DTI i evaluering af Parkinsons sygdom

Parkinsons sygdom (PD) er den næsthyppigste neurodegenerative lidelse efter Alzheimers sygdom. PD begynder generelt med motoriske symptomer, herunder bradykinesi, stivhed, hvilende tremor og postural ustabilitet. PD omfatter også adskillige ikke-motoriske symptomer (såsom kognitiv svækkelse, depression, søvnadfærdsproblemer og lugtdysfunktion) (1). Det klassiske neuropatologiske kendetegn ved PD involverer tabet af dopaminerge neuroner i substantia nigra (SN), hvilket resulterer i et nedsat dopaminergt output gennem det kortiko-basale ganglia-thalamokortikale motorkredsløb, hvilket forårsager dysregulering af motoriske funktioner (2). En anden neuropatologisk karakteristik af PD er tilstedeværelsen af ​​Lewy-legemer (3) og neuritter i både neuronlegemer og axoner, herunder aggregater af α-synuclein-proteinet (4). Når PD begynder, afspejler de komplekse træk ved motoriske og ikke-motoriske symptomer progressionen af ​​underliggende patologier, herunder α-synuclein immunoreaktive indeslutninger i Lewy-legemer; tab af dopaminerge, kolinerge, serotonerge og noradrenerge projektioner fra hjernestammen til mellemhjernen og basal forhjernen; og til sidst til neocortex (5). I løbet af PD oplevede patienter almindeligvis komorbide neuropsykiatriske forstyrrelser, herunder depression, adfærdsmæssige og kognitive underskud og demens, som skal differentieres fra andre neurodegenerative årsager såsom demens med Lewy bodies (DLB) og Alzheimers sygdom. På den anden side refererer udtrykket "parkinsonisme" til motoriske syndromer, der også forekommer ved PD, herunder bradykinesi, tandhjulsstivhed, hvilende tremor, en langsom blandende gang og ubalance. De atypiske årsager til parkinsonisme, der efterligner idiopatisk PD, omfatter multipel systematrofi (MSA), progressiv supranukleær parese (PSP) eller corticobasal syndrom (CBS), såvel som lægemiddelinduceret parkinsonisme og andre. I PD er tabet af dopaminerge neuroner og akkumuleringen af ​​Lewy-legemer typisk ledsaget af beskadigelse af neurogliaceller og demyelinisering af axoner med stigende mikroglia-koncentration i ekstracellulære rum. Det er derfor plausibelt, at påvisningen af ​​ekstracellulære mikrostrukturelle abnormiteter i hjerneområder med dopaminerge neuroner og langs dopaminerge veje kan være en biomarkør for begyndende PD(6). Hvad angår vores viden om PD patofysiologi, gør nyere neuroimaging metoder det muligt at undersøge anatomi og virkningen af ​​hjerneændringer på basis af funktionelle, strukturelle og diffusionsdataopsamlinger, tre komplementære teknikker til at vurdere hjerneændringer relateret til neurodegenerative sygdomme som PD. Nye MR-teknikker og deres anvendelse ved PD og forklarer, hvordan disse teknikker kan bruges til at opdage ændringer i hjernen hos PD-patienter og deres forhold til Parkinsonsymptomer. Hjerne-MR er almindeligt anvendt i klinisk praksis til at evaluere strukturel hjerneanatomi og patologi. I neurodegenerativ patologi kan hjerne-MRI identificere mønstre af strukturel nedbrydning for at hjælpe med at stille den korrekte diagnose. Disse strukturelle ændringer kan være områder med atrofi eller struktursignalintensitetsændringer. I den diagnostiske oparbejdning af patienter med parkinsonisme anbefales det at udføre hjerne-MR (13). Hovedformålet med MR i hjernen ved oparbejdning af parkinsonisme er at vurdere cerebrovaskulær skade (vaskulær parkinsonisme) og at udelukke andre mulige, men mere sjældne årsager til parkinsonisme, såsom dissemineret sklerose, normalt tryk hydrocephalus eller Wilsons sygdom. Det kan også understøtte diagnosen neurodegenerativ atypisk parkinsonisme Funktionel magnetisk resonansbilleddannelse i hviletilstand (fMRI) kan bruges til at studere hjerneforbindelser og ændringer af funktionelle netværk. En nylig gennemgang af litteraturen gav interessant indsigt i de funktionelle ændringer i PD (7): hovedsageligt inducerer PD funktionelle dysfunktioner, især i de sensorimotoriske, visuelle og basale ganglienetværk. Det er rimeligt at argumentere for, at fMRI-data afhænger af flere parametre, såsom den dopaminerge medicintilstand (8) eller fMRI-optagelsesparametrene (7). Vedrørende anatomisk MR kan voxel-baseret morfometri (VBM) bruges til at studere mængden af ​​gråt stof (9). Nylige VBM-metaanalyser viste en kortikal atrofi hos PD-patienter i venstre inferior frontal gyrus, superior temporal gyrus, insula og parietale områder (for en gennemgang, se (10)(11) (12), men også i venstre side parahippocampal gyrus, insula og superior temporal gyrus hos yngre patienter, samt en sammenhæng mellem sygdomsvarighed og motorisk svækkelse og gråstofreduktion i venstre inferior frontal gyrus (10). Mens fMRI tillader undersøgelse af funktionel forbindelse ved at vurdere neuronal (dys) funktion relateret til PD, tilføjer strukturel MRI information om anatomiske ændringer og især kortikale læsioner, der også er involveret i sygdomsprogressionen. Funktionelle og strukturelle MR-data bidrager til en væsentlig, men stadig delvis, forståelse af PD patofysiologi. For at øge denne viden tillader DTI studiet af hvid fiberintegritet, som også påvirkes af de neurodegenerative processer

Diffusion Tensor Imaging (DTI), en af ​​magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) sekvenser, er blevet brugt til at måle hvidt stofs mikrostrukturelle integritet i neurodegenerative sygdomme samt til at visualisere hjernefiberforbindelser via traktografi (6). Fraktionel anisotropi (FA), radial (RD), aksial (AD) og middeldiffusivitet (MD) er oftest blevet brugt til at beskrive graden af ​​tilfældig bevægelse af vandmolekyler i mikroskopisk skala. Specifikt er FA, som måler retningsbestemmelsen af ​​tilfældig vandbevægelse, blevet brugt til at undersøge nervefiberarrangementer, aksonal integritet og graden af ​​aksonal myelinisering (13). FA er klinisk muligt til at udlede den mikrostrukturelle integritet af hjernevæv, især foretrukket frem for orienterede væv, såsom hvidt stof og fiberkanalarkitekturer. MD måler størrelsen af ​​vanddiffusion. En høj MD menes at indikere brede cellulære skader, herunder ødem og nekrose. MD bruges klinisk til at fange disse mikrostrukturelle ændringer i både gråt og hvidt stof væv (14). AD måler størrelsen af ​​diffusion langs hovedaksen, og RD måler størrelsen af ​​tværgående diffusion