Geavanceerde MRI in Blast-gerelateerde TBI

Achtergrond: Bij traumatisch hersenletsel is axonale schade een belangrijk pathofysiologisch proces en kan een primaire oorzaak zijn van ongunstige neurologische uitkomsten. Traumatisch axonaal letsel en de effecten ervan op de functionele connectiviteit van de hersenen zijn echter zeer moeilijk direct te detecteren en te kwantificeren bij levende patiënten. Diffusion tensor imaging (DTI) lijkt veelbelovend te zijn met betrekking tot het detecteren van axonale schade. Rusttoestand fMRI-correlatieanalyse kan eveneens een krachtige en breed toepasbare methode zijn voor het onderzoeken van hersenfunctionele connectiviteit. In onze voorbereidende studies zijn deze twee technieken met succes samen gebruikt bij verschillende civiele TBI-patiënten. Ze lijken elkaar synergetisch te valideren; verstoorde functionele connectiviteit die ten grondslag ligt aan focale neurologische tekorten werden onthuld met behulp van fMRI-correlatieanalyse in rusttoestand, terwijl DTI de axonale verwonding aantoonde die verantwoordelijk was voor de verstoringen. Conventionele MRI en CT konden veel van deze tekortkomingen helemaal niet verklaren. Deze kruisvalidatie is belangrijk omdat het vertrouwen toevoegt aan de interpretatie van de resultaten. Zonder fMRI-correlatieanalyse in rusttoestand zijn de gevolgen van schijnbare axonale schade op DTI voor de functionele connectiviteit van de hersenen mogelijk niet duidelijk; de axonale verwonding kan zich bevinden in wittestofkanalen die overbodig zijn, of niet ernstig genoeg om functioneel belangrijk te zijn. Zonder DTI zal de oorzaak van een verstoring van de connectiviteit die wordt gezien met behulp van fMRI-correlatieanalyse in rusttoestand ook niet altijd bekend zijn; andere processen dan traumatisch axonaal letsel kunnen verantwoordelijk zijn. Beide geavanceerde technieken kunnen samen met een volledig conventionele MRI worden uitgevoerd op standaard klinische MRI-scanners in ongeveer 45 minuten per patiënt. Afgezien van onze voorbereidende studies, zijn fMRI in rusttoestand en DTI niet samen gebruikt om traumatisch hersenletsel te onderzoeken.

Doelstelling/Hypothese: Het doel van dit voorstel is om deze twee geavanceerde MRI-methoden, DTI en fMRI in rusttoestand, te testen bij militaire blast-gerelateerde TBI-patiënten die in actieve dienst zijn, acuut na letsel en bevindingen te correleren met TBI-gerelateerde klinische uitkomsten 6-12 maanden later. Deze methoden kunnen klinisch bruikbare voorspellende informatie toevoegen na traumatisch hersenletsel die kan helpen bij het standaardiseren van diagnostische criteria voor TBI, het nemen van triagebeslissingen over terugkeer naar het werk, het begeleiden van revalidatie na letsel en het ontwikkelen van nieuwe therapieën. De overkoepelende hypothese die dit project leidt, is dat traumatisch axonaal letsel een hoofdoorzaak is van verminderde hersenfunctie na blast-gerelateerde TBI. Specifieke te testen hypothesen zijn:

1. DTI en fMRI-correlatieanalyse in rusttoestand zullen niet-invasief afwijkingen aan het licht brengen die niet aanwezig zijn op CT of conventionele MRI acuut na blast-gerelateerde TBI.
2. Specifieke patronen van acuut axonaal letsel (op DTI) die verstoring van de functionele connectiviteit van de hersenen veroorzaken (op fMRI-correlatieanalyse in rusttoestand) zullen specifieke neurologische, neuropsychologische en psychiatrische tekorten en stoornissen voorspellen.
3. De algehele last van acuut axonaal letsel en verstoorde hersenfunctionele connectiviteit zal de algehele klinische uitkomst van 6-12 maanden sterk voorspellen.

Specifieke doelstellingen: 1) het acuut verkrijgen van DTI, rusttoestand fMRI en conventionele MRI-scans na ontploffing-gerelateerd TBI bij militair personeel in actieve dienst dat wordt aangeboden aan Landstuhl Regional Medical Center (LRMC).

2) om gedetailleerde klinische informatie te verzamelen over TBI-gerelateerde uitkomsten 6-12 maanden na verwondingen.

3) om de acute beeldvormingsvoorspellers en correlaten van klinische uitkomsten na 6-12 maanden uitgebreid te analyseren.

Studieontwerp: we stellen een prospectieve, observationele studie voor van 80 militairen in actieve dienst die een explosiegerelateerd TBI hebben opgelopen. De eerste scans worden binnen 4 dagen na het letsel uitgevoerd bij LRMC. Follow-up zal maandelijks telefonisch en persoonlijk plaatsvinden aan de Washington University 6-12 maanden na het letsel. Klinische informatie over TBI-resultaten die worden verzameld, omvat globale uitkomstbeoordelingen, neuropsychologische tests voor geheugen-, aandachts- en executieve functiestoornissen, motorische prestatiemetingen en door clinici beheerde beoordelingsschalen voor depressie en posttraumatische stressstoornis. Controles omvatten 1) een extra groep van 20 militairen in actieve dienst met andere verwondingen, maar die geen TBI hebben gehad, en 2) op leeftijd, geslacht en opleiding gebaseerde normen voor gestandaardiseerde test- en beoordelingsresultaten. Herhaal DTI, fMRI in rusttoestand en conventionele MRI zullen worden uitgevoerd om de evolutie van de verwondingen te volgen. Analysebenaderingen omvatten vooraf gespecificeerde hypothesen op basis van bekende anatomisch-klinische correlaties van de hersenen en verschillende verkennende benaderingen, aangezien de structurele basis voor veel posttraumatische neurologische en neuropsychologische tekorten niet goed wordt begrepen. Niet-parametrische statistische correlatiemethoden en rigoureuze correctie voor meervoudige vergelijkingen zullen worden gebruikt. Deskundige medewerkers en logistieke coördinatoren worden of zijn al aangeworven. Vertrouwelijkheid en privacy zullen streng worden gecontroleerd.