Transcranial磁共振引导聚焦超声(MRgFUS)治疗是治疗各种运动障碍的最新神经外科方法之一。1 - 4该技术使用由1024个元件组成的相控阵超声束单元附着在颅骨上产生热增加，从而在大脑的小颅内核内实现毫米精度的热凝固。有针对性的热量增加对于获得有效的结果很重要。先前的一些出版物表明，获得54°C - 55°C的体素峰值最高温度是获得足够热凝固的必要条件。4 - 7
MRgFUS的主要优点是，由于超声波束产生的能量可以穿透人类头骨，因此它比其他技术(如深部脑刺激或射频丘脑切开术)的侵入性更小。然而，人类头骨本身是通过能量传输实现有效热增加的主要障碍。事实上，颅骨会导致超声波在骨头内衰减、分散和折射，导致穿透的超声波束能量损失和扭曲。8 - 10
颅骨密度比(SDR)是超声颅骨通透性最重要的预测指标之一。5，11它被定义为在CT扫描中骨髓密度与皮质骨密度的比率，它是针对与每个换能器元件相关的区域计算的。临床使用1024个元素的平均SDR值。此前的一些研究报告称，平均SDR (SDR的意思是)与有效热增加密切相关，5 - 7，11SDR值作为全球范围内MRgFUS的标准。例如，在美国，SDR≤0.45(±0.05)作为MRgFUS诊断特发性震颤的排除标准。12虽然先前的研究表明，颅骨的厚度和体积也与热增加有关，但大多数研究得出的结论是SDR的意思是是最强相关变量。5，6
但在实际临床病例中，SDR值与热升高程度并不总是相关的。例如，在一些SDR较低的患者中，温度可能容易升高的意思是值(即< 0.40)与基于SDR预测的热增加相比的意思是．因此，基于SDR的筛查存在排除可治疗患者的持续风险的意思是一个人。
我们假设特别提款权的意思是并不是一个足够有效的指标，患者是否适合MRgFUS治疗，因为它没有考虑SDR值的分布。相比之下，直方图分析有可能量化SDR的分布，因为后者反映在直方图的形状上，从直方图中可以测量偏度、峰度、熵和均匀性。因此，本研究旨在对1024个元素的SDR进行直方图分析，并研究足够热增加的预测因素。将计算得到的参数与SDR进行了比较的意思是．
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患者人群
在2019年6月至2020年12月期间，我们机构连续55名医学上难治性特发性震颤患者接受了腹侧中间核丘脑切开术，并使用了MRgFUS。特别提款权没有上限的意思是作为排除标准。治疗方案和研究设计经我院伦理委员会批准，治疗前获得所有患者及其最近亲属的知情同意。
CT图像与SDR
所有CT图像均使用SOMATOM Definition AS系统(Siemens Healthineers AG)在120 kV管电压和400 mAs辐射剂量下获得。SDR是根据颅骨CT图像上皮质骨(最大值)和骨髓(最小值)的Hounsfield单位来定义的。对于超声单元的每个区域，使用ExAblate 4000神经系统7.0版(InSightec)自动计算SDR。每位患者共获得1024个SDR值。
MRgFUS过程
在局部麻醉下，一个立体定向框架被固定在颅骨上。所有特发性震颤患者均使用ExAblate神经系统(Insightec)和3.0 t (DV25) Discovery MR750w扫描仪(GE Healthcare)进行MRgFUS治疗。所有病例均以单侧腹侧中间核为靶点。靶区设置在前前后连连线后连连前5.6 ~ 9.4 mm (mean±SD, 6.77±0.65 mm)，前前后连连平面上1.5 ~ 3.0 mm(1.92±0.35 mm)，第三脑室同侧壁外侧10 ~ 15.5 mm(11.76±0.95 mm)。超声重复检查至震颤症状缓解，超声次数为5 ~ 15次(7.58±1.81)。目标和传递能量的最高温度范围分别为48°C至68°C(62.8°C±4.46°C)和7557至36092 J(24577±9877.79 J)。
柱状图分析
颅骨密度和治疗参数从ExAblate 4000神经系统7.0版(InSightec)中回顾性提取。此外，通过直方图分析来评估每个1024个元素的SDR值的分布，并计算偏度、峰度、熵和均匀性。
统计分析
SPSS(27.0版本;IBM Corp.)用于所有统计分析。显著性水平设置为p < 0.05。我们将患者分为两组:I组包括治疗期间未达到> 55°C的患者(热升高不足);第二组包括在治疗期间最高温度达到> 55°C(足够的热升高)的患者。使用Fisher精确u检验和Mann-Whitney u检验比较I组和II组之间的数据。颅骨厚度、面积和体积也进行了比较。进行单因素逻辑回归分析，以确定足够温度升高的预测因素。采用单因素分析中确定的显著因素进行多因素logistic回归分析。绘制受试者工作特征(ROC)曲线，计算曲线下面积(AUC)，评价颅骨参数的预测能力。 The cutoff point for the ROC curve was defined as the maximum Youden index (sensitivity + specificity).
结果
参与者和治疗数据
纳入患者的人口学特征和手术相关变量描述在表1．I组与II组临床及颅骨参数的差异总结于表2．第一组和第二组在SDR上表现出显著差异的意思是和特别提款权偏态值。
MRgFUS患者的特征和治疗参数
| 因素 | 值 |
|---|---|
| 不。的分 | 55 |
| 年龄(岁) | 71.4±10.7 |
| 性(M / F) | 39:16 |
| Tx侧(lt/rt) | 49:6 |
| 不。主动换能器元件 | 972.35±33.15 |
| 不。的声波降解法 | 7.64±1.82 |
| 最高温度(°C) | 58.36±4.46 |
| 最大输出能量(J) | 24,577.68±9,877.79 |
Max =最大值;PTS =患者;温度=温度;Tx =治疗。除性别和治疗方外的其他值以平均值±标准差表示。
I组和II组临床和颅骨参数的差异
| 参数 | I组(n = 14);Tmax≤55℃ | II组(n = 39);Tmax > 55°C | p值 |
|---|---|---|---|
| 年龄(岁) | 71.14±7.10 | 71.53±11.63 | 0.395＊ |
| 性(M / F) | 12:2 | 17:12 | 0.277__ |
| Tx侧(lt/rt) | 12:2 | 35:4 | 0.66__ |
| 特别提款权的意思是 | 0.38±0.09 | 0.45±0.09 | < 0.001＊ |
| 特别提款权偏态 | 0.94±0.20 | 0.48±0.40 | < 0.001＊ |
| 特别提款权峰度 | 0.41±0.61 | 0.01±0.67 | 0.060＊ |
| 特别提款权熵 | 3.97±0.15 | 3.93±0.20 | 0.575＊ |
| 特别提款权均匀性 | 0.02±0.01 | 0.02±0.01 | 0.907＊ |
| 颅骨厚度(mm) | 6.73±0.96 | 6.29±0.90 | 0.208＊ |
| 颅骨面积(厘米)2） | 361.57±27.74 | 362.0±26.59 | 0.938＊ |
| 颅骨容积(厘米)3.） | 243.62±41.65 | 227.8±378.3 | 0.208＊ |
Tmax =处理期间的最高温度。
连续数据用平均值±标准差表示。
Mann-Whitney紫外线测试。
费雪精确检验法。
Logistic回归与ROC曲线分析
在单变量分析中，SDR的意思是(或7.23 × 106， 95% ci 40.537-1.29 × 1012；p = 0.0105)和特别提款权偏态(或1.27 × 103， 95% ci 7.36 × 10−4-0.173;P < 0.001)是足够热增加的显著预测因素。在多元分析中，只有SDR偏态是导致足够热升高的显著预测因子(OR 0.017, 95% CI 7.18 × 10−4-0.421;P = 0.013) (表3)．AUC、截断点、敏感性和特异性总结在表4而且图1．特别提款权的AUC偏态是否高于特别提款权的意思是(0.847 vs 0.784)。使用该SDR临界值的散点图描述偏态在图2，显示了SDR之间的关系的意思是和特别提款权偏态．
颅骨参数预测足够热升高(> 55°C)的单因素和多因素分析
| 变量 | 单变量分析 | 多变量分析 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 或 | 95%可信区间 | p值 | 或 | 95%可信区间 | p值 | |
| 年龄(岁) | 1.003 | 0.0949 - -1.061 | 0.905 | |||
| 特别提款权的意思是 | 7.23 × 106 | 40.537-1.29 × 1012 | 0.0105 | 43.251 | 1.52 × 10−5-1.23 × 108 | 0.619 |
| 特别提款权偏态 | 1.27 × 10−3 | 7.36 × 10−4-0.173 | < 0.001 | 0.017 | 7.18 × 10−4-0.421 | 0.013 |
| 特别提款权峰度 | 0.355 | 0.164 - -1.068 | 0.068 | |||
| 特别提款权熵 | 0.526 | 0.011 - -9.824 | 0.355 | |||
| 特别提款权均匀性 | 0.723 | 2.95 × 10−42-7.411 × 1059 | 0.723 | |||
| 颅骨厚度(mm) | 0.595 | 0.304 - -1.164 | 0.595 | |||
| 颅骨面积(厘米)2） | 1.001 | 0.978 - -1.023 | 0.954 | |||
| 颅骨容积(厘米)3.） | 0.999 | 0.998 - -1.001 | 0.207 | |||
纹理特征作为足够热增加(> 55°C)的独立预测因素的诊断性能
| 变量 | AUC | 95%可信区间 | 截点 | 灵敏度 | 特异性 |
|---|---|---|---|---|---|
| 特别提款权偏态 | 0.847 | 0.746 - -0.947 | 0.678 | 0.701 | 0.929 |
| 特别提款权的意思是 | 0.784 | 0.648 - -0.919 | 0.384 | 0.780 | 0.714 |
SDR的ROC曲线偏态和特别提款权的意思是利用预测模型得到。
散点图描述显示了SDR之间的关系的意思是和特别提款权偏态．垂直和水平虚线显示特别提款权的临界值的意思是(0.40)和SDR偏态(0.68)。彩色图片只在网上提供。
具有代表性的例子
两个有代表性的临床病例的直方图和治疗资料见图3而且表5．特别提款权的意思是患者1和患者2的值分别为0.36和0.34;这些值相似，符合MRgFUS的排除标准。相比之下，特别提款权偏态患者1和患者2的值差异较大(分别为0.31和0.77)。与患者1相比，患者2的直方图形状偏向于较低的SDR。在MRgFUS期间，患者1的最高温度为63°C，而患者2的最高温度为52°C。患者2颅骨较患者1薄。
两个典型临床病例的直方图和治疗数据。彩色图片只在网上提供。
2例具有代表性的临床病例颅骨参数及峰值温度
| Pt。 | 峰值温度 | 特别提款权偏态 | 特别提款权的意思是 | 头骨厚度 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 63°C | 0.31 | 0.36 | 6.95 |
| 2 | 52°C | 0.77 | 0.34 | 5.89 |
讨论
在本研究中，我们对1024个元素的SDR进行了直方图分析，并调查了接受MRgFUS治疗特发性震颤患者的足够热增加的预测因素。我们的研究结果表明，特别提款权偏态是热增加的重要预测因子，表现出比SDR更好的预测能力的意思是．偏度值表示分布的失真程度。它表示分布是对称(即正态分布)还是不对称的程度，以及它是向左还是向右倾斜。在本研究中，低SDR偏态值表明，具有高SDR值的元素占主导地位，可以预期，即使在SDR的情况下，温度也可能升高的意思是很低。这些关于分布的信息不能通过简单的算术平均值来确定，并且允许患者在低SDR的情况下仍有足够的热增加潜力的意思是用于MRgFUS治疗。
MRgFUS通过产生毫米级精度的热凝固来发挥其作用。因此，诱导这种精确的热凝是保证MRgFUS疗效和安全性的最重要因素，其中55°C的热升高是必不可少的。如果治疗不能达到热凝，则不太可能发挥临床效果。
颅骨是实现热增加所需的超声收敛的主要障碍。目前，特别提款权的意思是是头骨热增加的唯一预测指标，并在世界范围内被用作排除标准。Chang等人报道，在SDR值较低的患者中，组织内的传导速度和颅骨内的密度差也会影响能量反射，并有助于降低热增加。5尽管特别提款权的意思是是一个很好的热增加预测器，仅使用SDR的意思是作为排除标准，可能会排除一些SDR值较低的可治疗患者。
在我们的多元逻辑回归分析中，SDR偏态是唯一能充分预测温度升高的因素。在此分析中，SDR较低偏态数值与温度升高的幅度有关。特别提款权偏态value表示对1024个元素测量的SDR值的直方图是否偏向于较高或较低的值。换句话说，就是SDR偏态值随着具有较高SDR值的元素数量的增加而减少。低SDR可能会减弱超声能量的下降，因为不同组织之间的反射具有不同的声阻抗。在低SDR的情况下偏态值，增加能量损失可以衰减的元素数量可能导致成功的超声聚焦和热增加，即使SDR的意思是很低。
特别提款权有两个主要优点偏态变量。首先，特别提款权偏态能比SDR更准确地纳入潜在患者吗的意思是．目前MRgFUS的排除标准是基于SDR的意思是，仅反映SDR值的算术平均值，并排除一定数量的患者接受治疗，尽管他们可能是可治疗的。特别提款权偏态可能会允许包括这样的病人。第二，SDR偏态能提供比SDR更详细的术前温度预测吗的意思是，从而使我们能够制定更合适的术前计划，提高治疗效果，降低不良事件的风险。
基于这些结果，我们建议设定一个SDR的临界值偏态到0.68。使用此截止值，如图2，在低SDR的三种情况下都观察到有效的热增加的意思是(< 0.40)和SDR偏态(< 0.68)，术前可以预测。
其他头骨参数，如SDR峰度,特别提款权熵，和SDR均匀性，与峰值温度无显著关系。这些结果表明，颅骨异质性和变异性对热增加的影响小于SDR偏态．此外，在本研究中，颅骨厚度和体积与热增加无显著相关性。Chang等人报道最高温度只与SDR有关的意思是而不是头骨体积。13据我们所知，他们的研究有最多的病例(n = 318)检查了颅骨体积和最高温度之间的关系，我们的研究也得到了类似的结果。
我们的研究有几个局限性。首先，我们只考虑了SDR值的分布，而没有考虑颅骨中的位置。特别提款权价值的定位有待进一步研究。二是纳入病例数量较少。需要进一步的研究来验证我们的假设，并探索其他复杂的热增加预测因素。第三，本研究无法解释为什么20例患者中有9例SDR低的意思是和特别提款权偏态值达到了足够的热增加。因此，需要进一步的研究来获得这样的术前结果。
结论
我们对MRgFUS中1024个元素中的每个元素的颅骨参数进行了直方图分析，结果显示SDR偏态是比SDR更准确的热增加预测指标吗的意思是．这些发现表明，特别提款权偏态可能会允许纳入可治疗的特发性震颤患者，这些患者本应根据SDR被筛选出来的意思是排除标准。
披露的信息
作者报告在本研究中使用的材料或方法或本文中指定的发现没有利益冲突。开云体育世界杯赔率
作者的贡献
构思与设计:饭岛、横田、山口。数据采集:Iijima, Yokota。数据分析与解释:Iijima, Yokota。文章起草人:饭岛、横田。批判性地修改文章:饭岛，横田。审查提交的手稿版本:饭岛，横田。批准最终版本的手稿代表所有作者:饭岛。统计分析:Iijima, Yokota。行政/技术/物资支持:Yamaguchi, Nakano, Ouchi, Maki, Takasaki, Shimizu, Hori, Iwamuro, Sasanuma, Watanabe研究督导:Yokota, Yamaguchi, Uno。
参考文献
-
12 ↑
食品和药物管理局．磁共振引导聚焦超声手术系统(MRgFUS)安全性和有效性数据总结(sed)．2021年7月22日访问。https://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf15/P150038S006B.pdf
