文摘
客观的探讨髓内的时空演化和预测性能损伤和矢组织桥梁的震中胸脊髓损伤(SCI)使用核磁共振。
方法我们回顾性评估矢t2加权扫描从25胸SCI患者(14创伤,11缺血性)在1月post-SCI。在SCI患者12,线性mixed-effects模型串行MRI探讨颞轨迹可量化的病变标记(面积、长度和宽度)和组织的桥梁。利用偏相关分析,我们评估结构损伤特征之间的关联在1年1个月post-SCI和恢复受伤后调整基线临床状态、年龄和性别。
结果病变面积下降了5.68毫米2(p= 0.005)、病变长度由2.14毫米(p= 0.004),病变宽0.13毫米(p每个月= 0.004)。组织桥梁的宽度增加了0.06毫米(p每个月= 0.019),在创伤和缺血性SCI(类似p= 0.576)。较小的病变面积、长度、宽度、和更广泛的组织桥梁在1年随访1个月post-SCI预测更好的恢复。
结论随着时间的推移,立即索损伤面积缩小,囊性空腔成为划分。毗邻囊肿,矢组织桥梁成为可见。组织桥梁的宽度在1个月post-SCI预测复苏1年随访。病变区域和组织桥梁早期外伤性和缺血性胸SCI因此允许描述焦线损伤的演化和在胸SCI复苏的预测。因此,病变程度和组织桥梁具有潜力改善诊断和患者分层介入试验。
术语表
- AIS=
- 美国脊髓损伤学会障碍;
- 亚洲=
- 美国脊髓损伤学会;
- CI=
- 置信区间;
- 浸=
- 变异系数;
- 足总=
- 翻转角度;
- 氨基酸=
- 下肢运动成绩;
- SCI=
- 脊髓损伤;
- T1W=
- t1加权;
- T2W=
- t2加权;
- TE=
- 回声的时间;
- TR=
- 重复的时间
脊髓损伤(SCI)导致持续的身体的赤字和重大socio-financial后果。1SCI结果从创伤发生率(如瀑布)或nontraumatic原因(如缺血)。2有趣的是,独立于病变的病因,胸外伤患者和脑缺血3,4和颈4SCI经历相似的临床康复。从病理生理的角度来看,这两种病因共同神经退行性过程,如神经细胞死亡、脱髓鞘和轴突退化。4然而,背后的结构性变化胸SCI及其预后价值为临床恢复是可以理解的。
磁共振成像在临床诊断和预后是一种有益的工具。5,6t2加权(T2W)扫描病灶中心已经证明有用的瘫痪患者患者量化的时空演化的病变,包括髓内水肿的过程,7出血,7和脊髓压缩。7,8此外,它允许确定矢组织桥梁的程度,他们的宽度被预测瘫痪患者患者的功能恢复。6,9
尽管缺乏研究利用神经影像生物标志物预测临床恢复截瘫的患者,有证据表明,急性胸SCI后mri病灶特征与美国脊髓损伤学会(亚洲)障碍量表(AIS)级放电。10然而,在胸SCI患者仍未知髓内损伤的发展随着时间的推移和亚急性损伤大小的措施和矢组织桥梁是否可以用来预测复苏。因此,我们打算评估损伤程度的时空变化和调查协会之间后者1月post-SCI外伤性胸和缺血性SCI和长期的结果。
方法
实验设计
在本回顾性研究,我们包括25名患者亚急性胸SCI(14创伤和11缺血性)承认连续Balgrist大学医院(瑞士苏黎世)2005年7月至2016年12月(表1)。所有患者创伤受伤接受手术减压。我们使用数据从12例(7创伤和5缺血性)MRI跟进评估MRI病灶措施的轨迹在头两年内post-SCI。21 SCI患者的基线MRI扫描前两个月内post-SCI和临床评估postinjury在1个月和1年。这些数据被用来评估亚急性损伤措施和临床结果之间的关联在后续措施。
在这项研究中,我们只包括一个清晰可见病变患者矢T2W扫描。我们排除了先前存在的神经或精神疾病患者或脑损伤,以及患者MRI禁忌症。
标准协议的审批、登记和病人同意
当地伦理委员会批准了这项研究协议(ek - 2010 - 0271)和所有SCI患者给予通知,书面同意之前入学学习。
临床评估
临床检查包括下肢运动评分(氨基酸),轻触分数,和针刺分数国际脊髓损伤的神经系统分类标准协议11(表2)。使用这些临床措施,患者分为AIS(即。、完整的损伤),AIS罪犯(即。,在complete injury), or AIS E (i.e., no functional impairment) according to the ASIA Impairment Scale.
图像采集
核磁共振成像协议由标准矢状t1 (T1W),矢状,T2W和轴向T2W病变临床扫描获得网站的矢状T2W扫描是唯一用于分析。几个领域的优势被使用(表1)。25例,19例扫描仅为1.5 t。3例患者仅3 t磁共振扫描仪进行扫描,3例有1.5吨和3 t磁共振扫描仪在纵向数据采集。22名患者的1.5 t磁共振扫描仪,扫描17进行扫描,1.5 t Magnetom Avanto Avanto(或更新适合)扫描仪,1 1.5 t Magnetom Espree扫描仪,1 1.5 t Magnetom交响乐扫描仪(德国西门子医疗,埃朗根),和1 1.5 t标记HDxt扫描仪(通用电气医疗系统,沃基肖,WI)。一个病人是扫描与Magnetom Avanto和Magnetom Espree扫描仪,和1患者Magnetom Avanto和标记HDxt扫描仪。6例扫描的3 t 5患者扫描3 t Magnetom Skyra Skyra(或更新适合)核磁共振成像扫描仪,和1 3 t Magnetom Verio磁共振扫描仪(西门子医疗)。32路接收脊柱线圈综合表中使用扫描仪。以下值被用于重复时间(TR)、回波时间(TE)和翻转角度(FA)的不同临床序列:矢状T1W (1.5 t: TR 542 ms, TE 11女士,FA 143°;3 t: TR 553 ms, TE 10 ms, FA 160°),矢状T2W (1.5 t: TR 4082 ms, TE 105 ms, FA 149°;3 t: TR 4338 ms, TE 94 ms, FA 156°),轴向T2W (1.5 t: TR 4713 ms, TE 105 ms, FA 145°;3 t: TR 4698 ms, TE 97 ms, FA 158°)。读出带宽增加减少金属工件的不同的序列:矢状T1W、T2W(1.5吨:415 Hz /像素;3 t: 751 Hz /像素)和轴向T2W(1.5吨:330 Hz /像素;3 t: 781 Hz /像素)。空间分辨率为1.5 t和3 t扫描仪是0.55×0.55×2.75毫米和0.57×0.57×2.75毫米,分别。
图像分析
髓内损伤、水肿和出血表现为T2W扫描信号强度的变化。这些矢状T2W扫描的定性分析被认为是由一名有经验的放射科医生(R.S.)水肿或出血病变之前识别和描述。核磁共振扫描图像质量不足或病变可视性由于金属工件被排除在外。
两个评级机构(聚合度和再见)盲病人身份和扫描时间点之前分割。矢状的矢片T2W片被确认为每个病人和扫描时间点。我们使用吉姆7.0软件(Xinapse系统、Aldwincle英国)定量评估总矢病变区域,rostro-caudal病变长度、前后病变宽度下,组织桥梁的总宽度(腹侧和背侧组织桥梁的总和)成像技术措施在矢T2W图像所有时间点(图1一个)。6没有定义的评级机构组织桥梁(可能包括不仅功能而且坏死和神经胶质瘢痕组织)在脊髓内的hypointense区域之间的相对hyperintense区域代表髓内病变腔一侧和CSF在另一边。图1中,B和C显示,矢状(第一列)和轴向(第二列)的慢性创伤和慢性缺血性SCI患者。红色箭头标记的囊性空腔。
(一)示意图病灶分割包括一个典型T2W矢片,这是覆盖示意图的定量核磁共振措施分析(病变区域(LA)、病变长度(LL)病变宽度(LW),腹侧矢组织桥梁(VB)和背侧矢组织桥梁(DB))。(B, C)代表的径向和轴向图像创伤SCI患者(B)和缺血性SCI患者(C)在慢性阶段。箭头标志着髓内囊性空腔。
Intraobserver和interobserver可靠性计算成像措施7随机选择扫描。相应的变异系数(x) 5.3% intraobserver interobserver可靠性、可靠性和7.0%相比高出一点intraobserver和interobserver浸(分别为4.3%和5.2%)的Huber et al。6研究瘫痪患者患者。
统计分析
我们使用占据软件(版本14;StataCorp LP,大学城,TX)和1-tailed配对t(即测试调查恢复功能。,light touch score, pinprick score, and LEMS) over 1 year postinjury. We applied a one-way analysis of variance followed by a Bonferroni post hoc test for pairwise comparison of AIS A, AIS C, and AIS D patients regarding their structural imaging characteristics (i.e., lesion area, lesion length, lesion width, and width of midsagittal tissue bridges) at baseline. Unpaired 2-tailedt测试是用来比较这些病变特征在创伤和缺血性SCI患者之间的基线。
线性mixed-effects模型被用来计算率随时间变化的损伤区(n = 12)、病变长度(n = 12),病变(n = 12),宽度和矢的宽度组织桥梁(n = 11)和调查时间的MRI变化差异创伤和缺血性患者截瘫的科学。年龄和性别作为一个固定效应和与病人之间的可变性和受伤以来作为随机效应。p值结果和报告表3。
我们用偏相关分析探讨之间的关系量化结构特点在1月postinjury和功能恢复1年随访(n = 21)。病变的所有患者中使用模型来描述成像之间的关系(即措施。病变,病变区,病变长度,宽度,和组织桥梁宽度)和临床结果(即。、氨基酸、轻触分数,和针刺得分)。的回归模型调整年龄、性别、和临床基线分数(即。,1month) and the potential confounders were only retained if the covariates were significant or if they had a substantial effect on the partial correlation coefficient of interest. These coefficients from the regression analysis and thep值结果和报告表4。
结果被认为是重要的时p值小于0.05。只有重要的结果和无意义的结果趋势(p< 0.1)进行了讨论。
数据可用性
匿名分组数据共享的要求一个合格的调查员。
结果
临床、流行病学、放射特性
25例(14创伤和11缺血性)胸SCI(15人,年龄(平均±标准差)51.20±20.07年)。损伤和基线扫描(即之间的时间间隔。个月扫描)为33.21±17.56天。然而,1例(没有基线扫描一个在表1和2)。post-SCI第一年过程中,患者恢复4±9点(从90年到94分)轻触的分数(p= 0.023,n = 22) 9±11分(从81年到90分)针刺分数(p< 0.001,n = 22)和12±15分(从19岁到31)氨基酸(p< 0.001,n = 22)。值得注意的是,在1年的临床数据post-SCI失踪3例(表2)。
七个病人分为AIS和18作为AIS C或D在基线。在1年post-SCI,相同的7患者分为AIS, 6例改善从AIS C AIS D,和1病人从AIS D AIS E (表2)。在1个月受伤后AIS患者(n = 7)显示病变面积277.3±151.4毫米2病变长度为65.4±34.4毫米,损伤宽度为7.7±3.2毫米,宽0.3±0.5毫米的矢组织的桥梁。AIS C (n = 8)和AIS D (n = 9)患者病变面积59.7±42.9毫米2和65.6±67.1毫米2的病变长度29.9±28.1毫米和30.1±26.7毫米,损伤宽度为4.0±1.4毫米和3.2±1.5毫米,和组织桥梁宽度为2.7±1.6毫米和2.7±1.4毫米,分别。有一个整体的不同病变区(p< 0.001)、病变长度(p= 0.046),病变的宽度(p< 0.001),矢组织桥梁的宽度(p在基线在AIS = 0.002), AIS C, D AIS患者。两两组比较显示,AIS患者更大的病变区(AIS与C:p= 0.001,AIS和D:p由趋势= 0.001)、病变长度(AIS与C:p= 0.090,AIS和D:p= 0.081),病变宽度(AIS与C:p= 0.007,AIS和D:p= 0.001),和一个小的宽度矢组织桥梁(AIS与C:p= 0.007,AIS和D:p= 0.005)在1月post-SCI AIS相比,C和D的病人。然而,对于没有成像措施有区别AIS C和D AIS患者(病变面积:p= 1.000,病变长度:p= 1.000,损伤宽度:p= 1.000,组织桥梁:p在那个时间点= 1.000)。在1个月受伤后没有区别病变区(创伤:139.4±140.3毫米2缺血性:108.9±131.5毫米2,p= 0.590)、病变长度(创伤:36.9±30.3毫米,缺血性:44.3±36.3毫米,p= 0.593),病变宽度(创伤:5.4±3.4毫米,缺血性:4.0±1.8毫米,p= 0.244),或组织桥梁宽度(缺血性:创伤:1.9±1.7毫米,2.2±1.7毫米,p= 0.704)患者创伤和缺血性SCI之间。
二十的24例矢组织桥梁平均宽度在1个月post-SCI 2.0±1.7毫米。从7 AIS患者,4没有组织桥梁在1月和3当时残余组织桥梁点(表1)。发现轻微水肿7例和次要出血1例。
时间的焦点受伤部位病变特征变化
12 SCI患者的纵向跟踪扫描,病变面积下降了5.68毫米2每月(pn = 12 = 0.005, 95%可信区间[CI]−9.606到1.744毫米2每个月),病变长度下降了2.14毫米(pn = 12 = 0.004, 95% CI 3.587−0.683毫米),病变宽度减少了0.13毫米(每月pn = 12 = 0.004, 95% CI 0.224−0.043毫米),和矢组织桥梁的宽度增加了0.06毫米(每月p11 n = = 0.019, 95%可信区间0.010到0.111毫188金宝慱官网下载米)(图2和表3)。核磁共振的时空演化措施没有创伤之间的差异和缺血性患者组(病变面积:p= 0.318,病变长度:p= 0.863,损伤宽度:p= 0.683,矢组织桥梁宽度:p= 0.576)。
病变程度之间的联系临床恢复1个月和1年
更广泛的矢组织桥梁1个月post-SCI与更好的氨基酸(有关p= 0.022,n = 21,r= 0.508)和针刺分数(p= 0.004,n = 21,r在1年postinjury = 0.610)。此外,更广泛的矢组织桥梁有关的趋势与更好的轻触分数(p= 0.082,n = 21,r= 0.398)。更小的病变和病变长度在1个月与更好的氨基酸(病变面积:p= 0.002,n = 21,r=−0.639;病变长度:p= 0.005,n = 21,r=−0.620),轻触的分数(病变面积:p= 0.010,n = 21,r=−0.561;病变长度:p= 0.029,n = 21,r=−0.502),针刺分数(病变面积:p= 0.001,n = 21,r=−0.677;病变长度:p= 0.040,n = 21,r在1年post-SCI =−0.475)。小损伤宽度在1个月与更好的针刺分数(p= 0.002,n = 21,r=−0.658)和趋势,以更好地轻触评分(p= 0.077,n = 21,r在1年=−0.405)(图3和表4)。
讨论
这项研究是第一个显示髓内损伤的时空演化和结构损伤特征之间的关系和临床胸亚急性SCI患者的复苏。虽然病变大小下降随着时间的推移,微妙的大小的增加矢组织桥梁平行的病人的恢复。具体地说,小病变大小和更宽的矢组织桥梁1个月post-SCI预测更好的长期临床康复。有趣的是,随着时间的推移,髓内病变改变患者创伤和缺血性SCI之间是相似的。
时间的焦点受伤部位病变特征变化
12系列的后续扫描患者,病变区,病变长度和损伤宽度随时间减少。这些核磁共振测量的观测时间进程改变焦点受伤部位可以归因于一个清除髓碎片和轴突的碎片。6,12矢组织桥梁,另一方面,显示出复苏的迹象的宽度随时间增加。然而,组织桥梁宽度的增加可能是由于更好的成像分辨率,因此更确切的措施组织桥梁(即。,后续扫描与基线扫描相比,3 t 1.5 t)的患者。此外,有一个小机会,病变略有高估,组织桥梁低估了在1月postinjury我们不能完全确定出血和水肿是完全解决早期患者相对基线扫描。然而,剩下的出血和水肿是小的迹象,一般来说,病灶边界清晰可识别,从而允许精确表征损伤程度的1个月post-SCI和结构会随着时间而改变。6,13
有趣的是,没有一个成像措施在病灶中心有显著差异在基线和随时间变化的创伤和缺血性患者组。病因在这项研究群体因此似乎并没有实质性影响疾病过程和神经复苏轨道。4这些结果支持先前的研究中,患者创伤和缺血性SCI被证明有类似的神经赤字,恢复和康复潜力。3,4这些类比可能受到类似的潜在分子和结构变化postinjury创伤和缺血性病变的共同点。4在病变的中心,其中包括细胞死亡、出血、炎症、缺血功能障碍,氧化应激,14因此导致轴突和神经赤字,最终导致囊性空腔的形成。15,- - - - - -,18
对病变级别,我们发现随着时间的推移增加矢组织的桥梁与颈SCI所观察到的,6组织的大小桥梁损伤后的第一年过程中保持不变。然而,在后者中,只有患者创伤SCI和不同的扫描时间点被用作结构性变化损伤后1年调查相比,2年,患者创伤和缺血性损伤的混合物。此外,核磁共振成像信噪比是更好的在颈线(例如,降低构件由于金属植入物)。这个很难比较颈之间的演化成像的措施6胸和科学。此外,瘫痪患者和截瘫的SCI患者不同的不同的解剖(如灰色白色物质比)和颈椎和胸椎脊髓的功能属性。19,- - - - - -,21受伤的课程,因此也病变的时间变化特征以及治疗反应和神经系统的预测的结果这两个患者团体因此可能有所不同。22事实上,胸受伤被证明有特定的机械和生理特性,因为所需的独特的血管供应和能源效应受伤的外表,这不同于颈椎受伤。23,24到目前为止,据我们所知,没有研究显示postinjury干预和治疗的差异取决于神经的损伤。然而,我们的研究结果强调了重要性和必要性,进一步探讨微观结构和macrostructural更改底层胸病变的更好理解异同颈椎和胸椎SCI关于病理,治疗治疗和临床结果。
病变程度之间的联系临床恢复1个月和1年
预测的个人轨迹SCI后功能恢复具有挑战性由于其分子和结构异质性25由于有限的病变预后价值水平和严重性评估,26,27临床检查(例如,亚洲的分数),3和电生理学的测量。3,28至关重要的是,神经影像生物标志物病变的大小和组织的桥梁在1个月post-SCI预测1年随访的临床结果的独立基线临床状态。一般来说,矢组织桥梁的宽度是更高的AIS年级(即不太严重。,more severely injured patients had a greater lesion size and smaller midsagittal tissue bridges) at 1 month after the injury and this is in agreement with tetraplegic patients.6具体地说,1月post-SCI, AIS患者显示明显更大的损伤程度和一个更小的宽度比AIS患者C和D组织的桥梁。然而,一个AIS患者C级患者没有不同于一个AIS年级D .这就是我们预期,作为AIS C和D患者电动机不完整保留运动功能神经水平以下。11有趣的是,剩余的肌肉功能水平电机不完整的胸SCI因此似乎不完全由MRI可见病变程度。然而,一个潜在的相关性也会困惑的成像不准确(例如,分辨率、信噪比)或旁矢状面的组织桥梁。年龄,大小和位置的sex-independency组织桥梁表明了组织的损伤机制是更重要的决定因素的人口比SCI患者。有趣的是,3 7 AIS患者矢postinjury组织桥梁在1月。然而,这可能是坏死或胶质疤痕组织而不是代表了组织包括功能性纤维。进一步的运动和感觉电生理学的研究需要确定的功能作用使组织毗邻髓内损伤。
Huber et al。6测试的潜在功能没有传入和传出纤维SCI后瘫痪患者的病人。他们报告保存信息流使用电生理学的记录和观察亚急性损伤措施之间的联系,在1年临床结果。此外,·赫普et al。29日描述电生理学的措施(例如,运动和感觉诱发电位)的临床预测创伤性颈SCI患者的功能恢复。这些发现与关系较小的病变大小和更大的组织桥梁宽度更好的长期临床复苏胸SCI患者的报道。这些胸SCI患者的观察复苏很可能由幸免白质纤维和依赖于位置和程度。27,30.,31日另一方面,呼吸道损伤的特异性和大小确定临床损伤的类型和大小,就在最近,侧皮质脊髓束损伤已被证明与电动机输出不完整的患者。32较小的病变可能导致更少的神经损伤和脊髓轴突退化,减少纤维的上、下运动神经元可能会受到影响,33这可能使补偿可能在一个更高的水平。没有运动或感觉通道,即使是沉默的(即。,no clinical evidence of fiber tract function) in clinically complete SCI,34可能有助于改善treatment-induced吗35或自发的36,37慢性SCI复苏。著名的假设是复苏过程可能是由底层塑料适应和改变后的完整的纤维损伤。38临床前研究的确表明,这种SCI-induced reticulospinal呼吸道内可以观察到的变化,39,40皮质脊髓束,31日,39,41和脊柱内的电路42和与功能恢复。31日,39,40自发修复受损的脊髓神经束,另一方面,在动物身上是有限的43在人类,几乎没有。38
机制所观察到的复苏的病人在我们的研究中驱动有待解答。然而,报道关系较小的病变大小和更大的组织桥梁宽度更好的长期临床恢复显示功能完整的复苏的束纤维作为调停者,后者依赖于病变的大小程度。
目前的研究有一定的局限性。首先,这是一个回顾性monocentric研究与特定的入选标准,这可能导致选择性偏差。尽管这产生一个均匀的数据集,它可能不能反映一般SCI人群。此外,男性和女性没有同样反映在我们的病人组。然而,男性和女性患者一般SCI的人口也不是均匀分布的,与实际的男女比例为4:1。44第二,相比Huber et al .,6intraobserver (5.3% vs 4.3%)和interobserver (7.0% vs 5.2%)浸略高。不过,他们明显低,因此反映手动病灶分割的准确和可靠的方法。第三,评估组织桥梁T2W轴向片是不可能由于较低的空间分辨率。相反,病灶大小和组织桥梁可以调查矢平面甚至在病变部位附近的金属构件的存在。这并不包括旁矢状面的损伤部分,不反映损伤的三维形状。然而,这将是必要的精确之间的关系(即特定的域和相应的功能。,descending motor tracts and ascending sensory tracts) and should, together with a separate analysis of ventral and dorsal tissue bridges, be addressed in future studies. In addition, functional electrophysiologic assessments could complement the imaging and clinical information about lesion completeness and sparing of fiber tracts. Note that there was no baseline scan for one patient and clinical data at 1-year follow-up was not available for 3 patients, reducing the number of patients used for outcome prediction from 25 to 21. Finally, the sample sizes of patients with traumatic and ischemic injury should be increased in future studies investigating the neurologic and functional similarities of these 2 SCI patient groups differing in etiology. We next aim to embark on multicenter studies to validate our findings in a greater cohort. Further steps to increase the prognostic value could be stratification of patients according to their AIS grade or lesion level, follow-up scans during the acute and subacute stage after injury,8调查macrostructural和微观结构变化与先进的定量核磁共振远离伤害。45
本研究显示髓内的时空动态损伤胸亚急性SCI使用纵向MRI评估在第一次SCI后2年。我们表明,分析结构损伤特征得到病灶中心使用常规MRI在胸SCI在亚急性阶段提供了一个比较基础的自然进化髓内病变患者创伤和缺血性损伤之间的变化。此外,矢组织的评估桥梁可靠地预测创伤后功能恢复和nontraumatic SCI。早期病变严重程度和组织的措施保护后胸受伤而且认为承诺是有牵连的准确和可靠的神经影像学诊断的生物标志物和患者分层亚急性和慢性的临床试验。
研究资金
这项研究受到了翅膀,奥地利(WFL-CH-007/14)、国际基础研究截瘫(IRP-P158),欧盟项目(Horizon2020 NISCI赠款协议没有。681094)和框架ERA-NET神经元(BMBF, 01 ew1711a和B)。功率因数是由SNF Eccellenza专业奖学金授予(PCEFP3_181,362/1)。支持开放获取的出版威康信托基金会(091593 / Z / 10 / Z)。
信息披露
作者报告没有披露相关的手稿。去首页Neurology.org/N为充分披露。
承认
作者感谢EMSCI集团员工的神经学和放射学Balgrist大学医院,研究参与者。首页
附录的作者
脚注
去首页Neurology.org/N为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。这篇文章加工费由威康信托基金会资助。
- 收到了2019年2月15日。
- 接受的最终形式2019年5月15日。
- 版权©2019年作者(年代)。发表的Wolters Kluwer健康,公司代表美国神经病学学会。首页
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