Kvantitativ avbildning av cervical spinal strukturer - DISC Pilot Study - (DISC)

BAKGRUNN:

Cervical degenerative disc disease (CDDD) er konsekvensen av degenerasjon av intervertebrale skiver og ledd og kan resultere i kompresjon av den cervikale nerveroten som fører til kliniske symptomer på radikulopati, kompresjon av ryggmargen med symptomer på myelopati, eller en kombinasjon av begge. Forekomsten av CDDD øker med den aldrende befolkningen, og følgelig forventes en betydelig økning i antall operasjoner for symptomatisk CDDD i de kommende årene. Som sådan forblir beslutningen om og optimal timing av operasjonen utfordrende.

Foreløpig er beslutningen om kirurgi hos pasienter med symptomatisk CDDD relatert til symptomer, samt plassering og størrelse på skiveprolaps på konvensjonell magnetisk resonansavbildning (MRI). Imidlertid muliggjør konvensjonell MR kun kvalitativ morfologisk evaluering, og gir rom for subjektiv individuell tolkning. Også plateprolaps på konvensjonell MR er ofte funnet hos asymptomatiske individer, mens type og omfang av plateprolaps hos symptomatiske individer ikke korrelerer med alvorlighetsgraden av symptomene. Totalt sett kan ikke dagens standard ved bruk av konvensjonell MR optimalt forutsi respons på kirurgi for pasienter med symptomatisk CDDD.

Kvantitativ avbildning blir raskt anerkjent som et supplement til konvensjonell MR og refererer til direkte måling av fysiske egenskaper til vev. Disse nye teknikkene er lovende, ettersom de er ikke-invasive og potensielt kan hjelpe til med å bestemme objektive avskjæringer for sceneprolaps. Diffusjonstensoravbildning (DTI) er en av de mest studerte kvantitative teknikkene og gir mulighet for evaluering av mikrostrukturelle endringer. DTI fraksjonell anisotropi (FA)-metrikken ble demonstrert som gyldig biomarkør for utvinning etter kirurgi ved cervikal myelopati samt kirurgisk seleksjon ved lumbal radikulopati. Nylig introduksjon av zoomet-DTI (z-DTI) kan dessuten føre til større avbildningsnøyaktighet mens det er bevist mulig i cervikal ryggraden.

Videre er den cervikale ryggmargen og dens nerverøtter sterkt vaskularisert og deres perfusjon kan bli kompromittert av disk-hernieringsrelatert kompresjon. Ved å bruke den endogene perfusjonsteknikken arteriell spinnmerking (ASL), så vel som kontrastbaserte perfusjonsteknikker som susceptibilitetskontrast (DSC) og dynamisk kontrastforsterket (DCE), kan graden av iskemi, hypoksi samt signalforsterkning estimeres. ASL har blitt studert to ganger for ryggmargsperfusjonskartlegging og DSC ble vist mulig i ryggraden til friske deltakere så vel som pasienter med cervical myelopati. I tillegg ble økt signalforbedring observert for DCE i degenerative plater i korsryggen. Så vidt vi vet, er det ikke utført studier for å vurdere perfusjon av de cervikale nerverøttene, som er kompromittert ved cervikal radikulopati på grunn av CDDD.

Foruten mikrostruktur og perfusjon, kan de viskoelastiske egenskapene til cervical spinal strukturer endres i forhold til diskusprolapsrelatert kompresjon. Derfor ville det vært interessant å studere mekaniske egenskaper som stivhet og viskositet, som kan måles med Tomo-MRElastography (TMRE). Så vidt vi vet har ingen tidligere studie vurdert cervikale intervertebrale skiver og spinalstrukturer ved bruk av TMRE, noe som gjør dette til en lovende første studie.

Til slutt er bildebehandling en relativt tidkrevende sak, og å inkludere ytterligere sekvenser vil bare øke lengden. Derfor utvikles flere metoder for å utføre bildediagnostikk på en mer effektiv måte. En ny metode er syntetisk MR (SyMRI). Fordeler med SyMRI er redusert innsamlingstid, mulighet for å utføre automatisk vevssegmentering og volumestimering og innhenting av kvantitative parametere. SyMRI har blitt studert én gang i ryggraden, og det ble funnet signifikante forskjeller i kvantitative verdier for intervertebral skive i forhold til hydreringsstatus på skiven.

Siden ingen enkeltmåling har vist seg å være den gyldne standarden i tidligere studier, er det sannsynlig at en kombinasjon av målinger er nødvendig for klinisk anvendelse. Derfor er målet med denne pilotstudien å utforske en multiparametrisk kvantitativ MR-tilnærming inkludert z-DTI, ASL, DSC, DCE, TMRE og SyMRI for å måle cervikale intervertebrale skiver, ryggmargen og dens nerverøtter.

OBJEKTIV:

Denne studien vil bestå av tre deler. Hovedmålet med del 1 er å evaluere gjennomførbarheten av de kvantitative MR-sekvensene (f. z-DTI, ASL, DSC, DCE, TMRE og SyMRI) for vurdering av cervical spinal strukturer (f.eks. intervertebrale skiver, ryggmarg og nerverøtter) hos friske deltakere og pasienter med symptomatisk CDDD. Hovedmålet med del 2 er å bestemme en korrelasjon mellom de kvantitative MR-sekvensene av cervical spinal strukturer til klinisk utfall hos pasienter med symptomatisk CDDD. Til slutt er hovedmålet med del 3 å etablere en korrelasjon mellom kvantitative MR-sekvenser av cervical spinal strukturer og kirurgisk behandling innen 6 måneder etter oppfølging.

STUDIEDESIGN:

En prospektiv pilotstudie.

STUDIEBEFOLKNING:

Studiepopulasjonen består av friske deltakere og pasienter med symptomatisk CDDD med radikulopati, myelopati eller radikulomyelopati. Aldersmatchede friske deltakere vil bli inkludert. Deltakerne har ingen tidligere historie med cervical disc herniation eller cervical kirurgi, en tilstrekkelig forståelse av det nederlandske språket og ingen kontraindikasjoner for en MR-skanning.

INNBLANDING:

Alle deltakere vil bli utsatt for flere MR-sekvenser ved å bruke en toppmoderne 3T Siemens MR-skanner som er tilgjengelig i UMCG. Først gjennomgår alle deltakerne (friske deltakere og pasienter med symptomatisk CDDD) baseline nevrologisk undersøkelse. I tillegg fyller deltakerne ut følgende spørreskjemaer: Neck Disability Index (NDI), Visual Analogue Scale (VAS) for arm- og nakkesmerter, modifisert Japanese Orthopedic Association (mJOA), Nurick-grad, EuroQol 5-Dimension 5-Level (EQ-5D) -5L), Work Ability Single Item (WAI-SI) og Central Sensibilization Inventory (CSI). Alle deltakerne gjennomgår MR-skanning: lokalisator og T2-vektet anatomisk (konvensjonell MR), z-DTI, ASL, DSC, DCE, TMRE og SyMR. Den totale skannetiden vil være omtrent 40 minutter. For vurdering av reproduserbarhet vil 10 friske deltakere og 10 pasienter bli skannet 2 ganger på ulike dager/tidspunkter. Pasientene med symptomatisk CDDD vil ha et nytt studiebesøk etter 6 måneders oppfølging for å vurdere sin behandlingsstatus (har vært operert ja/nei; i tilfelle ja også operasjonskarakteristikkene), for å fylle ut de ovennevnte spørreskjemaene og ta en MR med flere sekvenser.

HOVEDSTUDIEPARAMETRE/ENDEPUNKTER:

Primære endepunkter er den tekniske gjennomførbarheten og repeterbarheten for de kvantitative MR-sekvensene (dvs. z_DTI, ASL, DSC, DCE, TMRE og SyMRI) av cervical spinal strukturer (dvs. intervertebrale skiver, ryggmarg og nerverøtter) hos friske deltakere og pasienter med symptomatisk CDDD. En korrelasjon mellom kvantitative MR-sekvenser av cervical spinal strukturer til klinisk svekkelse hos pasienter med symptomatisk CDDD vil også bli bestemt. Klinisk svekkelse vil bli målt med Neck Disability Index (NDI) for cervikal radikulopati, modifisert Japanese Orthopedic Association Score (mJOA) for cervical myelopati, og NDI samt mJOA for radiculomyelopati.

ART OG OMFANG AV BYRDEN OG RISIKOEN KNYTTET TIL DELTAKELSE, YTELSE OG GRUPPERELATHET:

Alle deltakere (friske og pasienter) vil trenge en konvensjonell MR-skanning med kvantitative MR-sekvenser, som vil ta ca. 40 minutter. De fleste MR-sekvenser brukt i denne studien er ikke-invasive og involverer ingen ioniserende stråling. Imidlertid krever DSC og DCE administrering av en boluskontrast. Kontrastmidlet som skal brukes er Dotarem. Uten noen kontraindikasjoner for en MR-skanning eller kontrastmiddel, er helsen ikke i fare. Det er en samlet ubetydelig risiko for deltakerne, basert på risikoklassifiseringssjekklisten til NFU. Derfor kan etterforskerne konkludere med at denne studien er en lavrisikostudie.