Quantitative Bildgebung zervikaler Wirbelsäulenstrukturen – die DISC-Pilotstudie – (DISC)

BEGRÜNDUNG:

Die zervikale degenerative Bandscheibenerkrankung (CDDD) ist die Folge der Degeneration von Bandscheiben und Gelenken und kann zu einer Kompression der Halsnervenwurzel führen, was zu klinischen Symptomen einer Radikulopathie, einer Kompression des Rückenmarks mit Symptomen einer Myelopathie oder einer Kombination aus beidem führt. Die Inzidenz von CDDD nimmt mit der alternden Bevölkerung zu, und daher wird in den kommenden Jahren ein deutlicher Anstieg von Operationen wegen symptomatischer CDDD vorhergesagt. Daher bleiben die Entscheidung und der optimale Zeitpunkt für eine Operation eine Herausforderung.

Derzeit hängt die Entscheidung für eine Operation bei Patienten mit symptomatischer CDDD von den Symptomen sowie der Position und Größe des Bandscheibenvorfalls bei der konventionellen Magnetresonanztomographie (MRT) ab. Allerdings ermöglicht die konventionelle MRT nur eine qualitative morphologische Beurteilung und lässt Raum für eine subjektive individuelle Interpretation. Außerdem werden Bandscheibenvorfälle im konventionellen MRT häufig bei asymptomatischen Personen gefunden, während bei symptomatischen Personen Art und Ausmaß des Bandscheibenvorfalls nicht mit der Schwere der Symptome korrelieren. Insgesamt kann der derzeitige Standard mithilfe der konventionellen MRT das Ansprechen auf eine Operation bei Patienten mit symptomatischer CDDD nicht optimal vorhersagen.

Die quantitative Bildgebung wird zunehmend als Ergänzung zur konventionellen MRT erkannt und bezieht sich auf die direkte Messung der physikalischen Eigenschaften von Gewebe. Diese neuartigen Techniken sind vielversprechend, da sie nicht invasiv sind und möglicherweise bei der Bestimmung objektiver Grenzwerte für das Stadium eines Bandscheibenvorfalls hilfreich sein könnten. Die Diffusionstensor-Bildgebung (DTI) ist eine der am besten untersuchten quantitativen Techniken und ermöglicht die Bewertung mikrostruktureller Veränderungen. Die DTI-Metrik der fraktionierten Anisotropie (FA) erwies sich als gültiger Biomarker für die Genesung nach einer Operation bei zervikaler Myelopathie sowie für die chirurgische Auswahl bei lumbaler Radikulopathie. Darüber hinaus könnte die kürzliche Einführung von Zoomed-DTI (z-DTI) zu einer höheren Bildgenauigkeit führen und sich gleichzeitig als machbar in der Halswirbelsäule erweisen.

Darüber hinaus sind das Halswirbelsäulenmark und seine Nervenwurzeln stark vaskularisiert und ihre Durchblutung könnte durch eine durch einen Bandscheibenvorfall bedingte Kompression beeinträchtigt werden. Mithilfe der endogenen Perfusionstechnik Arterial Spin Labeling (ASL) sowie kontrastbasierten Perfusionstechniken wie Susceptibility Contrast (DSC) und Dynamic Contrast Enhanced (DCE) können der Grad der Ischämie, der Hypoxie sowie die Signalverstärkung abgeschätzt werden. ASL wurde zweimal für die Kartierung der Rückenmarksperfusion untersucht und die DSC erwies sich als machbar an der Wirbelsäule von gesunden Teilnehmern sowie Patienten mit zervikaler Myelopathie. Darüber hinaus wurde eine erhöhte Signalverstärkung für DCE bei degenerativen Bandscheiben der Lendenwirbelsäule beobachtet. Nach unserem besten Wissen wurden keine Studien zur Beurteilung der Durchblutung der zervikalen Nervenwurzeln durchgeführt, die bei zervikaler Radikulopathie aufgrund von CDDD beeinträchtigt sind.

Neben der Mikrostruktur und Perfusion können sich auch die viskoelastischen Eigenschaften der Strukturen der Halswirbelsäule im Zusammenhang mit der durch einen Bandscheibenvorfall bedingten Kompression verändern. Daher wäre es interessant, mechanische Eigenschaften wie Steifigkeit und Viskosität zu untersuchen, die mit der Tomo-MRElastographie (TMRE) gemessen werden können. Nach unserem besten Wissen hat keine frühere Studie die Bandscheiben und Wirbelsäulenstrukturen der Halswirbelsäule mithilfe von TMRE untersucht, was dies zu einer vielversprechenden ersten Studie macht.

Schließlich ist die Bildgebung eine relativ zeitaufwändige Angelegenheit, und das Einbinden zusätzlicher Sequenzen erhöht nur die Länge. Daher werden verschiedene Methoden entwickelt, um die Bildgebung effizienter durchzuführen. Eine neuartige Methode ist die synthetische MRT (SyMRT). Vorteile von SyMRT sind eine verkürzte Aufnahmezeit, die Möglichkeit der automatischen Gewebesegmentierung und Volumenschätzung sowie die Erfassung quantitativer Parameter. SyMRT wurde einmal an der Wirbelsäule untersucht und es wurden signifikante Unterschiede in den quantitativen Bandscheibenwerten in Bezug auf den Hydratationsstatus der Bandscheibe festgestellt.

Da sich in früheren Studien keine einzelne Messung als goldener Standard erwiesen hat, ist es wahrscheinlich, dass für die klinische Anwendung eine Kombination von Messungen erforderlich ist. Ziel dieser Pilotstudie ist es daher, einen multiparametrischen quantitativen MRT-Ansatz einschließlich z-DTI, ASL, DSC, DCE, TMRE und SyMRT zu erforschen, um die Bandscheiben der Halswirbelsäule, das Rückenmark und seine Nervenwurzeln zu messen.

OBJEKTIV:

Diese Studie wird aus drei Teilen bestehen. Das Hauptziel von Teil 1 besteht darin, die Machbarkeit der quantitativen MRT-Sequenzen (z. B. z-DTI, ASL, DSC, DCE, TMRE und SyMRI) zur Beurteilung von Strukturen der Halswirbelsäule (z. B. Bandscheiben, Rückenmark und Nervenwurzeln) bei gesunden Teilnehmern und Patienten mit symptomatischer CDDD. Das Hauptziel von Teil 2 besteht darin, eine Korrelation zwischen den quantitativen MRT-Sequenzen von Halswirbelsäulenstrukturen und dem klinischen Ergebnis bei Patienten mit symptomatischer CDDD zu bestimmen. Schließlich besteht das Hauptziel von Teil 3 darin, eine Korrelation zwischen quantitativen MRT-Sequenzen von Halswirbelsäulenstrukturen und chirurgischer Behandlung innerhalb von 6 Monaten nach der Nachuntersuchung herzustellen.

STUDIENDESIGN:

Eine prospektive Pilotstudie.

STUDIENBEVÖLKERUNG:

Die Studienpopulation besteht aus gesunden Teilnehmern und Patienten mit symptomatischer CDDD mit Radikulopathie, Myelopathie oder Radikulomyelopathie. Es werden altersentsprechende gesunde Teilnehmer einbezogen. Die Teilnehmer haben keine Vorgeschichte von Bandscheibenvorfällen oder Gebärmutterhalsoperationen, verfügen über ausreichende Kenntnisse der niederländischen Sprache und haben keine Kontraindikationen für eine MRT-Untersuchung.

INTERVENTION:

Alle Teilnehmer werden mehreren MRT-Sequenzen unterzogen, wobei ein hochmoderner 3T-MRT-Scanner von Siemens verwendet wird, der im UMCG verfügbar ist. Zunächst werden alle Teilnehmer (gesunde Teilnehmer und Patienten mit symptomatischer CDDD) einer neurologischen Grunduntersuchung unterzogen. Darüber hinaus füllen die Teilnehmer die folgenden Fragebögen aus: Neck Disability Index (NDI), Visuelle Analogskala (VAS) für Arm- und Nackenschmerzen, modifizierte Japanische Orthopädische Vereinigung (mJOA), Nurick-Grad, EuroQol 5-Dimension 5-Level (EQ-5D). -5L), Work Ability Single Item (WAI-SI) und Central Sensitization Inventory (CSI). Alle Teilnehmer werden einer MRT-Untersuchung unterzogen: Localizer und T2-gewichtete anatomische Untersuchung (konventionelle MRT), z-DTI, ASL, DSC, DCE, TMRE und SyMR. Die gesamte Scanzeit beträgt ca. 40 Minuten. Zur Beurteilung der Reproduzierbarkeit werden 10 gesunde Teilnehmer und 10 Patienten zweimal an verschiedenen Tagen/Zeiten gescannt. Die Patienten mit symptomatischer CDDD werden nach 6-monatiger Nachuntersuchung zu einem weiteren Studienbesuch eingeladen, um ihren Behandlungsstatus zu beurteilen (nach der Operation ja/nein; falls ja auch die Operationsmerkmale), die oben genannten Fragebögen auszufüllen und eine MRT durchführen zu lassen mit zusätzlichen Sequenzen.

HAUPTSTUDIENPARAMETER/ENDPUNKTE:

Primäre Endpunkte sind die technische Machbarkeit und Wiederholbarkeit der quantitativen MRT-Sequenzen (d. h. z_DTI, ASL, DSC, DCE, TMRE und SyMRI) von Halswirbelsäulenstrukturen (d. h. Bandscheiben, Rückenmark und Nervenwurzeln) bei gesunden Teilnehmern und Patienten mit symptomatischer CDDD. Außerdem wird eine Korrelation quantitativer MRT-Sequenzen von Halswirbelsäulenstrukturen mit klinischer Beeinträchtigung bei Patienten mit symptomatischer CDDD ermittelt. Die klinische Beeinträchtigung wird anhand des Neck Disability Index (NDI) für zervikale Radikulopathie, des modifizierten Japanese Orthopaedic Association Score (mJOA) für zervikale Myelopathie und des NDI sowie mJOA für Radikulomyelopathie gemessen.

Art und Ausmaß der Belastungen und Risiken im Zusammenhang mit der Teilnahme, dem Nutzen und der Gruppenzugehörigkeit:

Alle Teilnehmer (Gesunde und Patienten) benötigen eine konventionelle MRT-Untersuchung mit quantitativen MRT-Sequenzen, die etwa 40 Minuten dauert. Die meisten in dieser Studie verwendeten MRT-Sequenzen sind nichtinvasiv und beinhalten keine ionisierende Strahlung. Allerdings erfordern DSC und DCE die Gabe eines Boluskontrastmittels. Als Kontrastmittel kommt Dotarem zum Einsatz. Ohne Kontraindikationen für eine MRT-Untersuchung oder ein Kontrastmittel ist die Gesundheit nicht gefährdet. Es besteht insgesamt ein vernachlässigbares Risiko für die Teilnehmer, basierend auf der Risikoklassifizierungs-Checkliste der NFU. Daher können die Forscher zu dem Schluss kommen, dass es sich bei dieser Studie um eine Studie mit geringem Risiko handelt.