Establishing a Novel Neural Tissue Deformation Biomarker for Type 1 Chiari Malformation
建立 1 型 Chiari 畸形的新型神经组织变形生物标志物
基本信息
- 批准号:10372652
- 负责人:
- 金额:$ 43.16万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-04-01 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AnatomyBiological MarkersBiomechanicsBrainBrain StemCardiacCerebellar tonsilCerebrospinal FluidChiari Malformation Type 1ClinicalClinical ManagementCommon Data ElementDataDiagnosisDiagnosticDiagnostic radiologic examinationDiseaseEarly DiagnosisEtiologyFunctional disorderFundingGoalsHeadacheImageIncidental FindingsLeadLeftLocationMagnetic Resonance ImagingMeasurementMeasuresMorphologyMotionMulticenter StudiesNeuraxisObstructionOperative Surgical ProceduresOutcomePathogenesisPatientsPhasePhysiciansPositioning AttributePosterior FossaPublicationsResearchResearch Project GrantsSpinal CordStretchingSymptomsTechniquesTestingTissuesTonsilUnited States National Institutes of HealthVertebral columnWorkbasebrain tissuebulk motioncommon symptomcostforamen magnumhigh riskmalformationmembernervous system disordernoveloperationovertreatmentpressurerelating to nervous systemskull basesuccesssymptomatic improvementtissue stresstool
项目摘要
Project Summary
Untreated Type 1 Chiari malformation (CM1) is a devastating neurological disorder that can be treated by a
high risk and costly brain operation. Since the decision to operate is often based on common symptoms, such
as headache, along with a single imaging measure of cerebellar tonsil position that is commonly recognized as
inadequate, the concern for under- and especially over-treatment is high. The CM1 public critically needs a
biomarker that better reflects CM1 pathophysiology, allowing physicians a more accurate surgical selection.
This proposal seeks to replace the simplistic CM1 diagnostic measure of cerebellar tonsil descent with a novel
MRI-based biomarker that quantifies intrinsic cardiac-induced stretching and compression (deformation) of the
brain and spinal cord. Our central hypothesis is that quantification of dynamic deformation within specific
central nervous system tissue regions will be a biomarker to help appropriately select people with >5 mm
tonsillar descent for surgical treatment. It is not possible to quantify neural tissue stress or pressure
noninvasively. However, tissue deformation can be measured noninvasively with phase contrast (PC) MRI or
displacement encoding with stimulated echoes (DENSE). Our preliminary data and publications show strong
evidence for the importance of neural tissue deformation assessment in CM1 and confirmed DENSE sequence
optimization and measurement reliability in the brain. Additionally, all members of our research team have
received multiple research grants focused on CM1 and worked together in multiple funded CM1 projects.
To test our hypothesis, in Aim 1, we will compare symptomatic CM1 patients, prior to surgery (N=20), to
healthy controls (N=20) using dynamic deformation parameters (bulk motion, compression, tension, and shear)
obtained at the spinal cord, brain stem, and cerebellar tonsils using PC MRI and DENSE. This aim will
establish dynamic deformation parameters as a biomarker for symptomatic CM1. In Aim 2, we will compare
neural tissue deformation in symptomatic CM1 patients (N=20) to asymptomatic subjects with >6 mm tonsillar
descent below the foramen magnum (N=20). This aim will establish dynamic deformation as a biomarker that
mitigates CM1 false-positive diagnosis. In Aim 3, we will determine how surgical treatment of CM1 alters
neural tissue deformation and its correlation with symptom improvement. This aim will allow understanding of
how deformation relates to surgical success. Our long-term goal is to develop advanced MR imaging and
analysis techniques to form a CM1 biomechanics analysis tool-set that can be used clinically and applied in a
multicenter study that will aid early detection, more precise diagnosis, and clinical management of CM1.
项目概要
未经治疗的 1 型 Chiari 畸形 (CM1) 是一种毁灭性的神经系统疾病,可以通过以下方法治疗:
高风险且昂贵的脑部手术。由于手术决定通常是基于常见症状,例如
如头痛,以及小脑扁桃体位置的单一成像测量,通常被认为是
的治疗不足,人们对治疗不足,尤其是过度治疗的担忧很高。 CM1 公众迫切需要
更好地反映 CM1 病理生理学的生物标志物,使医生能够更准确地选择手术。
该提案旨在用一种新颖的方法取代小脑扁桃体下降的简单 CM1 诊断方法
基于 MRI 的生物标志物,可量化心脏引起的内在拉伸和压缩(变形)
大脑和脊髓。我们的中心假设是特定范围内动态变形的量化
中枢神经系统组织区域将成为一个生物标志物,帮助正确选择直径>5毫米的人
扁桃体下降以进行手术治疗。无法量化神经组织压力或压力
非侵入性地。然而,组织变形可以通过相差 (PC) MRI 或
使用受激回波进行位移编码(DENSE)。我们的初步数据和出版物显示出强劲的
CM1 中神经组织变形评估重要性的证据并确认了 DENSE 序列
大脑的优化和测量可靠性。此外,我们研究团队的所有成员都
获得多项针对 CM1 的研究资助,并在多个资助的 CM1 项目中合作。
为了检验我们的假设,在目标 1 中,我们将在手术前 (N=20) 与有症状的 CM1 患者进行比较
使用动态变形参数(整体运动、压缩、拉伸和剪切)的健康对照(N=20)
使用 PC MRI 和 DENSE 在脊髓、脑干和小脑扁桃体获得。这一目标将
建立动态变形参数作为有症状 CM1 的生物标志物。在目标 2 中,我们将比较
有症状的 CM1 患者 (N=20) 与扁桃体 >6 mm 的无症状受试者的神经组织变形
枕骨大孔下方下降 (N=20)。该目标将建立动态变形作为生物标志物
减少 CM1 假阳性诊断。在目标 3 中,我们将确定 CM1 的手术治疗如何改变
神经组织变形及其与症状改善的相关性。这一目标将使人们了解
变形与手术成功有何关系。我们的长期目标是开发先进的 MR 成像和
分析技术,形成CM1生物力学分析工具集,可用于临床并应用于
多中心研究将有助于 CM1 的早期检测、更精确的诊断和临床管理。
项目成果
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专著数量(0)
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