The role of spinal cord reserve in multiple sclerosis

Abstract

L'actual tesi es constitueix com el primer intent formal de definir el concepte de reserva de la medul·la espinal en l'esclerosi múltiple (EM) mitjançant una anàlisi exhaustiva de l'àrea del canal cervical (ACC) com a marcador substitut, prenent com a referència el concepte establert de reserva cerebral. Per a això, primer vam desenvolupar i validar una metodologia basada en l'Spinal Cord Toolbox per obtenir mesures reproductibles de l'ACC a partir d'imatges sagitals 3D ponderades en T1 del cervell i de la medul·la cervical. En segon lloc, vam aplicar aquesta metodologia a una cohort multicèntrica ben caracteritzada de persones amb EM i controls sans per examinar les diferències en l'ACC entre grups i fenotips d'EM. Els nostres resultats van revelar que els pacients amb EM progressiva presentaven un ACC més petit, cosa que suggereix que una reserva de la medul·la espinal reduïda podria ser una característica del fenotip progressiu de l'EM. A més, vam identificar una associació significativa entre l'ACC i la progressió de la discapacitat, fet que dona suport a la possible existència d'una reserva de la medul·la espinal. Finalment, vam avaluar l'eficàcia de la nostra metodologia per estimar l'ACC utilitzant les seqüències de ressonància magnètica més comunament emprades en la pràctica clínica. L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser validar l'ACC com a marcador fiable de la reserva de la medul·la espinal, avançant així en la comprensió de la progressió de la discapacitat en l'EM a través de tres projectes consecutius i complementaris.

La presente tesis se constituye como el primer intento formal de definir el concepto de reserva de la médula espinal en la esclerosis múltiple (EM) a través de un análisis exhaustivo del área del canal cervical (ACC) como marcador indirecto, tomando como referencia el concepto establecido de reserva cerebral. Para ello, primero desarrollamos y validamos una metodología basada en el Spinal Cord Toolbox para obtener medidas reproducibles del ACC a partir de imágenes sagitales 3D ponderadas en T1 del cerebro y de la médula cervical. En segundo lugar, aplicamos esta metodología a una cohorte multicéntrica bien caracterizada de personas con EM y controles sanos para examinar las diferencias en el ACC entre grupos y fenotipos de EM. Nuestros hallazgos revelaron que los pacientes con EM progresiva presentaban un ACC más pequeño, lo que sugiere que una reserva de la médula espinal reducida podría ser una característica del fenotipo progresivo de la EM. Además, identificamos una asociación significativa entre el ACC y la progresión de la discapacidad, lo que respalda la posible existencia de una reserva de la médula espinal. Finalmente, evaluamos la eficacia de nuestra metodología para estimar el ACC utilizando las secuencias de resonancia magnética más comúnmente empleadas en la práctica clínica. El objetivo principal de esta tesis fue validar el ACC como un marcador fiable de la reserva de la médula espinal, avanzando así en la comprensión de la progresión de la discapacidad en la EM a través de tres proyectos consecutivos y complementarios

The current thesis builds on the first formal attempt to define the concept of spinal cord reserve in multiple sclerosis (MS) through a comprehensive analysis of the cervical canal area (CCaA) as a surrogate marker, drawing on the established concept of brain reserve. For this purpose, we first developed and validated a methodology based on the Spinal Cord Toolbox to obtain reproducible measures of the CCaA from brain and cervical cord sagittal 3D T1-weighted images. Secondly, we applied the pipeline on a multicentre cohort of well-characterized people with MS and healthy controls to examine CCaA differences among groups and MS phenotypes. Our findings revealed that patients with progressive MS exhibited a smaller CCaA, suggesting that reduced spinal cord reserve might be a characteristic of the progressive MS phenotype. Additionally, we identified a significant association between CCaA and disability progression, supporting the potential existence of a spinal cord reserve. Lastly, we assessed the effectiveness of our methodology in estimating CCaA using the most commonly employed magnetic ressonance sequences in clinical practice. The ultimate goal of this thesis was to validate the CCaA as a reliable marker for spinal cord reserve, thereby advancing the understanding of disability progression in MS through three consecutive and complementary projects.