拡散テンソルMRIを使用した腰椎エレクタースピナアーキテクチャのin vivo再構築

研究デザイン：拡散テンソル磁気共鳴画像法（DT-MRI）腰椎電子脊髄（ES）の再構築と比較して。 目的：この研究の目的は、in vivo DT-MRI測定からヒト腰椎を再構築し、結果を文献や死体解剖と比較することでした。 バックグラウンドデータの概要：DT-MRIは、筋肉構造の3次元のin vivo再構成を有効にします。ESアーキテクチャの洞察は、低腰関数の理解を改善する可能性があります。さらに、DT-MRIの再構成により、個別の生体力学的モデリングが可能になります。これは、脊柱側osis症のような病理学の理解の改善における臨床ツールとして役立つ可能性があります。 材料と方法：1人の健康な男性ボランティアの腰椎は、3.0 Tの臨床MRIスキャナーを使用してスキャンされました。MRIデータ収集は、3つの部分で構成されていました。（1）解剖学的参照のための高解像度T1強調ターボスピンエコー。（2）繊維トラクトグラフィーのDT-MRI測定。（3）信号補正の目的のためのデュアルエコー勾配エコーシーケンス。処理後、DT-MRIデータは、ファイバートラクトグラフィーのカスタム構築ソフトウェアプログラムにエクスポートされました。結果の再構築は、死体解剖や文献と比較することにより、解剖学的に検証されました。 結果：腰椎の4つの部分のDT-MRI再構築（腸球性肺骨の胸部部分、iLiocostalis lumborumの腰部部分、ロンギシムス胸部の胸部部分、および胸部胸部胸部の腰部部分）は、その複雑なジオメトリを適切に反映しています。いくつかの不正確さは、再建の詳細に見つかりました。DT-MRIの再構成は、一般に、文献からの解剖学的記述および解剖された死体標本の発見と一致していました。 結論：DT-MRIは、ESアーキテクチャの解剖学的に有効な再構築を可能にします。ただし、最小の束とアタッチメントの信頼できる再構築には、高次モデルのより高い解像度または適用が必要です。再構成は、個別化された生体力学的モデリングにおける筋肉構造パラメーターの推定のための入力として使用できます。このようなモデルは、臨床評価および腰痛メカニズムの研究におけるツールとして有望です。

STUDY DESIGN: Diffusion tensor magnetic resonance imaging (DT-MRI) reconstruction of lumbar erector spinae (ES) compared with cadaver dissection. OBJECTIVE: The aim of this study was to reconstruct the human lumbar ES from in vivo DT-MRI measurements and to compare the results with literature and cadaver dissection. SUMMARY OF BACKGROUND DATA: DT-MRI enables 3-dimensional in vivo reconstruction of muscle architecture. Insight in ES architecture may improve the understanding of low back function. Furthermore, DT-MRI reconstructions allow individualized biomechanical modeling, which may serve as a clinical tool in injury evaluation and in improvement of understanding of pathologies like scoliosis. MATERIALS AND METHODS: The lumbar spine of 1 healthy male volunteer was scanned using a 3.0 T clinical MRI scanner. MRI data acquisition consisted of 3 parts: (1) high-resolution T1-weighted turbo spin echo for anatomical reference; (2) DT-MRI measurements for fiber tractography; (3) dual echo gradient echo sequence for signal correction purposes. After processing, DT-MRI data were exported to a custom-built software program for fiber tractography. The resulting reconstructions were anatomically validated by comparison with cadaver dissection and literature. RESULTS: DT-MRI reconstruction of 4 parts of the lumbar ES (thoracic part of iliocostalis lumborum, lumbar part of iliocostalis lumborum, thoracic part of longissimus thoracis, and lumbar part of longissimus thoracis) adequately reflected its complex geometry. Some inaccuracies were found in reconstruction details. DT-MRI reconstructions were generally in agreement with anatomical descriptions from literature and with findings in a dissected cadaver specimen. CONCLUSIONS: DT-MRI enables anatomically valid reconstruction of ES architecture. However, for reliable reconstruction of the smallest fascicles and attachments a higher resolution or application of higher-order models is needed. Reconstructions can be used as input for estimation of muscle architecture parameters in individualized biomechanical modeling. Such models are promising as a tool in clinical evaluation and in research of low back pain mechanisms.