Longitudinale strukturelle MRT zur Untersuchung der Hirnatrophie von Patienten mit Morbus Parkinson und kognitiver Beeinträchtigung

  • Hintergrund: Die leichte kognitive Störung (engl. Mild cognitive impariment, MCI) ist ein wichtiges nicht-motorisches Symptom der Parkinson-Krankheit (PD) und ein Hochrisiko-Zustand für die Entwicklung einer Parkinson-Demenz (PDD). Die Etablierung von Biomarkern für ein MCI bei PD-Patienten (PD-MCI) könnte sowohl die Diagnosestellung als auch das Therapiemonitoring verbessern. Ziel: Es ist bekannt, dass PDD-Patienten im Vergleich zu PD-Patienten ohne kognitive Beeinträchtigung (engl. PD normal cognition, PD-NC) in der strukturellen Magnetresonanztomographie (MRT) eine ausgeprägte kortikale und subkortikale Hirnatrophie aufweisen. Die Datenlage für Patienten mit PD-MCI ist deutlich heterogener, zudem wurden bisher vor allem de novo-Patienten untersucht. Mittels longitudinaler struktureller MRT soll in dieser multizentrischen Studie herausgefunden werden, ob der beginnende kognitive Abbau von Parkinson-Patienten im mittleren Krankheitsstadium ebenfalls mit Volumenänderungen kritischer Hirnstrukturen assoziiert ist. Die Hypothese ist, dass Patienten mit PD-MCI sich durch eine reduzierte mittlere kortikale Dicke sowie durch die Atrophie des Hippocampus und ggf. weiterer subkortikaler Strukturen von PD-NC-Patienten und von gesunden Kontrollen (engl. healthy controls, HC) unterscheiden. Methode: 59 Patienten mit PD-NC, 49 Patienten mit PD-MCI sowie 59 HC erhielten zu Beginn der Studie und nach 12 Monaten eine ausführliche neuropsychologische Testung und eine strukturelle MRT-Untersuchung. Die MRT-Daten wurden mit der Freesurfer-Software automatisiert segmentiert, die mittlere kortikale Dicke sowie subkortikale Volumina und deren Atrophieraten berechnet und Gruppenvergleiche angestellt. Ergebnisse: Verglichen mit HC zeigte sich bei Patienten mit PD-MCI eine signifikant geringere mittlere kortikale Dicke sowie ein reduziertes Volumen des linken Thalamus, des Hippocampus und des Nucleus caudatus. Zwischen Patienten mit PD-MCI und PD-NC fanden sich dagegen keine signifikanten Volumenunterschiede. Für kognitiv beeinträchtigte PD-Patienten zeigte sich über 12 Monate eine signifikant höhere Atrophierate des rechten Thalamus, sowohl verglichen mit kognitiv unauffälligen PD-Patienten als auch verglichen mit HC. Für alle anderen untersuchten Strukturen unterschieden sich die Atrophieraten zwischen allen drei Gruppen nicht signifikant. Schlussfolgerung: PD-MCI ist im mittleren Stadium der Parkinson-Krankheit mit einer reduzierten kortikalen Dicke sowie einer die Altersnorm überschreitenden Atrophie des Thalamus, des Hippocampus und des Striatums assoziiert. Aufgrund der geringen Volumenunterschiede zwischen den einzelnen Gruppen und der hohen interindividuellen Variabilität ist die Sensitivität der Methode allerdings nicht ausreichend, um MR-basiert zwischen Parkinson-Patienten mit MCI und solchen mit normaler Kognition zu unterscheiden.
  • Background: Mild cognitive impairment (MCI) is an important non-motor-symptom of Parkinson’s Disease (PD) and a high risk condition to develop dementia in Parkinson’s Disease (PDD). There is need for biomarkers to improve both diagnosis and treatment monitoring. Purpose: Compared to patients with PD and normal cognition (PD-NC), patients with PDD show extensive cortical and subcortical brain atrophy in structural magnetic resonance imaging (MRI). In contrast, findings in patients with PD and MCI (PD-MCI) are more heterogenous and previous studies often focused on de novo patients. Using longitudinal structural MRI, the purpose of this multi-center study was to investigate whether cognitive decline of patients with PD in the middle stage of the disease is also associated with volumetric changes of critical brain structures. We hypothesized that PD-MCI would be characterized by both reduced mean cortical thickness and atrophy of specific subcortical structures (i. e. the hippocampus) compared with patients with PD-NC and healthy controls (HC). Methods: Patients with PD-NC (n=59), PD-MCI (n=49) and HC (n=59) underwent detailed neuropsychological assessments and MRI scans at baseline and 12-month follow-up. MRI images were segmented automatically using Freesurfer software. Group comparisons were performed for mean cortical thickness, subcortical volumes, and the respective atrophy rates. Results: Compared to HC, patients with PD-MCI showed reduced mean cortical thickness and reduced volumes of thalamus, hippocampus, and caudate. Cortical thickness and subcortical volumes did not differ significantly between PD-NC and PD-MCI. However, cognitively impaired PD patients showed an increased atrophy rate of the right thalamus as compared to cognitively unimpaired PD patients and HC. The annual atrophy rates of all other regions of interest did not differ significantly between groups. Conclusion: In middle stage of PD, PD-MCI is associated with reduced mean cortical thickness and with atrophy of the thalamus, the hippocampus and the striatum that goes beyond normal aging. But slight volume differences between groups and a high interindividual variability reduce the sensitivity of the method. Therefore, PD-MCI and PD-NC cannot be distinguished properly based on structural MRI

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Metadaten
Author:Florian David Seitz
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-685405
DOI:https://doi.org/10.21248/gups.68540
Place of publication:Frankfurt am Main
Referee:Simon Baudrexel, Jochen Roeper
Advisor:Simon Baudrexel, Carola Oberschmidt
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2022/05/18
Year of first Publication:2021
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2022/05/03
Release Date:2022/06/03
Page Number:111
Last Page:111
HeBIS-PPN:495295205
Institutes:Medizin
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht