Longitudinale beoordeling van structurele plasticiteit van het ruggenmerg met behulp van DTI bij SCI-patiënten

Tegenwoordig zijn de International Standards for the Neurological Classification of Spinal Cord Injury (ISNSCI), die tests van de motorische en cutane sensorische functie omvat, en Spinal Cord Independence Measure (SCIM) de gouden standaarden voor neurologische classificatie van ruggenmergletsel (SCI). Deze standaardmaatregelen hebben zeer belangrijke toepassingen bij de revalidatie van dwarslaesie als primaire klinische en uitkomstmaten. Ondanks het belang en de bruikbaarheid van hun toepassingen hebben deze standaardmaatregelen hun beperkingen. ISNSCI, bedoeld als klinisch classificatiesysteem, is bijvoorbeeld subjectief en relatief ongevoelig voor incrementele neurofysiologische en functionele veranderingen tijdens zowel acute als chronische stadia van herstel. Bovendien kan de ISNSCI de functie van het ruggenmerg (SC) onder het neurologische niveau niet beoordelen. Voor sommige patiënten, zoals kinderen en patiënten met gelijktijdig hersenletsel, kan een betrouwbare evaluatie niet worden voltooid vanwege hun beperkte cognitieve betrokkenheid bij het evaluatieproces. Magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) is voorgesteld als een meer objectief hulpmiddel om clinici te helpen bij het maken van prognoses. Recent onderzoek heeft echter aangetoond dat conventionele klinische MRI niet goed correleert met scores gemeten met ISNSCI.

Diffusion Tensor Imaging (DTI) is een geavanceerd MRI-instrument dat in staat is om informatie over de integriteit van de witte stof te meten door gerichte diffusie van watermoleculen te meten, waardoor meer microscopische details worden verkregen dan conventionele MRI. Recente bevindingen suggereren dat DTI een veelbelovend, niet-invasief en objectief hulpmiddel is voor het evalueren en volgen van structurele veranderingen in axonpaden van witte stof na dwarslaesie. Onze voorlopige gegevens toonden een significante afwijking van DTI-indices van normatieve waarden van gezonde proefpersonen bij een dwarslaesiepatiënt wiens conventionele T2-scans normaal leken te zijn (zie sectie voorlopige gegevens). Een waarschijnlijke verklaring voor deze waargenomen wijziging van DTI-indices is degeneratie en demyelisatie in dalende axonale paden. Hoewel DTI in diermodellen is gebruikt om de evolutie van de verwonding in de SC te meten en veelbelovend was bij het detecteren van pathologische veranderingen in SC, zijn er geen longitudinale DTI-gegevens verkregen van menselijke SC beschikbaar om de gevoeligheid van de DTI-techniek bij het detecteren van SCI-progressie aan te geven. of herstel. Is DTI in staat structurele veranderingen in de SC te detecteren tijdens de revalidatie bij personen met een dwarslaesie? Zullen deze gemeten DTI-parameters correleren met op ISNSCI gebaseerde scores? De fundamentele hypothese van de huidige studie is dat rehabilitatie het herstel van het SC-vezelkanaal kan vergemakkelijken, samen met spontane aanpassingen na het letsel om sommige van de gewonde zenuwvezels opnieuw te verbinden met motorneuronen die de spieren controleren en dit zal op zijn beurt de motorneuronactiviteit verbeteren om de spierfunctie te bevorderen, en al deze veranderingen kunnen worden gedetecteerd door de voorgestelde longitudinale DTI-protocollen en standaard klinische hulpmiddelen voor evaluatie van motorische functies. De verwachte resultaten van deze longitudinale studie zouden de toepassing van DTI ondersteunen bij het monitoren van plastische veranderingen in de gewonde SC en de DTI-afgeleide maatregelen zouden clinici mogelijk kunnen helpen om een ​​objectievere diagnose van de verwonding te stellen en de progressie ervan in te schatten, die van cruciaal belang zijn bij het plannen van gerichte therapieën. Het valt echter buiten de reikwijdte van dit voorstel om bijdragen aan structurele veranderingen in de SC te onderscheiden tussen spontane factoren en behandelingsfactoren. Omdat het onethisch is om patiënten niet te behandelen, kan deze beperking niet worden overwonnen in de huidige humane studie. Gezien de primaire focus van het onderzoek op het longitudinaal volgen van SC structurele veranderingen met behulp van neuroimaging in plaats van het bepalen van de relatieve bijdragen aan deze veranderingen door spontaan herstel en behandeling, zou de beperking de kwaliteit van ons onderzoek niet significant moeten beïnvloeden. Om de hypothese te testen, stellen de onderzoekers de volgende specifieke doelstellingen voor.

Doel 1: volg SC structurele veranderingen bij patiënten met onvolledige dwarslaesie (iSCI) met behulp van DTI. Elke patiënt in de voorgestelde studie zal worden gescand over het gehele cervicale gebied van de SC met behulp van een DTI-reeks bij baseline, 2 weken, 1 maand, 3 maanden en 6 maanden na het begin van de standaard revalidatie-interventie. DTI-indices (zie methoden voor details) zullen worden gekwantificeerd en vergeleken op alle tijdstippen. Eerdere longitudinale DTI-hersen- en dierstudies suggereren dat DTI gevoelig is voor het detecteren van structurele veranderingen in hersenwittere materie 24 uur (dierstudie) en 3 maanden (niet-gepubliceerde menselijke DTI-resultaten door PI's groep) na hersenletsel en 6 maanden na de eerste scan bij patiënten met amyotrofische laterale sclerose (ALS) (DTI-gegevens waren in deze studie pas 6 maanden na de eerste scan beschikbaar). De onderzoekers veronderstellen dat het voorgestelde DTI-protocol in staat zal zijn om structurele veranderingen in dwarslaesie vast te leggen tijdens het hersteltraject.

Doel 2: De SC-plasticiteit gemanifesteerd door veranderingen in DTI-indices correleren met klinische beoordelingen van letsel en sensomotorische functie. Kwantitatieve DTI-indices zullen worden gecorreleerd met klinische diagnoses van dwarslaesie en klinische evaluaties van de sensomotorische functie van de bovenste en onderste ledematen van de patiënten. Er wordt verondersteld dat de DTI-index van SCI significant gecorreleerd zal zijn met de klinische diagnose en scores van de bovenste en onderste sensomotorische functie. De DTI-parameter is veelbelovend als biomarker van SCI en zal naar verwachting prognostische waarde hebben bij het voorspellen van de functionele uitkomst van een revalidatieprogramma.