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Methodenartikel

In Vivo Morphometrische Analyse der menschlichen Hirnnerven mittels Kernspintomographie in der Menière Krankheit Ohren und Normal hörende Ohren

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DOI:

10.3791/57091

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21. Februar 2018

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1Department of Radiology, University Hospital, LMU Munich, 2Department of Otorhinolaryngology - Head and Neck Surgery, SLK-Kliniken Heilbronn GmbH, 3Department of Otorhinolaryngology Head and Neck Surgery, Ludwig-Maximilians-University Hospital Munich, German Centre for Vertigo and Balance Disorder

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Zur Beurteilung der morphologischer Veränderungen der Hirnnerven wie Verlust der neuronalen wurde Strukturen oder Schwellung der Hirnnerven in Menière Krankheit (MD) oder bei gesunden Personen in Vivo, ein Protokoll der Bewertung entwickelt mittels Magnetresonanztomographie (MRT) . Zusätzliche MRT-basierte Bestätigung der MD wurde durchgeführt.

Zusammenfassung

Analyse der neuralen Strukturen in der Menière Krankheit (MD) ist von Bedeutung, da ein Verlust von solchen Strukturen zuvor für diese Patientengruppe vorgeschlagen wurde aber muss noch bestätigt werden. Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur in-Vivo -Bewertung der neuronalen Veränderungen besonders gut geeignet für die Hirnnerven Analyse mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT). MD-Patienten und normal hörenden Personen wurden in einem 3-T-MRT mit einem Scan-Protokoll einschließlich stark T2-gewichtete 3D Gradienten-Echo-Sequenz (3D-CISS) untersucht. In der Patientengruppe war MD mit MRI-Beurteilung der endolymphatic Hydrops zusätzlich bestätigt. Morphometrische Analyse erfolgte mittels eines Freeware-DICOM-Viewers. Bewertung der Hirnnerven enthalten Messungen der Querschnittsflächen (CSAs) der Nerven auf verschiedenen Ebenen sowie orthogonal diametralen Messungen.

Einleitung

Magnet-Resonanz-Tomographie (MRI) spielt eine wichtige Rolle bei der Visualisierung und Analyse Anatomie sowie physiologische und pathologische Prozesse im menschlichen Körper. Da klinische und elektrophysiologische Diagnostik der Menière Krankheit (MD) schwierig sein kann, ist mit zusätzlichen Informationen aus MRI mehr als hilfreich,1,2,3,4. Eine in-Vivo -Methode wurde entwickelt, um endolymphatic Hydrops in MD und morphometrische Veränderungen der Hirnnerven mittels MRI zu analysieren. Mit diesem kombinierten Ansatz Diagnose von bestimmten MD wurde bestätigt und morphometrische Änderungen der Hirnnerven wurden auf verschiedenen Ebenen im Verlauf der Nerven untersucht. Ätiologie der MD ist noch unklar,5,6,7. Es wurde vorgeschlagen, dass neuronale Zellverlust MD beteiligt sein könnte, aber dies muss noch bestätigt werden.

Geeignete Hirnnerven für morphometrische Analyse in MD sind 7th und 8th Nerv mit seinen Zweigen, die in dieser Studie analysiert wurden. Nur wenige Studien finden Sie Analyse morphometrische Aspekte dieser Nerven mit MRI8,9,10. Die Studie von Henneberger Et Al. analysierten morphometrische Änderungen der 7th und 8th Hirnnerven in MD Ohren im Vergleich zu normal hörende Ohren11.

Die hier vorgestellte Methode ermöglicht in Vivo Visualisierung und morphometrische Analyse der 7th und 8th Hirnnerven ihren Verlauf aus dem Gehirn, dem Felsenbein. Mit dieser Methode haben wir gezeigt, dass gibt es signifikante Unterschiede zwischen der Patientengruppe der MD-Patienten und gesunden Ohren. Wir schlagen das beschriebene Verfahren für den Einsatz in mehreren Situationen/Krankheiten, wenn potenzielle morphometrische Änderungen der Hirnnerven von Interesse sind. Ob diese Methode in der klinischen Diagnostik Workups festgelegt werden, bleibt von zukünftigen Studien ausgewertet werden. Echte Alternativen zu dem beschriebenen Verfahren für in Vivo Evaluierung der morphometrische Änderungen der Hirnnerven sind nicht verfügbar, und zwar berechnet, Computertomographie (CT) hat seine Stärken wie breite Verfügbarkeit, Geschwindigkeit und Darstellung von knöchernen Veränderungen, es auch Exponate zu niedrig Gewebe Kontraste um subtile Veränderungen in Hirnnerven innerhalb des Neurocranium und Felsenbein zu visualisieren. Post-mortem Analyse der Hirnnerven Veränderungen in MD Patienten bleibt untersucht werden. Mit speziellen Bildgebung und Evaluierungstechniken wie hier beschrieben ist es möglich morphometrische Änderungen der Hirnnerven bei MD-Patienten und gesunden Kontrollpersonen mittels MRI zu analysieren. Routine-MRI-Aufarbeitung des Gehirns oft beinhaltet keine hochauflösende, stark T2-gewichtete Bildgebung, die zwingend für die Auswertung der morphometrische Änderungen der Hirnnerven 7 und 8 sind.

Die entwickelte Methode kann haben weitere diagnostische Auswirkungen auf die Bewertung von unterschiedlichem Schweregrad in MD, sowie eine Rolle bei der Bewertung von Vertigo, Anhörung Defizite und Tinnitus. Spezialisierte Zentren für diagnostische und therapeutische Aufarbeitung von Schwindel spielen eine wichtige Rolle in der heutigen Gesundheitssystemen und unsere Methode könnte Spezialisten mit einem Werkzeug für ihre diagnostische Aufarbeitung12,13,14 . Vertigo ist ein komplexes Symptom in verschiedene Krankheiten auftreten, erfordern eine gründliche interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Spezialitäten, wie in einem Spezialzentrum für diagnostische und therapeutische Aufarbeitung von Vertigo12, 13 , 14.

Unseres Wissens gibt es keine Methode in der Literatur für in Vivo morphometrische Analyse der Hirnnerven in MD und gesunden Kontrollpersonen.

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Protokoll

Alle Verfahren wurden von der lokalen Ethik-Ausschuß (institutionelle Fachkollegiat der Universität München/LMU München Protokoll Nr. 093 / 09) genehmigt. Alle Patienten gaben ihre Einwilligung zu der durchgeführten Verfahren.

1. klinische Untersuchung

  1. Patienten mit vermuteter MD in Zusammenarbeit mit der Abteilung für Hals-, Nasen-, Rachen (HNO) zu identifizieren.
    1. Durchführen Sie klinische Bewertung; Schwindel, Tinnitus/Klingeln des Ohres und Verlust der Hörfähigkeit (evtl. schwankende) müssen bewertet werden. Suchen Sie nach damit verbundenen Übelkeit und Erbrechen. Überprüfen Sie für die Dauer der Symptome.
    2. Berücksichtigen Sie die klinischen und funktionellen Ergebnisse für die Diagnose von MD: suchen Sie die Ergebnisse der Audiometrie, kalorische Video-Oculography, vestibulären hervorgerufen myogen Potentiale (VEMP) und Electrocochleography (ECoG) in die Krankenhaus-Papiere oder elektronische Aufzeichnung Medizinsystem.
    3. Überprüfen Sie für typische Funde in MD: Audiometrie kann zeigen beeinträchtigt Hörschwelle in reinen Ton durchschnittlich (PTA), kalorische Bewässerung offenbaren kann horizontale halbrunden Parese, SP/AP-Verhältnis in ECoG pathologisch hoch sein kann, und VEMP interaural Amplitude Verhältnis möglicherweise deutlich niedriger bei MD Patienten.

(2) MRI Bildaufnahme bei Patienten mit MD und gesunden Kontrollpersonen

  1. Wenden Sie eine intratympanale Gadolinium-Injektion 24 h vor der MRT-Untersuchung in der Patientengruppe. Intratympanically, 0,4 mL Gadolinium-basierte Kontrastmittel Spritzen (z.B., Magnograf 8-fold in Kochsalzlösung verdünnt), 24 h vor dem geplanten MRT-Scan.
  2. Vorbereitung des Patienten für MRT-Untersuchung: Prüfung auf metallischen Implantaten (Prüfungen sind möglich mit einem Herzschrittmacher wenn angemessene Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, Zahn-Implantate sind in der Regel machbar), Klaustrophobie, etc. Lärm Verringerung Geräte wie Rauschunterdrückung Kopfhörer für den Schutz des Patienten hören.
  3. Positionieren Sie den Patienten adäquat in den Scanner. Positionieren Sie den Kopf des Patienten gerade, und passen Sie und schließen Sie die Herr Kopf Spule. Positionieren Sie Kopf/zeitliche Knochen des Patienten an das Isozentrum des MR-Scanner.
  4. Durchführen den MRI-Scan nach dem Studienprotokoll, einschließlich 3D-FLAIR - und 3D-Real IR-Sequenzen für die Erkennung von endolymphatic Hydrops in der Patientengruppe und stark T2-gewichtete 3D-CISS für die morphologische Analyse der Hirnnerven in der Patientengruppe und gesunden Kontrollpersonen.
  5. Legen Sie die Reihenfolge Parameter für die morphometrische Scan 3D-CISS wie folgt: Wiederholung Zeit (TR) 5,79 ms, echo Zeit (TE) 2,58 ms, flip Winkel 34°, Sichtfeld (FoV) 160 x 160 mm2, Matrixgröße 320 x 320, Anzahl der Mittelwerte 1, Scheibendicke 0,5 mm (Tabelle 1 ). Führen Sie die Scans der 3D-Flair mit einem TR von 9.000 ms, TE 128 ms, Inversion Zeit 2.500 ms, flip-Winkel von 180°, Matrixgröße 384 x 384, Schneiden Dicke 2 mm. Set wie folgt die Parameter für die 3D-Real-IR: TR 6.000 ms, TE 155 ms , Inversion mal 1.500 ms, Flip Winkel 180 °, Matrixgröße 320 x 320, Scheibendicke 0,5 mm.

(3) MRI-Qualitäts-Check und Identifizierung von Endolymphatic Hydrops im MRT

  1. Überprüfen Sie die MRI-Bildqualität in Bezug auf Artefakte wie Falte-Over Artefakte, Pulsation Artefakte, Metall Artefakte, und berücksichtigen Sie besondere das Ziel der Bewertung, in diesem Fall die Hirnnerven VII und VIII während ihres Kurses.
  2. Bewerten der endolymphatic Hydrops in der MRI-Scans der Patientengruppe. Suchen Sie nach Abschluss der Cochlea und labyrinthischen endolymphatic Hydrops sichtbar gemacht durch die Untersuchung der erworbenen 3D-FLAIR - und 3D-Real IR-Sequenzen (Abbildung 1).

(4) bildbasierte Messungen der Hirnnerven

  1. Allgemeine Vorbereitungen
    1. Installieren Sie einen DICOM-Viewer für Bildauswertung und Messungen auf der Arbeitsstation Auswertung z.B.OsiriX oder Horos.
    2. Führen Sie die DICOM-Viewer durch Doppelklick auf das Symbol der Anwendung; das Datenbankfenster wird angezeigt.
    3. Importieren Sie die Patientenaufnahme Daten, indem Sie linke Maustaste auf "Datei" im oberen Dropdown-Menü, und wählen Sie "Import" → "Datei importieren". Wählen Sie in der Dateiauswahl die Patientenbilddaten; die Patientennamen und Daten werden nach dem erfolgreichen Import im Datenbankfenster angezeigt.
      Hinweis: Import von komprimierten Dateien (z.B. zip) oder unkomprimierten Verzeichnissen von DICOM-Dateien ist möglich mit den oben genannten DICOM Viewern.
    4. Im Fenster "Datenbank" erweitern Sie den Patientenbild Ordner mit der linken Maustaste auf das Dreiecksymbol auf der linken Seite des Namen des Patienten. Wählen Sie die Reihenfolge der Wahl aus diesem Ordner (hier CISS-Sequenz) und doppelter Linksklick darauf, um die entsprechenden Bilddaten zu öffnen. Der Patientenbilddaten werden angezeigt.
  2. Rekonstruktionen der Hirnnerven
    Hinweis: wegen der langen und nicht immer in der Ebene natürlich die Nerven aus dem Hirnstamm durch den Cerebellopontine Winkel (CPA) in die akustische Meatus und weiter auf den Fundus der innere Gehörgang (IAC), den Wiederaufbau und die Bewertung der dem ist der Nerv Durchmesser und CSAs auf verschiedenen Ebenen notwendig.
    1. Bereiten Sie zur Rekonstruktion Querschnitte an den folgenden Standorten im Laufe der Hirnnerven vor, abgeleitet von schrägen Scheiben im Verlauf des Nervs, durch Auswahl von "3D MPR" Messfehler zu vermeiden in dem Dropdown-Menü "3D-Viewer" am oberen Rand des Bildschirms; MPR-Fenster wird angezeigt.
    2. Passen Sie die Zoom-Stufen für die Strukturen zur rekonstruierten (hier Hirnnerven VII und VIII) werden durch die Auswahl des Zoom-Werkzeugs (Lupe) unterzubringen vom Bereich "Maus-Taste-Funktion ändern" in der Symbolleiste im oberen linken Teil des Fensters MPR. Dann bewegen Sie den Mauszeiger auf jeder der 3 Ebenen im MPR-Fenster und passen Sie Zoom, die Ebenen durch Linksklick und ziehen mit der Maus (der Mauszeiger verwandelt sich in eine Lupe).
    3. Den zentralen Nerv VIII zu rekonstruieren und Wiederaufbau Flugzeug auf die Nerven-Kurs in der Mitte der CPA orthogonal festgelegt. Prüfen und anpassen der Ausrichtung der rekonstruierten Ebene in allen 3 Ebenen/Fenstern (es sollten rekonstruiert werden senkrecht zur Richtung des Grenzübergangs des Nervs um Teilvolumen Wirkungen bei den folgenden Messungen zu vermeiden).
      1. Für aus Flugzeug durchqueren des Nervs prüfen Sie und korrigieren Sie die Flugzeug-Ausrichtung bzw..
        1. Um Ebene Ausrichtung zu korrigieren, bewegen Sie den Mauszeiger in die Mitte des Fadenkreuzes Achse jeder Ebene im MPR-Fenster (wenn richtig gelegen der Mauscursor verwandelt in ein Handsymbol).
        2. Schnappen Sie sich das Fadenkreuz Achse in jeder der 3 Ebenen/Fenster individuell mit dem Greifer Werkzeug durch das Hand-Symbol angezeigt, und die Achse rund um den Eintrag zu der internen akustischer Meatus in jeder der 3 Ebenen zu bewegen.
        3. Stellen Sie die Ausrichtung der 3 Achsen auf den Nerv mit drehen-Funktion zur Verfügung durch Bewegen der Maus auf die seitlichen Aspekte jeder Achse (die korrekte drehen-Funktion wird durch eine Änderung des Mauszeigers zu einem krummlinigen Symbol dargestellt). Dann halten Sie die linke Maustaste gedrückt und ziehen Sie die Maus, um die Ebene Ausrichtung anpassen.
        4. Passen Sie die Flugzeug-Ausrichtung in allen 3 Fenstern im MPR-Fenster. Um ein Flugzeug quer zur VIII Nerven Kurs auf der Ebene der Mitte des CPA zu rekonstruieren, zur linken unteren Fenster im MPR-Fenster, und bewegen Sie die Maus in die Mitte des Fadenkreuzes Achse, so dass der Maus-Cursor wieder in ein Handsymbol verwandelt. Dann klicken Sie und ziehen Sie die Ebene (orange Linie) an die gewünschte Position (hier bis zur Mitte des CPA).
        5. Passen Sie die Zoom-Stufen bei Bedarf mit dem Zoom-Werkzeug (die Maus ändert das Symbol in einer Lupe) durch Linksklick und ziehen.
        6. Klicken Sie links in der oberen rechten Fenster der MPR-Fensters, um diese Ebene zu wählen. Wählen Sie "Datei" → "Export" → "In DICOM-Dateien exportieren". In der "DICOM-Export"-Fenster wählen Sie "Sequenz:" → "Aktuelle Bild nur" per Linksklick in benachbarten Kreis-Selektor.
        7. Benennen Sie die Serie entsprechend, hier "VIII CPA". Klicken Sie dann links auf den "OK"-Knopf auf der rechten unteren Aspekt des DICOM-Export-Fensters.
          Hinweis: Dies wird das DICOM-Export-Fenster zu schließen, wird das rekonstruierte Bild in die Patientendatenbank speichern und zum MPR-Fenster zurückzukehren.
    4. Die Draufsichten der Zweige der Nerv VIII zu rekonstruieren: Cochlear Nerv (CN), überlegene Vestibular Nerven (SVN) und minderwertigen Vestibular Nerv (IVN) auf der Ebene der Meatus der IAC, wo repräsentative Visualisierung in der Regel gut machbar ist. Für aus Flugzeug durchqueren des Nervs prüfen Sie und korrigieren Sie die Flugzeug-Ausrichtung bzw..
      1. Das Fadenkreuz Achse in jeder der 3 Ebenen/Fenster mit dem Greifer Werkzeug durch ein Hand-Symbol gekennzeichnet greifen verschieben der Achse in Richtung der CN, SVN und IVN, bzw. auf der Ebene der Meatus der IAC, und passen Sie ihre Ausrichtung auf den Nerv-Kurs über die drehen-Funktion an der seitlichen Aspekte der einzelnen Achsen durch die gebogene Symbol dargestellt, wie unter Schritt 4.2.3.1.1 - 4.2.3.1.5 erhältlich.
      2. Exportieren Sie, und benennen Sie die rekonstruierten Flugzeuge wie unter Schritt 4.2.3.1.6 - 4.2.3.1.7.
    5. Rekonstruieren Sie die orthogonalen Ansichten des Nervus facialis (Hirnnerv VII) auf der Ebene des CPA, Meatus der IAC und Fundus der IAC wie unter Schritt 4.2.3 beschrieben. Aus Flugzeug durchqueren des Nervus prüfen Sie und korrigieren Sie die Ausrichtung der Ebene bzw. auf jeder Ebene des Wiederaufbaus.
  3. Messungen
    Hinweis: Führen Sie die folgenden Messungen: CSA, lang Durchmesser (LD) und senkrecht kurze Durchmesser (SD) des Nervus facialis (Hirnnerv VII) und Vestibulocochlear Nerv (Schädelnerv VIII) in der rekonstruierten quer Bilder (Abbildung 4 zu messen und Abbildung 5). Achten Sie auf konsequente Windowing Ebenen zwischen den Scans Teilvolumen Effekte beeinflussen die quantificational Messungen nicht systematisch zu vermeiden.
    1. Wählen Sie das zuvor rekonstruierte Bild der Hirnnerven VIII auf der Ebene der CPA per Linksklick die entsprechende Image-Datei (vorher benannt "VIII CPA") im Datenbankfenster im DICOM-Viewer. Durch doppelt mit der linken Maustaste auf den Dateinamen öffnen. Das rekonstruierte Bild öffnet sich in einem einzigen Fenster.
    2. Vergrößern Sie in die Bildstrukturen gegebenenfalls wie bei Schritt 4.2.2 angewiesen. Wählen Sie "Länge" per Linksklick mit der Maus auf das dreieckige Symbol neben "Change die Maus-Taste-Funktion" in der Symbolleiste am oberen Bildschirmrand. Linke Maustaste und halten Sie die linke Maustaste gedrückt, um das Zeichnen einer Linie der Messung für den längsten Durchmesser der Hirnnerven VIII; Diese Messung ist LD.
    3. Führen Sie eine Messung senkrecht zur LD für die SD-Messung.
      Hinweis: Die Messwerte werden automatisch gespeichert, wenn OsiriX oder Horos als DCIOM Viewer verwenden.
      1. Wiederholen Sie diese Messungen von LD und SD auch in die Rekonstruktionen des Nervus VIII auf der Ebene der Meatus der IAC durch Messung in die Image-Datei aus der Bilddatenbank mit dem Namen "VIII Meatus" und auf der Ebene des Augenhintergrundes der IAC , Datei-Name "VIII Fundus".
    4. Bewerten Sie CSA, vorzugsweise unter Verwendung der geschlossenen Polygons Region of Interest (ROI) für mögliche Inhomogenitäten Konto in der Kontur der Querschnitt der Hirnnerven. Drücken Sie in der Symbolleiste am oberen Teil des Bildschirms das dreieckige Symbol auf der rechten Seite des Bereichs "Maus-Taste-Funktion" und wählen Sie "Geschlossen Polygon" (der zuvor ausgewählten Line-Symbol ändert sich in ein Polygon).
    5. Skizzieren Sie die Kontur der Hirnnerven VIII durch Linksklick mehrmals an der Grenze des Nervs. Zum Schließen des Polygons Doppel Linksklick an der gewünschten Stelle; die komplette Kontur wird angezeigt.
      Hinweis: Bei Bedarf korrigieren Sie die Position der Polygonpunkte durch Linksklick und bewegen.
    6. Öffnen Sie die zuvor durchgeführte Rekonstruktion des Nervus facialis auf der Ebene der CPA (Bild-Datei-Name "VII CPA") und führen Messungen von LD, SD, und CSA für Hirnnerven VII folgende Schritte 4.3.1 - 4.3.5.
    7. Öffnen Sie die Umbauten auf der Ebene der Meatus der IAC und führen Messungen von LD, SD und CSA für die CN, SVN, IVN und kranialen Nerven VII folgende Schritte 4.3.1 - 4.3.5.
    8. Öffnen Sie die Umbauten auf der Ebene des Augenhintergrundes der IAC und führen Messungen von LD, SD und CSA für die CN, SVN, IVN und kranialen Nerven VII folgende Schritte 4.3.1 - 4.3.5.

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Ergebnisse

Statistische Auswertung erfolgte mittels statistischer Analyse-Software und zweiseitige unabhängige Proben t-Test angewendet wurde. Bildauswertung wurde von zwei Leser durchgeführt. Ein signifikanter Unterschied zwischen den Mittelwerten der Patientengruppe (n = 21) und der gesunden Kontrollgruppe (n = 39) finden Sie für Messungen des CSA des Nervus facialis, CN, SVN und IVN (Tabelle 2). CSA-Messungen in der Patientengruppe zeigte deutlich größere CSA-Werte (

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Diskussion

Wir haben eine mögliche und zugänglich Methode zur Bewertung der morphometrische Veränderungen der Hirnnerven, demonstriert, wie sie in verschiedenen pathophysiologischen Situationen, hier in MD im Vergleich zu normalem Gehör Kontrollen auftreten.

Modifikationen und Fehlerbehebung:

Hier berichtet ähnliche Messungen zu den für die 7th und 8th Hirnnerven kann durchgeführt werden mit der eingesetzten 3D-CISS-Sequenz-Scans für ande...

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Robert Gürkov seitens Förderungen des Bundesministeriums für Forschung und Bildung BMBF, Grant Nr. 01 EO 0901.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
MR-Scanner, z.B. Siemens Magnetom Verio, oder entsprechende MR-Scans im DICOM-Format, e.g. 3D-CISSSiemens Healthcare GmbH, Erlangen, Deutschland, oder MRT-Scans eines anderen Herstellers1Anstelle des MRT-Scanners können für die morphometrische Analyse
Osirix oder ein anderer DICOM-Viewer mit geeigneten Auswertungswerkzeugenauch entsprechend aufgenommene MRT-Scans verwendet werdenPixmeo SARL, Genf, Schweiz2Software zum Betrachten und Auswerten von DICOM-Bildern
MedCalc oder jede andere statistische Analysesoftware, z.B. SPSS MedCalc Software bvba, Ostende, Belgien3Software für statistische Analysen
Computer unter Windows oder MacOSX/macOSz.B. Lenovo, Apple oder irgendetwas Eigengemachtes4Hardware, auf der die oben genannte Software eingesetzt werden kann

Referenzen

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