Longitudinell vurdering av strukturell plastisitet i ryggmargen ved bruk av DTI hos SCI-pasienter

I dag er de internasjonale standardene for nevrologisk klassifisering av ryggmargsskade (ISNSCI), som inkluderer tester av motorisk og kutan sensorisk funksjon, og Spinal Cord Independence Measure (SCIM) gullstandardene for nevrologisk klassifisering av ryggmargsskade (SCI). Disse standardtiltakene har svært viktige anvendelser i rehabilitering av SCI som primære kliniske og resultatmål. Til tross for viktigheten og nytten av deres applikasjoner, har disse standardtiltakene sine begrensninger. For eksempel er ISNSCI, ment å være et klinisk klassifiseringssystem, subjektivt og relativt ufølsomt for inkrementelle nevrofysiologiske og funksjonelle endringer under både akutte og kroniske stadier av utvinning. Dessuten kan ikke ISNSCI evaluere ryggmargsfunksjonen under det nevrologiske nivået. For noen pasienter som barn og pasienter med samtidige hjerneskader, kan pålitelig evaluering ikke fullføres på grunn av deres begrensede kognitive engasjement i evalueringsprosessen. Magnetisk resonansavbildning (MRI) har blitt foreslått som et mer objektivt verktøy for å hjelpe klinikere med å lage prognose. Nyere studie viste imidlertid at konvensjonell klinisk MR ikke korrelerer godt med skårer målt med ISNSCI.

Diffusion Tensor Imaging (DTI) er et avansert MR-verktøy som er i stand til å undersøke integritetsinformasjon for hvit substans gjennom å måle retningsbestemt diffusjon av vannmolekyler, og dermed gi mer mikroskopiske detaljer enn konvensjonell MR. Nylige funn tyder på at DTI er et lovende, ikke-invasivt og objektivt verktøy for å evaluere og overvåke strukturelle endringer innenfor hvitstoffaksonveier etter SCI. Våre foreløpige data viste betydelig avvik av DTI-indekser fra normative verdier for friske forsøkspersoner hos en SCI-pasient hvis konvensjonelle T2-skanninger så ut til å være normale (se avsnittet for foreløpige data). En sannsynlig forklaring på denne observerte endringen av DTI-indekser er degenerasjon og demyelisering i synkende aksonale veier. Selv om DTI har blitt brukt i dyremodeller for å måle utviklingen av skaden i SC og viste stort løfte i påvisning av patologiske endringer i SC, er ingen longitudinelle DTI-data hentet fra human SC tilgjengelig for å indikere sensitiviteten til DTI-teknikken for å oppdage SCI-progresjon eller utvinning. Er DTI i stand til å oppdage strukturelle endringer som finner sted i SC i løpet av rehabilitering hos individer med SCI? Vil disse målte DTI-parametrene korrelere med ISNSCI-baserte skårer? Den grunnleggende hypotesen til den nåværende studien er at rehabilitering kan lette reparasjon av SC-fiberkanalen sammen med spontane tilpasninger etter skaden for å hjelpe til med å koble noen av de skadde nervefibrene med motoneuroner som kontrollerer muskler, og dette vil i sin tur forbedre motoneuronaktiviteten for å fremme muskelfunksjon, og alle disse endringene kan oppdages av de foreslåtte longitudinelle DTI-protokollene og standard kliniske verktøy for evaluering av motorisk funksjon. De forventede resultatene oppnådd av denne longitudinelle studien vil støtte bruken av DTI for å overvåke plastiske endringer i den skadde SC, og de DTI-avledede tiltakene kan potensielt hjelpe klinikere med å stille mer objektiv diagnose av skaden og estimere progresjonen, som er avgjørende for målrettet planlegging. terapier. Imidlertid er det utenfor rammen av dette forslaget å skille bidrag til strukturelle endringer som skjer i SC mellom spontane og behandlingsfaktorer. Fordi det er uetisk å ikke behandle pasienter, kan ikke denne begrensningen overvinnes i den nåværende menneskelige studien. Gitt at hovedfokuset for studien er longitudinell sporing av strukturelle endringer i SC ved bruk av nevroimaging i stedet for å bestemme relative bidrag til disse endringene ved spontan utvinning og behandling, bør ikke begrensningen påvirke kvaliteten på studien signifikant. For å teste hypotesen foreslår etterforskerne følgende spesifikke mål.

Mål 1: Spor strukturelle endringer i SC hos pasienter med ufullstendig SCI (iSCI) ved bruk av DTI. Hver pasient i den foreslåtte studien vil bli skannet som dekker hele livmorhalsregionen av SC ved hjelp av en DTI-sekvens ved baseline, 2 uker, 1 måned, 3 måneder og 6 måneder etter start av standard rehabiliteringsintervensjon. DTI-indekser (se metoder for detaljer) vil bli kvantifisert og sammenlignet på tvers av alle tidspunkter. Tidligere longitudinelle hjerne-DTI-studier på mennesker og dyr tyder på at DTI er følsom for å oppdage strukturelle endringer i hjernen hvitere stoff 24 timer (dyrestudie) og 3 måneder (upubliserte humane DTI-resultater av PIs gruppe) etter hjerneskade, og 6 måneder etter første skanning hos pasienter med amyotrofisk lateral sklerose (ALS) (DTI-data var kun tilgjengelig 6 måneder etter innledende skanning i denne studien). Etterforskerne antar at den foreslåtte DTI-protokollen vil være i stand til å fange opp strukturelle endringer i SCI i løpet av utvinningsforløpet.

Mål 2: Korrelere SC-plastisiteten manifestert av endringer i DTI-indekser med kliniske vurderinger av skade og sensorimotorisk funksjon. Kvantitative DTI-indekser vil være korrelert til kliniske diagnoser av SCI og kliniske evalueringer av sensomotorisk funksjon av øvre og nedre ekstremiteter hos pasientene. Det antas at DTI-indeksen for SCI vil være signifikant korrelert med klinisk diagnose og skårer for øvre og nedre sensorimotorisk funksjon. DTI-parameteren lover godt å være en biomarkør for SCI og forventes å ha prognostisk verdi for å forutsi funksjonelt utfall av et rehabiliteringsprogram.