölçmek için hassas bir tekniktir¹⁵. Cerrahlar, DTı parametrelerini değerlendirerek omuriliğin çeşitli patolojilerinde sinirsel hasarı nicel olarak değerlendirebilir. Bu protokolde, CSF ve miyelin otomatik segmentasyonu için mevcut özel yazılım omurilik için yeterli olmadığı için el ile eksenel dilimleri üzerinde ROIs çekti. Küçük omurilik çapraz kesit alanı etkin bir şekilde otomatik segmentasyon uygulamak için önemli bir sınırlamadır. Biz en ciddi sıkıştırma sitesinde ROIs seçti. ROIs CSF kısmi hacim etkilerini ortadan kaldırmak için iç omurilik içermelidir. Buna ek olarak, DTI işleme EPI ile ilgili Geometrik distorsiyon eserler ve girdap akım eserler gibi artifaktüel faktörlerin etkilerini azaltmalıdır. Yazılım paketinin kullanılabilir seçenekleri, operatörler difüzyon tartma degradenin oryantasyonuna ve ayrı girdap akımı düzeltmesine bağlı olarak yararlı bilgiler elde etmenize yardımcı olabilir. Bu çalışmada geleneksel MRI taraması, daha fazla görüntü bilgisi sağlamak için hızlı bir spin-Echo dizisi uygulıyor. Uzun yankı zinciri ve daha küçük yankı aralığı özellikle spinal enstrümantasyon tarafından oluşturulan eserler en aza indirmek için tasarlanmıştır. Biz kısa bir yankı zamanı, geniş okuma frekans bandı ve küçük voxels eserler azaltmak için seçti. FA ve ADC yaygın olarak omurilik ölçümlerinde DTı parametreleri kullanılır. FA 0 ile 1 aralığında anizotropi derecesini temsil eder. FA değerleri 1 ' e yakın yüksek doku anizotropi¹³gösterir. ADC üç temel ekseninde diffusivities ortalama değeri ile ilgilidir ve onun değişikliği histopatolojik doku hasarı süreci ile tutarlı⁶. Mevcut çalışma, Kronik omurilik sıkıştırmasının, daha önce¹²BILDIRILEN gibi FA ve artan ADC değerlerine neden olabileceğini doğruladı. Kronik omurilik kompresyonu omuriliğe tekrarlayan iskemik hasara neden olabilir ve anjiyoödem, glioz, nöron fonksiyon kaybı ve sonunda nekroz¹⁶gibi aşağı sinir liflerindeki histopatolojik değişiklikler üretebilir. Bu çalışma, yukarıda belirtilen değişiklikler açıkça DTı üzerinde görselleştirildi.

DTı fonksiyonel iyileştirme değerlendirmek ve değerli prognostik bilgi sağlamak için bir araç olarak hizmet verebilir. Önceki çalışmalar yüksek preoperatif FA ameliyattan sonra daha iyi nöral fonksiyonel kurtarma ile ilgili olabileceğini gösterdi¹⁷. Kerkovsky ve ark. semptomatik servikal spondillotik myelopati hastalarının daha yüksek ADC değerleri ve daha düşük FA değerlerinin ilgili semptomları olmayan ama kablo sıkıştırması¹⁸' in radyolojik kanıtlarına sahip oldukları bildirildi. Kronik omurilik sıkıştırma sıçan modelinin önceki bir çalışmada, DTı parametreleri patolojik omurilik koşulları ile ilişkilidir. Önemlisi, DTı omurilik fonksiyonel durumunu niceliksel olarak değerlendirebilir¹⁶. Kronik omurilik kompresyonu olan 66 hastaların analizi de DTı parametrelerinin, Kronik omurilik kompresyonu olan hastaların Japon Ortopedi Derneği iyileşme oranıyla ilgili olduğunu ve ADC, difüzyon ortalaması, radyal difüzyon ve Aksiyel difüzyon değerleri nörolojik bozukluğu yansıtabilir ve postoperatif prognoz¹⁹değerlendirmek için yararlı olabilir. Geleneksel MRG ile karşılaştırıldığında, DTı omuriliğin iyileşme potansiyelini ölçmek için kullanışlı bir nicel araçtır.

Bu çalışmada bazı sınırlamalar vardı. İlk olarak, yeterli uzamsal çözünürlük hala elde etmek zordur. Solunum ve kardiyak hareket ve bos nabız kaynaklanan Motion eserler, DTı üzerinde kötü etkileri üretebilir, özellikle alt servikal kordon ve torasik kordon²⁰. Uzun yankı zinciri ve daha küçük yankı aralığı özellikle spinal enstrümantasyon tarafından oluşturulan eserler en aza indirmek için tasarlanmıştır. Bu protokolde, yapıları azaltmak için kısa bir yankı süresi, geniş okuma frekansı bandı ve küçük voxels seçiyoruz. Buna ek olarak, bir 3 Tesla MR sistemi²¹ile DTI üzerinde beyaz ve gri madde arasında ayırt etmek zordur, hangi gri ve beyaz madde roıs dahil edilebilir anlamına gelir. Bu, DTı parametre ölçümlerini önemli ölçüde etkileyebilir. YG-based kantifikasyon Kullanıcı deneyimi ve anatomik bilgi neden yol önyargılı bir kimlik neden olabilir. Bu manuel tarif yaklaşımı, özellikle birkaç omurilik dilimleri, yollar ve konular varsa, sıkıcı ve zaman alıcı olabilir. ROIs, CSF nedeniyle kısmi hacim efektlerini dışlamak için iç omurilik kısmında seçilmelidir. Sonraki çalışmalarda gri ve beyaz madde bölgelerini segmentlere ayırmak ve mevcut ve etkin ROI 'ları ayırt etmek için yararlı yöntemler gereklidir.

Özetle, bu metodolojik çerçeve Kronik omurilik sıkıştırmada DTı parametrelerinin uygulanması gösterir. DTı dokularda su molekül yönü ve difüzyon büyüklüğü bir ölçü sağlar. Cerrahlar, çeşitli omurilik patolojilerinde nöral hasarı Nice olarak değerlendirmek için bu hassas tekniği kullanabilirler.

Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.

Bu çalışmada Çin 'in Guangzhou bilim ve teknoloji projesi (No. 201607010021) ve JiangXi doğa bilimi Vakfı (No. 20142BAB205065) tarafından desteklenmektedir.