Evaluation of Peripheral Nerve Injury According to the Severity of Damage Using 18F-FDG PET/MRI in Rat Sciatic Nerve

Abstract

Reports suggest a high incidence of nerve injuries following tooth extraction or implant surgery and various methods have attempted to evaluate the severity of nerve damage. The two-point discrimination and the pin prick test are widely used techniques; however they rely on subjective sensations and were not able to accurately represent the damaged area. A previous experiment revealed that 18F‑FDG PET/MRI could detect nerve damage in a peripheral nerve injury model. This study aimed to evaluate peripheral nerves according to different severity of damage using 18F-FDG PET/MRI in rat sciatic nerve. Eighteen rats were equally divided into three groups in this experiment: 30 seconds crushing injury group (G1), 2 minutes crushing injury group (G2), and 5 minutes crushing injury group (G3). The severity of nerve damage was measured in the third week after the crush injury using the following evaluation methods: paw withdrawal threshold (RevWT), maximum standardized uptake values on PET/MRI imaging (SUVR), and immunohistochemical analysis (IntR). There were significant differences between G1 and G3 in both SUVR and IntR(p=0.008, p=0.0386). There were no significant differences in both SUVR and IntR between G2 and G3 and no significant difference in RevWT among the three groups. There was a statistical difference in SUVR between G1 and G2 (p=0.0135). However, there was no significant difference in IntR between G1 and G2. The severity of nerve damage for both 2 and 5 minutes of crush injury was more than that for 30 seconds crush injury. There was no significant difference in the severity of nerve damage between 2 and 5 minutes of crush injury. While RevWT represented the limitations of neurosensory tests in clinical practice, SUVR showed better results in differentiating the severity of nerve damage. Although PET/MRI did not show results consistent with the immunohistochemistry in all respects, this study demonstrated that the severity of nerve damage as assessed by PET/MRI increased with a longer crushing time. PET/MRI showed potential as an objective diagnostic tool in this peripheral nerve injury model. If research is supplemented through further experiments, PET/MRI can be used as an effective diagnostic modality. 치과에서는 발치나 임플란트 수술 후 발생하는 신경 손상이 많이 보고되고 있다. 이를 위해 신경 손상 정도를 평가하기 위한 다양한 방법이 시도되었다. 예를 들어 2점식별(Two-point test)과 핀단자검사(Pin prick test)는 주관적인 감각에 의존하고 손상부위를 정확하게 표현하지 못한다는 한계가 있었다. 이전 실험에서는 말초신경 손상모델에서 18F‑FDG PET/MRI를 통한 진단학적 가능성을 확인하였다. 이에 본 연구의 목적은 백서 좌골신경에서 18F-FDG PET/MRI를 이용하여 말초신경 손상 정도에 따른 평가를 해보고자 하였다. 18마리의 쥐를 이용하여 30초 압궤 손상군(G1), 2분 압궤 손상군(G2), 5분 압궤 손상군(G3)의 3개 군으로 균등하게 나누어 실험하였다. 신경 손상의 정도는 수술 후 3주째에 다음의 평가 방법을 사용하여 측정하였다: 양측 다리의 회피역치 값(RevWT), PET/MRI 영상에서 maximum standardized uptake value (SUVmax)의 측정 및 조직형태학적 분석, IntR. 세 군 사이에 RevWT의 유의한 차이가 없었다. G1과 G3 간에 SUVR과 S-100 강도실험에서는 모두 유의미한 차이가 있었다(p = 0.008, p = 0.0386). G2와 G3 간에는 SUVR과 IntR 결과 모두 유의미한 차이가 없었다. G1과 G2 간에 SUVR 결과는 통계적 차이가 있었지만(p= 0.0135), IntR 결과는 유의미한 차이가 없었다. 이전 연구에 이어 본 연구에서도 PET/MRI를 통해 압궤 손상 시간이 증가할수록 신경 손상의 정도가 증가함을 보였다. 조직학적 분석 결과와 약간의 차이는 있었지만, 실험 설계의 오류와 간이신경검사를 대표하는 회피역치검사 결과를 고려할 때 PET/MRI는 말초 신경 손상 모델에서 객관적인 진단 도구로서의 가능성을 보였다. 추후 실험을 통해 연구가 보완이 된다면 PET/MRI는 효과적인 진단 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.