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Feasibility of diffusion tensor tractography of brachial plexus injuries at 1.5 T.

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Feasibility of diffusion tensor tractography of brachial plexus injuries at 1.5 T.

1.5Tの腕神経叢損傷の拡散テンソルtractographyの実現可能性。

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Author

Roberto Gasparotti, Giovanni Lodoli, Avner Meoded, Francesco Carletti, Debora Garozzo, Stefano Ferraresi

Affiliation

From the *Neuroradiology Unit, Department of Diagnostic Imaging, Spedali Civili, Brescia University School of Medicine, Brescia, Italy; †Department of Neuroimaging, Institute of Psychiatry, King's College London, London, United Kingdom; and ‡Neurosurgery Unit, Department of Neurological Sciences, Ospedale della Misericordia, Rovigo, Italy.

Abstract

OBJECTIVE: The objective of this study was to examine the feasibility of diffusion tensor imaging and diffusion tensor tractography (DTT) at 1.5 T for the detection of nerve root avulsions in patients with brachial plexus injuries (BPI).

 

MATERIALS AND METHODS: We performed a 1.5-T magnetic resonance imaging on 28 patients (mean [SD] age, 25 [9.1]) with BPI using the following imaging protocol: (a) magnetic resonance myelography (MRM), (b) magnetic resonance neurography, and (c) diffusion tensor imaging. A reproducible tractography approach was developed to assess the myeloradicular continuity, which consists of multiple regions of interests placed on each hemicord, including the ventral and dorsal rootlets from C4 to T2 nerve roots. Two independent observers blindly evaluated DTT and MRM studies. The degree of agreement between DTT and MRM findings was estimated on a per-root basis on the 140 nerve roots (C5-T1) on the injured side by calculation of the κ coefficient (K value) and the Bland-Altman plot analysis. The diagnostic accuracy of DTT was assessed by comparing it with the MRM findings of the 140 nerve roots on the injured side on a per-root basis.

 

RESULTS: Diffusion tensor tractography allowed a complete visualization of the C5-T1 intact nerve roots on the normal side in 100% of studies.Complete nerve root avulsions were recognized on DTT either as a total loss of fibers or as a very short segment of incoherent fibers in apparent continuity with the spinal cord.The MRM identified 88 intact nerve roots (62.9%), 44 completely avulsed nerve roots (31.4%), and 8 partially avulsed nerve roots (5.7%). The DTT and MRM were concordant in 127 of the 140 nerve roots (90.7%) and exhibited an excellent overall agreement (K value, 80.8). The brachial plexus DTT had an 88.1% sensitivity, 98.1% positive predictive value, 98.8% specificity, 92.6 negative predictive value, and a 94.5% overall accuracy for detecting the presence of a nerve root avulsion. The κ coefficients for the interobserver reliability of DTT and MRM were 0.85 and 0.80, respectively.

 

CONCLUSIONS: Our results suggest that cervical nerve root avulsions can be successfully visualized at 1.5 T in patients with BPI despite the anatomical complexity and susceptibility and motion artifacts. We propose that DTT is a reliable and reproducible method for the investigation of BPI because it provides a successful anatomical and functional display of neural structures that are not otherwise attainable with conventional studies.

 

目的本研究の目的は、腕神経叢損傷(BPI)患者で、神経根捻除の検出のために、1.5Tで拡散テンソル画像と拡散テンソルtractography(DTT)の実現可能性を調べることになっていた。
材料と方法:我々は、以下の画像診断プロトコルを使用しているBPIを有する28例の患者(年齢、25 [9.1]を意味する[SD])の上で、1.5Tの磁気共鳴映像法を実行した: (a) 磁気共鳴脊髄造影法(MRM)、(b)磁気共鳴神経記録と(c)拡散テンソル画像。
再生可能なtractographyアプローチは、C4からT2神経根まで腹部および背面の細根を含む骨髄根性連続(それは各血帯に配置される利益の複数の領域から成る)を評価するために展開された。
2人の独立観察者はDTTを盲目的に評価した、そして、MRMは研究する。
DTTとMRM所見との一致の程度はκ係数(K値)の算出によって傷ついた側で140の神経根(C5-T1)の上で根当たりのベースで推定された、そして、ブランド-オールトマンは分析を表す。
DTTの診断精度は、根当たりのベースで傷ついた側でそれを140の神経根のMRM調査結果と比較することによって評価された。
結果studies.Complete神経根捻除の100%の正常な側の上のC5-T1完全な神経根の完全な明視化が線維の全損として、または、脊髄による顕性連続の首尾一貫しない線維の非常に短い部分としてDTTの上で認められると、拡散テンソルtractographyは認めた。
MRMは88の完全な神経根(62.9%)を特定した、44は神経根(31.4%)を完全に剥離した、そして、8は神経根(5.7%)を部分的に剥離した。
DTTとMRMは、140の神経根のうちの127(90.7%)で調和性で、優れた全体の合意(K値、80.8)を示した。
腕神経叢DTTは、神経根捻除の存在を検出するために、88.1%の感度、98.1%の陽性予測値、98.8%の特異性、92.6の陰性予測値と94.5%の全体の精度を持った。
DTTとMRMの観察者間の信頼性のためのκ係数は、それぞれ0.85と0.80あった。
結論:我々の結果は、頸神経神経根引き抜き損傷が解剖学的複雑さと感染性と運動人工産物にもかかわらずBPIを有する患者で1.5Tでうまく視覚化されることができることを示唆する。
我々は、それがさもなければ従来の研究で達成できない神経構造の成功した解剖学的および機能的な表示を提供するので、DTTがBPIの調査のための信頼性が高いおよび再生可能な方法であることを提案する。


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