DTI mozku a krční páteře: Hodnocení u normálních subjektů a pacientů s cervikální spondylotickou myelopatií

Více než polovina populace středního věku má radiologický důkaz cervikální spondylózy a u podskupiny této populace se rozvine cervikální spondylóza myelopatie (CSM), což je stav, při kterém je narušena mícha, buď přímou mechanickou kompresí, nebo nepřímo arteriální deprivací a /nebo žilní stáze. Přestože se u stavů souvisejících s CSM provádí mnoho operací, neexistuje shoda ohledně načasování chirurgického zákroku nebo jak vybrat z dostupných chirurgických možností pro daného pacienta. Na sklonu k rozvoji CSM se podílí mnoho faktorů, včetně pokročilého věku, postižení při prezentaci, průměru míchy, oblasti míchy, změněného signálu míchy na MRI (obrázky vážené T2 a T1), zvýšené pohyblivosti krční páteře a vrozené úzké míchy. kanál. Stejné faktory mohou také určovat odpověď na operaci, a to buď pozitivně (zvýšená cervikální pohyblivost), nebo negativně (pokročilý věk, vrozeně úzký páteřní kanál). Pozoruhodné jsou potenciální komplikace chirurgických postupů. I když zneschopňující nežádoucí účinky jsou neobvyklé, jejich výskyt v chorobném procesu s potenciálně benigním průběhem je nepochybně závažný. Nakonec je třeba poznamenat, že radiologická kritéria komprese cervikálního kořene nebo míchy na MRI jsou subjektivní a není jisté, zda korelují s klinickými příznaky.

Zobrazování tenzorů difúze (DTI) je citlivé na pohyb vody a je považováno za marker axonální integrity v mozku. O aplikaci této techniky na páteř a zejména o hodnocení pacientů s CSM byl velký zájem. V mozku se DTI provádí s použitím sekvence SS-EPI (single shot echo planar imaging), která získává všechna data pro jeden řez po aplikaci jediného excitačního pulzu a difúzních gradientů. I když je SS-EPI velmi efektivní z hlediska sběru dat, existuje několik problémů s SS-EPI, zejména že 1) Nejlépe se hodí pro získávání relativně malých zobrazovacích matric, což má za následek buď nízké prostorové rozlišení, nebo použití dalších technik pro zmenšení pole. pohledu (FOV). Zvýšení počtu získaných ozvěn pro zvýšení rozlišení nezpůsobí zvýšení získaného rozlišení, protože útlum signálu během delšího sledu ozvěn má za následek zvýšené rozmazání obrazu. 2) Obrazy jsou zkreslené gradienty citlivosti v oblastech blízko rozhraní mezi tkání a kostmi nebo kostními strukturami. Tyto faktory způsobily, že použití DTI v klinických studiích páteře je problematické. Konkrétně:-

1. Malá velikost míchy znamená, že je vyžadováno vysoké prostorové rozlišení.
2. Efekty susceptibility z okolní kostní struktury mají za následek zkreslení obrazu.
3. Pohyb provazce během srdečního cyklu vede k artefaktům.

Bylo prokázáno, že načtená segmentovaná sekvence EPI (RESOLVE nebo RS-EPI) je schopna získat snímky s vyšším prostorovým rozlišením a sníženým zkreslením v mozku. Nedávno jsme ukázali, že sekvenci RESOLVE lze také použít k získání vysoce kvalitních DTI snímků krční páteře dobrovolníků (viz obrázek 1) a může poskytnout klinicky užitečné informace u subjektů s metastázami v páteři. Sekvence RESOLVE rozděluje sběr dat do několika segmentů, což vede ke snížení zkreslení a potenciálu získat snímky s vyšším rozlišením, ale za cenu buď delší doby skenování, nebo sníženého počtu směrů pro gradienty difúze (tj. snížený odstup signálu od šumu (SNR)). Sekvence RESOLVE také zahrnuje vyhodnocení dat v reálném čase, což umožňuje data poškozená pohybem odmítnout a poté znovu získat. Nyní si přejeme optimalizovat a posoudit klinickou užitečnost sekvence RESOLVE u pacientů s CSM jejím aplikováním na skupinu pacientů s CSM a skupinu věkově odpovídajících kontrolních subjektů. Nezpracované snímky difúze jsou následně zpracovány za účelem získání parametrických snímků, které charakterizují difuzivitu (střední, podélnou a radiální) a anizotropii (směrovou závislost) difúze. Anizotropie difúzních dat je typicky kvantifikována pomocí indexu frakční anizotropie (FA), nedávno jsme však ukázali, že dvě další veličiny, modus a poměr elipsoidních ploch (EAR) difuzního tenzoru, poskytují užitečné doplňkové informace a navrhujeme použít všechny tři parametry při analýze anizotropie difúzních dat z této studie.

Pomocí sekvence RESOLVE řešte tyto první dva z výše uvedených bodů „odrážky“ a zjistili jsme, že u některých subjektů lze získat vysoce kvalitní snímky DTI páteře bez použití srdečního hradlování, nicméně pro robustní klinickou sekvenci jsme a jiné skupiny, zjistily, že srdeční hradlování je zásadní. Dalším problémem, který je třeba zvážit při DTI studiích páteře, je orientace skenu. Sagitální snímky poskytují pokrytí celé páteře s relativně malým počtem řezů, což je zvláště výhodné, když se používá srdeční hradlování. Axiální řezy mají výhodu v tom, že změny v konfiguraci páteře v kaudálně-kraniálním směru jsou relativně pomalé, což znamená, že lze použít silnější řezy bez výrazné ztráty informace. K pokrytí celé C-páteře je však stále zapotřebí relativně velký počet řezů, což má za následek zdlouhavou dobu měření při použití srdečního hradlování.

Cíle Vyšetřovatelé se chtějí pokusit odpovědět na následující otázky týkající se C-páteře:-

1. Jaké jsou difúzní charakteristiky normální C-páteře (prostorové variace a věková závislost)?
2. Jak se snímky páteře RESOLVE a SS-EPI porovnávají z hlediska kvality obrazu?
3. Jaký je účinek změny počtu segmentů pro sekvenci RESOLVE?
4. Existují při srovnání SS-EPI a RESOLVE statisticky významné rozdíly v odvozených hodnotách anizotropie nebo difuzivity?
5. Liší se difúzní charakteristiky C-páteře subjektů s CSM významně od charakteristik věkově odpovídajících kontrol?
6. Lze DTI páteře použít k odvození diagnostických informací, ať už jde o prognostické informace pro jednotlivé pacienty s CSM nebo identifikaci podskupin pacientů s CSM? Pro mozek je otázka, kterou bychom řešili: -

1) Existují při srovnání SS-EPI a RESOLVE statisticky významné rozdíly v odvozených hodnotách anizotropie nebo difuzivity? 2) Existuje statisticky významný rozdíl v objemu vlákenných traktů odvozených pomocí dvou sekvencí nebo mezi těmito dvěma skupinami? 3) Liší se difúzní data z mozku pacientů s CSM významně od údajů kontrol?