Fysiologisch volume en atrofie van hersenen en ruggenmerg gemeten met magnetische resonantiebeeldvorming

Multiple sclerose (MS) is een chronische immuungemedieerde inflammatoire en neurodegeneratieve ziekte die het centrale zenuwstelsel aantast. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is het belangrijkste paraklinische onderzoek dat wordt gebruikt om ziekteactiviteit en reactie op behandeling te volgen. Er is echter slechts een beperkte correlatie tussen de klinische symptomen en bevindingen op de conventionele MRI - een fenomeen dat klinisch-radiologische paradox wordt genoemd. Het meten van gehele en regionale hersenatrofie levert aanvullende informatie op voor MRI en lijkt beter te correleren met klinisch beloop en prognose. In de afgelopen twee decennia is hersenatrofie bij MS uitgebreid bestudeerd, zijn grenswaarden voor hersenvolumeverlies in de loop van de tijd vastgesteld en het is waarschijnlijk dat het een belangrijke uitkomstmaat zal worden in zowel klinische onderzoeken als de dagelijkse praktijk.

In vergelijking met hersenatrofie is er minder aandacht besteed aan atrofie van het ruggenmerg (SC) en de relatie met MS-gerelateerde handicaps. Dit is deels te wijten aan technische uitdagingen zoals een inhomogeen magnetisch veld in deze regio, kleine fysieke afmetingen van SC en artefacten veroorzaakt door beweging van de SC in het wervelkanaal samen met de stroom van hersenvocht en periodieke beweging als gevolg van ademhalings- en hartcycli. Bovendien kunnen focale MS-laesies van het ruggenmerg zowel zwelling als inkrimping van SC veroorzaken die het absolute volume beïnvloeden, wat resulteert in problemen met de interpretatie van het absolute SC-volume bij MS. Ondanks al deze uitdagingen is het mogelijk om SC-laesies te identificeren en SC-volume betrouwbaar te meten, maar er is geen "gouden standaard" (gestandaardiseerde) software voor SC-volumemeting en geen overeenstemming over het SC-niveau (segmenten) dat het meest geschikt is voor SC meting van volumeverlies.

In 2016 hebben we een interne halfautomatische pijplijn ontwikkeld voor het meten van het volume van het cervicaal ruggenmerg dat deel uitmaakt van het Scanview-programma. De segmentatie wordt uitgevoerd op T2-gewogen beelden. In de eerste stap wordt handmatig een markering geplaatst in het midden van een tussenwervelschijf C3-4 (sagittaal vlak). Vervolgens het strekken van de navelstreng (handmatige rotatie van de navelstreng om een ​​loodrechte oriëntatie van het ruggenmerg op het dorsale deel van het C3-wervellichaam te bereiken), waardoor het gedeeltelijke volume kan worden verminderd als gevolg van de navelstrengoriëntatie. Na dit centreren en richten wordt de transformatiematrix opgeslagen en zijn alle volgende stappen volledig geautomatiseerd. Deze stappen omvatten: 1. Sub-pixelverdeling, 2. Het contrast van T2-gewogen afbeeldingen omkeren en afvlakken door een set mediaan-, Gauss- en randverbeterende filters toe te passen en 4. Kubieke spline-interpolatie om een ​​curve te vinden die een rand vertegenwoordigt van een ruggenmerg met de hoogste waarschijnlijkheid. Ten slotte wordt een som berekend van de gemiddelde oppervlakten van 21 plakjes van 1 mm (1 middenschijf gefixeerd in het midden van een tussenwervelschijf C3-4 en 2 x 10 plakjes in craniale en caudale richting. Met behulp van deze nieuwe software hebben we in 2016 en 2017 1.036 MS-patiënten beoordeeld. De intra- en interbeoordelaarsvariabiliteit van SC-volumebeoordeling werd gedaan door gebruik te maken van de intraclass-correlatiecoëfficiënt (ICC) met een tweeweg gemengde absolute overeenkomst en een ontwerp met enkele metingen. De analyse bevestigde een zeer goede consistentie (> 98%) van de methode. De voorlopige resultaten toonden een significante correlatie aan tussen het volume van het ruggenmerg en verschillende klinische fenotypes.