단락된 정상압 수두증의 부피 측정 및 단백질체학 (LiNPH)

프로젝트의 배경 및 요약 설명

특발성 정상압 수두증(=iNPH)은 뇌실 확장 환자에서 균형 및 보행 장애, 요실금 및 인지 장애의 형태로 증상을 일으키는 대뇌 역학이 교란된 상태입니다. 이 상태는 70세의 2.1%에서 80세 이상의 8.9%로 나이가 들면서 급격히 증가하는 유병률로 일반적으로 알려진 것보다 훨씬 더 일반적입니다. Adams와 Hakim은 증상과 CSF 도청 후 증상의 가역성에 기초하여 일찍이 1965년에 질병을 설명했습니다. 그러나 2005년이 되어서야 질병의 진단 및 치료를 위한 증거 기반 지침 모음집인 iNPH 국제 지침이 나왔습니다. 현재 CSF 탭 테스트 외에 단락에 대한 환자의 반응 가능성에 대한 신뢰할 수 있는 예측 테스트가 없다고 명시되어 있습니다. 질병의 중증도를 평가하기 위한 여러 척도가 있으며 그 중 하나는 iNPH 척도이며 보행, 균형, 신경심리학 및 요실금의 하위 척도가 있습니다.

Linköping University Hospital의 신경외과(NK) 및 신경과(NL)에는 2004년부터 잘 작동하는 다중 전문 팀이 있습니다. 팀은 스웨덴의 남동부 의료 지역에서 오는 소개로 iNPH를 조사하고 치료합니다. 매년 약 250명의 의뢰가 접수되고 70-80명의 환자가 평가되며 최소 40명의 환자가 심실복강 단락으로 수술됩니다. 평가는 방사선 검사의 첫 번째 단계, 신경과 전문의의 임상 평가, 물리 치료사의 운동 평가 및 작업 치료사의 인지 평가로 구성됩니다. CSF 탭 테스트는 일반적으로 최대 50ml의 뇌척수액이 요추 천자에 의해 배출되는 iNPH에서 일반적으로 증상을 완화합니다. 평가에는 정성적 평가의 움직임 패턴에 대한 비디오 녹화도 포함됩니다. 방사선과 함께 결과를 함께 평가한 다음 환자에게 치료를 제공해야 하는 경우 팀이 평가합니다. 환자들은 NK에서 심실복강단락으로 수술을 받고 NL에서 수술 3개월 후 동일한 운동 및 인지 검사를 받은 후 결과를 평가합니다. 대규모 연구에서 션트를 받은 iNPH 환자의 약 70%가 수술 후 개선되었습니다.

션트 요법은 iNPH의 유일한 치료법이며 1950년대부터 이용 가능했습니다. 치료의 목표는 심실 시스템의 뇌척수액 양을 줄여서 심실 시스템의 부피를 정상화하는 것입니다. 1990년대 초부터 조정 가능한 분로 밸브가 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이것은 판막 부위에 적용된 외부 자석으로 이식 후 필요한 경우 판막을 조정할 수 있음을 의미합니다. 대부분의 조정 가능한 밸브의 단점은 예를 들어 환자가 자기 카메라 검사를 받는 경우와 같이 강한 자기장에 노출될 때 밸브 설정이 부주의하게 조정될 수 있다는 것입니다. 그러나 조정 가능한 판막은 수술 후에도 저항을 환자의 필요에 맞게 조정할 수 있기 때문에 많은 이점을 제공합니다. 예를 들어 단락 후 가장 흔한 합병증 중 하나(경막하 혈종)는 종종 판막 저항을 높여서 치료할 수 있습니다. 2015년에 Codman Johnson & Johnson은 8가지 다른 설정으로 조정 가능한 션트인 새로운 션트 밸브인 Certas Plus를 출시했습니다. 판막은 임상 실습에서 확립됩니다. 특수 기능은 40cm H20인 가장 높은 설정(8)이며, 이는 이론상 꺼진 션트와 동일해야 하고 회사에서 "가상 꺼짐"이라고 하는 매우 높은 저항입니다. 또한 MR 내성이 있도록 설계되어 MRI 자기장에 노출되어도 설정이 변경되지 않습니다. 이러한 기능은 지금까지 시험관 내에서 테스트되었지만 임상 연구는 아직 수행되지 않았습니다. 이러한 기능의 장점은 잠재적으로 수술 절차와 입원 환자 치료가 적고 남동부 의료 지역의 환자가 판막 재조정을 위해 Linköping의 신경외과에 가지 않고도 집 병원에서 계획된 급성 MRI 검사를 수행할 수 있다는 것입니다.

심실 확장은 방사선학적 진단입니다. 1940년대부터 외측 뇌실의 외측 경계 사이의 가장 큰 직경과 두개골 내부의 가장 큰 양두정 직경을 측정하여 이를 둘을 나누어 비율을 구하는 방식으로 소위 에반스 지수(Evans index)로 구했습니다. 측정하기는 쉽지만 오류의 원인이 많고 심실 시스템의 용적 변화에 대한 민감도가 낮은 방법입니다. 임상 실습과 연구 모두에서 보다 신뢰할 수 있는 방법이 필요합니다. 용적 측정, 즉 심실의 용적을 측정하는 방법은 점점 더 많이 사용되는 방법이 되었지만 시간 소모적인 수동 계산으로 인해 임상 실습에서는 아직 사용되지 않았습니다. 특수 소프트웨어(ITK-SNAP)에서 변환된 MRI 이미지로 볼륨을 계산하고 심실 시스템의 3차원 이미지를 그릴 수 있습니다. 문헌의 몇몇 연구에서는 션트 판막 저항과 심실 용적 감소 사이의 관계를 연구했습니다. 션트 요법, 션트 저항과 관련된 심실 용적의 변화를 연구하는 전향적 맹검 연구는 없으며 심실 용적 감소와 수술 후 임상 결과 사이에 상관 관계가 있는지에 대한 연구도 없습니다. Uppsala의 한 연구 그룹은 최근 Linköping(SyntheticMR)에서 개발된 새로운 MRI 기술이 Evans 지수를 변경하지 않고 치료 후 심실 부피가 어떻게 감소하는지 명확하게 보여줄 수 있는 단락된 iNPH 환자에 대한 연구를 발표했습니다. 같은 연구에서 심실의 또 다른 매개변수인 소위 뇌량 각도가 션트 후에 어떻게 명확하게 변하는지를 보여주는 것도 가능했습니다. 이것은 이 환자군에 적용할 수 있는 방사선 평가 척도인 Radscale의 일부입니다. 동일한 연구 그룹은 이전에 SyntheticMR을 사용하여 iNPH 환자에 대한 탭 테스트 후 24시간 이내에 원래대로 복원된 심실 용적이 어떻게 감소하는지 보여줄 수 있었습니다. 미국 Linköping의 CMIV(=의료 영상 및 시각화 센터)는 대학 병원의 3-Tesla MR 카메라 몇 대와 SyntheticMR에 대한 우수한 기술 및 과학적 지식을 보유하고 있습니다. 짧은 MRI 프로토콜(6분)을 이용하여 뇌조직의 상태에 대한 정량적 데이터를 생성하여 뇌척수액뿐만 아니라 회백질과 백질, 뇌세포의 지지 단백질 미엘린이 무엇인지 쉽게 확인하고 각 구성 요소의 볼륨. DTI(=Diffusion Tensor Imaging) 시퀀스를 포함하여 뇌수종에 대한 표준 프로토콜이 있는 시퀀스는 MRI 카메라에서 추가로 15-20분을 필요로 합니다. SyntheticMR은 또한 지금까지 유일한 방법으로 기저 수조와 뇌고랑에서 뇌실 외부에 위치한 CSF의 부피를 쉽게 계산할 수 있습니다. 그러나 지금까지 아무도 건강한 뇌나 iNPH에서 뇌외 CSF의 양을 연구하지 않았습니다. 또한, 단락에 대한 반응으로 이 부피의 뇌외 CSF가 어떻게 변하는지 아무도 연구하지 않았습니다.

프로테옴은 유기체 또는 기관이 합성하는 단백질의 총칭입니다. 프로테옴은 일정하지 않지만 시간이 지남에 따라 동일한 유기체 및 동일한 기관의 다른 기관과 질병에 걸린 유기체 또는 기관의 변화에 ​​따라 다릅니다. Proteomics는 이러한 단백질의 과학이며 특정 단백질을 언제 어디에서 찾을 수 있는지, 이러한 단백질의 농도, 다양한 생리학적 및 질병 과정에서 분해, 변형 및 상호 작용하는 방법을 조사하는 데 사용할 수 있습니다. 일부 신경계 질환은 for 연구 그룹의 구성원에 의해 본태성 떨림 및 만성 신경병성 통증과 같은 단백질 변이로 특징지어졌습니다. iNPH 환자의 뇌척수액 단백질체학은 문헌에서 단 3건의 연구로 상대적으로 탐구되지 않았습니다. 이들은 건강한 뇌에서 예상되는 것과 비교하여 눈에 띄는 몇 가지 단백질을 특징지었습니다. 요추 천자를 통해 채취한 뇌척수액과 심실에서 채취한 뇌척수액 사이의 비교 연구는 수행되지 않았습니다. Linköping 대학 병원의 통증 및 재활 의학과에는 많은 과학 간행물이 있는 프로테오믹스 연구실(PAINOMICS 연구실)이 설립되었습니다. 단백질체학 연구에 사용할 수 있는 표준 방법은 2차원 겔 전기영동(2D 전기영동)과 질량 분석법(LC-MS/MS)입니다. 이들은 하나의 샘플에서 최대 천 개의 단백질을 분석하고 항체 기반 기술로 검증하는 데 적용됩니다. 항체 기반 기술을 사용하면 소위 멀티플렉스 패널에서 최대 86개의 사이토카인, 케모카인, 성장 인자 및 대사 물질을 분석할 수 있습니다. proteomic 연구에서 얻은 데이터 세트는 복잡합니다. 이러한 데이터 세트는 많은 상관관계가 높은 변수(단백질 농도)로 구성됩니다. 그런 다음 iNPH 환자와 대조군 간의 단백질 함량 변화를 비교하여 프로테옴의 "지문" 차이를 설정할 수 있습니다. 명확한 진단을 내리고, 치료가 성공할 가능성을 평가하고, iNPH의 병리생리학에 대한 더 깊은 이해를 만들기 위해 현재 이용 가능한 방법을 보완하는 새로운 바이오마커가 절실히 필요합니다.

목표, 과학적 문제 및 하위 연구:

1. 합성 MRI로 심실 용적을 모니터링하는 임상적으로 유용한 방법을 평가하고 검증합니다. 확립된 용적 측정 방법(ITK-SNAP)과 평가자 내 및 평가자 간 신뢰도 비교.
2. 건강한 대조군과 INPH 환자의 정상적인 생리적 조건에서 심실 부피와 뇌외 두개내 CSF 양을 매핑하고 INPH에서 단락 후 이러한 부피가 어떻게 변하는지 계산합니다.
3. 션트 후 용적 변화와 용적 측정 및 iNPH Radscale의 변화가 수술 후 3개월의 임상 결과와 어떻게 상관관계가 있는지 조사합니다.
4. 션트 밸브 CERTAS PLUS의 생체 내 MR 저항에 대한 기능 및 안전성을 검사하고 밸브 저항에 따라 심실 용적 감소 정도를 연관시킵니다.
5. 수술 전 CSF 및 혈장에서 iNPH의 프로테오믹 발현을 매핑하고 심실복강 션트 후 3, 12 및 36개월의 변화를 모니터링합니다.
6. iNPH에서 CSF의 프로테오믹스가 요추 및 심실 CSF와 혈장 사이에서 어떻게 다른지 비교하십시오. iNPH 환자의 요추 CSF가 유사한 연령의 신경학적으로 건강한 코호트 대조군 사람 및 본태성 떨림이 있는 환자와 비교하여 다른지 여부를 검사합니다.

연구 대상의 프로젝트 계획, 구현 및 선택:

스웨덴 국가윤리검토위원회(Etikprövningsmyndigheten)(ref no 2020-0071920)는 이 프로젝트 계획을 승인했습니다.

NPH 팀의 조사를 거쳐 션트 치료에 적합하다고 판단되는 50명의 환자를 순차적으로 모집한다.

Linköping 대학 병원의 정형외과, 비뇨기과 및 산부인과 부서의 수술 대기자 명단을 통해 60세 이상의 50명의 자원 봉사자로 구성된 대조군을 모집합니다. 자원 봉사자는 척추 마취에서 계획된 정형외과/부인과/비뇨기과 수술 중에 마취 적용을 위해 요추 천자를 받을 노인 환자로부터 모집됩니다. 자원 봉사자는 용적 측정을 위한 SyntheticMR 프로토콜뿐만 아니라 표준 시퀀스를 포함하여 수술 전 MRI 검사를 받게 됩니다.

NPH 팀의 iNPH 환자에 대한 수술 전 조사는 다음 검사로 구성됩니다. 1. 신경과 전문의의 임상 평가. 2. 물리치료사가 균형과 보행 능력을 평가합니다. 테스트에는 iNPH 척도의 일부로 TUG(Timed Up and Go), 걸음 수 및 시간, 보행 척도, 균형 척도 및 10m 걷기가 포함됩니다. 삼. 작업 치료사가 인지 기능을 평가하고 다음 테스트를 수행합니다: MMSE(=Mini-Mental State Examination), Grooved pegboard, Rey 청각 언어 학습 테스트, Stroop 색상 명명 및 Stroop 간섭, Trail Making Test A 및 B. 4. 평가 요실금은 요실금 척도에서 이루어집니다. 모든 평가는 iNPH 척도로 결합됩니다.

척수강내압 측정, 세포 분석, 단백질, 라임병에 대한 항체 및 CSF 탭 테스트가 기본 조사에 포함됩니다. 환자의 병력, 증상, 방사선 및 CSF 탭 테스트 결과는 NPH 팀 내에서 논의되어 환자가 션트에 적합한 것으로 간주되는지 여부를 결정합니다.

팀에서 단락을 권장하고 연구의 제외 기준을 충족하지 않는 환자는 Rafael Holmgren 박사에게 외래 방문을 요청하고 의도된 수술 및 관련 위험에 대해 알리고 구두 및 서면 정보 후 연구 참여를 제안합니다. 환자에게 생각할 시간을 제공하고 응답하기 전에 연락 간호사의 전화로 다시 돌아갈 수 있습니다.

Linköping 대학병원의 정형외과, 비뇨기과, 부인과에서 척추마취 수술을 계획하고 있는 환자 중에서 대조군 자원봉사자를 모집합니다. 그들은 전화로 구두로 또는 원할 경우 서면 정보 외에 Rafael Holmgren 박사와의 외래 환자 상담 중에 가능한 연구 참여에 대한 정보를 받습니다. 통제 그룹의 참가자는 수술 전에 표준 프로토콜과 합성 MRI로 MRI 검사를 받습니다. 척추 마취를 시행하기 전에 동일한 목적을 위한 혈액 샘플과 마찬가지로 단백질 프로필 분석을 위해 10ml의 요추 CSF를 채취합니다.

단락될 참여 iNPH 환자는 수술 전날 수정된 표준 프로토콜 및 SyntheticMR을 사용하여 MRI를 받게 됩니다. 소요시간은 약 45분.

환자는 다음날 전신 마취를 하고 요추 천자를 시행한 후 뇌척수액 10ml를 채취합니다. 동시에 단백질 분석을 위해 혈액 샘플도 채취합니다. 환자는 3명의 외과 의사(NK의 Rafael Holmgren 박사, Peter Zsigmond 박사 또는 Martin Nilsson 박사) 중 한 명이 표준 절차에 따라 심실복강 단락으로 수술합니다. 환자는 Codman CERTAS PLUS 션트 밸브를 받습니다. 두 개의 밸브 설정 중 하나는 작동자, 환자 및 방사선 조사자에게 보이지 않습니다(무작위화에 따라 다른 동료가 설정): 4(=110mm H20, 기존 기본 설정) 또는 8(> 400mm H20 또는 "가상 꺼짐"). 대뇌 뇌실이 카테터에 의해 천공됨에 따라 프로테오믹스를 위한 또 다른 10ml CSF가 여기에서 수집됩니다. 샘플은 프로테오믹스 실험실로 운반되고, 원심분리되고, 냉동되기 전에 작은 분량으로 분주됩니다. 그런 다음 Linköping 대학 병원(National Board of Health and Welfare에 등록됨)의 Occupational and Environmental Medicine의 바이오뱅크에 보관됩니다. 들어오는 각 과목에는 고유한 코드 번호가 부여되며 모든 시험관에는 이 번호가 표시됩니다. 코드 키는 Linköping에 있는 신경외과의 잠긴 캐비닛에 보관됩니다.

수술 후 약 36시간(범위 24~48시간)에 환자는 SyntheticMR로 새로운 MRI 검사를 받고 이 검사 후 판막 위에 판독 나침반을 들고 판막 설정을 확인합니다. 처음에 판막 설정 8을 받았던 환자는 수술 후 MRI 검사에서 발견되는 경막하 혈종을 앓지 않는 한 표준 설정 4를 받도록 조정됩니다. 그런 다음 환자는 집이나 지역 병원으로 퇴원합니다. 따라서 모든 환자는 작동하는 션트 치료를 받고 집으로 돌아갑니다.

환자는 3개월 후 외과의를 다시 방문하고 운동 및 인지 테스트에 대해 동일한 프로토콜로 물리치료사와 작업 치료사에 의한 임상 검사/추적을 수행하기 위해 단락된 iNPH 환자에 대한 표준 후속 조치를 위해 다시 호출됩니다. 수술 전처럼. 환자는 또한 수술 전과 동일한 프로토콜로 새로운 MRI 검사를 받습니다. 밸브 설정이 이전과 동일한지 확인하기 위해 MRI 후에 션트 밸브 설정을 확인합니다. 또한 션트 밸브 챔버는 멸균 상태에서 작은 바늘로 구멍을 뚫어 뇌실에서 10ml의 CSF를 얻고 단백질 분석을 위해 혈액 샘플도 채취합니다.

환자는 수술 후 1년, 3년 후에 수술 의사에게 전화를 걸어 임상 평가와 션트 판막의 새로운 천자 및 혈액 검사를 3개월 검진과 동일한 절차로 진행합니다.

MRI와 관련된 션트 저항의 조정을 포함한 모든 션트 관련 합병증은 지속적으로 등록됩니다.

CSF- 및 혈액 샘플 분석은 Painomics 연구실의 Bijar Ghafouri 교수가 질량 분석법과 2D 전기영동을 모두 사용하여 단백질을 식별, 분리하고 이를 특성화하는 ELISA 기술로 수행합니다. 샘플의 신원은 심사관에게 보이지 않습니다.

MRI 연구는 Holmgren 박사와 Georgiopoulos 박사가 기존 기술(ITK SNAP)과 SyntheticMR 기술을 모두 사용하여 수행한 연구에서 볼륨 평가에 적합한 특정 소프트웨어에서 분석됩니다. 환자의 신원 및 션트 설정은 검사자뿐만 아니라 연구 시간에 대해 눈이 멀게 됩니다.

연구 모집단 규모에 대한 통계적 근거

50명의 iNPH 환자가 프로젝트의 명시된 목표에 답하기에 적합하다고 판단됩니다. 이는 iNPH에서의 proteomics 연구(Chen et al and Li et al, 참고문헌 참조)에 각각 18명과 15명의 환자가 포함되어 통계적으로 유의미한 결과를 얻었기 때문이다. Virhammar et al의 요추 천자 및 션트 후 합성 MRI로 계산한 심실 용적에 대한 연구는 각각 23명과 18명의 환자를 대상으로 했으며 통계적으로 유의미한 결과를 보였습니다. 대조군의 신경학적으로 건강한 대조군 피험자/지원자의 수는 INPH 환자의 수에 해당하는 50명입니다.