Aivojen ja selkäytimen fysiologinen tilavuus ja surkastuminen magneettikuvauksella mitattuna

Multippeliskleroosi (MS) on krooninen immuunivälitteinen tulehduksellinen ja neurodegeneratiivinen sairaus, joka vaikuttaa keskushermostoon. Magneettiresonanssikuvaus (MRI) on tärkein parakliininen tutkimus, jota käytetään sairauden aktiivisuuden ja hoitovasteen seuraamiseen. Kliinisten oireiden ja tavanomaisessa magneettikuvauksessa havaittujen löydösten välillä on kuitenkin vain rajallinen korrelaatio - ilmiötä kutsutaan kliinis-radiologiseksi paradoksiksi. Kokonaisen ja alueellisen aivojen surkastumisen mittaaminen antaa lisätietoa magneettikuvaukseen ja näyttää korreloivan paremmin kliinisen kulun ja ennusteen kanssa. Kahden viime vuosikymmenen aikana MS-taudin aivoatrofiaa on tutkittu laajasti, aivotilavuuden vähenemisen raja-arvot ajan mittaan on määritetty, ja on todennäköistä, että siitä tulee tärkeä tulosmitta sekä kliinisissä tutkimuksissa että rutiinikäytännössä.

Aivojen surkastumiseen verrattuna selkäytimen (SC) atrofiaan ja sen suhteeseen MS-tautiin liittyvään vammaisuuteen on kiinnitetty vähemmän huomiota. Tämä johtuu osittain teknisistä haasteista, kuten epähomogeeninen magneettikenttä tällä alueella, SC:n pienet fysikaaliset mitat ja esineet, jotka aiheutuvat SC:n liikkeestä selkäydinkanavassa yhdessä aivo-selkäydinnesteen virtauksen kanssa sekä hengitys- ja sydämen sykleistä johtuvasta jaksollisesta liikkeestä. Lisäksi fokaaliset selkäytimen MS-leesiot voivat aiheuttaa sekä SC:n turvotusta että kutistumista, mikä vaikuttaa sen absoluuttiseen tilavuuteen, mikä johtaa ongelmiin MS:n absoluuttisen SC-tilavuuden tulkinnassa. Kaikista näistä haasteista huolimatta on mahdollista tunnistaa SC-leesiot ja mitata luotettavasti SC-tilavuutta, mutta SC-tilavuuden mittaamiseen ei ole "kultastandardin" (standardoitua) ohjelmistoa eikä yksimielisyyttä SC:lle sopivimmasta SC-tasosta (segmenteistä) tilavuushäviön mittaus.

Vuoden 2016 aikana olemme kehittäneet Scanview-ohjelmaan kuuluvan sisäisen puoliautomaattisen putkilinjan kohdunkaulan selkäytimen tilavuuden mittaamiseen. Segmentointi suoritetaan T2-painotetuilla kuvilla. Ensimmäisessä vaiheessa markkeri asetetaan manuaalisesti nikamavälilevyn C3-4 (sagitaalitaso) keskelle. Sen jälkeen napanuoran oikaisu (nuoran manuaalinen pyörittäminen selkäytimen kohtisuoran suuntauksen saavuttamiseksi C3-nikaman rungon selkäosaan nähden), joka mahdollistaa osittaisen volyymin pienentämisen johdon suunnasta johtuen. Tämän keskityksen ja oikaisun jälkeen muunnosmatriisi tallennetaan ja kaikki seuraavat vaiheet ovat täysin automatisoituja. Näitä vaiheita ovat: 1. Alipikselijako, 2. T2-painotettujen kuvien kontrastin kääntäminen ja tasoitus käyttämällä mediaani-, Gaussin- ja reunaa parantavia suodattimia ja 4. Cubic spline -interpolointi rajaa edustavan käyrän löytämiseksi. selkäytimestä suurimmalla todennäköisyydellä. Lopuksi lasketaan 21 1 mm:n viipaleen keskimääräisten alueiden summa (1 keskiviipale kiinnitettynä nikamavälilevyn C3-4 keskelle ja 2 x 10 viipaletta kallon ja kaudaalisen suunnassa). Uuden ohjelmiston avulla olemme arvioineet 1 036 MS-potilasta vuosina 2016 ja 2017. SC-tilavuuden arvioinnin sisäinen ja arvioijien välinen vaihtelevuus tehtiin käyttämällä luokan sisäistä korrelaatiokerrointa (ICC) ja kaksisuuntaista sekoitettua absoluuttista sopimusta ja yksimittaista suunnittelua. Analyysi vahvisti menetelmän erittäin hyvän johdonmukaisuuden (> 98 %). Alustavat tulokset osoittivat merkittävän korrelaation selkäytimen tilavuuden ja eri kliinisten fenotyyppien välillä.