Πολυπαραμετρική ανάλυση των ποσοτικών δεικτών διαφορετικών μη συμβατικών τεχνικών μαγνητικής τομογραφίας στη μελέτη των ασθενών με σκλήρυνση κατά πλάκας και κλινικά μεμονωμένο σύνδρομο
Authors: Κοντοπόδης Ελευθέριος 
Published: September 2021

Η σκλήρυνση κατά πλάκας (ΣΚΠ) είναι μία χρόνια φλεγμονώδης απομυελινωτική νόσος του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ), η οποία προσβάλει κυρίως νέους. Αν και η ακριβής αιτιολογία της ΣΚΠ παραμένει κατά κύριο λόγο άγνωστη, είναι μία αυτοάνοση νόσος στην οποία τα ενεργοποιημένα Τ-κύτταρα περνώντας τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό μεταφέρονται από την περιφέρεια στο ΚΝΣ, προκαλώντας τον σχηματισμό φλεγμονωδών απομυελινωτικών εστιών. Σε πρόσφατες έρευνες οι οποίες εξετάζουν την ποσοτική ανάλυση δεδομένων αιμάτωσης ΑΜΣ, έχει δειχθεί ο κρίσιμος ρόλος που έχει η δυσλειτουργία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού στην παθολογία εστιών ΣΚΠ. Η ακρίβεια των δεδομένων αιμάτωσης καθώς και οι τεχνικές επεξεργασίας επηρεάζουν κατά πολύ την ακρίβεια των παραμετρικών χαρτών. Για τον λόγο αυτό, η σχεδίαση απεικονιστικών πρωτοκόλλων και μεθόδων ανάλυσης, προσαρμοσμένων στις ανάγκες των συγκεκριμένων παθολογιών, είναι υψηλής σημασίας στην κλινική πράξη. Ο κύριος σκοπός της παρούσας διατριβής είναι να προσφέρει μια ενδελεχή ερευνητική μεθοδολογία για την εφαρμογή τεχνικών αιμάτωσης ΑΜΣ σε ασθενείς με ΣΚΠ και κλινικά μεμονωμένο σύνδρομο (ΚΜΣ). Για αυτό τον σκοπό, αναπτύχθηκε η ακόλουθη ερευνητική μεθοδολογία: 1) Σχεδιάστηκε ένα νέο πρωτόκολλο Αιμάτωσης ΑΜΣ με Δυναμική ενίσχυση σκιαγραφικής ουσίας (DCE). Αυτό το νέο πρωτόκολλο κατάφερε να τριπλασιάσει το χρονικό παράθυρο παρατήρησης, με ελάχιστη επιβάρυνση στον χρόνο απεικόνισης. Εξαιτίας του επιπλέον κόστους για την απόκτηση εμπορικού λογισμικού φαρμακοκινητικής (ΦΚ) ανάλυσης καθώς και την τροποποίησης αυτών των πλατφορμών για να αναλύσουν νέα πρωτόκολλα, υλοποιήθηκε και παραμετροποιήθηκε λογισμικό ανάλυσης ΦΚ δεδομένων. 2) Το υπολογιστικό λογισμικό ελέγχθηκε σε μια ομάδα ασθενών με καρκίνο του μαστού, προβλέποντας το αποτέλεσμα της θεραπείας πριν από την έναρξη της θεραπείας καθώς και νωρίς στον θεραπευτικό κύκλο. Η καλύτερη παράμετρος πρόβλεψης στην πρώτη επαναληπτική εξέταση, η οποία είχε υψηλό εμβαδόν κάτω από την καμπύλη (AUC) και ευαισθησία και ειδικότητα πάνω από 50%, ήταν η μέση τιμή της σταθεράς ανταλλαγής μεταξύ του εξωκυττάριου – εξωαγγειακού χώρου και του αγγειακού χώρου, kep (ΑUC 73,4%), ενώ το 80ο εκατοστημόριο του εξωκυττάριου – εξωαγγειακού, ve, είχε την υψηλότερη ακρίβεια πριν από την έναρξη της θεραπείας με AUC 78,5%.3). Με το νέο χρονικά αυξημένο καθώς και με το συμβατικό πρωτόκολλο δυναμικής ενίσχυσης σκιαγραφικής ουσίας απεικονίστηκε μια ομάδα ασθενών με ΣΚΠ με σκοπό την διερεύνηση των παραμέτρων του πρωτοκόλλου και των ΦΚ παραμέτρων για την ακριβέστερη ποσοτικοποίηση ενεργών απομυελινωτικών εστιών. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το χρονικά αυξημένο πρωτόκολλο ποσοτικοποίησε με καλύτερη ακρίβεια τις ενεργές εστίες, ανιχνεύοντας κατά μέσο όρο 49% περισσότερα εικονοστοιχεία που προσλαμβάνουν σκιαγραφική ουσία, σε σύγκριση με το συμβατικό πρωτόκολλο. Επίσης, μετά από ενδελεχή συγκριτική ανάλυση αποδείχθηκε ότι το επιμηκυσμένο μοντέλο του Τοφτς ήταν το καλύτερο ΦΚ μοντέλο για την ποσοτικοποίηση ενεργών εστιών ΣΚΠ και ΚΜΣ.4) Το νέο χρονικά εκτεταμένο πρωτόκολλο καθώς και το συμβατικό πρωτόκολλο δυναμικής ενίσχυσης σκιαγραφικής ουσίας, εφαρμόστηκαν σε μια ομάδα ασθενών με ΣΚΠ και ΚΜΣ, με σκοπό να υπολογιστούν οι ΦΚ παράμετροι, όπως η σταθερά ανταλλαγής από τον αγγειακό χώρο στον εξωκυττάριο – εξωαγγειακό χώρο, ktrans, και ο εξωαγγειακός χώρος, vp, σε περιοχές φυσιολογικά απεικονιζόμενης λευκής ουσίας και απομυελινωτικές πλάκες. Οι ΦΚ παράμετροι που προέρχονται από το νέο πρωτόκολλο κατάφεραν καλύτερο χαρακτηρισμό των διαφόρων τύπων ιστών και καλύτερο διαχωρισμό αυτών από την φυσιολογικά απεικονιζόμενη λευκή ουσία σε σύγκριση με το συμβατικό πρωτόκολλο.5). Επίσης, αν και η γνωστική έκπτωση είναι κοινή στην ΣΚΠ, η υποκείμενη παθοφυσιολογία είναι κατά κύριο λόγο άγνωστη, ενώ οι συμβατικές τεχνικές ΑΜΣ δεν παρέχουν ισχυρές συσχετίσεις με νευροφυσιολογικές διαταραχές. Για αυτό τον λόγο, η παρούσα διατριβή εξέτασε την συσχέτιση των ΦΚ παραμέτρων από τα δεδομένα με δυναμική ενίσχυση σκιαγραφικής ουσίας σε ασθενείς με ΣΚΠ και ΚΜΣ με πολλαπλές κλινικές μεταβλητές, όπως διάρκεια ασθένειας και το σκορ διευρυμένης κλίμακας κατάστασης αναπηρίας EDSS. Τα αρχικά αποτελέσματα σε μια υποομάδα ασθενών, αναφέρουν ότι υπάρχουν μέτριες συσχετίσεις μεταξύ αυτών του ktrans και του EDSS στον μετωπιαίο, βρεγματικό και ινιακό λοβό. Επίσης, βρέθηκαν ισχυρές συσχετίσεις μεταξύ των τιμών της διαπερατότητας στην φυσιολογικά απεικονιζόμενη λευκή ουσία και επιδόσεων σε δοκιμασίες μνήμης επεισοδίων, λεκτικής και κινητικής ευχέρειας (λεπτή κινητικότητα). Επιπλέων συσχετίσεις βρέθηκαν μεταξύ των τιμών διαπερατότητας και της αποδοτικότητας χειρισμών ακριβείας μέσω του χρόνου ολοκλήρωσης του τεστ Grooved pegboard. 6) Η δυναμική ενίσχυση σκιαγραφικής ουσίας και η δυναμική με αντίθεση μαγνητικής επιδεκτικότητας (DSC) τεχνικές αιμάτωσης, παρέχουν πληροφορίες για την ρήξη του αιματοεγκεφαλικού φραγμού και τις εγκεφαλικές αιμοδυναμικές παραμέτρους αντίστοιχα. Η συσχέτιση ποσοτικών παραμέτρων οι οποίες προέρχονται από την εφαρμογή των δύο αυτών πρωτοκόλλων αιμάτωσης σε ασθενείς με ΣΚΠ και ΚΜΣ δεν έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα. Για τον σκοπό αυτό, η παρούσα διατριβή εξέτασε τη σχέση μεταξύ παραμετρικών χαρτών DSC και DCE σε μια υποομάδα ασθενών και βρήκε ότι υπάρχουν συσχετίσεις, ενώ τα συνολικά αποτελέσματα στην πλήρη ομάδα ασθενών θα δημοσιευθούν στο άμεσο μέλλον. Πιο συγκεκριμένα, θετικές συσχετίσεις βρέθηκαν μεταξύ του ktrans, του CBF και του CBV σε περιοχές φυσιολογικά απεικονιζόμενης λευκής ουσίας με την χρήση του συμβατικού πρωτοκόλλου, αλλά αυτές δεν χαρακτηρίζουν μεμονωμένα τις κλινικές ομάδες. Συνοψίζοντας, η παρούσα διατριβή παρουσίασε ένα νέο χρονικά επιμυκησμένο πρωτόκολλο DCE το οποίο επιβάρυνε ελάχιστα τον συνολικό χρόνο απεικόνισης, καθώς επίσης και ένα λογισμικό ΦΚ ανάλυσης, το οποίο κατάφερε να ποσοτικοποιήσει με ακρίβεια ενεργές εστίες ασθενών με ΣΚΠ και ΚΜΣ σε σχέση με το συμβατικό πρωτόκολλο. Επίσης, τα αρχικά αποτελέσματα της διατριβής δείχνουν ότι το νέο χρονικά εκτεταμένο πρωτόκολλο πέτυχε καλύτερο διαχωρισμό των εστιών ΣΚΠ, και βρέθηκαν μέσω αυτού συσχετίσεις με κλινικές μεταβλητές και ειδικές νευροψυχολογικές διαταραχές. Μελλοντική δουλειά αυτής της διατριβής, στοχεύει στην επιπλέον τεκμηρίωση των πρωίμων αποτελεσμάτων, εφαρμόζοντας το πρωτόκολλο δυναμικής ενίσχυσης σκιαγραφικής ουσίας σε μια μεγαλύτερη ομάδα ασθενών με ΣΚΠ και ΚΜΣ, καθώς και την διερεύνηση των συσχετίσεων των παραγόμενων ποσοτικών παραμέτρων δυναμικής ενίσχυσης σκιαγραφικής ουσίας με νευροψυχιατρικές μετρήσεις, όπως επίσης και με τις αιμοδυναμικές παραμέτρους του πρωτοκόλλου με δυναμική αντίθεση μαγνητικής επιδεκτικότητας.