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Innovative MRT-Kontraste zur in-vivo-Differenzierung von Patienten mit typischem idiopathischen Parkinson und atypischen Parkinsonsyndromen

Innovative MRI contrasts for in-vivo-differentiation of patients with typical idiopathic Parkinson's syndromes and atypical parkinsonian syndromes

by Pia Marie Pantel
Doctoral thesis
Date of Examination:2014-01-13
Date of issue:2013-12-19
Advisor:Dr. Niels Focke
Referee:Prof. Dr. Walter Paulus
Referee:Prof. Dr. Oliver Gruber
Referee:Prof. Dr. Rainer Mausberg
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-4203

 

 

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Name:Dr -Arbeit-P Pantel-version10102012_eDiss1.pdf
Size:1.63Mb
Format:PDF
Description:Hauptband
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Abstract

English

BACKGROUND AND PURPOSE: In 20% of the cases, "atypical" parkinsonian syndromes (APS) can be distinguished from typical idiopathic Parkinson's syndrome (IPS). In addition to extra symptoms and a more progressive course APS is characterized by a worse prognosis due to non-response to dopaminergic therapy. Hence, early and accurate diagnosis is important. Although diagnostic criteria are defined, there is a high rate of misdiagnosis. Even for specialists early diagnosis can be challenging. The present predominant method of imaging diagnostic is MRI. However, the conventional qualitative MRI has not shown satisfactory results concerning specificity and sensitivity. We conducted a head-to-head study with patients suffering from IPS, MSA- and PSP -type Parkinson and healthy elderly controls. Aim of the study was to investigate the differential diagnostic potential of the different quantitative MRI techniques. MATERIALS AND METHODS: In total, a cohort of 44 subjects (IPS/APS/controls) went through a comprehensive quantitative MR imaging protocol including R2*-, R2- and R1-mapping, MTR and DTI. For assessment of quantitative parameters, region-of-interest (ROI) measurements in basal ganglia were marked bilaterally. RESULTS: The most significant separation of MSA from IPS (p = 0.001) and controls (p = 0.004) could be achieved with R2*-mapping in the putamen. We found a good predictive power AUC of >/= 0.96 resulting in a sensitivity of 77.8% (with a specificity of 100%). It confirms the importance of iron sensitivity of R2 *- mapping in the identification of MSA-P. Even when MTR mapping was applied, MSA-P was significantly predicted by putaminal (p = 0.005) and nigral (p = 0.003) signal changes. DTI (MD) was increased in patients with PSP compared with controls in the substantia nigra and showed a significant separation (p = 0.001). No usable signal difference was detected for a diagnostic prediction of IPS. Especially in the substantia nigra, no significant group differences could be shown. CONCLUSIONS: The most important results are that R2*-mapping has the best predictive power to separate MSA-patients from those with IPS and DTI is the best method for identification of PSP. In contrast to previous studies only one cohort was implemented in our study. Thereby the quality power of the different quantitative MRI techniques could be compared both directly as well as quantitatively. The findings underline the importance of quantitative MRI and its potential clinical relevance, especially in the identification of APS.
Keywords: Diffusion tensor imaging (DTI); R2*-Mapping; Idiopathic Parkinson's syndrome; "Atypical" parkinsonian syndromes; Quantitative MRI; Region-of-interest (ROI); Magnetization transfer ratio (MTR); differential diagnostic potential; basal ganglia

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HINTERGRUND/ ZIELSETZUNG: Vom idiopathischen Parkinsonsyndrom (IPS) können so genannte „atypische“ Parkinsonsyndrome (APS) mit einem Anteil von ca. 20% bezogen auf die Gesamtinzidenz unterschieden werden. Neben zusätzlichen Krankheitssymptomen und einem progredienteren Verlauf zeichnen sie sich durch eine schlechtere Prognose aus, die häufig auf einem Nichtansprechen auf eine dopaminerge Therapie beruht. Eine frühzeitige, korrekte Diagnose ist daher sehr entscheidend, aber im Einzelfall auch für Spezialisten äußerst schwierig. Trotz anerkannter klinischer Diagnosekriterien gibt es besonders im Frühstadium eine hohe Rate an Fehldiagnosen. Das zur Zeit vorherrschende Verfahren in der bildgebenden Diagnostik ist die Magnetresonanztomographie, wobei die konventionelle, qualitative MRT bislang keine zufriedenstellenden Ergebnisse bezüglich ihrer Spezifität und Sensitivität gezeigt hat. Die vorliegende Arbeit untersucht in einer direkten Vergleichsstudie das differenzialdiagnostische Potential der sogenannten „erweiterten“ quantitativen MRT-Verfahren. MATERIAL UND METHODEN: Ein Gesamtkollektiv von insgesamt 44 Probanden (IPS/ APS/ gesunde Kontrollen) durchlief ein umfassendes quantitatives MRT- Protokoll (R1/R2(*)-, DTI-, MTR- Mapping) um in manuell bilateral markierten, definierten Regionen (ROIs) in den Basalganglienkernen quantitative Parameter zu erheben. ERGEBNISSE: Die beste hochsignifikante Trennung der MSA-P- Patienten sowohl von IPS- Patienten (p = 0,001) als auch von Kontrollen (p = 0,004) konnte anhand des R2 * - Mappings im Putamen erreicht werden. Es zeigte sich eine Vorhersagekraft AUC von > / = 0,96 mit einer Sensitivität von 77,8 % (bei einer Spezifität von 100 %). Dies bestätigt die große Bedeutung der Eisensensitivität des R2*-Mappings bei der Identifizierung von MSA-P- Patienten. Auch anhand des MTR-Mappings konnte eine MSA-P anhand der putaminalen (p = 0,005) und nigralen (p = 0,003) Signalveränderungen signifikant vorhergesagt werden. Die beste signifikante Abgrenzung der PSP- Patienten von den Kontrollen gelang anhand der DTI- Messungen in der Substantia nigra (p = 0,001) sowie im Globus pallidus (p = 0,004). Für die diagnostische Vorhersage eines IPS konnten keine nutzbaren Signalunterschiede festgestellt werden. Insbesondere in der Substantia nigra zeigten sich gegenüber Kontrollen keine signifikanten Gruppenunterschiede. FAZIT: Unter den angewandten MRT- Verfahren zeigt das R2*-Mapping die beste Vorhersagekraft zur Differenzierung der MSA von IPS- Patienten und das DTI- Mapping zur Identifizierung der PSP- Patienten. Das Besondere unseres Arbeitsansatzes war, im Gegensatz zu vorherigen Studien, die Durchführung der Untersuchung an nur einer Kohorte. Dadurch konnte die Güte der verschiedenen MRT-Verfahren direkt und quantitativ miteinander verglichen werden. Insgesamt unterstreichen die Erkenntnisse dieser Arbeit den Stellenwert und die mögliche klinische Relevanz der quantitativen MRT, insbesondere bei der Identifizierung atypischer Parkinsonsyndrome.
Schlagwörter: Atypisches Parkinsonsyndrom; Idiopathisches Parkinsonsyndrom; quantitative Magnetresonanztomographie; Differentialdiagnostik; Basalganglien; Region-of-interest (ROI); Diffusionsgewichtete Bildgebung; Magnetisierungstransfer-(Ratio); R2*- Mapping
 

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