Name: 慢性脊髄圧迫における拡散テンソル磁気共鳴画像 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min
Description: 学ぶ拡散テンソル画像法（DTI）による慢性脊髄圧迫の評価法。従来のMRIでは捉えきれない微小構造変化を可視化し、術後回復予測や神経損傷の定量的評価に有用な臨床プロトコルを確立する。

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この研究は、中国の広州科学技術プロジェクト (201607010021) と江西の自然科学財団 (20142BAB205065) によって支援されました

この研究は、中国の広州第一人民病院の地域医療倫理委員会によって承認された。署名された同意書は、参加前に健康なボランティアや参加者から受け取りました。すべての研究は、世界医師会ヘルシンキ宣言に従って行われました。
1. 被験者の準備
<ol><li>各参加者が慢性脊髄圧迫のための以下の基準を満たしていることを確認してください: a) 有意な神経学的機能の喪失の履歴、b) 正の脊髄症の身体検査、および c) 頚部臍帯圧縮の MRI 証拠。 注:除外基準とは、書面による同意を提供し、b) 成果物の DTI 不能を得ることができないことです。コントロールについては、封入基準は a) 有意な背部または頸部の外傷、神経学的障害、または脊柱の外科手術の既往歴はない。b) 頚部コード圧縮の MRI の証拠無し。</li>
	<li>また、MRI の安全ガイドラインとイメージングプロトコルを記載した同意書を記入し、署名します。具体的には、慢性脊髄圧迫患者は、MRI 術前および1年術後によって検査される。</li>
	<li>各参加者のための耳栓を rovide。頚部領域を囲むヘッド/ネックコイルとの仰向けの位置にそれらを置き、そして甲状腺の軟骨のレベルの陸標。各参加者が効果的に移動を減らす快適な位置にあることを確認します。</li>
</ol>2. 構造 MRI パラメータ
注:解剖学的 T1 加重 (T1 W) 画像、T2 加重 (T2 W) 画像、および DTI 16 チャンネルのヘッドコイルを備えた3テスラ MRI スキャナで取得されました。
<ol><li>軸、矢状、およびコロナの位置マップを取得するには、ローカリゼーションスキャンに高速摂動勾配エコー (FPGR) を使用します。</li>
	<li>
位置の基線が脊柱管 (脊髄) に平行であることを保障するために冠状位置地図との矢状の位置のラインを置きなさい;まず、矢状平面 T2 W を見つけ、その後、T2 W 位置決めラインに矢状 T1 W 位置決め線をコピーして貼り付けます。
	<ol>
<li>T1 W および T2 W のサジタル画像には次のイメージングパラメータを使用します: 視野 (FOV) = 240 mm x 240 mm、ボクセルサイズ = 1.0 mm x 0.8 mm x 3.0 mm、スライスギャップ = 0.3 mm、スライスの厚さ = 3 mm、励起数 (NEX) = 2、折り曲げ方向 = フィート/頭 (FH)、エコー (TE)/time の時間 (TR) = 10/700 ms (T1 W) と 101/2500 ms (T2 W) があります。頚部脊髄全体を覆う9つの矢状のイメージを得なさい。</li>
	</ol>
</li>
	<li>矢状 T2 W イメージの軸方向の位置のラインを置き、椎間スペースの前後の直径を中心に C2/3 から C6/7 への椎間板をカバーしなさい。次のイメージングパラメータを使用します: FOV = 180 mm x 180 mm、ボクセルサイズ = 0.7 mm x 0.6 mm x 3.0 mm、スライスの厚さ = 3 mm、フォールオーバー方向 = 前/後 (AP)、NEX = 2、および TE/TR = 120/3000 ms。</li>
	<li>
前後の直径を中心とした、サジタル T2 W 画像上に軸方向の位置決めラインを配置し、C1 から C7 までの頸髄脊髄を覆う45スライスを用いた。
	<ol>
<li>以下の順序によって DTI を取得します: シングルショットスピンエコーエコー-平面イメージング (SE-EPI) 20 直交方向。B 値 = 800 s/mm2の非同一平面拡散方向。</li>
		<li>次のイメージングパラメータを使用します: FOV = 230 mm x 230 mm、集録マトリクス = 98 x 98、再構成分解能 = 1.17 x 1.17、スライスの厚さ = 3 mm、フォールオーバー方向 = AP、NEX = 2、EPI 係数 = 98、および TE/TR = 74/8300 ms です。ステップを要約するタイムコースを提供する MRI プロトコルにおいて、図 1に示す通りである。 注:MRI と DTI のプロトコルをまとめたタイムコースを図 1に示します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 画像後処理およびデータ測定インデックス
<ol><li>すべてのスキャン画像を Syngo MR B17 に自動的に伝達します。撮影インターフェイスの椎間スペースの T2 の矢状および軸画像をロードし、頚部脊髄の最も圧縮された部分を見つける。</li>
	<li>2:1 表示インターフェイスで、FA イメージをロードし、[位置の表示: 系列] タブをクリックします。位置マップの上から下までの最高圧縮レベルをカウントして記録します。</li>
	<li>[ファイル] タブをクリックしてテンソルの画像を選択し、画面左上の [アプリケーション] ツールバーを使用して [ニューロ 3d (MR) ] を選択して、ADC と FA colormaps を自動的に作成します。</li>
	<li>[評価モードの開始] タブを使用して、最高の圧縮サイトのレベルに旋回し、同一のボリューム (サイズ 6 mm3) の対象となる球状領域 (ROIs) を作成します。ROIs は、脳脊髄液 (CSF) の部分的な体積効果を排除するために内側の脊髄を含む選択されなければならない。</li>
	<li>自動的に画面の右下にある FA と ADC の値を計算して表示します。[拡散] ツールバーをクリックして選択することにより、E1、E2、および E3 の値を表示します。 注:すべての測定は患者の臨床細部に盲目になった2つの放射線技師によって行われた。最終結果は2つの平均として決定された。</li>
	<li>Syngo MR B17 アドバンテージワークステーションを使用して DTI データセットの画像処理を実行し、図 2の手順に従います。</li>
</ol>

<ol><li>Sun, G. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+progressive+compression+model+of+thoracic+spinal+cord+injury+in+mice%3A+function+assessment+and+pathological+changes+in+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Regeneration+Research%22%5BJournal%5D)">A progressive compression model of thoracic spinal cord injury in mice: function assessment and pathological changes in spinal cord.</a> Neural Regeneration Research. 12 (8), 1365-1374 (2017).</li>
<li>Watanabe, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurological+Recovery+after+Posterior+Spinal+Surgery+in+Patients+with+Metastatic+Epidural+Spinal+Cord+Compression%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Medica+Okayama%22%5BJournal%5D)">Neurological Recovery after Posterior Spinal Surgery in Patients with Metastatic Epidural Spinal Cord Compression.</a> Acta Medica Okayama. 70 (6), 449(2016).</li>
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<li>Chen, C. J., Lyu, R. K., Lee, S. T., Wong, Y. C., Wang, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intramedullary+high+signal+intensity+on+T2-weighted+MR+images+in+cervical+spondylotic+myelopathy%3A+prediction+of+prognosis+with+type+of+intensity%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Intramedullary high signal intensity on T2-weighted MR images in cervical spondylotic myelopathy: prediction of prognosis with type of intensity.</a> Radiology. 221 (3), 789-794 (2001).</li>
<li>Vedantam, A., Jonathan, A., Rajshekhar, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+magnetic+resonance+imaging+signal+changes+and+outcome+prediction+after+surgery+for+cervical+spondylotic+myelopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery+Spine%22%5BJournal%5D)">Association of magnetic resonance imaging signal changes and outcome prediction after surgery for cervical spondylotic myelopathy.</a> Journal of Neurosurgery Spine. 15 (6), 660(2011).</li>
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</ol>

作者は何も開示することはありません。

従来の MRI は、通常、様々な脊柱状態の患者の予後を評価するために利用される。しかしながら、この画像化モダリティは、神経学的機能の予測を制限するミクロ構造評価14よりむしろ巨視的解剖学的詳細を提供する。さらに、従来の MRI は、脊髄損傷の重篤度および程度を過小評価することがある。DTI の出現は、外科医が水分子の拡散に関する定量的情報を提供することにより、脊髄機能をより正確に評価するのを助けることができる。
本研究では、慢性脊髄圧迫患者における DTI パラメータの適用を示す方法論的枠組みを説明した。DTI は、組織15の水分子の方向と拡散の大きさを測定するための敏感な技術です。医師は DTI パラメータを評価することにより、脊髄の様々な病状における神経損傷を定量的に評価することができます。このプロトコルでは、CSF およびミエリンの自動セグメンテーションのための既存の専用ソフトウェアが脊髄には十分ではないため、我々は、手動で軸スライスに ROIs を描いた。小さい脊髄断面積は、効果...

慢性脊髄圧迫は、脊髄 impairment1 の最も一般的な原因である。この状態は、後縦靱帯骨化、血腫、頚部椎間板ヘルニア、脊椎変性、または脊髄内腫瘍2,3に起因することができる。慢性脊髄圧迫は、機能的欠損の様々な程度につながる可能性があります。しかし、重篤な脊髄圧迫は、神経症状や徴候を伴わず、軽度の脊髄圧迫を伴う患者、重度の神経障害がある4 つの臨床症例がある。このような状況では、圧縮の重大度を評価し、損傷の範囲を特定するために、センシティブなイメージングが不可欠です。
従来の MRI は、脊髄の解剖学を解明する上で重要な役割を果たしている。この技術は、通常、軟組織5に対するその感受性の圧縮度を評価するために利用される。MR 信号強度、コード形態、脊柱管面積など、MRI から多くのパラメータを測定できます。しかし、MRI はいくつかの制限があり、定量的結果ではなく定性的な情報を提供する6.慢性脊髄圧迫を有する患者は、しばしば、MRI 強度の異常なシグナル変化を有する。しかし、臨床症状と MRI の強度の変化との間の矛盾は、MRI の特徴7だけに基づいて、機能的状態を診断することを困難にする。以前の研究は、脊髄 cord8 における MRI T2 hyperintensity の予後値に関してこの論争を強調している。2つのグループは、脊髄の T2 hyperintensity が慢性脊髄 compression8、9のための手術後の予後が悪いパラメータであることを報告した。対照的に、一部の著者は T2 シグナルの変化と予後8,9との間に有意な関連性を認めなかった。陳 et al. と Vedantam et al. を分割した MRI T2 hyperintensities は、異なる予後結果10,11に対応する2つのカテゴリーに分類される。タイプ1は、かすかな、ぼやけた、不明瞭なボーダーを示し、このカテゴリはリバーシブル組織学的の変更を示しました。タイプ2の画像は、不可逆的な病理学的損傷に相当する強烈で明確に定義された境界線を示しました。従来の T1/T2 MRI 技術では、これら2つのカテゴリを特定し、患者の予後を評価するための適切な情報は提供されません。対照的に、DTI は、より洗練された画像化技術であり、水分子拡散によって組織の微構造変化を定量的に検出することによってより具体的な予後情報を得るのに役立つかもしれない。
ここ数年、DTI は、脊髄マイクロアーキテクチャーを記述する能力により、ますます注目を集めています。DTI は、組織の中で拡散する水分子の方向と大きさを測定することができます。DTI パラメータは、慢性脊髄圧迫患者の神経損傷を定量的に評価することができます。FA および ADC は、脊髄評価時に最も一般的に適用されるパラメータです。FA 値は、周囲の軸索繊維を配向にする異方性の程度を明らかにし、解剖学的境界12,13を記述する。ADC 値は三次元空間において多くの方向における分子運動の特性に関する情報を提供し、3つの主軸6,12に沿って diffusivities の平均を明らかにする。これらのパラメータの変化は、水分子の拡散に影響を与える微構造変化に関連しています。従って、外科医は、脊髄病変を同定するために DTI パラメータを利用/測定することができる。本研究は、患者の慢性脊髄圧迫を治療するために、より詳細な予後情報を提供する DTI の方法およびプロセスを提供する。

<table><tbody><tr><td>3-Tesla MRIスキャナー</td><td>Siemens</td><td>40708</td><td>ソフトウェア:NUMARIS/4</td></tr><tr><td>Syngo MR B17</td><td>Siemens</td><td>40708</td><td>ソフトウェア:NUMARIS/4</td></tr></tbody></table>

慢性脊髄圧迫における拡散テンソル磁気共鳴画像

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

慢性脊髄圧迫は、nontraumatic 脊髄損傷を有する患者における脊髄障害の最も一般的な原因である。従来の磁気共鳴画像法 (MRI) は、圧縮度の診断と評価の両方を確認する上で重要な役割を果たしている。しかしながら、従来の MRI によって提供される解剖学的詳細は、ニューロン損傷を正確に推定し、および/または慢性脊髄圧迫患者におけるニューロン回復の可能性を評価するのに十分ではない。これに対して、拡散テンソルイメージング (DTI) は、組織中の水分子拡散の検出に応じて定量的な結果を提供することができる。本研究では、DTI の慢性脊髄圧迫症の応用を示す方法論的枠組みを開発した。DTI 小額異方性 (FA)、見掛け拡散係数 (Adc)、固有ベクトル値は、脊髄の微構造病理学的変化を可視化するのに有用である。慢性脊髄圧迫患者では、正常なコントロールと比較して、FA の減少と Adc および固有ベクトル値の増加が観察されました。DTI は、外科医が脊髄損傷の重症度を理解し、予後と神経機能回復に関する重要な情報を提供するのを助けるかもしれない。結論として、この議定書は脊髄の圧縮を評価するために敏感で、詳しい、そして非侵襲的な用具を提供する。

これは、健康なボランティアや頚部頸部脊髄性脊髄症患者から得られた結果の概要です。この議定書により、医者は DTI 地図を見ることができた。この技術は、myelopathic 条件下での機能状態を測定するための客観的な手段として役立つ可能性があります。「健常ボランティアの DTI 地図」を図 3に示す。健全なボランティアの DTI パラメータは以下の通りであった: FA = 0.661;ADC = 1.006 x 10-3 mm2/s;E1 = 1.893 x 10-3 mm2/s;E2 = 0.746 x 10-3 mm2/s;E3 = 0.377 x 10-3 mm2/s (図 3)。また、慢性脊髄圧迫患者の DTI 地図は、図 4に表示され、以下のパラメータがあります。 FA = 0...

ここでは、拡散テンソルイメージングパラメータを適用して脊髄圧縮を評価するためのプロトコルを提示する。

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic ...

従来のMRIによって提供される解剖学的脊髄微細構造の詳細は、慢性脊髄圧迫患者における実際の神経損傷または神経回復の可能性を正確に推定していない。拡散テンソルイメージング(DTI)は、水分子の拡散を介して組織の微細構造変化量を検出することによって、より具体的な予後情報を得るのに役立つ可能性があります。慢性脊髄圧迫は脊椎の脊柱に再発性虚血性損傷を引き起こし、下流神経線維の病理組織学的変化をもたらす。この変更は DTI で視覚化できます。DTIは、組織における水分子の方向と拡散の大きさの尺度を提供することができる敏感な技術です。ここでは、3.0T MRシステムを操作する高性能臨床MRIスキャナーで使用する圧縮脊髄の評価における拡散テンソルイメージングパラメータの適用を実証する。イメージング手順を開始する前に、参加者に耳栓を用意し、参加者が快適な座り心地の良い位置に入るのを助けます。頸部領域の上に頭/首のコイルを置き、甲状腺軟骨レベルでランドマークを配置します。参加者が位置に位置しているときは、高速摂動勾配エコーを使用して、軸方向、矢状、およびコロナ位置マップを取得します。T2重み付けされた矢状平面を見つけ、測位ベースラインが脊柱管に平行であることを確認するために、コロナ位置マップを使用して、矢状T1重み付け位置合わせラインをT2重み付け位置線にコピーして貼り付けます。T1とT2の重み付けされた視野を240×240ミリメートル、ボクセルサイズを0.8×3ミリメートルに1、スライスギャップを0.3ミリメートル、スライスの厚さを3ミリメートルに、励起の数を2に、折り畳み方向から足頭、700ミリ秒以上のエコーの時間を10に設定します。、T2 加重フィールドの場合は 500。次に、頸部脊髄全体を覆う9つの矢状画像を得て、矢状T2W画像上に軸位置決線を配置する。次に、C2-3からC6-7までの椎間板をカバーし、 椎間空間の後部直径を中心に、視野を180×180ミリメートル、ボクセルサイズを0.7 x 0.6×3ミリメートル、スライス厚みを3ミリメートル、前部後方への折りたたみ方向、励起回数を2に設定し、エコー時間のリサーレーション時間を120~120000~320倍に設定します。、000 ミリ秒。次に、矢状T2重み画像上に軸位置決め線を配置し、椎間空間の前部の直径を中心に、C1からC7までの頸部脊髄を覆う45枚のスライスを有する。拡散テンソルイメージングを得るために、20の直交方向と非同一平面拡散方向を持つシングルショットスピンエコーエコー平面イメージングを使用し、1ミリメートルあたり800秒/平方のb値を持つ、 視野を230×230ミリメートル、取得行列を98 x 98、再構成された解像度を1.17 x 1.17、スライス厚さを3ミリメートルに、折り畳み方向を前部後方に設定します。、2への励起の数、エコー平面イメージング係数を98、および8,300ミリ秒を超える74に繰り返しエコー時間を示す。画像後処理の場合は、画像をアナライザーにエクスポートし、椎間スペースのT2重み付けされた矢状および軸画像を撮影インターフェースにロードします。頸部脊髄の最も圧縮された部分を見つけ、2対1の表示インターフェースに分数異方性画像をロードする。[位置表示シリーズ]をクリックし、ロケーション マップの上部から下部までの最高圧縮レベルを決定します。[ファイル]をクリックして、テンソルイメージを選択します。[Neuro 3D 磁気共鳴]を選択すると、見かけの拡散係数と分数異方性カラーマップが自動的に作成されます。最高圧縮の側に進み、評価開始モードを使用して、脊髄内および脊髄の周囲に関心のある球状の6ミリメートル立方体領域を作成し、脳脊髄液の部分的な体積効果を除外します。分数異方性と見かけの拡散係数の値が自動的に計算されます。次に、[拡散]をクリックし、[E1]、[E2]、[E3]を選択して値を表示します。ここでは、健常ボランティアからの代表的な拡散テンソルイメージングマップが示されている。慢性脊髄圧迫患者からのこれらの拡散テンソル画像マップは、これらの患者における圧縮の機能的状態をちょうど実証したように測定することを可能にする。手術を受けた慢性脊髄圧迫患者の術後画像化により、患者の回復を追跡するのに役立つ圧縮の緩和の機能的評価が可能になる。関心のある領域は、脳脊髄液の部分的な体積効果を除外するために、内側の脊髄に描画する必要があります。DTIによって得られる定量的なデータは病変損傷の程度の正確な判断を可能にし、臨床処置のためのタイムリーかつ正確な客観的な適応を提供する。スキャンの前に、各参加者に、画像処理プロトコルとMRIの安全ガイドラインを概説する同意書に記入し、署名するよう依頼します。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

出典: Zheng, W. et al., Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression.J. Vis. 経験。 (2019年)このビデオは、慢性脊髄圧迫を評価する際の拡散テンソル...

拡散テンソルイメージングを使用した脊髄圧迫の評価

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軽度の外傷性脳損傷を有するラットの海馬における高度な拡散イメージング

ここでは、7.0テスラで多発性硬化症(MS)患者の脳の磁気共鳴(MR)画像を取得するためのプロトコルを提示する。このプロトコルは、無線周波数コイル、MS患者との標準化されたインタビュー手順、MRスキャナおよびMRデータ取得における被験者の位置を含むセットアップの調製を含む。...

7.0テスラにおける多発性硬化症の磁気共鳴画像

このビデオでは、E13ラット背側脊髄から交連神経細胞を細かく分析し、文化に方法を示しています。解離交連ニューロンの軸索成長とガイダンスの細胞および分子メカニズムを研究するのに便利です。...

胚の脊髄から交連ニューロンの解剖と文化

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複数のマウスの神経解剖学的磁気共鳴イメージング

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二光子顕微鏡を用いたマウス脊髄の in vivoイメージングで

この資料では、3Tのスキャナを用いたヒト脳および皮質下構造で1.2mmのサンプリングで高解像度の機能的磁気共鳴イメージングを実行するテクニックについて説明します。例として、与えられた人間の上丘（SC）における視覚刺激の地形図を解決するためにこれらの技術の使用。...

人間の中脳の高解像度機能的磁気共鳴画像法

学ぶ拡散テンソル画像法（DTI）による慢性脊髄圧迫の評価法。従来のMRIでは捉えきれない微小構造変化を可視化し、術後回復予測や神経損傷の定量的評価に有用な臨床プロトコルを確立する。

慢性脊髄圧迫における拡散テンソル磁気共鳴画像

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