Použití experimentálního MR zobrazení v neurochirurgii, diagnostické markery u expanzivních procesů mozku. Diagnostické markery u pacientů s normotenzním hydrocefalem

• Thesis title in Czech: Použití experimentálního MR zobrazení v neurochirurgii, diagnostické markery u expanzivních procesů mozku. Diagnostické markery u pacientů s normotenzním hydrocefalem
• Thesis title in English: The use of experimental MR imaging in neurosurgery, diagnostic markers in expansive brain processes. Diagnostic markers of patients with normal pressure hydrocephalus
• Key words: normotenzní hydrocefalus, strukturální volumetrie, fázový kontrast, strojové učení, zkratové operace
• English key words: normal pressure hydrocephalus, structural volumetry, phase contrast, machine learning, shunt surgery
• Academic year of topic announcement: 2013/2014
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Neurosurgery and Neurooncology First Faculty of Medicine Charles University and Military University Hospital Prague (11-00860)
• Supervisor: prof. RNDr. MUDr. Ondřej Bradáč, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 07.08.2014
• Date of assignment: 07.08.2014
• Confirmed by Study dept. on: 23.09.2021
• Date and time of defence: 06.12.2021 13:00
• Venue of defence: Neurologická klinika 1. LF UK a VFN, Kateřinská 30, Praha 2, budova D5
• Date of electronic submission: 27.09.2021
• Date of proceeded defence: 06.12.2021
• Course: Defence of the dissertation (B90002)
• Opponents: doc. MUDr. Aleš Hejčl, Ph.D.

References

Ghosh, S., & Lippa, C. (2014). Diagnosis and Prognosis in Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus. American Journal of Alzheimer's Disease & Other Dementiasr, 29(7), 583-589. doi:10.1177/1533317514523485
Golomb, J., de Leon, M. J., George, A. E., Kluger, A., Convit, A., Rusinek, H., . . . Ferris, S. H. (1994). Hippocampal atrophy correlates with severe cognitive impairment in elderly patients with suspected normal pressure hydrocephalus. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 57(5), 590-593. doi:10.1136/jnnp.57.5.590
Marmarou, A., Bergsneider, M., Klinge, P., Relkin, N., & Black, P. M. (2005). The value of supplemental prognostic tests for the preoperative assessment of idiopathic normal-pressure hydrocephalus. Neurosurgery, 57(3 Suppl), S17-28; discussion ii-v. doi:10.1227/01.neu.0000168184.01002.60
Mohapl, M., Vanek, P., Bradac, O., Hořínek, D., Saur, K., & Mohaplová, M. (2010). Comparison of the Benefits of the Lumbar Infusion Test and Lumbar Drainage in the Treatment of Hydrocephalus. Ceska a Slovenska Neurologie a Neurochirurgie, 73, 685-688.
Pujari, S., Kharkar, S., Metellus, P., Shuck, J., Williams, M. A., & Rigamonti, D. (2008). Normal pressure hydrocephalus: long-term outcome after shunt surgery. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, 79(11), 1282-1286. doi:10.1136/jnnp.2007.123620
Scollato, A., Gallina, P., Di Lorenzo, N., & Bahl, G. (2008). Is aqueductal stroke volume, measured with cine phase-contrast magnetic resonance imaging scans useful in predicting outcome of shunt surgery in suspected normal pressure hydrocephalus? Neurosurgery, 63(6), E1209.
Vakili, S., Moran, D., Hung, A., Elder, B. D., Jeon, L., Fialho, H., . . . Rigamonti, D. (2016). Timing of surgical treatment for idiopathic normal pressure hydrocephalus: association between treatment delay and reduced short-term benefit. Neurosurg Focus, 41(3), E2. doi:10.3171/2016.6.Focus16146

Preliminary scope of work

Normotenzní hydrocefalus byl poprvé popsán Hakimem v roce 1957. Přes dekády trvající výzkum se nepodařilo nalézt jednoznačné diagnostické kritérium ani patofyziologický děj plně vysvětlující vznik a průběh tohoto onemocnění. Vzhledem k tomu, že se na rozdíl od jiných forem demencí jedná o léčitelné onemocnění, je snaha o nalezení dostatečně senzitivního a specifického testu pochopitelná a velmi naléhavá. Většina pacientů však bohužel zůstává bez správné diagnózy, a tím i léčby (Pujari et al., 2008). Navíc při diagnostice normotenzního hydrocefalu hraje významnou roli i časový faktor od vzniku onemocnění po zkratovou operaci (Vakili et al., 2016). Snahou výzkumných týmů je tedy nalezení jednoduchého, nejlépe zobrazovacího biomarkeru, který by časnou a správnou diagnózu umožnil.
Je zřejmé, že samotný klinický obraz normotenzního hydrocefalu není pro diferenciální diagnostiku dostačující (Ghosh & Lippa, 2014). Správná diagnostika se nyní opírá o klinický obraz, nález ventrikulomegalie na zobrazovacích metodách a především o funkční testy, jako jsou lumbální infuzní test či lumbální drenáž (Marmarou, Bergsneider, Klinge, Relkin, & Black, 2005; Mohapl et al., 2010). Moderní zobrazovací metody zatím přes slibné publikované výsledky hrají pouze podpůrnou a experimentální roli.
Cílem práce je posoudit možnosti diagnostiky onemocnění za pomoci rozličných modalit MRI vyšetření.
Práce bude probíhat na Neurochirurgické a neuroonkologické klinice 1. LFUK a ÚVN v rámci skupiny zabývající se diagnostikou a léčbou normotenzního hydrocefalu. Konkrétním zaměřením bude zhodnocení strukturální volumetrie s využitím moderních metod analýzy obrazu a zvážení jejího přínosu pro diagnostiku normotenzního hydrocefalu. Dalším úkolem bude zjištění skutečné prediktivní hodnoty vyšetření fázového kontrastu MRI u tohoto onemocnění s využitím strojového učení. Obě modality již byly v literatuře popsané, výsledky publikovaných studií jsou však značně rozporuplné (Golomb et al., 1994; Scollato, Gallina, Di Lorenzo, & Bahl, 2008) . Naším přínosem do problematiky je využití pokročilých analytických metod, které v této souvislosti ještě nikdy nebyly využity. Nedílnou součástí práce je shrnutí dosavadních poznatků v přehledových článcích.

Preliminary scope of work in English

Normal pressure hydrocephalus (NPH) was first described by Hakim in 1957. Despite decades of research, specific diagnostic tool is still missing and pathophysiological process that fully explains the etiology of the disease remains unclear. NPH is the only curable neurodegenerative disease, so the effort to find a sufficiently sensitive and specific test is understandable and very urgent. Unfortunately, most patients remain without a correct diagnosis and treatment (Pujari et al., 2008). In addition, in the diagnostics of NPH the time factor from the onset of the disease to ventriculo-peritoneal shunt also plays an important role (Vakili et al., 2016). Thus, the research teams strive to find a simple, preferably imaging biomarker that would allow early and correct diagnosis.
It is clear that the clinical picture of normal pressure hydrocephalus alone is not sufficient for differential diagnosis (Ghosh & Lippa, 2014). Proper diagnosis is now based on the clinical picture, the ventriculomegaly on imaging methods and especially on functional tests such as lumbar infusion test or lumbar drainage (Marmarou, Bergsneider, Klinge, Relkin, & Black, 2005; Mohapl et al., 2010). So far, modern imaging methods, despite promising published results, play only a supportive and experimental role.
The aim of this work is to assess the possibilities of NPH diagnostics using various modalities of MRI examination.
The work will take place at the Department of Neurosurgery and Neurooncology of the 1st Medical Faculty and the Military University Hospital within the working group dealing with the diagnosis and treatment of normotensive hydrocephalus. The main focus of this work will be the evaluation of structural volumetry using modern methods of image analysis and consideration of its contribution to the diagnosis of normal pressure hydrocephalus. Another task will be to determine the true predictive value of MRI phase contrast examination in this disease using machine learning. Both modalities have already been described in the literature, but the results of published studies are highly contradictory (Golomb et al., 1994; Scollato, Gallina, Di Lorenzo, & Bahl, 2008). Our contribution to the issue is the use of advanced analytical methods, which have never been used in this context. An integral part of the work is to summarize existing knowledge in review articles.