DTI Parkinsonin taudin arvioinnissa

Parkinsonin tauti (PD) on toiseksi yleisin neurodegeneratiivinen sairaus Alzheimerin taudin jälkeen. PD alkaa yleensä motorisilla oireilla, mukaan lukien bradykinesia, jäykkyys, lepovapina ja asennon epävakaus. PD sisältää myös lukuisia ei-motorisia oireita (kuten kognitiivinen heikentyminen, masennus, unikäyttäytymisongelmat ja hajuaistihäiriöt) (1). Klassiseen PD:n neuropatologiseen tunnusmerkkiin kuuluu dopaminergisten hermosolujen häviäminen substantia nigrassa (SN), mikä johtaa dopaminergisen tuotannon vähenemiseen aivokuoren basaaliganglion ja talamokortikaalisen motorisen piirin kautta, mikä aiheuttaa motoristen toimintojen säätelyhäiriöitä (2). Toinen PD:n neuropatologinen ominaisuus on Lewyn kappaleiden (3) ja neuriittien läsnäolo sekä hermosoluissa että aksoneissa, mukaan lukien a-synukleiiniproteiinin aggregaatit (4). Kun PD alkaa, motoristen ja ei-motoristen oireiden monimutkaiset piirteet heijastavat taustalla olevien patologioiden etenemistä, mukaan lukien α-synukleiinin immunoreaktiiviset inkluusiot Lewyn kappaleissa; dopaminergisten, kolinergisten, serotonergisten ja noradrenergisten projektioiden menetys aivorungosta keskiaivoon ja tyvi-etuaivoon; ja lopuksi neokorteksille (5). PD:n aikana potilaat kokivat tavallisesti samanaikaisia ​​neuropsykiatrisia häiriöitä, mukaan lukien masennusta, käyttäytymis- ja kognitiivisia puutteita ja dementiaa, jotka on erotettava muista hermostoa rappeuttavista syistä, kuten Lewyn kappaleiden aiheuttamasta dementiasta (DLB) ja Alzheimerin taudista. Toisaalta termi "parkinsonismi" viittaa motorisiin oireyhtymiin, joita esiintyy myös PD:ssä, mukaan lukien bradykinesia, hammaspyörän jäykkyys, lepovapina, hidas sekoittuva kävely ja epätasapaino. Parkinsonismin epätyypillisiä syitä, jotka jäljittelevät idiopaattista PD:tä, ovat monijärjestelmän atrofia (MSA), progressiivinen supranukleaarinen halvaus (PSP) tai kortikobasaalinen oireyhtymä (CBS) sekä lääkkeiden aiheuttama parkinsonismi ja muut. PD:ssä dopaminergisten hermosolujen katoamiseen ja Lewyn kappaleiden kerääntymiseen liittyy tyypillisesti neurogliasolujen vaurioituminen ja aksonien demyelinisaatio kasvaen mikrogliakonsentraatioon solunulkoisissa tiloissa. Siksi on todennäköistä, että solunulkoisten mikrorakennepoikkeavuuksien havaitseminen aivoalueilla, joissa on dopaminergisiä hermosoluja ja pitkin dopaminergisiä reittejä, saattaa olla alkavan PD:n biomarkkeri (6). Mitä tulee tietoomme PD:n patofysiologiasta, viimeaikaiset neuroimaging-menetelmät mahdollistavat aivojen muutosten anatomian ja vaikutuksen tutkimisen toiminnallisten, rakenteellisten ja diffuusiotietojen keruun perusteella, kolme toisiaan täydentävää tekniikkaa, joilla voidaan arvioida neurodegeneratiivisiin sairauksiin, kuten PD:hen, liittyviä aivomuutoksia. Uudet MRI-tekniikat ja niiden käyttö PD:ssä ja selittää, kuinka näitä tekniikoita voidaan käyttää havaitsemaan muutoksia PD-potilaiden aivoissa ja heidän suhdettaan Parkinsonin oireisiin. Aivojen MRI:tä käytetään yleisesti kliinisessä käytännössä arvioimaan aivojen rakenteellista anatomiaa ja patologiaa. Neurodegeneratiivisessa patologiassa aivojen MRI voi tunnistaa rakenteellisia hajoamismalleja oikean diagnoosin tekemiseksi. Nämä rakenteelliset muutokset voivat olla atrofian alueita tai rakenteen signaalin intensiteetin muutoksia. Parkinsonismipotilaiden diagnostisessa työssä suositellaan aivojen magneettikuvausta (13). Aivojen MRI:n päätarkoitus parkinsonismin työstämisessä on arvioida aivoverisuonivaurioita (vaskulaarinen parkinsonismi) ja sulkea pois muut mahdolliset, mutta harvinaisemmat parkinsonismin syyt, kuten multippeliskleroosi, normaalipaineinen vesipää tai Wilsonin tauti. Se voi myös tukea neurodegeneratiivisen epätyypillisen parkinsonismin diagnosointia Lepotilan toiminnallisen magneettikuvauksen (fMRI) avulla voidaan tutkia aivojen yhteyksiä ja toiminnallisten verkostojen muutoksia. Äskettäinen kirjallisuuskatsaus tarjosi mielenkiintoisia näkemyksiä PD:n toiminnallisista muutoksista (7): pääasiassa PD aiheuttaa toiminnallisia toimintahäiriöitä erityisesti sensorimotorisissa, visuaalisissa ja basaalisissa ganglioverkostoissa. On perusteltua väittää, että fMRI-tiedot riippuvat useista parametreista, kuten dopaminergisen lääkityksen tilasta (8) tai fMRI-hakuparametreista (7). Anatomisen MRI:n osalta vokselipohjaista morfometriaa (VBM) voidaan käyttää harmaan aineen tilavuuden tutkimiseen (9). Äskettäiset VBM-meta-analyysit osoittivat aivokuoren surkastumisen PD-potilailla vasemman alemman otsakehän, ylemmän temporaalisen gyrus-, insula- ja parietaalialueen alueella (katso katsaus (10) (11) (12), mutta myös vasemmalla puolella parahippocampal gyrus, insula ja superior temporaalinen gyrus nuoremmilla potilailla sekä korrelaatio sairauden keston ja motorisen heikentymisen sekä harmaan aineen vähenemisen välillä vasemman alemman otsakehän välillä (10). Vaikka fMRI mahdollistaa toiminnallisen liitettävyyden tutkimuksen arvioimalla PD:hen liittyvää hermosolujen (dys)toimintaa, rakenteellinen MRI lisää tietoa anatomisista muutoksista ja erityisesti aivokuoren leesioista, jotka ovat myös mukana taudin etenemisessä. Toiminnalliset ja rakenteelliset MRI-tiedot auttavat ymmärtämään PD-patofysiologiaa olennaisesti, mutta silti osittain. Tämän tiedon lisäämiseksi DTI mahdollistaa valkoisen kuidun eheyden tutkimisen, johon vaikuttavat myös neurodegeneratiiviset prosessit.

Diffuusiotensorikuvausta (DTI), joka on yksi magneettikuvaus (MRI) -sekvensseistä, on käytetty valkoisen aineen mikrorakenteen eheyden mittaamiseen neurodegeneratiivisissa sairauksissa sekä aivokuituyhteyksien visualisoimiseen traktografian avulla (6). Fraktionaalista anisotropiaa (FA), radiaalista (RD), aksiaalista (AD) ja keskimääräistä diffuusiota (MD) on yleisimmin käytetty kuvaamaan vesimolekyylien satunnaisen liikkeen astetta mikroskooppisessa mittakaavassa. Tarkemmin sanottuna FA:ta, joka mittaa satunnaisen veden liikkeen suuntaa, on käytetty hermosäikeiden järjestelyjen, aksonien eheyden ja aksonin myelinisaatioasteen tutkimiseen (13). FA:lla on kliinisesti mahdollista päätellä aivokudosten mikrorakenteellinen eheys, erityisen edullinen suuntautuneisiin kudoksiin, kuten valkoiseen aineeseen ja kuitukanava-arkkitehtuureihin. MD mittaa veden diffuusion suuruutta. Korkean MD:n uskotaan viittaavan laajoihin soluvaurioihin, mukaan lukien turvotus ja nekroosi. MD:tä käytetään kliinisesti näiden mikrorakennemuutosten sieppaamiseen sekä harmaan että valkoisen aineen kudoksissa (14). AD mittaa diffuusion suuruutta pääakselilla ja RD mittaa poikittaisen diffuusion suuruutta