Diffusion Tensor Imaging (DTI) met hoge resolutie van het cervicale ruggenmerg in de setting van ruggenmergletsel (SCI)

Ruggenmergletsel (SCI) kan het gevolg zijn van trauma en degeneratieve aandoeningen, zoals cervicale spondylotische myelopathie (CSM). Beide hebben een grote invloed op de fysieke en mentale gezondheid van de getroffen persoon. De symptomen van CSM kunnen zijn: zwakte in de armen of benen, moeite met lopen en evenwicht, verlies van behendigheid in de handen en darm- of blaasdisfunctie. Traumatisch ruggenmergletsel omvat vaak schade aan de witte stofkanalen, wat resulteert in onomkeerbare functionele tekorten zoals dwarslaesie of quadriplegie.

Hoewel de huidige diagnostische beeldvorming zeer specifieke parameters van de anatomie van het wervelkanaal kan onthullen, blijft de functionele anatomie van het ruggenmerg onbekend. Patiënten met vergelijkbare diagnostische bevindingen kunnen klinisch variëren, waarbij veel patiënten minimale tot geen symptomen hebben, terwijl anderen mogelijk ernstig arbeidsongeschikt zijn. Conventionele MRI-methoden, zoals T1/T2-gewogen MRI, kunnen gemakkelijk het gebied van de schade identificeren en kunnen permanente veranderingen in het ruggenmergweefsel weergeven. Conventionele MRI-methoden zijn echter beperkt in hun vermogen om beeldbevindingen te correleren met functionele resultaten op korte en lange termijn van een dwarslaesie. DTI heeft het potentieel om conventionele MRI-beeldvorming te verbeteren door informatie te verstrekken over de microstructuur van weefsel en kan met name geschikt zijn voor het beoordelen van de integriteit van vezelkanalen bij dwarslaesie.

Diffusion tensor magnetic resonance imaging (DTI) is een nieuwe techniek die zeer gevoelig is voor het detecteren van de integriteit van witte stofkanalen. Hoewel informatie verkregen van DTI is gebruikt voor afwijkingen in de witte stof in de hersenen, heeft DTI van het ruggenmerg in vivo voor veel uitdagingen gezorgd. De kleine omvang van het ruggenmerg en de dicht op elkaar gepakte witte stofkanalen vereisen een zeer hoge beeldresolutie om deze individuele banen te visualiseren. De resolutie die nodig is om het kleine dwarsdoorsnedegebied van het ruggenmerg in beeld te brengen, is moeilijk te bereiken met de meest gebruikte DTI-reeksen. Tot op heden hebben DTI-meetrapporten een praktische toepassing van DTI op het cervicale ruggenmerg aangetoond met beperkte ruimtelijke resoluties van 8 mm3 tot 16 mm3.

Om DTI met hoge resolutie van het ruggenmerg te bereiken, zijn twee nieuwe beeldvormingstechnieken voor in-vivo DTI met hoge resolutie op een klinisch 3T MRI-systeem (Trio, Siemens Medical Solution, Erlangen Duitsland) ontwikkeld: 2D singleshot Interleaved Multiple Inner Volume DWEPI (ss-IMIV-DWEPI) en 3D singleshot DW STimulated EPI (3D ss-DWSTEPI). Deze geoptimaliseerde DTI-pulssequenties hebben typisch een ruimtelijke resolutie van ongeveer 2,0 of 1,253 mm3 bereikt binnen klinisch haalbare beeldvormingstijd (~5 min.). De sequenties zijn speciaal ontworpen voor DTI met hoge resolutie van het cervicale ruggenmerg. Ze zijn ex vivo toegepast op specimens van het ruggenmerg en op een kleine groep gezonde vrijwilligers en multiple sclerosepatiënten.