Podłużna ocena plastyczności strukturalnej rdzenia kręgowego za pomocą DTI u pacjentów z SCI

Obecnie międzynarodowe standardy neurologicznej klasyfikacji urazów rdzenia kręgowego (ISNSCI), które obejmują testy motorycznych i skórnych funkcji czuciowych, oraz pomiar niezależności rdzenia kręgowego (SCIM) są złotymi standardami neurologicznej klasyfikacji urazów rdzenia kręgowego (SCI). Te standardowe środki mają bardzo ważne zastosowania w rehabilitacji SCI jako podstawowe środki kliniczne i wyniki. Pomimo wagi i przydatności ich zastosowań, te standardowe miary mają swoje ograniczenia. Na przykład ISNSCI, który ma być systemem klasyfikacji klinicznej, jest subiektywny i stosunkowo niewrażliwy na narastające zmiany neurofizjologiczne i funkcjonalne podczas zarówno ostrych, jak i przewlekłych etapów zdrowienia. Ponadto ISNSCI nie może ocenić funkcji rdzenia kręgowego (SC) poniżej poziomu neurologicznego. W przypadku niektórych pacjentów, takich jak dzieci i pacjenci ze współistniejącymi urazami mózgu, nie można przeprowadzić rzetelnej oceny ze względu na ich ograniczone poznawcze zaangażowanie w proces oceny. Rezonans magnetyczny (MRI) został zaproponowany jako bardziej obiektywne narzędzie pomagające klinicystom w prognozowaniu. Jednak ostatnie badanie wykazało, że konwencjonalny kliniczny MRI nie koreluje dobrze z wynikami mierzonymi za pomocą ISNSCI.

Obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) to zaawansowane narzędzie MRI, które może badać informacje o integralności istoty białej poprzez pomiar kierunkowej dyfuzji cząsteczek wody, dostarczając w ten sposób więcej szczegółów mikroskopowych niż konwencjonalny MRI. Ostatnie odkrycia sugerują, że DTI jest obiecującym, nieinwazyjnym i obiektywnym narzędziem do oceny i monitorowania zmian strukturalnych w obrębie szlaków aksonów istoty białej po SCI. Nasze wstępne dane wykazały znaczne odchylenie wskaźników DTI od wartości normatywnych zdrowych osób u pacjenta z SCI, którego konwencjonalne skany T2 wydawały się normalne (patrz sekcja danych wstępnych). Prawdopodobnym wyjaśnieniem tej obserwowanej zmiany wskaźników DTI jest degeneracja i demielizacja w zstępujących szlakach aksonalnych. Chociaż DTI był używany w modelach zwierzęcych do pomiaru ewolucji urazu w SC i okazał się bardzo obiecujący w wykrywaniu zmian patologicznych w SC, żadne podłużne dane DTI uzyskane z ludzkiego SC nie są dostępne, aby wskazać czułość techniki DTI w wykrywaniu progresji SCI lub wyzdrowienie. Czy DTI jest w stanie wykryć zmiany strukturalne zachodzące w SC w trakcie rehabilitacji u osób z SCI? Czy te zmierzone parametry DTI będą skorelowane z wynikami opartymi na ISNSCI? Podstawową hipotezą obecnego badania jest to, że rehabilitacja może ułatwić naprawę dróg włókien SC wraz ze spontaniczną adaptacją po urazie, aby pomóc w ponownym połączeniu niektórych uszkodzonych włókien nerwowych z neuronami ruchowymi kontrolującymi mięśnie, a to z kolei poprawi aktywność neuronów ruchowych w celu promowania funkcji mięśni, a wszystkie te zmiany można wykryć za pomocą proponowanych podłużnych protokołów DTI i standardowych narzędzi klinicznych do oceny funkcji motorycznych. Oczekiwane wyniki uzyskane w tym badaniu podłużnym poparłyby zastosowanie DTI w monitorowaniu zmian plastycznych w uszkodzonym SC, a pomiary pochodzące z DTI mogłyby potencjalnie pomóc klinicystom w postawieniu bardziej obiektywnej diagnozy urazu i oszacowaniu jego postępu, co ma kluczowe znaczenie w planowaniu ukierunkowanych terapie. Jednak poza zakresem tej propozycji nie jest rozróżnienie wkładu w zmiany strukturalne zachodzące w SC między czynnikami spontanicznymi i leczniczymi. Ponieważ nieleczenie pacjentów jest nieetyczne, tego ograniczenia nie można pokonać w obecnym badaniu na ludziach. Biorąc pod uwagę, że głównym celem badania jest podłużne śledzenie zmian strukturalnych SC za pomocą neuroobrazowania, a nie określanie względnego udziału w tych zmianach przez spontaniczne wyzdrowienie i leczenie, ograniczenie nie powinno znacząco wpływać na jakość naszego badania. Aby przetestować hipotezę, badacze proponują następujące cele szczegółowe.

Cel 1: Śledź zmiany strukturalne SC u pacjentów z niepełnym SCI (iSCI) za pomocą DTI. Każdy pacjent w proponowanym badaniu zostanie przeskanowany obejmujący cały odcinek szyjny SC przy użyciu sekwencji DTI na początku badania, 2 tygodnie, 1 miesiąc, 3 miesiące i 6 miesięcy po rozpoczęciu standardowej interwencji rehabilitacyjnej. Wskaźniki DTI (szczegóły w metodach) zostaną określone ilościowo i porównane we wszystkich punktach czasowych. Poprzednie podłużne badania DTI mózgu na ludziach i zwierzętach sugerują, że DTI jest czuły na wykrywanie zmian strukturalnych istoty białej mózgu 24 godziny (badanie na zwierzętach) i 3 miesiące (nieopublikowane wyniki DTI u ludzi przez grupę PI) po uszkodzeniu mózgu i 6 miesięcy po wstępnym skanowaniu u pacjentów ze stwardnieniem zanikowym bocznym (ALS) (dane DTI były dostępne dopiero 6 miesięcy po wstępnym skanowaniu w tym badaniu). Badacze wysuwają hipotezę, że proponowany protokół DTI będzie w stanie uchwycić zmiany strukturalne w SCI podczas jego powrotu do zdrowia.

Cel 2: Korelacja plastyczności SC przejawiającej się zmianami wskaźników DTI z kliniczną oceną urazu i funkcji czuciowo-ruchowej. Ilościowe wskaźniki DTI zostaną skorelowane z klinicznymi diagnozami SCI oraz kliniczną oceną funkcji sensomotorycznych kończyn górnych i dolnych pacjentów. Postawiono hipotezę, że wskaźnik DTI SCI będzie znacząco skorelowany z diagnozą kliniczną i wynikami górnej i dolnej funkcji sensomotorycznej. Parametr DTI jest bardzo obiecujący jako biomarker SCI i oczekuje się, że będzie miał wartość prognostyczną w przewidywaniu funkcjonalnego wyniku programu rehabilitacji.