Open Access

Rida Ahmad

• In der vorliegenden Studie wurden Patienten mit struktureller Epilepsie bedingt durch eine fokale kortikale Dysplasie (FCD) mittels moderner Magnetresonanztomographie (MRT)-Verfahren untersucht. Bei FCDs handelt es sich um Fehlbildungen der Großhirnrinde, die mit einer hohen epileptogenen Aktivität vergesellschaftet sind. Einige dieser Patienten unterziehen sich einer epilepsiechirurgischen Resektion, sind jedoch hiernach hinsichtlich ihrer Anfallsfrequenz dennoch nicht ausreichend kontrollierbar, weshalb Grund zur Annahme besteht, dass es neben der fokalen kortikalen Dysplasie andere Faktoren geben könnte, die epileptische Anfälle verursachen. Basierend auf dieser Überlegung wurde mittels T2-Relaxometrie untersucht, ob bei Patienten mit FCDs mikrostrukturelle Veränderungen in Teilen des Kortex vorhanden sind, die mittels konventioneller MRT-Verfahren normal bzw. gesund erscheinen. Es wird angenommen, dass bei diesen Patienten auch außerhalb der FCD mikrostrukturelle Veränderungen, beispielsweise bedingt durch Schädigung im Rahmen von Anfällen oder durch Therapieeffekte, vorzufinden sind. Für die Studie wurden 16 Patienten mit einer neuroradiologisch gesicherten FCD und 16 hinsichtlich des Alters und des Geschlechts gematchte gesunde Probanden rekrutiert. Die Daten wurden an einem 3 Tesla (T) MRT-Scanner erhoben. Um die T2-Relaxationszeit zu messen, wurden Spin-Echo Datensätze mit verschiedenen Echozeiten (TE) aufgezeichnet. Zur Erfassung der Ausdehnung der FCD wurden konventionelle fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR)-Datensätze akquiriert. Zur Segmentierung des Gewebes wurden synthetische T1-gewichtete magnetization-prepared rapid acquisition of gradient echos (MP-RAGE)-Datensätze aus quantitativen T1-Karten berechnet. Der Kortex und dessen Grenzflächen wurden mittels FreeSurfer anhand der MP-RAGE-Datensätze identifiziert und die kortikale Dicke wurde gemessen. Die FCD-Areale wurden in den FLAIR-Datensätzen manuell markiert und aus den T2-Karten exkludiert, um die FCD-assoziierten Veränderungen nicht in die Analyse einzubeziehen. Anschließend wurden kortikale T2-Werte ausgelesen und in Oberflächendatensätzen gespeichert, um dann durchschnittliche kortikale T2-Werte für jeden Probanden zu ermitteln und mittels ungepaartem t-Test zwischen den Gruppen zu vergleichen. Zudem wurde der Pearson-Korrelationskoeffizient zwischen den kortikalen T2 Werten und klinischen Parametern berechnet. Außerdem wurde eine oberflächenbasierte Gruppenanalyse kortikaler T2-Werte und der kortikalen Dicke durchgeführt. Hierbei wurden Permutationssimulationen durchgeführt, um kortikale Cluster zu erkennen, die fokale Gruppenunterschiede anzeigen, und um für Mehrfachvergleiche zu korrigieren. Die Analyse ergab, dass die durchschnittlichen kortikalen T2-Werte außerhalb der FCD in der Patientenkohorte im Vergleich zu den gesunden Probanden signifikant erhöht waren. Diese T2-Veränderungen zeigten weder eine signifikante Korrelation mit der Anzahl der Anfälle der letzten drei Monate, noch mit der Anzahl der jemals eingenommenen antiepileptischen Medikamente. Insbesondere wurden T2-Erhöhungen in den frontalen, parietalen und manchen temporalen Regionen festgestellt. Die oberflächenbasierte Analyse der Kortexdicke zeigte keine signifikanten Gruppenunterschiede. Mittels T2-Relaxometrie und oberflächenbasierten Analyse-Techniken wurden demnach T2-Veränderungen des mittels konventioneller MRT-Bildgebung unauffällig erscheinenden zerebralen Kortex bei Patienten mit FCD und Epilepsie festgestellt. Die Ergebnisse deuten auf das Vorhandensein von mikrostrukturellen Veränderungen hin, die sich mit konventionellen MRT-Verfahren nicht erfassen lassen. Potentielle Ursachen dieser Veränderungen sind neben Effekten der antikonvulsiven Medikation möglicherweise auch gliotischer Gewebeumbau bedingt durch stattgehabte epileptische Anfälle. Die Studie legt nahe, dass strukturelle Epilepsien mehr als ein Symptom bedingt durch eine fokale Läsion sind und stattdessen das Gehirn als Ganzes betreffen.
• In the present study, patients with epilepsy and focal cortical dysplasia (FCD) were investigated. FCD is a malformation of the cerebral cortex, which exhibits a high epileptogenic potential.1 Unfortunately, even after complete resection, many patients are still not seizure free.2 If present, also microstructural tissue changes outside FCD areas might potentially contribute to seizure activity. We aimed to investigate cerebral cortical tissue, which appears normal on conventional magnetic resonance imaging (MRI), in patients diagnosed with FCD with T2 relaxometry. We used a 3T MRI scanner for data collection. Spin-echo datasets with different echo times (TE) were acquired for T2 mapping. For the identification of FCD areas, conventional FLAIR datasets were obtained. Furthermore, synthetic T1-weighted MP-RAGE datasets were generated for tissue segmentation. The cerebral cortex and the white matter and pial surfaces were identified in the MP-RAGE datasets using the Freesurfer toolbox. T2 and FLAIR datasets were coregistered to the MP-RAGE datasets, FCD areas were manually marked in the FLAIR datasets and excluded from the T2 maps and, accordingly, from the analysis. Cortical T2 values were read and saved in surface-datasets. Mean cortical T2 values were then determined for each subject and compared between groups with an unpaired t-test. In addition, we tested for Pearson correlations between cortical T2 values of the epilepsy patients and clinical parameters reflecting the seizure activity and number antiepileptic drugs in medical history. Furthermore, a surface-based general linear model analysis comparing cortical T2 values and the cortical thickness between groups was carried out. Permutation simulations were performed to identify clusters indicating significant group differences and to correct for multiple comparisons. The result of the analysis was that average T2 values in the patient cohort were significantly increased as compared to the healthy subjects. A significant correlation of T2 values with the number of seizures in the past three months or with the number of antiepileptic drugs was not observed. Surface-based analysis showed that T2 increases were mainly located in frontal and parietal regions. The surface-based investigation of the cortex thickness did not unveil significantly group differences. The observed T2 increases in normal-appearing cortical tissue in patients diagnosed with FCD might indicate cortical remodeling. These changes might be caused by effects of anticonvulsive drugs or by previous seizure activity.3 The results indicate that FCD-associated epilepsy is more than a symptom of a focal lesion and might affect the brain on a global level.