Avancerad MRT vid Blast-relaterad TBI

Bakgrund: Vid traumatisk hjärnskada är axonal skada en stor patofysiologisk process och kan vara en primär orsak till negativa neurologiska utfall. Men traumatisk axonal skada och dess effekter på hjärnans funktionella anslutningar är mycket svåra att direkt upptäcka och kvantifiera hos levande patienter. Diffusion tensor imaging (DTI) verkar ha mycket lovande när det gäller att upptäcka axonal skada. FMRI-korrelationsanalys i vilotillstånd kan också vara en kraftfull och brett användbar metod för att undersöka hjärnans funktionella anslutningar. I våra preliminära studier har dessa två tekniker framgångsrikt använts tillsammans på flera civila TBI-patienter. De verkar synergistiskt korsvalidera varandra; störd funktionell anslutning bakom fokala neurologiska brister avslöjades med hjälp av vilotillstånds-fMRI-korrelationsanalys medan DTI visade den axonala skadan som var ansvarig för störningarna. Konventionell MRT och CT misslyckades helt med att förklara många av dessa brister. Denna korsvalidering är viktig eftersom den ger förtroende för tolkningen av resultaten. Utan vilotillstånds-fMRI-korrelationsanalys kan konsekvenserna av uppenbar axonal skada på DTI för hjärnans funktionella anslutningar inte vara tydliga; den axonala skadan kan vara i vita substanser som är överflödiga, eller inte tillräckligt allvarliga för att vara funktionellt viktiga. Utan DTI kommer orsaken till ett avbrott i anslutningen sett med vilotillstånds-fMRI-korrelationsanalys inte heller alltid att vara känd; andra processer än traumatisk axonal skada kan vara ansvariga. Båda dessa avancerade tekniker tillsammans med en fullständig konventionell MRT kan utföras på vanliga kliniska MRI-skannrar på cirka 45 minuter per patient. Förutom i våra preliminära studier har vilotillståndsfMRI och DTI inte använts tillsammans för att undersöka traumatisk hjärnskada.

Syfte/hypotes: Syftet med detta förslag är att testa dessa två avancerade MRI-metoder, DTI och fMRI i vilotillstånd, i aktiva militära explosionsrelaterade TBI-patienter akut efter skada och korrelera fynd med TBI-relaterade kliniska utfall 6-12 månader senare. Dessa metoder kan lägga till kliniskt användbar prediktiv information efter traumatisk hjärnskada som kan vara till hjälp för att standardisera diagnostiska kriterier för TBI, fatta beslut om återgång till tjänstgöring, vägleda rehabilitering efter skada och utveckla nya terapier. Den övergripande hypotesen som styr detta projekt är att traumatisk axonal skada är en huvudorsak till nedsatt hjärnfunktion efter blastrelaterad TBI. Specifika hypoteser som ska testas är:

1. DTI och fMRI-korrelationsanalys i vilotillstånd kommer noninvasivt att avslöja abnormiteter som inte finns på CT eller konventionell MRT akut efter blastrelaterad TBI.
2. Specifika mönster av akut axonal skada (på DTI) som orsakar störningar av hjärnans funktionella anslutningar (vid vilotillstånds-fMRI-korrelationsanalys) kommer att förutsäga specifika neurologiska, neuropsykologiska och psykiatriska brister och störningar.
3. Den totala bördan av akut axonal skada och störd hjärnfunktionell anslutning kommer starkt att förutsäga totalt 6-12 månaders kliniskt resultat.

Specifika mål: 1) att erhålla DTI, fMRI i vilotillstånd och konventionella MRI-skanningar akut efter explosionsrelaterad TBI hos militärer i aktiv tjänst som presenterar sig för Landstuhl Regional Medical Center (LRMC).

2) att samla in detaljerad klinisk information om TBI-relaterade utfall 6-12 månader efter skador.

3) att omfattande analysera de akuta avbildningsprediktorerna och korrelaten för 6-12 månaders kliniska resultat.

Studiedesign: Vi föreslår en prospektiv observationsstudie av 80 militärer i aktiv tjänst som har drabbats av explosionsrelaterad TBI. Inledande skanningar kommer att utföras inom 4 dagar efter skadan på LRMC. Uppföljning kommer att ske varje månad per telefon och personligen vid Washington University 6-12 månader efter skadan. Klinisk information om TBI-utfall som samlas in kommer att omfatta globala resultatbedömningar, neuropsykologiska tester för minne, uppmärksamhet och exekutiva funktionsbrister, motoriska prestationsmått och kliniker administrerade betygsskalor för depression och posttraumatisk stressyndrom. Kontrollerna kommer att omfatta 1) ytterligare en grupp om 20 aktiva militärer med andra skador, men som inte har haft TBI, och 2) ålder, kön och utbildningsbaserade normer för standardiserade test- och bedömningsresultat. Upprepad DTI, fMRI i vilotillstånd och konventionell MRT kommer att utföras för att spåra utvecklingen av skadorna. Analysmetoder kommer att inkludera förspecificerade hypoteser baserade på kända anatomiska-kliniska samband i hjärnan och flera utforskande tillvägagångssätt, eftersom de strukturella grunderna för många posttraumatiska neurologiska och neuropsykologiska brister inte är väl förstådda. Icke-parametriska korrelationella statistiska metoder och rigorös korrigering för flera jämförelser kommer att användas. Expertsamarbetare och logistiksamordnare kommer att eller har redan rekryterats. Sekretess och integritet kommer att kontrolleras hårt.