使用 DTI 对 SCI 患者的脊髓结构可塑性进行纵向评估

如今，包括运动和皮肤感觉功能测试在内的脊髓损伤神经学分类国际标准 (ISNSCI) 和脊髓独立性测量 (SCIM) 是脊髓损伤 (SCI) 神经学分类的黄金标准。 这些标准措施作为主要临床和结果措施在 SCI 康复中具有非常重要的应用。 尽管它们的应用具有重要性和实用性，但这些标准措施也有其局限性。 例如，旨在成为临床分类系统的 ISNSCI 是主观的，并且对急性和慢性恢复阶段的增量神经生理学和功能变化相对不敏感。 此外，ISNSCI 无法评估神经水平以下的脊髓 (SC) 功能。 对于一些患者，如儿童和合并脑损伤的患者，由于他们在评估过程中的认知参与有限，无法完成可靠的评估。 磁共振成像 (MRI) 已被提议作为一种更客观的工具来帮助临床医生做出预后。 然而，最近的研究表明，传统的临床 MRI 与 ISNSCI 测量的分数没有很好的相关性。

扩散张量成像 (DTI) 是一种先进的 MRI 工具，能够通过测量水分子的定向扩散来探测白质完整性信息，从而提供比传统 MRI 更多的微观细节。 最近的研究结果表明，DTI 是一种有前途的、非侵入性和客观的工具，用于评估和监测 SCI 后白质轴突通路内的结构变化。 我们的初步数据显示，DTI 指数与常规 T2 扫描似乎正常的 SCI 患者健康受试者的规范值存在显着偏差（参见初步数据部分）。 对这种观察到的 DTI 指数改变的可能解释是下行轴突通路的退化和脱髓鞘。 尽管 DTI 已在动物模型中用于测量 SC 损伤的演变，并在检测 SC 的病理变化方面显示出巨大的希望，但没有从人类 SC 获得的纵向 DTI 数据可用于表明 DTI 技术在检测 SCI 进展方面的敏感性或恢复。 DTI 是否能够检测 SCI 患者康复过程中 SC 发生的结构变化？这些测量的 DTI 参数是否与基于 ISNSCI 的分数相关？ 目前研究的基本假设是，康复可以促进 SC 纤维束修复以及受伤后的自发适应，以帮助将一些受伤的神经纤维与控制肌肉的运动神经元重新连接，这反过来会改善运动神经元的活动以促进肌肉功能，所有这些变化都可以通过提议的纵向 DTI 协议和用于运动功能评估的标准临床工具来检测。 这项纵向研究获得的预期结果将支持 DTI 在监测受伤 SC 的塑性变化方面的应用，并且 DTI 衍生的措施可能有助于临床医生对损伤做出更客观的诊断并估计其进展，这对于有针对性的计划至关重要疗法。 然而，区分自发因素和治疗因素对 SC 中发生的结构变化的贡献超出了本提案的范围。 因为不治疗患者是不道德的，所以目前的人体研究无法克服这一局限性。 鉴于该研究的主要重点是使用神经影像学纵向跟踪 SC 结构变化，而不是通过自发恢复和治疗确定对这些变化的相对贡献，该限制不应显着影响我们研究的质量。 为了验证假设，研究人员提出了以下具体目标。

目标 1：使用 DTI 跟踪不完全脊髓损伤 (iSCI) 患者的 SC 结构变化。 拟议研究中的每位患者将在标准康复干预开始后的基线、2 周、1 个月、3 个月和 6 个月时使用 DTI 序列扫描覆盖 SC 的整个颈部区域。 DTI 指数（详见方法）将在所有时间点进行量化和比较。 先前的纵向大脑 DTI 人类和动物研究表明，DTI 对检测脑损伤后 24 小时（动物研究）和 3 个月（PI 小组未发表的人类 DTI 结果）以及患者初次扫描后 6 个月的大脑白质结构变化敏感患有肌萎缩性侧索硬化症 (ALS)（DTI 数据仅在本研究的初始扫描后 6 个月可用）。 研究人员假设拟议的 DTI 协议将能够在其恢复过程中捕获 SCI 的结构变化。

目标 2：将 DTI 指数变化所表现的 SC 可塑性与损伤和感觉运动功能的临床评估相关联。 定量 DTI 指标将与 SCI 的临床诊断和患者上肢和下肢感觉运动功能的临床评估相关联。 假设 SCI 的 DTI 指数将与临床诊断和上下感觉运动功能评分显着相关。 DTI 参数很有希望成为 SCI 的生物标志物，并有望在预测康复计划的功能结果方面具有预后价值。