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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.
Cortical changes in epilepsy patients with focal cortical dysplasia: new insights with T2 mapping
(2020)
Background: In epilepsy patients with focal cortical dysplasia (FCD) as the epileptogenic focus, global cortical signal changes are generally not visible on conventional MRI. However, epileptic seizures or antiepileptic medication might affect normal-appearing cerebral cortex and lead to subtle damage. Purpose: To investigate cortical properties outside FCD regions with T2-relaxometry. Study Type: Prospective study. Subjects: Sixteen patients with epilepsy and FCD and 16 age-/sex-matched healthy controls. Field Strength/Sequence: 3T, fast spin-echo T2-mapping, fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR), and synthetic T1-weighted magnetization-prepared rapid acquisition of gradient-echoes (MP-RAGE) datasets derived from T1-maps. Assessment: Reconstruction of the white matter and cortical surfaces based on MP-RAGE structural images was performed to extract cortical T2 values, excluding lesion areas. Three independent raters confirmed that morphological cortical/juxtacortical changes in the conventional FLAIR datasets outside the FCD areas were definitely absent for all patients. Averaged global cortical T2 values were compared between groups. Furthermore, group comparisons of regional cortical T2 values were performed using a surface-based approach. Tests for correlations with clinical parameters were carried out. Statistical Tests: General linear model analysis, permutation simulations, paired and unpaired t-tests, and Pearson correlations. Results: Cortical T2 values were increased outside FCD regions in patients (83.4 ± 2.1 msec, control group 81.4 ± 2.1 msec, P = 0.01). T2 increases were widespread, affecting mainly frontal, but also parietal and temporal regions of both hemispheres. Significant correlations were not observed (P ≥ 0.55) between cortical T2 values in the patient group and the number of seizures in the last 3 months or the number of anticonvulsive drugs in the medical history. Data Conclusion: Widespread increases in cortical T2 in FCD-associated epilepsy patients were found, suggesting that structural epilepsy in patients with FCD is not only a symptom of a focal cerebral lesion, but also leads to global cortical damage not visible on conventional MRI. Evidence Level: 21. Technical efficacy Stage: 3 J. MAGN. RESON. IMAGING 2020;52:1783–1789.