Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Johannes S. C. G. Siedenburg

 

 

Transkranielle Magnetstimulation

bei Hunden mit motorischer Regeneration nach

thorakolumbalen Bandscheibenvorfällen

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-108566

title (engl.)

Transcranial magnetic stimulation in dogs with functional motor recovery after thoracolumbar intervertebral disc herniation

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/siedenburgj_ss16.pdf

abstract (deutsch)

Kanine Rückenmarkstraumata sind häufig eine Folge thorakolumbaler Bandscheiben­extrusionen. Diese ziehen Symptome wie paraspinale Hyperästhesie, Ataxie und Parese bis zu Paraplegie mit vorhandener und erloschener Tiefenschmerzwahrnehmung, sowie begleitender Störung der Miktion und Defäkation nach sich. Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine schnelle, nicht invasive und sichere Methode, die transkraniell magnetisch motorisch evozierte Potentiale (TMMEPs) generiert, welche sich mit hoher Sensitivität zur Evaluation der funktionellen Integrität deszendierender motorischer Bahnen des Gehirns und Rückenmarks eignen. Die wichtigsten Parameter der TMMEPs sind Latenzen und Amplituden. Die Magnetresonanztomographie (MRT) wird als die zuverlässigste Methode zur Darstellung kompressiver und nicht-kompressiver Rückenmarks­erkrankungen angesehen. Sie ermöglicht eine Erfassung der mit der Schwere der klinischen Symptome korrelierender Länge der Kompression. Zudem kann die Ausdehnung prognostisch relevanter, in T2-gewichteten Sequenzen bestehender, Hyperintensitäten des Rückenmarks ermittelt werden. Eine Standardisierung dieser Parameter anhand der Länge des zweiten Lendenwirbelkörpers erlaubt die Vergleichbarkeit der Werte zwischen Hunden verschiedener Größen.

In dieser Studie sollte die Fragestellung bearbeitet werden, ob die TMS eine geeignete Technik ist, eine Verbesserung der motorischen Funktionen des Rückenmarks im Heilungsverlauf nach chirurgisch therapierter Bandscheibenextrusion darzustellen. Dazu wurde untersucht, ob die durch TMS generierten TMMEPs die unterschiedlichen Schweregrade der Beeinträchtigung der motorischen Rückenmarksfunktion widerspiegeln können. Des Weiteren wurde untersucht, inwiefern die TMMEPs eine prognostische Aussage über das Ausmaß der Rekonvaleszenz haben und ob die Ergebnisse der TMS-Untersuchungen mit den morphometrischen Daten der MRT, die zur prognostischen Einschätzung herangezogen werden können, korrelieren. Für die Studie konnten 21 paraplegische Hunde mit einem akuten bis subakuten Bandscheibenvorfall in den Rückenmarkssegmenten T3-L3 rekrutiert werden. Am Tag der Vorstellung der Hunde wurde eine neurologische Untersuchung und eine TMS durchgeführt, anschließend wurde die Diagnose mittels MRT gestellt und chirurgisch bestätigt. Zum Zeitpunkt des Wiederauftretens von Spontanbewegungen innerhalb eines Monats wurden die neurologische Untersuchung und die TMS wiederholt. In einer Nachfolgeuntersuchung drei Monate später wurden eine neurologische Untersuchung, TMS, sowie eine MRT durchgeführt.

Bei paraplegischen Hunden konnten vor der chirurgischen Dekompression keine TMMEPs generiert werden. Zum Zeitpunkt der postoperativen funktionellen motorischen Verbesserung konnte bei 12/21 paraparetischen Hunde TMMEPs abgeleitet werden, während bei 9/21 Hunden weiterhin keine TMMEPs generiert werden konnten. In der Nachfolgeuntersuchung drei Monate später war die Ableitung von TMMEPs bei 20/21 paraparetischen Hunden möglich und lediglich bei einem Hund konnten keine Potentiale evoziert werden. Bei 11 Patienten, für die TMS-Daten beider Zeitpunkte vorlagen, wurde im Laufe der weiteren funktionellen motorischen Regeneration eine signifikante Abnahme der Latenz bei gleich­zeitig signifikanter Zunahme der Amplitude der TMMEPs festgestellt. In der Nachfolge­untersuchung nach 3 Monaten waren die Latenzen der TMMEPs nicht selbstständig gehfähiger Hunde signifikant länger als bei selbstständig gehfähigen Hunden. Darüber hinaus wurde eine Korrelation der Latenzen mit dem Grad der motorischen Beeinträchtigung festgestellt und somit bestätigt, dass die TMS den Schweregrad einer Paraparese widerspiegeln kann. Zudem wurde eine signifi­kante Assoziation zwischen den Latenzen zum Zeitpunkt der funktionellen motorischen Verbesserung und dem Grad der neurologischen Defizite am Ende des Untersuchungs­zeitraums nachgewiesen. Folglich konnte eine prognostische Aussagekraft der TMS für das Ausmaß der Rekonvaleszenz bewiesen werden. Bei den morphometrischen Daten des MRT konnte eine signifikante Assoziation zwischen dem prä-operativ ermittelten Hyperintensitäts-Längen-Verhältnis und der selbständigen Gehfähigkeit in der Nachfolge­untersuchung 3 Monate nach ersten motorischen Verbesserungen gefunden werden. Eine statistische Korrelation zwischen prä-operativem Hyperintensitäts-Längen-Verhältnis und Kompressions-Längen-Verhältnis jeweils mit den Daten der post-operativen TMMEPs konnte nicht nachgewiesen werden.

In der vorliegenden Studie wurde gezeigt, dass die mittels TMS generierten TMMEP-Parameter Latenz und Amplitude in der Lage sind, unterschiedliche Schweregrade motorischer Funktionsbeeinträchtigung infolge einer Rückenmarksschädigung widerzu­spiegeln. Damit wurde bestätigt, dass die TMS eine geeignete Technik ist, um die Regeneration der motorischen Rückenmarksfunktionen im Therapieverlauf darzustellen. Darüber hinaus wurde eine prognostische Aussagekraft der TMS für eine weitere Regeneration der motorischen Rückenmarksfunktion nachgewiesen. Eine Korrelation der Daten der TMMEPs mit den morphometrischen Daten der MRT, die zur prognostischen Einschätzung herangezogen werden können, konnte nicht gefunden werden.

 

abstract (englisch)

Spinal cord injury (SCI) in canines is commonly caused by thoracolumbar intervertebral disc herniation (IVDH) resulting in clinical signs such as paraspinal hyperaesthesia, ataxia and paresis to paraplegia and loss of deep pain perception with concomitant impairment of micturition and defecation. Transcranial magnetic stimulation (TMS) generates transcranial magnetic motor evoked potentials (TMMEPs) which enable a safe, noninvasive, fast and sensitive evaluation of the functional integrity of descending motor pathways in the brain and spinal cord. The most significant parameters of TMMEPs are onset-latency and peak-to-peak-amplitude. Magnetic resonance imaging (MRI) is considered the most accurate imaging modality to identify characteristics of compressive and non-compressive spinal cord diseases. MRI morphometric measurements of the spinal cord can be displayed as L2 normalized ratios of compression length (CLR) which correlate with severity of clinical signs and T2 weighted hyperintensities (T2WLR) that facilitate a prognostic assessment. Standardization of these parameters enables comparability between dogs of different sizes.

 

In the study, the hypotheses should be proven that TMS is a suitable technique for therapy monitoring after severe spinal cord impairment and TMMEP data can reflect different severity of neurological signs. Thus, TMMEP data series were compared during the course of functional motor improvement in paraplegic dogs with IVDH after decompressive surgery. Further objectives were to determine whether TMMEP data can provide prognostic information about the extent of regeneration of motor function and whether there is a corre­lation with morphometric MRI findings.

 

Therefore, 21 paraplegic dogs with acute to subacute IVDH in the spinal cord segments T3-L3 were enrolled. At the day of their referral neurological examination, TMS and MRI were performed prior to decompressive surgery, confirming diagnosis of IVDH. Neurological examination and TMS were repeated when voluntary movements reappeared within one month. The follow-up 3 months later comprised a neurological examination, TMS and MRI.

 

Prior to decompressive surgery no TMMEPs could be recorded in paraplegic dogs. When motor improvement was observed TMMEPs could be elicited in the pelvic limbs in 12/21 dogs, whereas 9/21 remained without measurable TMMEPs. At follow-up examination 3 months later, TMMEPs could be recorded in 20/21 paraparetic dogs. In one dog evoked potentials could not be obtained. During the course of functional motor improvement paired values of pelvic limb TMMEPs in 11 paraparetic dogs showed a significant increase of peak-to-peak amplitudes whereas onset latencies significantly decreased. Dogs that remained non-ambulatory at 3-month follow-up had significantly longer onset latencies compared to ambulatory individuals. Moreover, latencies obtained at follow-up after 3 months correlated with functional motor impairment, confirming the hypothesis that TMMEP latencies can reflect different severity of neurological signs. Furthermore, a significant association was detected between onset latencies obtained at the day of first neurological improvement and severity of neurological signs at the end of follow-up. Therefore, it could be confirmed that latencies can provide prognostic information about the extent of regeneration of motor function. T2WLR was significantly associated with severity of initial clinical signs and long-term ambulatory status. A correlation of CLR and T2WLR obtained prior to surgery with TMMEP features recorded after surgery was not detected.

 

In the present study, TMMEP onset latencies and peak-to-peak amplitudes reliably reflected different degrees of functional motor impairment due to spinal cord injury. Hence, TMS is a suitable technique to assess the course of functional motor recovery. Moreover, TMS may provide prognostic information for further motor improvement. A correlation of TMMEPs with prognostically relevant MRI morphometric measurements could not be confirmed.

 

keywords

TMS; Bandscheibenvorfall, MRT, TMS, Intervertebral disc herniation, MRI

kb

6.264