Charakterisierung mikrostruktureller Gewebeveränderungen bei der sporadischen Creutzfeldt-Jakob-Krankheit durch Korrelation von Diffusions- und Magnetisierungstransfer-Bildgebung

Abstract

Neuartige Kontraste in der Magnetresonanz-Bildgebung wie Diffusionswichtung (DW) oder Magnetisierungstransfer (MT) finden zunehmend Verwendung in der klinischen Diagnostik. Während bei der DW der Kontrast durch unterschiedliche Diffusionseigenschaften von Wassermolekülen in Gewebe verursacht wird, wird der MT-Kontrast durch unterschiedliche Anteile an gebundenen und freien Protonen im Gewebe beeinflusst. Der MT basiert auf einer selektiven Sättigung der an Makromolekülen gebundenen Protonen und dem anschließenden Transfer dieser Sättigung der Magnetisierung auf freie Protonen. Dieser Austausch führt zu einem Abfall der Signalsättigung von freien Protonen. Diese Methode besitzt das Potential, Rückschlüsse auf spezifische mikrostrukturelle Veränderung im Gewebe zu ziehen. In der vorliegenden Pilotstudie wurde ein neuer Parameter zur Beschreibung des MT-Kontrastes - die MT-Sättigung - auf ihr Potential untersucht, Gewebeveränderungen in einem Teil der Basalganglien bei der sporadischen Creutzfeldt-Jakob-Erkrankung (sCJK) zu detektieren. Typische mikrostrukturelle Gewebeveränderungen bei der sCJK beinhalten die Ablagerungen pathologischer Prion-Proteine, spongiformen Umbau des Neuropils sowie astrozytäre Gliose und Nervenzellverlust. Anonymisierte klinisch-diagnostische MRT-Bilddaten (3D-FLASH, DWI) von 5 Patienten mit definitiver oder wahrscheinlicher sCJD wurden retrospektiv untersucht und mit denen altersangepasster gesunder Kontrollen verglichen. Mittels einer ROI-Analyse auf den MT-Karten wurden neben dem Caput des Ncl. caudatus, dem Putamen und dem Pulvinar auch MT-Werte in der Amygdala bestimmt. Im Gegensatz zum Pulvinar und zur Amygdala konnten mit dieser Methode im Ncl. caudatus und im Putamen Veränderungen aufgezeigt werden. Hier wurden im Vergleich zu einer gesunden Kontrollkohorte in beiden Strukturen signifikant niedrigere MT-Werte bei sCJK-Patienten gefunden. Eine Regressionsanalyse gegen die DW-MRT, dem etablierten diagnostischen Kriterium, ergab eine signifikante positive Korrelation von MT und mittlerer Diffusivität (MD), die auf einen Zusammenhang von erhöhten Diffusionsbarrieren und erhöhtem Wassergehalt schließen lässt. Diese Korrelation könnte auf mikrozystische Veränderungen im Neuropil zurückzuführen sein. Eine inverse Korrelation im Pulvinar sowohl in der erkrankten als auch in der gesunden Kohorte deutet dagegen auf inhärent strukturelle Barrieren hin, die die Diffusion dominierend einschränken. Die MT-Sättigung hat somit das Potential, als diagnostisches Kriterium bei der sCJK eingesetzt zu werden. Der Informationsgewinn kann hierdurch gesteigert werden, indem verschiedene quantitative MR-Techniken miteinander kombiniert werden.