Obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) w wysokiej rozdzielczości w przypadku urazu rdzenia kręgowego (SCI)

Uraz rdzenia kręgowego (SCI) może wynikać z urazu, jak również stanów zwyrodnieniowych, takich jak mielopatia kręgosłupa szyjnego (CSM). Oba mają głęboki wpływ na zdrowie fizyczne i psychiczne osoby dotkniętej chorobą. Objawy CSM mogą obejmować osłabienie rąk lub nóg, trudności z chodzeniem i utrzymaniem równowagi, utratę sprawności rąk oraz dysfunkcję jelit lub pęcherza moczowego. Urazowe uszkodzenie rdzenia kręgowego często obejmuje uszkodzenie dróg istoty białej, powodując nieodwracalne deficyty czynnościowe, takie jak paraplegia lub tetraplegia.

Chociaż obecne obrazowanie diagnostyczne może ujawnić wysoce specyficzne parametry anatomii kanału kręgowego, anatomia funkcjonalna rdzenia kręgowego pozostaje nieznana. Pacjenci z podobnymi wynikami diagnostycznymi mogą się różnić klinicznie, przy czym wielu pacjentów ma minimalne objawy lub nie ma ich wcale, podczas gdy inni mogą być poważnie ubezwłasnowolnieni. Konwencjonalne metody rezonansu magnetycznego, takie jak MRI ważony T1/T2, mogą łatwo zidentyfikować obszar uszkodzenia i ukazać trwałe zmiany w tkance rdzenia kręgowego. Jednak konwencjonalne metody MRI mają ograniczoną zdolność do skorelowania wyników badań obrazowych z krótko- i długoterminowymi wynikami funkcjonalnymi urazu rdzenia kręgowego. DTI może poprawić konwencjonalne obrazowanie MRI, dostarczając informacji o mikrostrukturze tkanki i może być szczególnie dobrze przystosowane do oceny integralności włókien w SCI.

Rezonans magnetyczny tensora dyfuzji (DTI) to nowa technika, która jest bardzo czuła w wykrywaniu integralności dróg istoty białej. Chociaż informacje uzyskane z DTI zostały wykorzystane do nieprawidłowości istoty białej w mózgu, DTI rdzenia kręgowego in vivo dostarczyło wielu wyzwań. Niewielki rozmiar rdzenia kręgowego i ciasne upakowanie jego dróg istoty białej wymagają bardzo wysokiej rozdzielczości obrazu do wizualizacji tych pojedynczych dróg. Rozdzielczość wymagana do zobrazowania małego pola przekroju poprzecznego rdzenia kręgowego była trudna do osiągnięcia przy użyciu najczęściej używanych sekwencji DTI. Do tej pory raporty z pomiarów DTI wykazały praktyczne zastosowanie DTI na odcinku szyjnym rdzenia kręgowego z ograniczoną rozdzielczością przestrzenną od 8 mm3 do 16 mm3.

Aby uzyskać DTI rdzenia kręgowego o wysokiej rozdzielczości, opracowano dwie nowe techniki obrazowania DTI in vivo o wysokiej rozdzielczości w klinicznym systemie 3T MRI (Trio, Siemens Medical Solution, Erlangen Niemcy): 2D singleshot Interleaved Multiple Inner Volume DWEPI (ss-IMIV-DWEPI) i 3D jednorazowa EPI stymulowana DW (3D ss-DWSTEPI). Te zoptymalizowane sekwencje impulsów DTI zazwyczaj osiągają rozdzielczość przestrzenną około 2,0 lub 1,253 mm3 w klinicznie osiągalnym czasie obrazowania (~5 min.). Sekwencje zostały zaprojektowane specjalnie dla wysokiej rozdzielczości DTI szyjnego rdzenia kręgowego. Zostały one zastosowane do próbek rdzenia kręgowego ex vivo, jak również do niewielkiej grupy zdrowych ochotników i pacjentów ze stwardnieniem rozsianym.