DTIトラクトベースの定量的感受性マッピング。回転不変の定量的尺度を用いた自己臍帯血細胞療法中の脳性麻痺患者の脳接続性変化における髄膜形成の潜在的な役割を調査するための初期フィージビリティスタディ

DTI Tract-Based Quantitative Susceptibility Mapping: An Initial Feasibility Study to Investigate the Potential Role of Myelination in Brain Connectivity Change in Cerebral Palsy Patients During Autologous Cord Blood Cell Therapy Using a Rotationally-Invariant Quantitative Measure.

• Lijia Zhang
• Susan Ellor
• Jessica M Sun
• Chunlei Liu
• Joanne Kurtzburg
• Allen W Song

抄録

背景:

拡散テンソルイメージング（DTI）を用いたコネクトーム解析を用いたこれまでの研究では、自己臍帯血（UCB）幹細胞療法を受けた脳性麻痺（CP）患者においてコネクティビティが改善したことが明らかにされている。しかし、この接続性の改善のメカニズムは不明であり、さらなる解明が必要とされている。

BACKGROUND: Previous studies using diffusion tensor imaging (DTI)-based connectome analysis revealed improved connectivity in cerebral palsy (CP) patients who underwent autologous umbilical cord blood (UCB) stem-cell therapy. However, the potential mechanism for the connectivity increase remains unclear and needs to be further elucidated.

目的:

移植前の患者の運動機能の改善と脳の接続性の向上のメカニズムを明らかにするために、ミエリンに対する特異的な感度を持つ定量的感受性マッピング（QSM）の精度を向上させた技術を開発し、自己UCB幹細胞療法を受けたCP患者で観察された運動機能の改善と脳の接続性の向上の基礎的なメカニズムを解明するためにその使用を実証すること。

PURPOSE: To develop a technique with improved accuracy for quantitative susceptibility mapping (QSM) with unique sensitivity to myelin, and demonstrate its use in elucidating the underlying mechanism of the observed motor function improvement and brain connectivity increase in CP patients who received autologous UCB stem-cell therapy.

研究のタイプ:

展望。

STUDY TYPE: Prospective.

人口:

本研究では、CP小児における自家UCB幹細胞療法の無作為化プラセボ対照試験から、無傷の皮質脊髄路(CST)を有する小児CP患者8名(2.6±0.6歳)のコホートが含まれた。

POPULATION: A cohort of eight pediatric CP patients (2.6 ± 0.6 years of age) with intact corticospinal tracts (CST) from a randomized, placebo-controlled trial of autologous UCB stem-cell therapy in CP children was included in this study.

フィールド強度/シーケンス:

3.0TでのDTIと3D spoiled gradient recalled (SPGR) QSM。

FIELD STRENGTH/SEQUENCE: DTI and 3D spoiled gradient recalled (SPGR) QSM at 3.0T.

評価:

治療前後のCSTに沿った磁化率（χ）と回転不変磁化率異方性（MSA）が導出された。行動変化は66項目の総運動機能測定を用いて評価した。χとMSAの変化を、行動が大幅に改善した患者とそうでない患者で比較した。

ASSESSMENT: Pre- and posttreatment magnetic susceptibility (χ) and the rotationally-invariant magnetic susceptibility anisotropy (MSA) along the CST were derived. Behavioral changes were assessed using the 66-item Gross Motor Function Measurement. Changes in χ and MSA were compared between patients with and without substantial behavioral improvements.

統計的試験:

2 標本の t 検定を行い、有意に改善した患者と改善しなかった患者の間で、関心のある測定値（Δχ、ΔMSA、ΔFA）の変化の差を評価した。

STATISTICAL TESTS: Two-sample t-tests were performed to assess the differences in the changes of measurements of interest (Δχ, ΔMSA, and ΔFA) between patients who significantly improved and those who did not.

結果:

治療後に予想以上の運動改善を示した患者では、CSTに沿った脳室周囲領域で有意に多くのジアマグネティックΔχを示した（P = 0.003）。この領域のΔMSAをさらに解析すると、高反応者ではFAの増加と同時に有意に増加した（P = 0.006）。

RESULTS: Patients who demonstrated posttreatment motor improvements exceeding expectations showed significantly more diamagnetic Δχ in the periventricular region along the CST (P = 0.003). Further analysis on the ΔMSA of this region was significantly increased (P = 0.006) for high responders, along with concurrent FA increase.

データの結論:

これらの初期の知見は、DTIトラクトベースのQSM法が、臍帯血幹細胞治療を受けたCP小児の行動改善に関連した白質の変化を特徴づける可能性を示唆している。

DATA CONCLUSION: These initial findings suggest that the DTI tract-based QSM method has the potential to characterize white matter changes associated with behavioral improvements in CP children who underwent cord blood stem-cell therapy.

証拠のレベル:

2 TECHNICALEFFICACY: Stage2.

LEVEL OF EVIDENCE: 2 TECHNICAL EFFICACY: Stage 2.

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