Selkäytimen rakenteellisen plastisuuden pituussuuntainen arviointi DTI:tä käyttämällä SCI-potilailla

Nykyään selkäydinvaurioiden neurologisen luokituksen (ISNSCI) kansainväliset standardit, jotka sisältävät motorisen ja ihon sensorisen toiminnan testit, ja selkäytimen riippumattomuusmitta (SCIM) ovat kultastandardeja selkäydinvamman (SCI) neurologiselle luokitukselle. Näillä vakiotoimenpiteillä on erittäin tärkeitä sovelluksia SCI:n kuntoutuksessa ensisijaisina kliinisinä ja tulosmittauksina. Huolimatta niiden sovellusten tärkeydestä ja hyödyllisyydestä, näillä vakiotoimenpiteillä on rajoituksensa. Esimerkiksi ISNSCI, joka on tarkoitettu kliiniseksi luokitusjärjestelmäksi, on subjektiivinen ja suhteellisen epäherkkä inkrementaalisille neurofysiologisille ja toiminnallisille muutoksille sekä akuuttien että kroonisten toipumisvaiheiden aikana. Lisäksi ISNSCI ei voi arvioida selkäytimen (SC) toimintaa neurologisen tason alapuolella. Joillekin potilaille, kuten lapsille ja potilaille, joilla on samanaikainen aivovamma, luotettavaa arviointia ei voida suorittaa loppuun, koska heidän kognitiivinen osallistumisensa arviointiprosessiin on rajallista. Magneettiresonanssikuvausta (MRI) on ehdotettu objektiivisemmaksi välineeksi, joka auttaa kliinikoita tekemään ennusteen. Äskettäinen tutkimus osoitti kuitenkin, että tavanomainen kliininen MRI ei korreloi hyvin ISNSCI:llä mitattujen pisteiden kanssa.

Diffusion Tensor Imaging (DTI) on kehittynyt MRI-työkalu, joka pystyy tutkimaan valkoisen aineen eheystietoja mittaamalla vesimolekyylien suunnattua diffuusiota, mikä tarjoaa enemmän mikroskooppisia yksityiskohtia kuin perinteinen MRI. Viimeaikaiset havainnot viittaavat siihen, että DTI on lupaava, ei-invasiivinen ja objektiivinen työkalu valkoisen aineen aksonireittien rakenteellisten muutosten arvioimiseen ja seurantaan SCI:n jälkeen. Alustavat tietomme osoittivat DTI-indeksien merkittävän poikkeaman terveiden koehenkilöiden normatiivisista arvoista SCI-potilaalla, jonka tavanomaiset T2-skannaukset näyttivät olevan normaaleja (katso alustavat tiedot). Todennäköinen selitys tälle havaitulle DTI-indeksien muutokselle on degeneraatio ja demyelisoituminen laskevissa aksonireitissä. Vaikka DTI:tä on käytetty eläinmalleissa mittaamaan vaurion kehitystä SC:ssä ja se on osoittanut suurta lupausta SC:n patologisten muutosten havaitsemisessa, ihmisen SC:stä saatuja pitkittäissuuntaisia ​​DTI-tietoja ei ole saatavilla osoittamaan DTI-tekniikan herkkyyttä SCI:n etenemisen havaitsemisessa. tai toipuminen. Pystyykö DTI havaitsemaan SC:ssä tapahtuvia rakenteellisia muutoksia kuntoutuksen aikana henkilöillä, joilla on SCI? Korreloivatko nämä mitatut DTI-parametrit ISNSCI-pohjaisten pisteiden kanssa? Nykyisen tutkimuksen perushypoteesi on, että kuntoutus voi helpottaa SC-kuituradan korjausta sekä spontaaneja mukautumisia vamman jälkeen, mikä auttaa yhdistämään osan vaurioituneista hermosäikeistä uudelleen lihaksia ohjaaviin motoneuroniin, mikä puolestaan ​​parantaa motoneuronien toimintaa edistääkseen lihasten toimintaa. ja kaikki nämä muutokset voidaan havaita ehdotetuilla pitkittäissuuntaisilla DTI-protokollalla ja tavanomaisilla kliinisillä työkaluilla motorisen toiminnan arviointiin. Tämän pitkittäistutkimuksen odotetut tulokset tukisivat DTI:n käyttöä vaurioituneen SC:n plastisten muutosten seurannassa, ja DTI:stä johdetut toimenpiteet voisivat mahdollisesti auttaa kliinikoita tekemään objektiivisemman diagnoosin vammosta ja arvioimaan sen etenemistä, mikä on kriittistä kohdennetun hoidon suunnittelussa. terapioita. Tämän ehdotuksen soveltamisalan ulkopuolelle ei kuitenkaan kuulu SC:n rakenteellisiin muutoksiin vaikuttavien tekijöiden erottaminen spontaaneista ja hoitoon liittyvistä tekijöistä. Koska on epäeettistä olla hoitamatta potilaita, tätä rajoitusta ei voida voittaa nykyisessä ihmistutkimuksessa. Koska tutkimuksen ensisijaisena painopisteenä on SC:n rakennemuutosten pitkittäinen seuranta hermokuvauksen avulla sen sijaan, että määritettäisiin suhteellinen osuus näihin muutoksiin spontaanin toipumisen ja hoidon avulla, rajoituksen ei pitäisi vaikuttaa merkittävästi tutkimuksemme laatuun. Hypoteesin testaamiseksi tutkijat ehdottavat seuraavia erityistavoitteita.

Tavoite 1: Seuraa SC:n rakenteellisia muutoksia potilailla, joilla on epätäydellinen SCI (iSCI) DTI:n avulla. Jokainen ehdotetun tutkimuksen potilas skannataan kattaa koko kohdunkaulan alueen SC käyttäen DTI-sekvenssiä lähtötilanteessa, 2 viikkoa, 1 kuukausi, 3 kuukautta ja 6 kuukautta tavanomaisen kuntoutustoimenpiteen aloittamisen jälkeen. DTI-indeksit (katso yksityiskohtaiset tiedot menetelmistä) kvantifioidaan ja niitä verrataan kaikkien ajankohtien välillä. Aiemmat pitkittäiset aivojen DTI-tutkimukset ihmisillä ja eläimillä viittaavat siihen, että DTI on herkkä havaitsemaan aivojen valkoisen aineen rakenteellisia muutoksia 24 tuntia (eläintutkimus) ja 3 kuukautta (julkaisemattomat ihmisen DTI-tulokset PI:n ryhmässä) aivovaurion jälkeen ja 6 kuukautta potilaiden alkuperäisen skannauksen jälkeen. amyotrofinen lateraaliskleroosi (ALS) (DTI-tiedot olivat saatavilla vain 6 kuukautta alkuperäisen skannauksen jälkeen tässä tutkimuksessa). Tutkijat olettavat, että ehdotettu DTI-protokolla pystyy kaappaamaan rakenteellisia muutoksia SCI:ssä sen elpymisen aikana.

Tavoite 2: Korreloi SC-plastisuus, joka ilmenee DTI-indeksien muutoksista, kliinisen vamman ja sensorimotorisen toiminnan arvioinnin kanssa. Kvantitatiiviset DTI-indeksit korreloidaan kliinisiin SCI-diagnooseihin ja potilaiden ylä- ja alaraajojen sensorimotoristen toimintojen kliinisiin arviointeihin. Oletetaan, että SCI:n DTI-indeksi korreloi merkittävästi kliinisen diagnoosin ja ylemmän ja alemman sensorimotorisen toiminnan pistemäärän kanssa. DTI-parametrilla on suuri lupaus olla SCI:n biomarkkeri, ja sillä odotetaan olevan ennustearvoa kuntoutusohjelman toiminnallisen tuloksen ennustamisessa.