T1-Mapping des zervikalen Myelons bei degenerativer zervikaler Spinalkanalstenose

T1 mapping of the cervical spinal cord in degenerative cervical spinal canal stenosis

by Eva Eggert
Doctoral thesis
Date of Examination:2024-09-11
Date of issue:2024-09-03
Advisor:Prof. Dr. Jan Liman
Referee:Prof. Dr. Jan Liman
Referee:Dr. Marielle Sophie Ernst
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10700

 

 

Files in this item

Name:SUB_25082024_Eggert_Eva_Dissertation_PDF_Digital.pdf
Size:1.77Mb
Format:PDF

This file will be freely accessible after 2024-10-09.

Abstract

English

Cervical spinal canal stenosis is a common disease of the elderly and can cause a variety of symptoms. There are currently no standardised and clear treatment recommendations regarding the right treatment modality for different degrees of severity and the appropriate timing of surgical intervention. The diagnostics carried out in routine clinical examinations are often inconsistent in terms of imaging, instrumental and clinical findings, so that numerous research endeavours are currently underway to improve both diagnostics and therapy with regard to the clinical picture. Magnetic resonance imaging (MRI) is considered the gold standard in the imaging diagnostics of cervical spinal canal stenosis. The aim of this study was to evaluate MRI-based T1 mapping as a diagnostic tool for routine clinical practice. In the study, T1 mapping was performed on eleven patients and six controls using a 1.5 Tesla MRI scanner and on 31 patients and four controls using a 3 Tesla MRI scanner. The clinical examination included the Japanese Orthopaedic Association score, which tests motor function of the lower and upper extremities, sensory function of these extremities and the trunk, as well as autonomic dysfunction, the grip-and-release test and assessment of pain level using a numerical rating scale. Electrophysiological studies of the upper and lower extremities were also performed. Participants were selected on the basis of conventional T2-weighted MRI images, which were also used to categorise them according to different degrees of stenosis according to Kang et al. T1 mapping was performed at three levels (above, in and below the spinal canal stenosis) in participants with cervical spinal canal stenosis and at six levels (from C2 to C7) in healthy controls. The T1 maps were then analysed by manually identifying the spinal cord on the T1 maps and determining the mean T1 value in that area. It was found that in patients with grade I and grade II stenosis, T1 relaxation times were significantly lower in stenotic segments than in non-stenotic segments above and below. In addition, a decrease in T1 relaxation time was observed from grade I to grade II. In contrast, grade III showed higher measured values overall. However, when looking at the difference in T1 relaxation time between the respective stenosis and the segments above and below it, the increase in the degree of stenosis from grade I to grade III also showed an increase in the difference in T1 relaxation time, so that the T1 difference was identified as a promising marker for quantifying cervical spinal canal stenosis. There was no significant difference in the absolute T1 relaxation time across the entire cervical spinal cord in the healthy controls.
Keywords: T1-Mapping; cervical spinal canal stenosis; degenerative cervical myelopathy

German

Die zervikale Spinalkanalstenose ist eine häufige Erkrankung des Alters und kann vielfältige Symptome verursachen. Es gibt aktuell noch keine einheitlichen und klaren Therapieemp-fehlungen zur geeigneten Therapiemodalität bezüglich verschiedener Schweregrade und dem etwaigen Zeitpunkt für eine operative Therapie. Die in der klinischen Routineuntersuchung durchgeführte Diagnostik ist bezüglich bildgebender, apparativer und klinischer Befunde oft nicht konsistent, sodass aktuell zahlreiche Forschungsbemühungen angestellt werden, so-wohl die Diagnostik als auch die Therapie bezüglich des Krankheitsbildes zu verbessern. Die Magnetresonanztomographie (MRT) gilt in der bildgebenden Diagnostik bei zervikaler Spi-nalkanalstenose als Goldstandard. Das Ziel dieser Arbeit war die Evaluation von MRT-basiertem T1-Mapping als diagnosti-sches Instrument für die klinische Routine. In der durchgeführten Studie wurde T1-Mapping an elf Patient*innen und sechs Kontrollpersonen in einem 1,5 Tesla- sowie an 31 Patient*in-nen und 4 Kontrollpersonen an einem 3 Tesla-MRT-Gerät durchgeführt. Die außerdem durchgeführte klinische Untersuchung umfasste die Erhebung eines Punktwerts im Score der Japanese Orthopaedic Association, der die motorische Funktion von unterer und oberer Ext-remität sowie die sensible Funktion dieser und des Stammes und auch autonome Störungen prüft, die Durchführung des Grip-and-Release-Tests, sowie die Erfassung des Schmerzniveaus mittels numerischer Rating-Skala. Zudem erfolgten elektrophysiologische Untersuchungen der oberen und unteren Extremität. Die Auswahl der Teilnehmenden erfolgte anhand von konventionellen T2-gewichteten MRT-Aufnahmen, anhand derer zudem eine Einteilung nach verschiedenen Stenosegraden nach Kang et al. vorgenommen wurde. Bei von einer zervikalen Spinalkanalstenose betroffenen Untersuchten wurde das T1-Mapping auf drei Höhen (über, in und unter der Spinalkanalstenose) und bei Kontrollpersonen auf sechs Hö-hen (von C2 bis C7) durchgeführt. Die T1-Karten wurden anschließend mittels manueller Einzeichnung des Rückenmarks in den T1-Karten und der Ermittlung des mittleren T1-Wertes in diesem Bereich ausgewertet. Es zeigte sich, dass bei Patient*innen mit Grad I- und Grad II-Stenosen die T1-Relaxations-zeiten in stenotischen Segmenten signifikant niedriger waren als in nicht-stenotischen Seg-menten darüber und darunter. Darüber hinaus konnte ein Abfall der T1-Relaxationszeit von Grad I zu Grad II beobachtet werden. Demgegenüber ergaben sich bei Grad III-Stenosen insgesamt höhere Messwerte. Bei Betrachtung der Differenz der T1-Relaxationszeit zwi-schen der jeweiligen Stenose und den Segmenten darüber und darunter konnte jedoch mit dem Anstieg des Stenosegrades von Grad I bis Grad III auch der Anstieg der Differenz der T1-Relaxationszeit gezeigt werden, sodass die T1-Differenz als vielversprechender Marker für eine Quantifizierung von zervikalen Spinalkanalstenosen identifiziert wurde. Bei den Kontrollpersonen zeigte sich über das gesamte zervikale Rückenmark hinweg kein signifi-kanter Unterschied der absoluten T1-Relaxationszeit.
Schlagwörter: T1-Mapping; degenerative zervikale Spinalkanalstenose; zervikale Myelopathie