DTI i evaluering av Parkinsons sykdom

Parkinsons sykdom (PD) er den nest vanligste nevrodegenerative lidelsen etter Alzheimers sykdom. PD begynner vanligvis med motoriske symptomer, inkludert bradykinesi, rigiditet, hvilende skjelving og postural ustabilitet. PD inkluderer også en rekke ikke-motoriske symptomer (som kognitiv svikt, depresjon, søvnadferdsproblemer og luktdysfunksjon) (1). Det klassiske nevropatologiske kjennetegnet ved PD involverer tap av dopaminerge nevroner i substantia nigra (SN), noe som resulterer i en redusert dopaminerg effekt gjennom den kortiko-basale ganglia-thalamokortikale motorkretsen, som forårsaker dysregulering av motoriske funksjoner (2). Et annet nevropatologisk kjennetegn ved PD er tilstedeværelsen av Lewy-legemer (3) og neuritter i både nevronlegemer og aksoner, inkludert aggregater av α-synukleinproteinet (4). Når PD begynner, reflekterer de komplekse egenskapene til motoriske og ikke-motoriske symptomer progresjonen av underliggende patologier, inkludert α-synuklein immunoreaktive inneslutninger i Lewy-legemer; tap av dopaminerge, kolinerge, serotonerge og noradrenerge projeksjoner fra hjernestammen til midthjernen og basal forhjernen; og til slutt til neocortex (5). I løpet av PD opplevde pasienter ofte komorbide nevropsykiatriske forstyrrelser, inkludert depresjon, atferdsmessige og kognitive mangler og demens, som må skilles fra andre nevrodegenerative årsaker som demens med Lewy-legemer (DLB) og Alzheimers sykdom. På den annen side refererer begrepet "parkinsonisme" til motoriske syndromer som også forekommer ved PD, inkludert bradykinesi, tannhjulstivhet, hvilende skjelving, en langsom stokkende gangart og ubalanse. De atypiske årsakene til parkinsonisme som etterligner idiopatisk PD inkluderer multippel systematrofi (MSA), progressiv supranukleær parese (PSP) eller kortikobasalt syndrom (CBS), så vel som medikamentindusert parkinsonisme og andre. Ved PD er tap av dopaminerge nevroner og akkumulering av Lewy-legemer typisk ledsaget av skade på nevrogliaceller og demyelinisering av aksoner med økende mikrogliakonsentrasjon i ekstracellulære rom. Det er derfor plausibelt at påvisning av ekstracellulære mikrostrukturelle abnormiteter i hjerneregioner med dopaminerge nevroner og langs dopaminerge veier kan være en biomarkør for begynnende PD(6). Når det gjelder vår kunnskap om PD patofysiologi, gjør nyere nevroavbildningsmetoder det mulig å undersøke anatomi og virkning av hjerneendringer, på grunnlag av funksjonelle, strukturelle og diffusjonsdatainnsamlinger, tre komplementære teknikker for å vurdere hjerneforandringer relatert til nevrodegenerative sykdommer som PD. Nye MR-teknikker og deres bruk ved PD og forklarer hvordan disse teknikkene kan brukes til å oppdage endringer i hjernen til PD-pasienter og deres forhold til Parkinsonsymptomer. Hjerne-MR brukes ofte i klinisk praksis for å evaluere strukturell hjerneanatomi og patologi. I nevrodegenerativ patologi kan hjerne-MR identifisere mønstre av strukturell nedbrytning for å hjelpe til med å stille riktig diagnose. Disse strukturelle endringene kan være områder med atrofi eller endringer i struktursignalintensitet. Ved diagnostikk av pasienter med parkinsonisme anbefales det å utføre hjerne-MR (13). Hovedformålet med hjerne-MR i arbeidet med parkinsonisme er å vurdere cerebrovaskulær skade (vaskulær parkinsonisme), og å utelukke andre mulige, men mer sjeldne årsaker til parkinsonisme som multippel sklerose, hydrocephalus med normalt trykk eller Wilsons sykdom. Det kan også støtte diagnosen nevrodegenerativ atypisk parkinsonisme Funksjonell magnetisk resonansavbildning i hviletilstand (fMRI) kan brukes til å studere hjernetilkobling og endringene i funksjonelle nettverk. En nylig gjennomgang av litteraturen ga interessant innsikt i de funksjonelle endringene i PD (7): hovedsakelig induserer PD funksjonelle dysfunksjoner, spesielt i de sensorimotoriske, visuelle og basale gangliene. Det er rimelig å hevde at fMRI-data avhenger av flere parametere, for eksempel den dopaminerge medisineringstilstanden (8) eller fMRI-innsamlingsparametrene (7). Når det gjelder anatomisk MR, kan voxel-basert morfometri (VBM) brukes for å studere volumet av grå substans (9). Nyere VBM-metaanalyser viste en kortikal atrofi hos PD-pasienter i venstre inferior frontal gyrus, superior temporal gyrus, insula og parietale områder (for en gjennomgang, se (10)(11) (12), men også i venstre side. parahippocampal gyrus, insula og superior temporal gyrus hos yngre pasienter, samt en sammenheng mellom sykdomsvarighet og motorisk svekkelse og gråstoffreduksjon i venstre inferior frontal gyrus (10). Mens fMRI tillater studiet av funksjonell tilkobling ved å vurdere neuronal (dys) funksjon relatert til PD, legger strukturell MR til informasjon om anatomiske endringer, og spesielt kortikale lesjoner som også er involvert i sykdomsprogresjonen. Funksjonelle og strukturelle MR-data bidrar til en betydelig, men fortsatt delvis, forståelse av PD-patofysiologi. For å forbedre denne kunnskapen tillater DTI studiet av hvit fiberintegritet, som også påvirkes av de nevrodegenerative prosessene

Diffusion Tensor Imaging (DTI), en av magnetisk resonansavbildning (MRI) sekvensene, har blitt brukt for å måle hvit substans mikrostrukturell integritet i nevrodegenerative sykdommer, samt å visualisere hjernefiberforbindelser via traktografi (6). Fraksjonell anisotropi (FA), radiell (RD), aksial (AD) og gjennomsnittlig diffusivitet (MD) har blitt mest brukt for å beskrive graden av tilfeldig bevegelse av vannmolekyler i mikroskopisk skala. Spesifikt har FA, som måler retningen til tilfeldig vannbevegelse, blitt brukt til å undersøke nervefiberarrangementer, aksonal integritet og graden av aksonal myelinisering (13). FA er klinisk mulig å utlede den mikrostrukturelle integriteten til hjernevev, spesielt foretrukket fremfor orientert vev, slik som hvit substans og fiberkanalarkitekturer. MD måler størrelsen på vanndiffusjonen. En høy MD antas å indikere omfattende cellulære skader inkludert ødem og nekrose. MD brukes klinisk for å fange opp disse mikrostrukturelle endringene i både grå- og hvitstoffvev (14). AD måler størrelsen på diffusjon langs hovedaksen, og RD måler størrelsen på tverrspredning