Longitudinel vurdering af strukturel plasticitet i rygmarven ved brug af DTI hos SCI-patienter

I dag er de internationale standarder for neurologisk klassifikation af rygmarvsskade (ISNSCI), som omfatter test af motorisk og kutan sensorisk funktion, og spinal Cord Independence Measure (SCIM) guldstandarderne for neurologisk klassificering af rygmarvsskade (SCI). Disse standardmål har meget vigtige anvendelser i rehabiliteringen af ​​SCI som primære kliniske mål og resultatmål. På trods af vigtigheden og anvendeligheden af ​​deres applikationer har disse standardforanstaltninger deres begrænsninger. For eksempel er ISNSCI, beregnet til at være et klinisk klassifikationssystem, subjektivt og relativt ufølsomt over for inkrementelle neurofysiologiske og funktionelle ændringer under både akutte og kroniske stadier af genopretning. Desuden kan ISNSCI ikke evaluere rygmarvsfunktionen (SC) under det neurologiske niveau. For nogle patienter, såsom børn og patienter med samtidige hjerneskader, kan pålidelig evaluering ikke gennemføres på grund af deres begrænsede kognitive engagement i evalueringsprocessen. Magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) er blevet foreslået som et mere objektivt værktøj til at hjælpe klinikere med at lave prognose. Nylige undersøgelser viste imidlertid, at konventionel klinisk MRI ikke korrelerer godt med scores målt med ISNSCI.

Diffusion Tensor Imaging (DTI) er et avanceret MR-værktøj, der er i stand til at sondere informationer om hvidt stofs integritet gennem måling af retningsbestemt diffusion af vandmolekyler, hvilket giver flere mikroskopiske detaljer end konventionel MR. Nylige resultater tyder på, at DTI er et lovende, ikke-invasivt og objektivt værktøj til at evaluere og overvåge strukturelle ændringer inden for hvide stof-axonveje efter SCI. Vores foreløbige data viste signifikant afvigelse af DTI-indekser fra normative værdier for raske forsøgspersoner hos en SCI-patient, hvis konventionelle T2-scanninger så ud til at være normale (se afsnittet om foreløbige data). En sandsynlig forklaring på denne observerede ændring af DTI-indekser er degeneration og demyelisering i faldende aksonale veje. Selvom DTI er blevet brugt i dyremodeller til at måle udviklingen af ​​skaden i SC og viste stort lovende i påvisning af patologiske ændringer i SC, er ingen longitudinelle DTI-data opnået fra human SC tilgængelige for at indikere følsomheden af ​​DTI-teknikken ved påvisning af SCI-progression eller genopretning. Er DTI i stand til at detektere strukturelle ændringer, der finder sted i SC i løbet af rehabiliteringen hos personer med SCI? Vil disse målte DTI-parametre korrelere med ISNSCI-baserede scores? Den grundlæggende hypotese i det aktuelle studie er, at rehabilitering kan lette reparation af SC-fiberkanalen sammen med spontane tilpasninger efter skaden for at hjælpe med at genforbinde nogle af de skadede nervefibre med motoneuroner, der kontrollerer muskler, og dette vil igen forbedre motoneuronaktiviteten for at fremme muskelfunktionen, og alle disse ændringer kan detekteres af de foreslåede longitudinelle DTI-protokoller og kliniske standardværktøjer til evaluering af motorisk funktion. De forventede resultater opnået af denne longitudinelle undersøgelse vil understøtte anvendelsen af ​​DTI til overvågning af plastiske ændringer i den skadede SC, og de DTI-afledte foranstaltninger kunne potentielt hjælpe klinikere med at stille mere objektiv diagnose af skaden og estimere dens progression, hvilket er afgørende for målrettet planlægning. terapier. Det er imidlertid uden for dette forslags anvendelsesområde at skelne bidrag til strukturelle ændringer, der forekommer i SC, mellem spontane og behandlingsfaktorer. Fordi det er uetisk ikke at behandle patienter, kan denne begrænsning ikke overvindes i det aktuelle menneskelige studie. I betragtning af at undersøgelsens primære fokus er longitudinel sporing af SC strukturelle ændringer ved hjælp af neuroimaging snarere end at bestemme relative bidrag til disse ændringer ved spontan genopretning og behandling, bør begrænsningen ikke signifikant påvirke kvaliteten af ​​vores undersøgelse. For at teste hypotesen foreslår efterforskerne følgende specifikke mål.

Mål 1: Spor SC strukturelle ændringer hos patienter med ufuldstændig SCI (iSCI) ved hjælp af DTI. Hver patient i den foreslåede undersøgelse vil blive scannet, der dækker hele den cervikale region af SC ved hjælp af en DTI-sekvens ved baseline, 2 uger, 1 måned, 3 måneder og 6 måneder efter start af standard rehabiliteringsintervention. DTI-indekser (se metoder for detaljer) vil blive kvantificeret og sammenlignet på tværs af alle tidspunkter. Tidligere longitudinelle hjerne-DTI-undersøgelser hos mennesker og dyr tyder på, at DTI er følsom til at detektere strukturelle ændringer i hjernen hvidere stof 24 timer (dyreundersøgelse) og 3 måneder (upublicerede humane DTI-resultater af PI's gruppe) efter hjerneskade og 6 måneder efter indledende scanning hos patienter med amyotrofisk lateral sklerose (ALS) (DTI-data var kun tilgængelige 6 måneder efter indledende scanning i denne undersøgelse). Efterforskerne antager, at den foreslåede DTI-protokol vil være i stand til at fange strukturelle ændringer i SCI under dets genopretningsforløb.

Mål 2: Korrelere SC-plasticiteten manifesteret af ændringer i DTI-indekser med kliniske vurderinger af skade og sansemotorisk funktion. Kvantitative DTI-indekser vil blive korreleret til kliniske diagnoser af SCI og kliniske evalueringer af patienters sensorimotoriske funktion i øvre og nedre lemmer. Det antages, at DTI-indekset for SCI signifikant vil være korreleret med klinisk diagnose og score for øvre og nedre sensorimotorisk funktion. DTI-parameteren lover meget at være en biomarkør for SCI og forventes at have prognostisk værdi til at forudsige funktionelt resultat af et rehabiliteringsprogram.