Articolo metodologico

In Vivo Analisi morfometrica dei nervi cranici umano usando la formazione immagine a risonanza magnetica in orecchie di malattia di Menière e orecchie udito normale

DOI:

10.3791/57091

⸱

21 febbraio 2018

 ,  ,  ,  , 
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 questo articolo

Sommario

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Per valutare i cambiamenti morfologici dei nervi cranici come perdita di neurale strutture o gonfiore dei nervi cranici nella malattia di Menière (MD) o in persone sane, in vivo, un protocollo di valutazione è stato sviluppato usando la formazione immagine a risonanza magnetica (MRI) . Ulteriore conferma basati su MRI di MD è stato effettuato.

Abstract

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Analisi delle strutture neurali nella malattia di Menière (MD) sono di importanza, poiché una perdita di tali strutture è stato proposto in precedenza per questo gruppo di pazienti, ma deve ancora essere confermata. Questo protocollo descrive un metodo di valutazione in vivo dei cambiamenti neurali particolarmente bene adatto del nervo cranico analisi mediante risonanza magnetica (MRI). MD-pazienti e persone udito normale sono state esaminate in un 3-MR T-scanner utilizzando un protocollo di scansione tra cui fortemente T2-weighted 3D gradient-echo-sequenza (3D-CISS). Nel gruppo di pazienti, MD è stata inoltre confermata usando la valutazione basata su MRI di idrope endolinfatica. L'analisi morfometrica è stato effettuato utilizzando un visualizzatore DICOM freeware. Valutazione dei nervi cranici incluso misure di sezioni trasversali (CSAs) dei nervi a diversi livelli, nonché misurazioni diametriche ortogonali.

Introduzione

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La formazione immagine a risonanza magnetica (MRI) svolge un ruolo importante nella visualizzazione e nell'analisi di anatomia, nonché processi fisiologici e patologici del corpo umano. Poiché la diagnosi clinica ed elettrofisiologica della malattia di Menière (MD) può essere provocatoria, utilizzando ulteriori informazioni derivate da MRI è più che disponibile1,2,3,4. Un metodo in vivo è stato sviluppato per analizzare idrope endolinfatica nei cambiamenti MD e morfometrica dei nervi cranici usando MRI. Con questo approccio combinato, è stata confermata la diagnosi di MD definita e cambiamenti morfometrici dei nervi cranici sono stati studiati a vari livelli durante tutto il corso dei nervi. Eziologia di MD è ancora poco chiaro5,6,7. È stato proposto che la perdita delle cellule neurali potrebbe essere coinvolto in MD, ma questo deve ancora essere confermata.

Nervi cranici adatti per analisi morfometrica in MD sono 7th e 8th nervo con i suoi rami, che sono state analizzate in questo studio. Solo pochi studi si possono trovare analisi morfometrica aspetti di questi nervi usando MRI8,9,10. Lo studio di Henneberger et al ha analizzato cambiamenti morfometrici di 7th e 8th dei nervi cranici in MD orecchie rispetto ad un udito normale orecchie11.

Il metodo qui presentato consente in vivo l'analisi morfometrica e visualizzazione di 7th e 8th dei nervi cranici in tutta loro corso dal cervello all'osso temporale. Utilizzando questo metodo, abbiamo dimostrato che ci sono differenze significative tra il gruppo di pazienti di pazienti MD e orecchie sane. Vi proponiamo il metodo descritto per l'uso in diverse situazioni/malattie ogni volta che potenziali cambiamenti morfometrici dei nervi cranici sono di interesse. Se questo metodo sarà stabilito in workups diagnostici clinici rimane per essere valutati da studi futuri. Reale alternative al metodo descritto per la valutazione in vivo di morfometrica modifiche dei nervi cranici non sono disponibili e mentre computato tomografia (CT) ha i suoi punti di forza quali ampia disponibilità, velocità e rappresentazione dei cambiamenti ossuti, esso anche esibisce contrasti di tessuto troppo basso per visualizzare i cambiamenti sottili in nervi cranici all'interno del neurocranio e dell'osso temporale. Post-mortem analisi dei cambiamenti del nervo cranico in pazienti MD rimane per essere studiato. Con imaging speciali e tecniche di valutazione come descritto qui, è possibile analizzare i cambiamenti morfometrici dei nervi cranici in MD pazienti e controlli sani usando MRI. Il workup sistematico di MRI del cervello spesso non include ad alta risoluzione, tecniche di imaging fortemente T2-weighted, che sono obbligatori per la valutazione dei cambiamenti morfometrici dei nervi cranici 7 e 8.

Il metodo sviluppato può avere ulteriore diagnostica impatto sulla valutazione di diversi livelli di gravità in MD, come pure un ruolo nella valutazione di vertigini, deficit dell'udito e tinnito. Centri specializzati per il workup diagnostico e terapeutico di vertigine svolgono un ruolo importante nei sistemi sanitari di oggi e il nostro metodo potrebbe fornire specialisti con un possibile strumento per loro workup diagnostico12,13,14 . La vertigine è un sintomo complesso che si verificano in diverse malattie, che richiedono un'approfondita collaborazione interdisciplinare tra diverse specialità, come dimostrato nei centri specializzati per il workup diagnostico e terapeutico di vertigine12, 13 , 14.

A nostra conoscenza, non esiste un metodo disponibile nella letteratura per in vivo analisi morfometrica dei nervi cranici in MD e comandi sani.

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Protocollo

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Tutte le procedure sono state approvate dal comitato etico locale (Comitato d'esame istituzionale dell'Università di Monaco di Baviera/LMU Monaco di Baviera protocollo n. 093-09). Tutti i pazienti hanno dato il loro consenso informato per le procedure eseguite.

1. esame obiettivo

  1. Identificare i pazienti affetti da sospetta MD in collaborazione con il Dipartimento per orecchio, naso e gola (ORL).
    1. Eseguire la valutazione clinica; vertigini, tinnito/ronzio dell'orecchio e perdita dell'udito (possibilmente fluttuante) devono essere valutati. Verifica per associate nausea e vomito. Verifica per tutta la durata dei sintomi.
    2. I risultati dei test clinici e funzionali di prendere in considerazione per la diagnosi di MD: Cerca i risultati dell'audiometria, calorica dei video-oculography, vestibolari evocati potenziali myogenic (VEMP) ed electrocochleography (ECoG) sui giornali di ospedale o sistema di registrazione medica elettronica.
    3. Controllare i risultati tipici in MD: audiometria risulti alterato i livelli di ascolto in tono puro (PTA) in media, irrigazione calorica può rivelare paresi semicircolare orizzontale, rapporto SP/AP potrebbe essere patologicamente elevato in ECoG e rapporto di ampiezza interaural VEMP può essere significativamente più basso nei pazienti di MD.

2. acquisizione di immagini MRI nei pazienti affetti da MD e controlli sani

  1. Applicare una gadolinio-iniezione intratimpanica 24 h prima dell'esplorazione di MRI nel gruppo di pazienti. Iniettare intratympanically, 0,4 mL di un agente di contrasto a base di gadolinio (ad es., Magnograf diluito 8 volte in soluzione fisiologica), 24 h prima del MRI-analisi pianificata.
  2. Preparare il paziente per l'esame di MRI: controllo per impianti di metallo (esami sono realizzabili con un pacemaker se adeguate precauzioni; gli impianti dentali sono solitamente fattibili), claustrofobia, ecc utilizzare dispositivi di riduzione rumore come riduzione del rumore cuffie per la protezione dell'udito del paziente.
  3. Posizionare il paziente adeguatamente nello scanner. Posizionare la testa del paziente dritto e montare e chiudere la bobina di MR-testa. Posizione testa/temporale osso del paziente presso il isocenter dello scanner MR.
  4. Eseguire l'esplorazione di MRI secondo il protocollo di studio, tra cui 3D-FLAIR - e 3D-real IR-sequenze per il rilevamento di idrope endolinfatica nel gruppo di pazienti e fortemente T2-weighted 3D-CISS per analisi morfologica dei nervi cranici nel gruppo di pazienti e controlli sani.
  5. Impostare i parametri di sequenza per lo scansione 3D-CISS morfometrici come segue: ripetizione tempo (TR) 5,79 ms, echo tempo (TE) 2,58 ms, flip angle 34°, campo visivo (FoV) 160 x 160 mm2, matrice di dimensioni 320 x 320, numero di medie 1, spessore 0,5 mm (tabella 1 ). Eseguire le scansioni del fascino del 3D utilizzando un TR di 9.000 ms, TE 128 ms, tempo di inversione 2.500 ms, capovolgere angolo di 180°, dimensione della matrice 384 x 384, affettare spessore 2 mm. insieme i parametri per la IR 3D-real come segue: TR 6.000 ms, ms TE 155 , tempo di inversione 1.500 ms, flip angle 180 °, matrice di dimensioni 320 x 320, spessore di taglio mm 0,5.

3. controllo di qualità MRI e l'identificazione di idrope endolinfatica in MRI

  1. Controllare la qualità di immagine di MRI per quanto riguarda gli artefatti come piega artefatti, manufatti di pulsazione, manufatti metallici e tener conto speciale dell'obiettivo di valutazione, in questo caso i nervi cranici VII e VIII del loro corso.
  2. Valutare l'idrope endolinfatica nelle esplorazioni di MRI del gruppo di pazienti. Verifica per grado di idrope endolinfatica cocleare e labirintico reso visibile esaminando l'acquisite 3D-FLAIR e 3D reale IR-sequenze (Figura 1).

4. immagine basato su misurazioni dei nervi cranici

  1. Preparazione generale
    1. Installare un visualizzatore DICOM di scelta per la valutazione delle immagini e misurazioni sulla workstation di valutazione, ad esempio, OsiriX o Horos.
    2. Eseguire il visualizzatore DICOM facendo doppio clic sull'icona dell'applicazione; apparirà la finestra del database.
    3. Importare i dati di immagine del paziente facendo clic sinistro del mouse su "File" nel menu a discesa superiore, quindi selezionare "Import" → "Importa file". Nel selettore di file, selezionare i dati di immagine del paziente; il nome del paziente e i dati verranno visualizzati nella finestra del database dopo l'importazione di successo.
      Nota: L'importazione di file compressi (ad esempio,. zip) o non compressa directory di file DICOM è fattibile con i suddetti spettatori DICOM.
    4. Nella finestra del database è possibile espandere la cartella paziente immagine cliccando sul simbolo triangolo sul lato sinistro del nome del paziente. Selezionare la sequenza di scelta da questa cartella (qui sequenza CISS) e doppio click sinistro su di esso per aprire i dati di immagine corrispondente. I dati di immagine del paziente verranno visualizzati.
  2. Ricostruzioni dei nervi cranici
    Nota: a causa del lungo e non sempre in piano corso dei nervi dal tronco cerebrale attraverso l'angolo di cerebellopontine (CPA) nel meato acustico e in seguito il fondo del canale uditivo interno (IAC), la ricostruzione e la valutazione della diametri di nervo e CSAs a diversi livelli è necessaria.
    1. Preparare per la ricostruzione di sezioni trasversali nei seguenti percorsi durante tutto il corso dei nervi cranici per evitare errori di misura derivati dalle fette oblique durante tutto il corso del nervo, selezionando "3D MPR" nel menu a discesa "Visualizzatore 3D" nella parte superiore dello schermo; apparirà la finestra di MPR.
    2. Regolare i livelli di zoom per ospitare per le strutture essere ricostruiti (qui i nervi cranici VII e VIII) selezionando lo strumento zoom (ingrandimento) dalla zona di "Cambiare la funzione del pulsante del mouse" nella barra degli strumenti nella parte superiore sinistra della finestra di MPR. Quindi spostare il cursore del mouse a ciascuno dei 3 piani nella finestra MPR e regolazione dello zoom livelli a sinistra fare clic e trascinare il mouse (il cursore del mouse si trasformerà in una lente di ingrandimento).
    3. Ricostruire il nervo VIII centrale e impostare il piano di ricostruzione ortogonale al corso nervi nel mezzo il CPA. Controllare e adattare l'orientamento del piano ricostruito in tutti i 3 piani/windows (dovrebbe essere ricostruito ortogonale alla direzione della traversata del nervo al fine di evitare effetti di volume parziale presso le seguenti misurazioni).
      1. Cercare fuori aereo attraversamento del nervo e correggere l'orientamento del piano rispettivamente.
        1. Per correggere l'orientamento del piano, spostare il cursore del mouse al centro del mirino asse di ogni aereo nella finestra MPR (quando si trova correttamente il cursore del mouse si trasformerà in un simbolo di mano).
        2. Afferrare il mirino di asse in ognuna delle 3 aerei/finestre individualmente con lo strumento di afferrare indicato dall'icona della mano e sposta l'asse circa la voce al meato acustico interno in ciascuno dei 3 piani.
        3. Regolare l'orientamento degli 3 assi al corso del nervo usando la ruota-funzione disponibile spostando il mouse a funzioni laterali di ciascun asse (la funzione di rotazione corretta è raffigurata da un cambiamento del cursore del mouse su un'icona di curvilinea). Quindi tenere premuto il pulsante sinistro del mouse premuto e trascinare il mouse per regolare l'orientamento del piano.
        4. Regolare l'orientamento del piano in tutte le 3 finestre della finestra di MPR. Al fine di ricostruire un aereo trasversa al corso VIII nervi a livello della metà della CPA, andare alla finestra inferiore sinistra nella finestra di MPR e spostare il mouse al centro del mirino asse quindi il cursore del mouse si trasformerà nuovamente in un simbolo di mano. Quindi click sinistro e trascinare il piano (linea arancione) nella posizione desiderata (qui, per mezzo della CPA).
        5. Regolare i livelli di zoom, se necessario con lo strumento zoom (mouse cambierà l'icona di una lente di ingrandimento), da sinistra cliccando e trascinando.
        6. Cliccare a sinistra nella finestra di destra superiore della finestra di MPR per selezionare questo aereo. Selezionare "File" → "Esporta" → "Esporta in file DICOM". In "DICOM Export"-finestra selezionare "sequenza:" → "Attuale immagine solo" facendo clic con il pulsante sinistro del mouse nel selettore adiacente cerchio.
        7. Rinominare in modo appropriato, la serie qui "VIII CPA". Poi a sinistra clicca il pulsante "OK" sul lato inferiore destro della finestra di esportazione DICOM.
          Nota: Questo sarà chiudere la finestra di esportazione DICOM, sarà salvare l'immagine ricostruita nel database paziente e tornare alla finestra MPR.
    4. Ricostruire le viste ortogonali dei rami del nervo VIII: nervo cocleare (CN), nervo vestibolare superiore (SVN) e nervo vestibolare inferiore (IVN) a livello del meato della IAC, dove rappresentante visualizzazione è di solito ben fattibile. Cercare fuori aereo attraversamento del nervo e correggere l'orientamento del piano rispettivamente.
      1. Afferrare il mirino di asse in ognuna delle 3 aerei/finestre con lo strumento di afferrare indicato da un'icona della mano, spostare l'asse verso il CN, SVN e IVN, rispettivamente a livello del meato della IAC e regolare il loro orientamento al corso del nervo utilizzando la funzione di ruotare disponibile alle funzioni laterali di ciascun asse rappresentato dall'icona curvo, come descritto nella sezione passaggio 4.2.3.1.1 - 4.2.3.1.5.
      2. Esportare e rinominare i piani ricostruiti come sotto passo 4.2.3.1.6 - 4.2.3.1.7.
    5. Ricostruire le viste ortogonali del nervo facciale (nervo cranico VII) a livello della CPA, meato della IAC e del fondo della IAC come descritto al punto 4.2.3. Cercare fuori aereo attraversamento del nervo e correggere l'orientamento del piano rispettivamente a ogni livello della ricostruzione.
  3. Misure
    Nota: Eseguire le seguenti misurazioni: misurare CSA, diametro lungo (LD) e perpendicolare diametro breve (SD) del nervo facciale (del VII nervo cranico) e nervo vestibolococleare (nervo cranico VIII) nelle immagini ricostruite trasversale (Figura 4 e nella figura 5). Prestare attenzione ai livelli di windowing coerente tra le scansioni per evitare effetti di volume parziale che influenzano le misurazioni quantificational in maniera non sistematica.
    1. Selezionare l'immagine precedentemente ricostruita del nervo cranico VIII al livello del CPA facendo clic con il pulsante sinistro del mouse sul corrispondente file di immagine (in precedenza denominato "VIII CPA") nella finestra del database del visualizzatore DICOM. Aprirlo doppio cliccando sul nome del file. L'immagine ricostruita viene aperto in una singola finestra.
    2. Zoom nelle strutture immagine se necessario come indicato al punto 4.2.2. Selezionare "Lunghezza" da sinistra cliccando con il mouse sul simbolo triangolare accanto la "modifica la funzione del pulsante del mouse" nella barra degli strumenti in cima allo schermo. Click sinistro e tenere premuto il pulsante sinistro del mouse premuto per disegnare una linea di misura per il diametro più lungo del nervo cranico VIII; Questa misura è LD
    3. Eseguire una misurazione perpendicolare LD per la misurazione di SD.
      Nota: Le misurazioni verranno automaticamente memorizzate se usando OsiriX o Horos come visualizzatore di DCIOM.
      1. Ripetere queste misurazioni di LD e SD anche nelle ricostruzioni del nervo VIII a livello del meato della IAC misurando nel file dell'immagine dal database di immagine denominato "Meato VIII" a livello del fondo della IAC , il file di nome "VIII del fondo".
    4. Valutare CSA preferibilmente utilizzando il poligono chiuso regione di interesse (ROI) per tenere conto di possibili disomogeneità nel contorno della sezione trasversale del nervo cranico. Nella barra degli strumenti nella parte superiore dello schermo, premere il simbolo triangolare sulla destra dell'area "Funzione del pulsante del Mouse" e selezionare "Poligono chiuso" (il simbolo di linea precedentemente selezionato cambierà ad un poligono).
    5. Delineare il contorno del nervo cranico VIII da sinistra cliccando più volte sul confine del nervo. Per chiudere il poligono doppio click sinistro nel punto desiderato; verrà visualizzato il contorno completo.
      Nota: Se necessario correggere la posizione dei punti poligono da sinistra cliccando e spostando.
    6. Aprire la ricostruzione precedentemente svolte del nervo facciale a livello della CPA (nome del file di immagine "VII CPA") ed esegue misure di LD, SD, e CSA per nervi cranici VII come segue 4.3.1 - 4.3.5.
    7. Aprire le ricostruzioni a livello del meato della IAC ed eseguire misurazioni di LD, SD e CSA per il CN, SVN, IVN e cranica del nervo VII come segue 4.3.1 - 4.3.5.
    8. Aprire le ricostruzioni a livello del fondo della IAC ed eseguire misurazioni di LD, SD e CSA per il CN, SVN, IVN e cranica del nervo VII come segue 4.3.1 - 4.3.5.

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Risultati

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L'analisi statistica è stata effettuata utilizzando software di analisi statistica, e due lati indipendenti campioni t-test è stato applicato. Valutazione dell'immagine è stata eseguita da due lettori. Una differenza significativa tra i valori medi del gruppo di pazienti (n = 21) e gruppo di controllo sano (n = 39) possono essere trovati per misurazioni del CSA del nervo facciale, CN, SVN e IVN (tabella 2). CSA misure nel gruppo di pazienti hanno mostrato i valor...

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Discussione

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Abbiamo dimostrato un metodo fattibile e accessibile della valutazione di cambiamenti morfometrici dei nervi cranici, come possono verificarsi in diverse situazioni fisiopatologiche, qui in MD confrontati ai comandi di un udito normale.

Le modifiche e la risoluzione dei problemi:

Misure simili a quelle segnalate qui per il 7th e 8 nervi cranici dith può essere eseguiti utilizzando le scansioni 3D-CISS-sequenza autonomo per tutt...

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Ringraziamenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Robert Gürkov ha ricevuto finanziamenti dal Ministero tedesco di ricerca e formazione BMBF, Grant n ° 01 EO 0901.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
MR-scanner, ad es. Siemens Magnetom Verio, o scansioni MR appropriate in formato DICOM, e.g. 3D-CISSSiemens Healthcare GmbH, Erlangen, Germania, o scansioni MR di qualsiasi altro fornitore1Al posto dello scanner RM, è possibile utilizzare scansioni RM acquisite in modo appropriato per l'analisi morfometrica
Osirix o qualsiasi altro DICOM-Viewer con strumentidi valutazione appropriatiPixmeo SARL, Ginevra, Svizzera2Software per la visualizzazione e la valutazione di immagini DICOM
MedCalc o qualsiasi altro software di analisi statistica , ad es. SPSS MedCalc Software bvba, Ostenda, Belgio3Software per l'analisi statistica
Computer con Windows o MacOSX/macOS, ad esempio Lenovo, Apple o qualsiasi cosa autocostruita4Hardware su cui può essere impiegato il software di cui sopra

Riferimenti

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