Kortikale lesjoner hos pasienter med multippel sklerose (CLiMS)

BAKGRUNN. De siste årene har flere forskningslinjer vist at multippel sklerose (MS) påvirker kortikal grå substans og at graden av kortikal grå substans involvering er assosiert med kognitiv og fysisk funksjonshemming, men den spesifikke påvirkningen av en kortikal lesjon på regional funksjon gjenstår å bli avklart.

Høyfeltsmagnetisk resonansavbildning (MRI) ved 3T har blitt brukt for å oppdage kortikale lesjoner ved MS, men histologiske undersøkelser har vist at bare "toppen av isfjellet" blir oppdaget. Ultrahøyfelt 7T MR har høyere diagnostisk sensitivitet enn 3T MR. Selv om ikke alle kortikale lesjoner oppdages selv ved 7T, konkluderte en fersk post-mortem verifikasjonsstudie at ultrahøyfelt MR "mer enn dobler deteksjon av kortikale MS lesjoner sammenlignet med 3T MR". Implementering av 7T MR for påvisning av kortikale lesjoner og belysning av den atferdsmessige og nevrofysiologiske virkningen av kortikale lesjoner er derfor en god kandidat for å hjelpe til med å løse det klinisk-radiologiske paradokset rapportert i MS.

MÅL OG HYPOTESER. Denne studien er designet for å klargjøre forekomsten av kortikale lesjoner innenfor det primære sensorisk-motoriske håndområdet (SM1-HAND) og deres innvirkning på manuell motorisk og sensorisk funksjon, samt regional kortikal tilkobling. SM1-HAND er godt egnet til å ta opp dette spørsmålet, fordi funksjonell integrasjon i SM1-HAND kan studeres i detalj med transkraniell magnetisk stimulering (TMS) og høyoppløselig fMRI.

Ved å utnytte den økte sensitiviteten til 7T MR for å oppdage kortikale lesjoner, vil antall, størrelse og regionale fordeling av kortikale lesjoner i SM1-HAND bli vurdert og lesjonsbelastning i SM1-HAND vil være relatert til MR-baserte, elektrofysiologiske og atferdsmessige korrelater av håndfunksjon.

Spesifikt vil følgende parametere bli vurdert:

1. Graden av at den primære sensorimotoriske cortex er påvirket av kortikale lesjoner hos pasienter med relapsing remitting og sekundær progressiv multippel sklerose (MS).
2. Virkningen av en enkelt kortikal MS-lesjon i den sensorimotoriske cortex på øvre ekstremitets sensorimotoriske funksjon.
3. Virkningen av en enkelt kortikal MS-lesjon i den sensorimotoriske cortex på regional intrakortikal tilkobling.

Hypoteser:

1) Omfanget av kortikal skade på den primære sensorimotoriske cortex er ukjent, men basert på kliniske symptomer på motorisk funksjon er det forventet at opptil 40 % av pasientene viser fokale kortikale lesjoner i dette området og at dette vil inkludere alle subtyper av kortikale lesjoner. .

2a) Det antas at unimanuell motorisk funksjon korrelerer negativt med den totale kortikale lesjonsbelastningen i den kontralaterale sensorimotoriske cortex, uavhengig av alder, kjønn, handedness, hvit substans lesjonsvolum, aksonal integritet av cortico-spinal tract, sentral motorisk ledningstid og kortikal tykkelse av den sensorimotoriske cortex. 2b) Det antas at mengden og størrelsen av kortikale lesjoner i den primære sensorimotoriske cortex korrelerer positivt med motorisk utmattelse. 2c) Det er antatt at unimanuell sensorisk skarphet korrelerer negativt med den totale kortikale lesjonsbelastningen i den kontralaterale sensorimotoriske cortex.

3a) Det forventes at kortikale lesjoner forårsaker et skifte i sifferrepresentasjonen, målt som det oppgaverelaterte FET-signalet til den kontralaterale somatosensoriske cortex, bort fra lesjonen. 3b) Det antas at kortikale lesjoner i den primære sensorimotoriske cortex påvirker den regionale intrakortikale eksitatoriske/hemmende balansen.

4) Det forventes videre at den funksjonelle påvirkningen av regionale kortikale lesjoner er uavhengig av alder, kjønn, behendighet, lesjonsvolum av hvit substans, aksonal integritet i cortico-spinalkanalen, sentral motorisk ledningstid og kortikal tykkelse av den sensorimotoriske cortex og skalaer. med lesjonstype, antall og volum.

3. FORSKNINGSPLAN.

Del 1. Helhjerne 7T MR-studie for å identifisere kortikale lesjoner.

Deltakere: Prosjektet er planlagt å involvere 80 lett til moderat berørte pasienter (Expanded Disability Status Scale of

Ultrahøyfelt MR. Alle deltakerne vil bli studert med ultrahøyfelt-MR i hele hjernen ved 7T, ved bruk av et forskningsbasert 7T Achieva MR-system (Philips, Best, Nederland) plassert ved Hvidovre Hospital. Helhjerne-MR-skanning vil bli utført med en dobbel overføring, 32-kanals mottakshodespole (Nova Medical Products), inkludert 3-dimensjonal (3-D), magnetiseringsforberedt rask innsamling av gradientekko (MPRAGE) avbildning ved 0,65- mm isotrop oppløsning og 3D, magnetiseringsforberedt, væskedempet inversjonsgjenoppretting (MPFLAIR) avbildning ved 0,7 mm isotrop oppløsning (5). Helhjerne semi-kvantitativ (MP2RAGE), samt en kvantitativ T2*-sekvens vil også bli utført.

Ytterligere undersøkelser. Utenfor MR-skanneren, fysisk svekkelse (EDSS), fatigue (Fatigue Scale for Motor and Cognitive Functions, FSMC), kognisjon (Symbol Digit Modalities Test, SMDT & Paced Auditory Serial Addition Test, PASAT), depresjon (Beck Depression Inventory, BDI II ) samt sensorimotorisk håndfunksjon (9HPT, Jebsen Taylor Hand Function Test (JTT), Fingerbanking, Grating Orientation Discrimination Test (GODT)) vil bli vurdert.

Del 2. Valgt 7T MR av SM1-HAND.

Deltakere: En undergruppe av individer som deltok i del 1 vil bli bedt om å delta i del 2: Det forventes at minst 20 pasienter vil vise minst én kortikal lesjon i høyre eller venstre SM1-HÅND på 7T MR. De lesjonspositive pasientene (n>20), en alders- og EDSS-matchet lesjonsnegativ MS-gruppe (n>20), og en aldersmatchet frisk kontrollgruppe (n=20) vil bli studert. Rekruttering vil skje fortløpende for å minimere forsinkelsen mellom del 1 og 2.

Deltakerne vil bli skannet igjen med 7T Achieva MR-systemet ved å bruke et redusert koronalt synsfelt, som dekker høyre og venstre SM1-HÅND og kortikospinalkanalen. Strukturell avbildning vil inkludere en 0,7 mm isotrop FLAIR-sekvens, og en ultrahøy oppløsning MP2RAGE (0,5 mm isotropisk) sekvens samt helhjernediffusjonsvektet avbildning (DWI). Proton-magnetisk resonansspektroskopi (MRS) vil bli utført for å måle regional N-acetyl-aspartat (NAA), GABA og glutamatkonsentrasjon i høyre og venstre SM1-HAND. Til slutt vil funksjonell blodoksygennivåavhengig med høy romlig oppløsning (FET) (fMRI) brukes til å kartlegge somatotopien til sensoriske og motoriske representasjoner i SM1-HAND. Aktiveringskart vil bli lagt over individuelle lesjonskart.

TMS. Den kortikospinale ledningen vil bli kvantifisert med transkraniell magnetisk stimulering (TMS). En ny neuronavigert TMS-kartleggingsmetode utviklet av denne gruppen, som er følsom for endringer i kortiko-motoriske representasjoner av iboende håndmuskler, vil også bli implementert. Til slutt vil aspekter av intrakortikal inhibering i både SM1-HAND med etablerte enkeltpuls- og dobbeltpuls-TMS-paradigmer bli utført. Ledning i den afferente somatosensoriske banen vil bli vurdert ved å registrere somatosensory evoked potentials (SSEP).