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Die vorliegende Studie widmete sich der Untersuchung von mikrostrukturellen Eigenschaften im Gehirn von Patienten mit Epilepsie, bei denen im herkömmlichen Magnetresonanztomografie (MRT) keine strukturellen Anomalien festgestellt wurden. Epilepsie ist eine komplexe neurologische Störung, die durch wiederkehrende epileptische Anfälle gekennzeichnet ist. I Bisher wurde die Beeinträchtigung der Hirnmikrostruktur in dieser Gruppe kaum erforscht, obwohl aufgrund pathologischer Umstrukturierungen zerebraler Netzwerke, neuronaler Hyperaktivität und Hypersynchronisation ähnliche Schäden wie bei Patienten mit sichtbaren Läsionen angenommen werden könnten. Zur Untersuchung der zerebralen Mikrostruktur wurden in dieser Studie hochauflösende quantitative Tl-, T2- und Protonendichte (PD)-Verfahren in Kombination mit einer Gewebesegmentierung auf Basis synthetischer Anatomien verwendet.
Es wurden insgesamt 27 Epilepsiepatienten rekrutiert, bei denen mittels herkömmlicher MRT keine strukturellen Läsionen im Gehirn festgestellt wurden. Die MRT-Daten wurden mit einem 3-Tesla-MAGNETOM-TRlO-MR-Scanner erfasst, der mit einer 8-Kanal-Kopfspule ausgestattet war. Die quantitative MRTTechnik ermöglichte die Messung von Tl-, T2- und PD Werten, um die mikrostrukturellen Eigenschaften des kortikalen Gewebes zu analysieren. Die kortikale graue Substanz wurde analysiert, indem zur Vermeidung von Partialvolumeneffekten Tl-, T2- und PD-Werte aus den zentralen 20% des Kortex ausgelesen und in Oberflächendatensätzen gespeichert wurden. Die Gruppenvergleiche wurden dann mittels statistischer Analysen (allgemeines lineares Modell) und Permutationssimulationen durchgeführt, um Cluster zu identifizieren, die auf mögliche Gruppenunterschiede hinweisen. Für die weiße und tiefe graue Substanz erfolgte eine „region of interest"-basierte Analyse und eine Voxel-weise Analyse.
Die beschriebenen Analysen der quantitativen MRT-Daten zeigten keine signifikanten Unterschiede der Tl-, T2- oder PD-Werte zwischen den Gruppen. Weder in der grauen noch weißen Substanz ergaben sich demnach Hinweise auf mikrostrukturelle Veränderungen bei Patienten mit MRT-negativer Epilepsie.
Die Ergebnisse zeigen, dass zukünftige wissenschaftliche Untersuchungen erforderlich sein werden, um die maßgeblichen Faktoren und Mechanismen zu ermitteln, die zur mikrostrukturellen Schädigung von Gehirngewebe in unterschiedlichen Untergruppen von Epilepsiepatienten beitragen.
Background and purpose: In patients with epilepsies of structural origin, brain atrophy and pathological alterations of the tissue microstructure extending beyond the putative epileptogenic lesion have been reported. However, in patients without any evidence of epileptogenic lesions on diagnostic magnetic resonance imaging (MRI), impairment of the brain microstructure has been scarcely elucidated. Using multiparametric quantitative (q) magnetic resonance imaging MRI, we aimed to investigate diffuse impairment of the microstructural tissue integrity in MRI-negative focal epilepsy patients.
Methods: 27 MRI-negative patients with focal epilepsy (mean age 33.1 ± 14.2 years) and 27 matched healthy control subjects underwent multiparametric qMRI including T1, T2, and PD mapping at 3 T. After tissue segmentation based on synthetic anatomies, mean qMRI parameter values were extracted from the cerebral cortex, the white matter (WM) and the deep gray matter (GM) and compared between patients and control subjects. Apart from calculating mean values for the qMRI parameters across the respective compartments, voxel-wise analyses were performed for each tissue class.
Results: There were no significant differences for mean values of quantitative T1, T2, and PD obtained from the cortex, the WM and the deep GM between the groups. Furthermore, the voxel-wise analyses did not reveal any clusters indicating significant differences between patients and control subjects for the qMRI parameters in the respective compartments.
Conclusions: Based on the employed methodology, no indication for an impairment of the cerebral microstructural tissue integrity in MRI-negative patients with focal epilepsy was found in this study. Further research will be necessary to identify relevant factors and mechanisms contributing to microstructural brain tissue damage in various subgroups of patients with epilepsy.