واکنش پذیری عروق مغزی و تصویربرداری پرفیوژن (مقاله ترجمه شده)

مکانیسم جفت شدن شلیک نورونی و انبساط مغزی عروقی می‌تواند به صورت معناداری در بیماری‌های مغزی با یکدیگر تلاقی شود که این تشخیص مناطق قشری نزدیک یا درون ضایعات قابل‌برداشت را با استفاده ازfMRI وابسته به سطح اکسیژن خون دچار مشکل می‌کند. چندین فاکتور متابولیک و عروقی برای توصیف این جداسازی عصبی و عروقی القاء شده توسط ضایعه مدنظر قرارگرفته‌اند، اما فعلاً هیچ استاندارد تصویربرداری برای کشف NUV وجود ندارد. در هر، در مطالعات ام آر آی بالینی این ضروری است که خطر NUV مورد ارزیابی قرار گیرد زیرا حضور NUV ممکن است منجر به فعال‌سازی منفی کاذب شود که خود منجر به برش سهوی کورتکس eloquent و کمبود نورولوژیک دائمی بعد از عمل خواهد شد. اگرچه NUV از قطع یک یا چند جزء از آبشار جفت کننده عصبی و عروقی پیچیده سلولی و شیمیایی (NCC) ناشی می‌شود، تصویربرداری MR تنها قادر است که مرحله نهایی را در این NCC که شامل پاسخ مغزی_ عروقی نهایی است را ارزیابی کند. از آنجایی که هر چیزی که واکنش مغزی_ عروقی را دچار اختلال کند الزاماً منجر به NVU خواهد شد، صرف‌نظر از تأثیر آن در NCC، ما می‌توانیم ترسیم CVR را به عنوان نشانگری که نماینده‌ای از پتانسیل NVU است در نظر بگیریم. ما فرض کردیم که ترسیم BOLD CVR که با نگه داشتن تنفس همراه است می‌تواند نشانگر بهتری از پتانسیل NVU نسبت به قابلیت دینامیک T₂ تصویربرداری MR پرفیوژن گادولینیوم کنتراست باشد. زیرا دومی با این عنوان شناخته می شود که تنها خطر NVU مرتبط با درجه بالایی از غده مغزی را با مشخص کردن حجم خون مغزی بالا و جریان خون مغزی مرتبط با رگ زایی تومور را منعکس می کند. در هر حال از آنجایی که درجه پایین و متوسط غده های مغزی با چنین هایپرپرفیوژن های تومورال مرتبط نیستند، ترسیم کردن BOLD BH CVR ممکن است قادر به کشف چنین پتانسیل های NVU حتی در گلوماهای با درجه پایین بدون رگ زایی باشدکه نشانه ای از غده گلیایی است. در هر حال، مشخص شده است که غدد گلیایی با NVU متغییری در ارتباط هستند زیرا رگ زایی ممکن است همیشه منجر به NVU نشود. متریک های پرفیوزن که توسط تصویر برداری MR پرفیوژن گادولینیوم T₂ به دست آمده اند با درصد BOLD از تغییر سیگنال در طرح های BH CVR در یک گروه از 19 بیمار با تومورمغزی درون جمجمه ای با میزان و ماهیت متفاوت مقایسه شدند. ماکسیمم پیکسل مجزای rCVB  و rCBF  در مناطق holotumoral مورد توجه به صورت مشابه نیمکره ای  متمرکز بافت نرمال عادی سازی شدند. علاوه بر این، تغییر سیگنال درصد درطرح های BH CVR در درون ipsilesion ROI به صورت تغییر سیگنال درصددر درون ROI مشابه contralesional عادی سازی شدند. رابطه خطی معکوسی بینrCBF  یاrCVB  عادی و تغییر سیگنال درصد CVR عادی شده در ضایعات درجه چهار یافت شد. در ضایعات درجه سه یک جریان خطی کم شیب تر دیده شد که از اهمیت آماری کمی برخوردار بود، در حالی که هیچ رابطه ای در گروه درجه دو دیده نشد. تفاوت های آماری معناداری برای rflow  وrvol در بین گروههای درجه دو و درجه چهار و بین گروههای درجه سه و درجه چهار و نه برای rCVR  موجود بود. rCVR در هر گروه کمتر از یک بود. نتایج ما نشان داد که در حالی که طرح های پرفیوژن T₂MR و طرح های CVR برای ترسیم مناطق تومورال در معرض خطر NVU در گلوماهای با درجه بالا کافی هستند. طرح های CVR  می توانند مناطقی که CVR در آنها کاهش یافته را در گلوماهای با درجه پایین و متوسط کشف کنندکه در آنهاNVU  ممکن است با فاکتورهای دیگری به غیر از نئوواسکولاریزه توموری ایجاد شده باشد. مقایسه مناطقی که در آنها CVR به صورت غیر عادی کاهش یافته است با مناطق فاقد فعل سازی BOLD مبتنی بر وظیفه در نواحی قشری مورد انتظار که تومورها در آن نفوذ کرده اند یا مجاور تومور هستند 95% تطابق را آشکار کرد که این توانایی ترسیم BH CVR را برای نشان دادن مناطق NVU اثبات می کند.

مقدمه

مکانیسم جفت شدن شلیک نورونی و انبساط مغزی عروقی می‌تواند به‌صورت معناداری در بیماری‌های مغزی با یکدیگر تلاقی شود که این تشخیص مناطق قشری نزدیک یا درون ضایعات قابل‌برداشت را با استفاده ازfMRI وابسته به سطح اکسیژن خون دچار مشکل می‌کند. چندین فاکتور متابولیک و عروقی برای توصیف این جداسازی عصبی_ عروقی به وجود آمده توسط ضایعه مدنظر قرارگرفته‌اند، اما فعلاً هیچ استاندارد تصویربرداری برای کشف NVU وجود ندارد. درهرحال، در مطالعات ام آر آی بالینی BOLD این ضروری است که خطر  NVUمورد ارزیابی قرار گیرد زیرا حضور    NVUممکن است منجر به فعال‌سازی منفی کاذب شود. این فعال‌سازی منفی کاذب  درfMRI BOLD پیش از جراحی ممکن است به برش‌های فاجعه باری در کورتکس eloquent "خاموش" شود که  اگر تائید الکتروفیزیولوژیک در حین عمل اجرا نشود قادر به تولید پاسخ BOLD نخواهد بود. درهرحال  NVUممکن است اختلال در یک تعداد از اجزاء تشکیل‌دهنده یک آبشار پیچیده از نورون‌های فعال‌شده تا انتقال‌دهنده‌های عصبی و استروسیت ها تا واسطه‌گرهای شیمیایی و نهایتاً عضله صاف دیواره رگ‌ها را شامل شود. هدف این مقاله، ما به موضوع به‌عنوان آبشار جفت کننده عصبی _عروقی اشاره می‌کنیم. درحالی‌که آشکار کردن NVU در سطوح نورونی، استروسیتی، انتقال‌دهنده عصبی یا واسطه‌گر شیمیایی توسط تصویربرداری MR به‌تنهایی غیرممکن است این امکان وجود دارد که مرحله نهایی در این آبشار یعنی پاسخ مغزی_عروقی را ارزیابی کنیم. ازآنجایی‌که هر چیزی که واکنش‌پذیری مغزی_عروقی را دچار اختلال کند، صرف‌نظر از تأثیر آن در امتداد آبشار، الزاماً منجر به NVU خواهد شد ما می‌توانیم ترسیم CVR را به‌عنوان یک نشانگر برای عامل بالقوه NVU در نظر بگیریم. T₂ Dynamic SusceptibilityContrast (DSC) تصویربرداری MR پرفیوژن گادولینیوم به نظر می رسد که به‌طور غیرمستقیم خطر NVU را در گلوما های با درجه بالا ارزیابی کند که در آن حجم خون مغزی افزوده‌شده (rCVB) و جریان خون مغزی مرتبط (rCBF) با نئوواسکیولاریتی تومور مرتبط شده‌اند که به‌نوبه خود با CVR آسیب‌دیده که مسئول NVU است مرتبط می‌شود.درهرحال، مشخص نیست که نفوذ CVR معیوب درغده های مغزی با درجه پایین که در آن‌ها هایپرپرفیوژن غیرمعمول است تا چه اندازه بالاست. هدف از این مطالعه نشان دادن این است که ترسیم BOLD CVR با استفاده از الگوی نگه‌داشتن تنفس یک شیوه عملی برای ارزیابی CVR در همه درجات تومور، شامل غده‌های مغزی با درجات پایین و متوسط است که به‌صورت نوعی با هایپرپرفیوژن منطقه‌ای مرتبط نیستند و بنابراین ترسیم BOLD BH CVR ممکن است یک نشانگر عالی از خطر بالقوه NVU نسبت به تصویربرداری MR پرفیوژن باشد. این نشانگر تصویربرداری از عمل فعال‌سازی یا تحریک خنثی مستقل خواهد بود که ممکن است در آزمایشات fMRI  بالینی به‌کاربرده شود. علاوه بر این، BH CVR اجازه ارزیابی دینامیک CVR را خواهد داد، در حلی که ام آرآی پرفیوژن T2*DSC تنها به ارزیابی وضعیت ساکن پرفیوژن اجازه خواهد داد.با این وجود،علی رقم محدودیت های آن، تصویر برداری پرفیوژن T2*DSC MR در حال حاضر تنها رویکرد جایگزین موجود است که می تواند به آسانی درمحیط تصویر برداری MR بالینی برای ارزیابی حالت عروقی تومور مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه، ما نتایج ترسیم BH CVR و متریک های پرفیوژن T2*DSC را در یک جمعیت درجه دو (درجه پایین)، درجه سه (آناپلاستیک) و درجه چهار (غده گلیایی) از تومورهای مغزی درون محوری اولیه را مورد مقایسه قرار دادیم تا میزان ارتباط این دو تکنیک را به عنوان نشانگر تصویر برداری برای پتانسیل NVU تعیین کنیم.

مواد و شیوه ها

شرکت کننده گان

نوزده بیمار که تومور مغزی آنها از نظر هیستوپاتولوژیکی به اثبات رسیده بود در این مطالعه که توسط   Institutional Review Board مورد تایید قرار گرفته بود و مطابق با Health Insurance Portability and Accountability Act   بود، قرار داشتند. دسته بندی تومور مطابق با راهبردهایی تعیین شد که توسط سازمان سلامت جهانی (WHO) فراهم شده بود. جدول 1 اطلاعات جمعیت شناسی شامل سن، موقعیت تومور و بافت شناسی هر بیماری را که در این مطالعه قرار داشت را گزارش می کند.

به دست آوردن تصویر

مطالعات بر روی یک سیستم Simens 3T Trio ( Siemens Medical Solution، Erlangen ، Germany) انجام شدند که با یک یک کویل ماتریس اصلی مجهز شده بود.

تصاویر BOLD   با استفاده از یک دنباله Gradient_Echo EPI با وزن T2*  تک ضربه ای کل مغز با پارامترهایی که در ادامه می آید به دست آمد: TR= 2000 ms  ؛  TE = 30 ms؛ زاویه خطا 90 درجه؛ میدان دید 24cm ؛ کسب ماتریس 64×64 ؛ ضخامت تکه4mm  با 1mm فاصله بین تکه ها. هر بیمار که در این تحقیق ثبت نام کرده بود یک باطری از بلوک زبان طراحی و فعالیت های حرکتی را در طی 3 تا 4 دقیقه اجرا کرد. زبان واقعی، فعالیت های حرکتی و تصویری در جدول 1 فهرست شده اند. عدد واقعی و نوع الگوها از یک بیمار تا بیمار دیگر بسته به موقعیت ضایعه و وضعیت عصبی بیمار متغییر بود. علاوه بر این آنها یک فعالیت BH را اجرا کردند که شامل چهار دوره متناوب از تنفس طبیعی و دوره BH بود. هر دوره تنفس نرمال 40 ثانیه ای  با یک وقفه تنفس 4 ثانیه ای دنبال می شد که بلافاصله قبل از یک دوره BH 16 ثانیه ای بود. این به این منظور انجام می شد تا عملکرد پاسخ همودینامیک به دلیل کارBH اندزه گیری کند. یک تاخیر 10 تا 15 ثانیه ای بین کار و عملکرد پاسخ همودینامیک مورد انتظار در یک مطالعه اخیر توسط  Brin و دیگران نشان داده شده است.

پردازش تصویر

مجموعه داده ها برای هر بیمار به یک ایستگاه کاری بیرونی انتقال داده شدند و پیش پردازش با استفاده از نرم افزار DynaSuiteNeuro اجرا شد.

تصاویر پس از کنتراست T1 و SWI همراه با تصاویر قبل از کنتراست T1 با استفاده از یک الگوریتم جسم سخت ثبت شدند.

اطلاعات کارBH BOLD EPI اولیه ابتدا به صورت موقتی درون یابی شدند تا این حقیقت را تصحیح کنند که تکه های مختلف در زمان های مختلف به دست آمدند و سپس هر حجم در یک مرجع ثبت شد تا حرکت اصلی ملایم را در طی اکتساب داده های اصلی اصلاح کند. مجموعه داده های تغییر زمانی و اصلاح حرکتی سپس همراه با تصاویر قبل از کنتراستT1 با استفاده از یک الگوریتم جسم سخت ثبت شدند.

متدهای آماری

ضریب ارتباط درون طبقه ای(هاICC) ؛ به عنوان مثال نسبت بین واریانس تابع به واریانس کل مقادیر برای rvol, rflow و rCVR محاسبه شد. مقدار متوسط و انحراف استاندارد برای این مقادیر گزارش شدند. تجزیه و تحلیل رابطه آماری بین rvol و rCVR و بین rflow و rCVR با استفاده از مقادیر متوسط توسط رگرسیون ساده برای هر درجه از تومور اجرا شد. تست های آماری غیر پارامتریک Kruskall Wallis و Mann Whitney مورد اجرا قرار گرفتند تا تفاوت بین تقسیم rvol، rflow و rCVR را در بین درجات مختلف تومور ارزیابی کنند. یک نمونه تست Wilcoxon برای ارزیابی اینکه در چه جمعیتی از بیماران نسبت نرمال شده CVR به طور معناداری کمتر از یک باشد. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از OriginPro 8.0.اجرا شد.

نتایج

هیچ موردی از این جهت که تحت تاثیر ارتیفکت های حساسیتی شدید باشد به طوری که نیاز به کنارگذاشته شدن از بررسی ROI داشته باشد مدنظر قرار نگرفت. در این مطالعه در همه موارد، تقریبا توافق صد درصدی بین مناطقی وجود داشت که فاقد فعال سازی مورد انتظار درنواحی حسی_ حرکتی و زبانی بر روی طرح های فعال سازی BOLDمرتبط با کار، همانطور که در تصاویرfMRIبالینی پس پردازش شده بر روی سرورPACS ما به عنوان بخشی از پرونده پزشکی الکترونیکی موجود برای هر بیمار تصویر سازی شد و نواحی CVR کاهش یافته منطقه ای در طرح های BOLD BH CVR وجود داشت. این ثابت کننده این بود که CVRکاهش یافته ناحیه ای در هر بیمار ریسک بالایی از NVU را منعکس می کند. همانطور که جدول 1 نشان می دهد 94.7 درصد توافق دیده شد که در آن یک مورد جداافتاده وجود داشت که یک تومور ریشه دار را نشان می داد که تنها شامل کورتکس جزیره ای چپ و عقد ه های قاعده ای چپ بدون هیچ گسترشی در کورتکس قدامی چپ و کورتکس گیجگاهی در نواحی مدنظر برای فعال سازی قشری زبان بود. در شکل 2 دو نمونه نشان دهنده طرح های فعال سازی BOLDمرکب مربوط به کار و طرح های BH CVRمتناظر مورد درجه یک و درجه دو در این مطالعه ارائه می شوند. در هر دم مورد فقدان فعال سازی کاری در مناطقی که CVR به صورت ناحیه ا کاهش یافته است وجود دارد؛ در نمونه شماره یک، فقدان فعال سازی مورد انتظار در ناحیه Wernicke در فعالیت های زبانی پذیرنده علی رغم نفوذ زبانی چپ در این بیمار راست دست دیده می شود، در حالی که در نمونه دو در یک فعالیت حسی_ حرکتی که در آن فعال سازی قرینه دو جانبه مورد انتظار است، عدم فعال سازی به صورت ipsilesionally در قشر حسی_ پیکری اولیه راست علی رغم وجود حرکت دست چپ که تقریبا به صورت بالینی حفظ شده است و عملکرد حسی دیده می شود.

بحث ها

اگرچه BOLD fMRI در حالت کلی یک تکنیک موثر ترسیم کردن قبل از جراحی است، شواهد فزاینده نشان می دهد که پاسخ BOLD در نزدیکی یا درون کورتکس بیمار ممکن است کاهش یابد و ممکن است به درستی فعالیت عصبی را منعکس نکند. به خصوص، خطر بالای فعال سازی منفی کاذب در مجاورت تومور مغزی به دلیل NVU نگرانی درباره اعتبار BOLD fMRI در این محیط افزایش می دهد. بنابراین، وجود NVUایجادشده از طریق ضایعه ممکن است به استنباط های نادرست در ارتباط با جانبی گرایی نیمکرهای و دوباره سازماندهی عملکردی منجر شود. فرضیه ای که در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت این است که تصویر سازی BOLD BH CVRارزیابی بهتری ازNVU در بین همه درجات گلیوما نسبت به تصویر برداری پرفیوژن T2*DSC ایجاد خواهد کرد که تنها می تواند چنین خطری را در گلیوماهای درجه بالا که رگ زایی را نشان می دهند و در بیمارانی که تصویربرداری فانکشنال را برای برنامه ریزی قبل از جراحی تجربه کرده اند، کشف کند. برای آزمایش این فرضیه، ما CVR و متریک های پرفیوژن را در یک نمونه بسیار ناهمگن از تومورهای مغزی، شامل ضایعات WHO درجه دو،سه و چهارمقایسه کردیم.

این مقاله ISI در سال 2012 در نشریه سیج و در مجله فناوری در تحقیقات و درمان سرطان، توسط گروه رادیولوژی و علوم رادیولوژی منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله واکنش پذیری عروق مغزی و تصویربرداری پرفیوژن در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.