Billedbehandlingsmetode afslører skjulte hjerneskader

En sofistikeret billedbehandlingsteknik har afsløret tegn på hjerneskade hos soldater, der er såret i eksplosioner. Skaderne, som ikke dukker op med standard billeddannelsesteknikker, kan hjælpe med at forklare, hvorfor nogle soldater lider af langvarige problemer efter sådanne skader.

Hjerneafbildning: De sort-hvide hjernescanninger øverst blev opnået ved hjælp af en konventionel MR; det farverige billede i bunden blev opnået ved hjælp af diffusionstensor-billeddannelse, en metode, der er bedre til at vise langvarig hjerneskade.

Hjerneskader forårsaget af eksplosioner fra improviserede eksplosive anordninger, raketgranater eller landminer i Irak og Afghanistan er en stor bekymring for det amerikanske militær. Anslået 10 til 20 pct af alle udsendte tropper har oplevet milde traumatiske hjerneskader som følge af sådanne eksplosioner. Og selvom disse skader er forbundet med langvarige psykologiske og mentale problemer, mangler medicinske eksperter midlerne til at opdage eventuelle resulterende fysiske skader.

En undersøgelse foretaget af forskere ved Washington University School of Medicine i St. Louis og det amerikanske militær fandt, at skader på hjernen kan opdages ved hjælp af en avanceret form for magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) kaldet diffusion tensor imaging (DTI). Denne teknik sporer bevægelsen af ​​vandmolekyler gennem hjernen, hvilket giver et detaljeret billede af hjernens hvide stof - neurale ledninger, der forbinder celler. Skader på dette væv har længe været forbundet med mild traumatisk hjerneskade.

Forskerne undersøgte 63 soldater, der blev diagnosticeret med traumatisk hjerneskade efter at være blevet såret i eksplosioner i Irak og Afghanistan. Diagnosen var baseret på symptomer som tab af bevidsthed, forvirring og hovedpine. Standard billeddannelsesmetoder, herunder MR og CT, viste i de fleste tilfælde ingen hjerneskade. Forskerne undersøgte soldaterne inden for 90 dage efter indlæggelse på Landstuhl Regional Medical Center i Tyskland, og igen seks til 12 måneder senere.

I undersøgelsen, udført fra 2008 til 2009 og udgivet 2. juni i New England Journal of Medicine , fandt forskerne ud af, at 18 af de 63 forsøgspersoner diagnosticeret med traumatisk hjerneskade havde abnormiteter i den hvide substans i to eller flere områder af hjernen. Yderligere 20 forsøgspersoner havde abnormiteter i ét område, og 25 havde ingen. Abnormiteterne var også i overensstemmelse med computersimuleringer af den sandsynlige effekt af eksplosioner på hjernen.

Betydningen af ​​det nye studie er, at det indeholder data på tværs af tid, siger David Moore, professor i neurologi ved Tulane University School of Medicine i Louisiana og tidligere vicedirektør for Forsvars- og veteranhjerneskadecenter i Washington, D.C. Et år senere viste DTI-resultaterne, at der stadig var abnormiteter i hjernens hvide substans, hvilket tyder på, at denne type skade kan have langvarige virkninger.

Moore gennemførte en lignende undersøgelse på Walter Reed Army Hospital i 2009, hvor han brugte DTI til at studere hjernen hos sårede amerikansk militærpersonel, i gennemsnit omkring 80 dage efter en eksplosion. Denne undersøgelse viste også skader på hjernens hvide stof; resultaterne forventes at blive offentliggjort i løbet af de næste måneder.

DTI er meget følsom over for diffusion af vand, som i organiseret væv bevæger sig lettere langs axonen, siger Christine Mac Donald, forskningsinstruktør i neurologi ved Washington University og leder af undersøgelsen. Vi brugte vanddiffusionsmønstrene langs disse spor til at udlede ændringer, der repræsenterer aksonal skade, siger Mac Donald. Forskerne undersøgte også 21 kontrolpersoner - mænd, der for nylig blev udsat for eksplosioner, men uden symptomer på hjernerystelse.

Alle mændene i undersøgelsen havde oplevet, hvad der er kendt som en blast-plus-begivenhed, hvilket betyder, at de oplevede den hurtige trykbølge af en eksplosion og havde stumpe traumer i hovedet. I gennemsnit blev forsøgspersonerne undersøgt 14 dage efter, de blev indlagt på Landstuhl Regional Medical Center. En anden evaluering fandt sted i USA inden for et år. Den anden scanning viste vedvarende abnormiteter, der var i overensstemmelse med udviklende skader.

Mac Donald, som udførte undersøgelsen med hovedforsker David Brody, en assisterende professor i neurologi ved Washington University, siger, at undersøgelsen er et første skridt i at bestemme patologien for traumatisk hjerneskade og i at kunne diagnosticere skaden.

Barclay Morrison , en lektor i biomedicinsk teknik ved Columbia University, siger, at subtile strukturelle skader på hjernen efter en eksplosion er svære at opdage, men det er det, der påvirker kognitive funktioner som søvn, hukommelse og planlægning. Men mens DTI var i stand til at opdage de fleste af disse subtile ændringer, er det for tidligt at korrelere skaden med adfærd. Nu hvor vi har en måde at identificere skaden på, er næste skridt at finde den underliggende skadesmekanisme - hvad sker der med det hvide stof?

David Hovda , direktør for hjerneskadeforskningen ved University of California, Los Angeles, siger, at undersøgelsen åbner en gateway for militæret til at gøre fremskridt med at forstå og behandle traumatisk hjerneskade. I mange år var traumatisk hjerneskade et undervurderet problem, en tavs epidemi rundt om i verden. Nu kan vi sige, at disse symptomer er reelle, og vi har en billedbehandlingsteknik til at bevise det, siger Hovda.

Mac Donald siger, at DTI ret nemt kunne implementeres på hospitaler eller medicinske stationer. Den bruger en MR-maskine og kræver en opgradering til softwaren, men ingen yderligere hardware.

Der er dog stadig mere forskning, der skal laves. Vi ser på en større gruppe patienter og forsøger at belyse sammenhængen mellem disse fund og funktionelt resultat – hvad betyder det for mig som patient? Hvad fortæller det lægen om, hvordan den skal behandle mig eller mine symptomer? siger Mac Donald.

skjule