Keskittämisasetuksen voimaanastumisen (5/2011) jälkeen

Transkriptio

1 Keskittämisasetuksen voimaanastumisen (5/2011) jälkeen TRAUMAATTINEN SELKÄYDINVAMMA Epidemiologiaa ja diffuusiotensorikuvantamisen soveltaminen kaulaydinvaurion arviointiin Taysiin on ohjautunut potilaita yhteensä 11 shp:n alueelta väestöpohja n.2.8 milj. asukasta KYS ja TYKS huolehtivat itse syvpotilaiden akuuttihoidosta Fysiatriyhdistyksen tieteellinen syyskoulutus el Eerika Koskinen Tays +KYS Hoitoa, kuntoutusta ja seurantaa toteutetaan myös keskussairaalatasolla, erityisesti sairausperäisten selkäydinvammapotilaiden kohdalla Kumppanuussopimus Seinäjoen keskussairaalan kanssa +TYKS TRAUMAATTISEN SELKÄYDINVAMMAN INSIDENSSI 2012 PPSHP ja PSHP:n alueella 38/milj SAIRAUSPERÄISEN SELKÄYDINVAMMAN INSIDENSSI 2012 PPSHP ja PSHP:n alueella 32/milj USA 40/milj-56/milj (NSCISC 2013, Selvarajah et al. 2014) Kanada 41/milj (Noonan et al.) Viro 40/milj (Sabre et al. 2012) L-Eurooppa 16/milj (Lee et al. 2014) Ruotsi 20/milj (Divanoglou & Levi 2009) Suomi 13.8/milj (Ahoniemi et al. 2008) New et al USA Kanada Italia Hollanti Ranska Saksa 52/milj 73/milj 11/milj 8/milj 7/milj 4/milj KAATUMISEN AIHEUTTAMAT KAULARANKAVAMMAT SUOMESSA (Kannus et al 2007, Korhonen et al 2014) KAATUMISEN AIHEUTTAMAT KAULARANKAVAMMAT SUOMESSA (yli 50-vuotiaat), ENNUSTE AD (Korhonen et al 2014) YLI 50v YLI 50v YLI 50v 20-49v 20-49v IKÄVAKIOITU ILMAANTUVUUS LUKUMÄÄRÄ LUKUMÄÄRÄ 1

2 SELKÄYDINVAMMA JA DTI Diffuusiotensorikuvantamisen (DTI) mahdollisuudet? Miten laajat vaikutukset syv:lla on vaurioalueen ulkopuolisiin valkean aineen ratoihin? Miten DTI soveltuu selkäytimen alueen tutkimiseen? DTI vamman vaikeusasteen ja ennusteen arvioinnissa? Tavoitteiltaan realistinen, yksilöllinen ja tehokas kuntoutus Kotiutumiseen tähtäävien toimien suunnittelu, järjestäminen ja toteutus hyvissä ajoin Uusien hoito- ja kuntoutusmuotojen tehon arviointi SELKÄYDINVAMMAN VAIKEUSASTEEN JA TOIPUMISENNUSTEEN ARVIOINTI Selkäydinvammaluokitus ISNCSCI = International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury Magneettikuvantaminen Puuttuu herkkä ja tarkka noninvasiivinen menetelmä hermosäikeiden tilanteen tutkimiseksi selkäydinvamman jälkeen DIFFUUSIO l. Brownin liike Molekyylien sattumanvarainen lämpöliike ( random walk ) Vapaa diffuusio Suuntautunut diffuusio DIFFUUSIOTENSORIKUVANTAMINEN l. DTI Diffuusio mitataan magneettikuvantamisen keinoin vähintää kuudessa eri suunnassa Mittauksista luodaan kullekin kuva-alkiolle l. vokselille (kokoluokka mm:ssä) diffuusioliikkeen kolmiulotteinen matemaattinen malli eli diffuusiotensori Tensorista on mahdollista johtaa symmetrisen kolmiulotteisen diffuusioellipsoidin pisimmän, keskikokoisen ja lyhyimmän akselin pituus (ominaisarvot: 1, 2, 3) ja suuntautuminen (ominaisvektorit: v1, v2, v3) joiden pohjalta on mahdollista määrittää diffuusion määrä, anisotropian aste sekä pääasiallinen suunta Isotropinen diffuusio Anisotropinen diffuusio DTI-ARVOJA 1, 2, 3 (diffuusiotensorin ominaisarvot) diffuusioellipsoidin akselien pituus suurimmasta pienimpään (mm²/s) ADC (apparent diffusion coefficient)= ( )/3 diffuusion voimakkuus (mm²/s) FA = (fractional anisotropy) = 1 ( 1 2) 2 +( 2 3) 2 +( 3 1) diffuusion suuntautuneisuuden aste skalaarinen, arvo vaihtelee välillä 0-1 HERMOKUDOS ja DTI Terveessä hermokudoksen valkeassa aineessa diffuusio on voimakkaasti suuntautunutta ja se tapahtuu pääasiallisesti aksonien suuntaisesti Mm. aksonien määrä, yhdensuuntaisuus, halkaisija, tiheys ja myelinisaatio vaikuttavat DTI arvoihin Terveen keskushermoston alueella DTI arvot vaihtelevat mittausalueesta riippuen Corpus callosum FA > Centrum semiovale FA Normaalin ikääntymisen myötä FA laskee ja ADC nousee Aivojen osalta viitettä myös sukupuolen vaikutuksesta 2

3 MITÄ DTI ARVOJEN MUUTOKSET KERTOVAT? Yleisimmin kliinisessä työssä/tutkimuksessa käytetyillä asetuksilla DTI-kuvantaminen heijastaa pääasiassa keskushermoston solunulkoisen tilan tilavuuden muutoksia ja diffuusion määrää ADC l. diffuusion voimakkuus Akuutti iskeminen aivoinfarkti sytotoksinen ödema ja solut turpoaminen solunulkoinen tilavuus pienenee vesimolekyylien diffuusio rajoittuu ADC laskee Krooninen iskemia-alue normaali kudosrakenne hajoaa kudosnestettä kertyy solunulkoiseen tilaan ADC nousee FA l. diffuusion suuntautuneisuus Heijastaa valkean aineen mikroskooppisen rakenteen yhtenäisyyttä Aksonien vaurioituminen FA laskee SELKÄYDINVAMMA JA DTI ARVOT VOIMA VÄLITÖN SEKUNDAARI ARPEUTUMINEN SOLUJEN VARIO KUOLEMA Hapenpuute Turvotus Tulehdusreaktio Demyelinaatio Eksitotoksisuus Vapaat radikaalit Arpeutuminen: Hajonnut kudosrakenne Nesteen kertyminen solunulkoiseen tilaan FA:n lasku ja ADC:n nousu KROONINEN HERMORATOJEN DEGENERAATIO Aksonien tuhoutuminen Demyelinaatio Glioosi FA:n lasku, ADC:n maltillinen nousu SUUNTA-VÄRIKOODATTU FA KARTTA Oletus: diffuusion pääasiallinen suunta diffuusioellipsoidissa edustaa hermosäikeiden suuntaa vokselissa suunta-värikoodattu FA kartta Valkean aineen ratojen suunta visuaalisessa muodossa Vihreä anterior-posterior suunta Sininen kraniokaudaali suunta Punainen sivusuunta DTI-RAAKADATAN ANALYYSIMENETELMIÄ ROI (region of interest) Rajataan halutunmuotoisia ja kokoisia alueita, joista tietokone laskee DTI-arvot Traktografia Tietokone vertaa vierekkäisten vokselien diffuusion päävektoreita toisiinsa ja mallintaa laskennallisesti diffuusion vapaimman etenemisreitin muodostaa pääosin perinteistä neuroanatomiaa vastaavia hermo rata kokonaisuuksiaja mahdollistaa näiden kvantitatiivisen analyysin Vokselipohjaiset (VBA, TBSS) Keskiarvoistetaan verrokki ja potilasryhmien MRI-kuvien informaatio ns. standarditilavuudeksi Tähän sijoitetaan keskiarvoistettu potilaiden ja verrokkien DTIinformaatio Keskiarvoaivoissa jokainen vokseli edustaa keskiarvoa koko ryhmän vastaavan vokselin DTI-arvoista Soveltuu lähinnä ryhmävertailuihin Mahdollistaa esim. koko aivojen alueen analyysin SCISSORS Spinal Cord Injury Series of Tampere -Retrospective Study 34 potilasta, joilla kaularangan alueen tapaturmainen selkäydinvamma Aivojen ja kaulaytimen MRI DTI sekvenssein Kliininen vamman tason ja vaikeusasteen luokitus Toimintakykyarvio Urodynamia, eli virtsateiden toiminnan tutkimus Neuropsykologinen tutkimus Unipolygrafia 40 verrokkia KORTIKOSPINAALIRATA DTI-MITTAUSTEN KOHTEENA Kortikospinaalirata välittää tahdonalaisia liikekäskyjä motoriselta aivokuorelta selkäytimen liikehermosoluihin DTI arvot mitattiin ROImenetelmällä yhteensä 6 kortikospinaaliradan tasolta selkäytimen ja aivojen alueelta 3

4 POTILASAINEISTO KAULAYTIMEN MITTAUSTASOT (T2 sagittal) VERROKKI AIS D POTILAS AIS A POTILAS Kaulaytimen mittaustasot 1) C2-C3 taso alueella, jossa ei MRI:ssä traumaan sopivia löydöksiä 2) Välittömästi MRI:ssä näkyvän vaurion yläpuolelta MRI LÖYDÖKSET (T2*aksial) Värikoodattu FA kartta ja ROImittausalueet (aksial) C2-3 C2-3 Vauriotaso VERROKKI AIS D POTILAS AIS A POTILAS VERROKKI AIS D POTILAS AIS A POTILAS KAULAYTIMEN DTI KORRELAATIOT YDIN Vauriotaso FIMtoimintakykymittari Vaurion taso Taso C2-C3 * p<0.01 4

5 AIVOJEN ALUEEN MITTAUSTASOT kortikospinaaliradan alue CORTIKO- SPINAALI- RATA DTI-ARVOT KORRELAATIOT AIVOJEN ALUE TBSS tract based spatial statistics Miten syv vaikuttaa vaurioalueen ulkopuolisiin valkean aineen ratoihin? Syv aiheuttaa DTI:n avulla todennettavia muutoksia MRI:ssä erottuvan vaurioalueen ulkopuolelle sekä selkäytimen, että aivojen valkean aineen mikroskooppiseen rakenteeseen Taustalla mahdollisesti: Ydin, vaurion taso FA lasku ja ADC nousu primaarivaurio ja sekundaarinen degeneraatio Ydin, C2-C3 taso FA lasku ja ADC nousu sekundaarinen degeneraatio Aivorungon alue FA lasku sekundaarinen degeneraatio Centrum semiovalen takaosan alue FA lasku, ADC nousu aivokuoren neuronien runko-osan kutistuminen primaarisella motorisella (ja sensorisella) korteksilla? (Yamamoto et al. 1989) Todetut DTI-arvojen muutokset ovat yhteydessä potilaan vaurion vaikeusastetta ja toimintakykyä kuvaavien arvojen kanssa DTI-arvoista FA:n lasku on herkin kuvaamaan vaurion astetta Miten DTI soveltuu selkäytimen alueen tutkimiseen? Ytimen yläosasta mitattuja arvoja voidaan hyödyntää vauriotason mittausarvojen sijasta hermoratojen tilanteen arvioimiseen syv:n jälkeen Itse vaurioalueella luotettavien mittausten tekeminen on usein vaikeaa mm. luunmurtumien, pehmytkudosvaurioiden ja fiksaatiomateriaalien aiheuttamien artefaktien vuoksi Koko ytimen käsittävä ROI käyttökelpoinen Antoi kliinisesti relevantteja tuloksia lateraalifunikkeleiden alueilta tehtyjen mittausten tavoin Teknisesti helpompi toteuttaa erit. vaurioalueella missä harmaan ja valkoisen rajaa hankala erottaa Käytetty ROI menetelmä teknisesti yksinkertainen ja vaatii vähäistä raakadatan manipulaatiota Menetelmän toistettavuus hyvä 5

6 DTI vamman vaikeusasteen ja ennusteen arvioinnissa? Kroonisessa syv:ssa DTI arvot korreloivat ryhmätasolla vamman vaikeusasteen ja potilaan toimintakykymittarin tulosten kanssa Jatkossa: Miten DTI arvot muuttuvat akuutin selkäydinvaurion jälkeen? Ovatko akuutin vaiheen DTI muutokset yhteydessä potilaan kliinisesti todetun vamman vaikeusasteen kanssa? Onko akuutin vaiheen DTI muutoksilla ennustearvoa ajatellen potilaan toipumista? DTI hoitointerventioiden tehon seurantamenetelmänä? HUOMIOITAVIA ASIOITA DTI-arvojen vertailu eri tutkimusten kesken ongelmallista Artefakteille herkkä menetelmä Mittaajan kokemus vaikuttaa toistettavuuteen ROI -menetelmää käytettäessä pienten mittausalueiden ulkopuolelle saattaa jäädä merkittäviä löydöksiä DTI ei ole etiologisesti tarkka! Esitetyt tutkimustulokset merkittäviä ryhmätasolla 6