Valutazione longitudinale della plasticità strutturale del midollo spinale mediante DTI nei pazienti con SCI

Oggi, gli standard internazionali per la classificazione neurologica delle lesioni del midollo spinale (ISNSCI), che include i test della funzione motoria e sensoriale cutanea, e la misura dell'indipendenza del midollo spinale (SCIM) sono i gold standard per la classificazione neurologica delle lesioni del midollo spinale (SCI). Queste misure standard hanno applicazioni molto importanti nella riabilitazione della LM come misure cliniche e di esito primarie. Nonostante l'importanza e l'utilità delle loro applicazioni, queste misure standard hanno i loro limiti. Ad esempio, ISNSCI, inteso come sistema di classificazione clinica, è soggettivo e relativamente insensibile ai cambiamenti neurofisiologici e funzionali incrementali durante le fasi acute e croniche del recupero. Inoltre, l'ISNSCI non può valutare la funzione del midollo spinale (SC) al di sotto del livello neurologico. Per alcuni pazienti, come bambini e pazienti con lesioni cerebrali concomitanti, non è possibile completare una valutazione affidabile a causa del loro limitato coinvolgimento cognitivo nel processo di valutazione. La risonanza magnetica (MRI) è stata proposta come uno strumento più obiettivo per aiutare i medici a formulare la prognosi. Tuttavia, uno studio recente ha dimostrato che la risonanza magnetica clinica convenzionale non si correla bene con i punteggi misurati con ISNSCI.

Diffusion Tensor Imaging (DTI) è uno strumento MRI avanzato in grado di sondare le informazioni sull'integrità della sostanza bianca attraverso la misurazione della diffusione direzionale delle molecole d'acqua, fornendo così più dettagli microscopici rispetto alla MRI convenzionale. Recenti scoperte suggeriscono che il DTI è uno strumento promettente, non invasivo e obiettivo per valutare e monitorare i cambiamenti strutturali all'interno dei percorsi degli assoni della materia bianca dopo la SCI. I nostri dati preliminari hanno mostrato una deviazione significativa degli indici DTI dai valori normativi di soggetti sani in un paziente con SCI le cui scansioni T2 convenzionali sembravano essere normali (vedere la sezione sui dati preliminari). Una probabile spiegazione per questa alterazione osservata degli indici DTI è la degenerazione e la demielizzazione nelle vie assonali discendenti. Sebbene la DTI sia stata utilizzata in modelli animali per misurare l'evoluzione della lesione nella SC e abbia mostrato grandi promesse nel rilevamento di cambiamenti patologici nella SC, non sono disponibili dati DTI longitudinali ottenuti dalla SC umana per indicare la sensibilità della tecnica DTI nel rilevare la progressione della SCI o recupero. Il DTI è in grado di rilevare i cambiamenti strutturali che si verificano nella SC nel corso della riabilitazione in individui con LM? Questi parametri DTI misurati saranno correlati ai punteggi basati su ISNSCI? L'ipotesi fondamentale del presente studio è che la riabilitazione può facilitare la riparazione del tratto di fibre SC insieme ad adattamenti spontanei a seguito della lesione per aiutare a ricollegare alcune delle fibre nervose ferite con i motoneuroni che controllano i muscoli e questo a sua volta migliorerà l'attività dei motoneuroni per promuovere la funzione muscolare, e tutti questi cambiamenti possono essere rilevati dai protocolli DTI longitudinali proposti e dagli strumenti clinici standard per la valutazione della funzione motoria. I risultati attesi ottenuti da questo studio longitudinale sosterrebbero l'applicazione del DTI nel monitoraggio dei cambiamenti plastici nel SC ferito e le misure derivate dal DTI potrebbero potenzialmente aiutare i medici a fare una diagnosi più obiettiva della lesione e stimarne la progressione, che sono fondamentali nella pianificazione mirata terapie. Tuttavia, non rientra nell'ambito di questa proposta distinguere i contributi ai cambiamenti strutturali che si verificano nella SC tra fattori spontanei e di trattamento. Poiché non è etico non trattare i pazienti, questa limitazione non può essere superata nell'attuale studio sull'uomo. Dato che l'obiettivo principale dello studio è il monitoraggio longitudinale dei cambiamenti strutturali SC utilizzando il neuroimaging piuttosto che determinare i contributi relativi a questi cambiamenti mediante recupero e trattamento spontaneo, la limitazione non dovrebbe influenzare in modo significativo la qualità del nostro studio. Per verificare l'ipotesi, i ricercatori propongono i seguenti obiettivi specifici.

Obiettivo 1: tenere traccia dei cambiamenti strutturali SC nei pazienti con SCI incompleta (iSCI) utilizzando DTI. Ogni paziente nello studio proposto verrà scansionato coprendo l'intera regione cervicale del SC utilizzando una sequenza DTI al basale, 2 settimane, 1 mese, 3 mesi e 6 mesi dopo l'inizio dell'intervento di riabilitazione standard. Gli indici DTI (vedere i metodi per i dettagli) saranno quantificati e confrontati in tutti i punti temporali. Precedenti studi longitudinali sul DTI umano e sugli animali del cervello suggeriscono che il DTI è sensibile per rilevare i cambiamenti strutturali della materia più bianca del cervello 24 ore (studio sugli animali) e 3 mesi (risultati DTI umani non pubblicati dal gruppo di PI) dopo la lesione cerebrale e 6 mesi dopo la scansione iniziale nei pazienti con sclerosi laterale amiotrofica (SLA) (i dati DTI erano disponibili solo 6 mesi dopo la scansione iniziale in questo studio). Gli investigatori ipotizzano che il protocollo DTI proposto sarà in grado di catturare i cambiamenti strutturali nella SCI durante il suo corso di recupero.

Obiettivo 2: correlare la plasticità SC manifestata dai cambiamenti negli indici DTI con le valutazioni cliniche della lesione e della funzione sensomotoria. Gli indici quantitativi DTI saranno correlati alle diagnosi cliniche di LM e alle valutazioni cliniche della funzione sensomotoria degli arti superiori e inferiori dei pazienti. Si ipotizza che l'indice DTI della SCI sarà significativamente correlato con la diagnosi clinica e i punteggi della funzione sensomotoria superiore e inferiore. Il parametro DTI promette molto di essere un biomarcatore della SCI e dovrebbe avere un valore prognostico nel predire l'esito funzionale di un programma di riabilitazione.