Kortikale læsioner hos patienter med multipel sklerose (CLiMS)

BAGGRUND. I de senere år har flere forskningslinjer vist, at dissemineret sklerose (MS) påvirker kortikal grå substans, og at graden af ​​kortikal grå substans involvering er forbundet med kognitiv og fysisk funktionsnedsættelse, men den specifikke påvirkning af en kortikal læsion på regional funktion er fortsat blive afklaret.

High-field Magnetic Resonance Imaging (MRI) ved 3T er blevet brugt til at påvise kortikale læsioner ved MS, men histologiske undersøgelser har vist, at kun 'toppen af ​​isbjerget' er påvist. Ultra-højfelt 7T MR har en højere diagnostisk følsomhed end 3T MR. Selvom ikke alle kortikale læsioner opdages selv ved 7T, konkluderede en nylig post-mortem verifikationsundersøgelse, at ultrahøjfelt-MR "mere end fordobler detektion af kortikale MS-læsioner sammenlignet med 3T-MR". Implementering af 7T MRI til påvisning af kortikale læsioner og belysning af den adfærdsmæssige og neurofysiologiske virkning af kortikale læsioner er derfor en god kandidat til at hjælpe med at løse det klinisk-radiologiske paradoks rapporteret i MS.

MÅL OG HYPOTESER. Denne undersøgelse er designet til at afklare forekomsten af ​​kortikale læsioner inden for det primære sensorisk-motoriske håndområde (SM1-HAND) og deres indvirkning på manuel motorisk og sensorisk funktion, såvel som regional kortikal forbindelse. SM1-HAND er velegnet til at løse dette spørgsmål, fordi funktionel integration i SM1-HAND kan studeres i detaljer med transkraniel magnetisk stimulation (TMS) og højopløselig fMRI.

Ved at udnytte den øgede følsomhed af 7T MRI til at opdage kortikale læsioner vil antallet, størrelsen og den regionale fordeling af kortikale læsioner i SM1-HAND blive vurderet, og læsionsbelastningen i SM1-HAND vil være relateret til MR-baserede, elektrofysiologiske og adfærdsmæssige korrelater af håndfunktion.

Konkret vil følgende parametre blive vurderet:

1. Omfanget af, at den primære sensorimotoriske cortex er påvirket af kortikale læsioner hos patienter med recidiverende remitterende og sekundær progressiv multipel sklerose (MS).
2. Virkningen af ​​en enkelt kortikal MS-læsion i den sensorimotoriske cortex på den sensorimotoriske funktion i den øvre ekstremitet.
3. Virkningen af ​​en enkelt kortikal MS-læsion i den sensorimotoriske cortex på regional intrakortikal forbindelse.

Hypoteser:

1) Omfanget af kortikale skader på den primære sensorimotoriske cortex er ukendt, men baseret på kliniske symptomer på motorisk funktion forventes det, at op til 40 % af patienterne viser fokale kortikale læsioner i dette område, og at dette vil omfatte alle undertyper af kortikale læsioner .

2a) Det antages, at unimanuel motorisk funktion korrelerer negativt med den totale kortikale læsionsbelastning inden for den kontralaterale sensorimotoriske cortex, uafhængig af alder, køn, behændighed, volumen af ​​den hvide stoflæsion, axonal integritet af cortico-spinalkanalen, central motorisk ledningstid og kortikal tykkelse af den sensorimotoriske cortex. 2b) Det antages, at mængden og størrelsen af ​​kortikale læsioner i den primære sensorimotoriske cortex korrelerer positivt med motorisk træthed. 2c) Det antages, at unimanuel sensorisk skarphed korrelerer negativt med den totale kortikale læsionsbelastning i den kontralaterale sensorimotoriske cortex.

3a) Det forventes, at kortikale læsioner forårsager et skift i cifferrepræsentationen, målt som det opgaverelaterede BOLD-signal fra den kontralaterale somatosensoriske cortex, væk fra læsionen. 3b) Det antages, at kortikale læsioner i den primære sensorimotoriske cortex påvirker den regionale intrakortikale excitatoriske/hæmmende balance.

4) Det forventes endvidere, at den funktionelle påvirkning af regionale kortikale læsioner er uafhængig af alder, køn, behændighed, volumen af ​​hvid stoflæsion, axonal integritet af cortico-spinalkanalen, central motorisk ledningstid og kortikal tykkelse af den sensorimotoriske cortex og skæl med læsionstype, antal og volumen.

3. FORSKNINGSPLAN.

Del 1. Helhjerne 7T MR-undersøgelse for at identificere kortikale læsioner.

Deltagere: Projektet er planlagt til at involvere 80 mildt til moderat berørte patienter (Expanded Disability Status Scale of

Ultrahøjfelt MR. Alle deltagere vil blive undersøgt med helhjerne ultrahøjfelt-MRI ved 7T, ved hjælp af et forskningsbaseret 7T Achieva MR-system (Philips, Best, Holland) placeret på Hvidovre Hospital. Helhjerne-MR-scanning vil blive udført med en dobbelt transmitterende, 32-kanals modtagehovedspole (Nova Medical Products), inklusive 3-dimensionel (3-D), magnetiseringsforberedt hurtig optagelse af gradientekkoer (MPRAGE) billeddannelse ved 0,65- mm isotrop opløsning og 3-D, magnetiseringsforberedt, væskedæmpet inversion recovery (MPFLAIR) billeddannelse ved 0,7 mm isotrop opløsning (5). Helhjerne semi-kvantitativ (MP2RAGE) såvel som en kvantitativ T2*-sekvens vil også blive udført.

Yderligere undersøgelser. Uden for MR-scanneren, fysisk funktionsnedsættelse (EDSS), træthed (Fatigue Scale for Motor and Cognitive Functions, FSMC), kognition (Symbol Digit Modalities Test, SMDT & Paced Auditory Serial Addition Test, PASAT), depression (Beck Depression Inventory, BDI II ) samt sansemotorisk håndfunktion (9HPT, Jebsen Taylor Hand Function Test (JTT), Finger banking, Grating Orientation Discrimination Test (GODT)) vil blive vurderet.

Del 2. Valgt 7T MRI af SM1-HÅNDEN.

Deltagere: En undergruppe af personer, der deltog i del 1, vil blive bedt om at deltage i del 2: Det forventes, at mindst 20 patienter vil vise mindst én kortikal læsion i højre eller venstre SM1-HÅND på 7T MR. De læsionspositive patienter (n>20), en alders- og EDSS-matchet læsionsnegativ MS-gruppe (n>20) og en aldersmatchet rask kontrolgruppe (n=20) vil blive undersøgt. Rekruttering vil ske løbende for at minimere forsinkelsen mellem del 1 og 2.

Deltagerne vil blive scannet igen med 7T Achieva MR-systemet ved hjælp af et reduceret koronalt synsfelt, der dækker højre og venstre SM1-HÅND og corticospinalkanalen. Strukturel billeddannelse vil omfatte en 0,7 mm isotrop FLAIR-sekvens og en ultrahøj opløsning MP2RAGE (0,5 mm isotropisk) sekvens samt helhjernediffusionsvægtet billeddannelse (DWI). Proton-magnetisk resonansspektroskopi (MRS) vil blive udført for at måle regional N-acetyl-aspartat (NAA), GABA og glutamat koncentration i højre og venstre SM1-HAND. Endelig vil funktionel Blood Oxygen Level Dependent (BOLD) (fMRI) med høj rumlig opløsning blive brugt til at kortlægge somatotopien af ​​sensoriske og motoriske repræsentationer i SM1-HAND. Aktiveringskort vil blive overlejret med individuelle læsionskort.

TMS. Den kortikospinale ledning vil blive kvantificeret med transkraniel magnetisk stimulation (TMS). En ny neuronavigeret TMS-kortlægningsmetode udviklet af denne gruppe, som er følsom over for ændringer i kortiko-motoriske repræsentationer af iboende håndmuskler, vil også blive implementeret. Endelig vil aspekter af intracortical inhibering i både SM1-HAND med etablerede enkelt-puls og dobbelt-puls TMS-paradigmer blive udført. Ledning i den afferente somatosensoriske vej vil blive vurderet ved at registrere somatosensoriske fremkaldte potentialer (SSEP).