Zusammenfassung:
Im Rahmen der vorliegenden Studie sollte eine Methode zur automatisierten Detektion
epileptogener Läsionen bei Patienten mit fokaler Epilepsie bei bekannter FCD untersucht
werden. Es wurden hierzu von allen Patienten hochauflösende 3T Schädel MRT T1
Volumendatensätze erhoben und mit Hilfe der speziell zu diesem Zweck entwickelten
Software FreeSurfer ausgewertet. Die Auswertung umfasste die Bewegungskorrektur und
Normalisierung der einzelnen Datensätze, anschließend die Rekonstruktion mit Hilfe eines
volumenbasierten VBM Algorithmus und die Analyse und Benennung kortikaler und
subkortikaler Strukturen.
Für eine eigens für diese Studie geschaffene Kontrollgruppe 50 gesunder erwachsener
Probanden erfolgte dasselbe Procedere mit identischen 3T Schädel MRT Aufnahmen und
entsprechender anschließender Rekonstruktion. Um eine gute Vergleichbarkeit zu
gewährleisten, wurde die Kontrollgruppe ausgewogen in Bezug auf Alter, Geschlecht und
Bildung gewählt. Sowohl auf Seite der Patienten als auch in der Kontrollgruppe wurden nur
Rechtshänder eingeschlossen.
Epileptogene Läsionen im Sinne einer fokalen kortikalen Dysplasie sollten nun automatisiert,
durch den Vergleich eines Patienten mit einer geschlechtsgleichen Kontrollgruppe anhand
signifikant verdickter Kortexareale, gefunden werden.
Weiterhin wurde untersucht, ob sich epileptogene Läsionen durch automatisiert detektierte
Unschärfen und der Mark-Rinden-Grenze finden lassen.
Die statistische Gruppenauswertung erfolgte mit qdec und erbrachte lediglich in 60% der
Fälle signifikant verdickte Kortexareale im Bereich der vermuteten Läsion. In 50% der Fälle
wurden allerdings auch signifikant verdickte Kortexareale an Stellen gefunden, die sich nicht
mit der klinischen Erkrankung des Patienten vereinen ließen (fraglich falsch positive).
Unschärfen der Mark-Rinden-Grenze im Bereich der klinisch vermuteten epileptogenen
Zone wurden ebenfalls nur bei 60% der Patienten gefunden. Einzig bei der Subgruppe der
Frontallappenepilepsien zeigten sich gute Ergebnisse mit einer Detektion der FCD zu 100%
Eine Subgruppenanalyse in Bezug auf Ort und Seite der Läsion, sowie eine vorangegangene
intrakranielle Operation brachten keine besseren Ergebnisse. Insgesamt sind diese
57
Subgruppen aber auf Grund der ohnehin kleinen Patientengruppe statistisch kaum zu
vertreten.
Der Hauptgrund für die geringe Anzahl gefundener Läsionen und die große Anzahl fraglich
falsch positiver Ergebnisse ist nach jetzigen Kenntnisstand die Art und Weise der
Rekonstruktion. Alle Patienten in dieser Untersuchung haben eine FCD. FCDs vom Typ I
betreffen nur den Kortex, sie zeigen sich nur in einer gestörten Schichtung. Deshalb sind
FCDs vom Typ I selbst in hoch auflösender MRT Bildgebung meist ohne bildgebendes
Korrelat. FCDs vom Typ II beinhalten zusätzlich Veränderungen auf zytologischer Ebene
wie dysmorphe Neurone und gegebenenfalls Ballon-Zellen (Blümcke, et al., 2012) und
hinterlassen somit Spuren in der weißen Substanz, die sich in T1 gewichteten MRT Bildern
im Sinne einer Unschärfe in der Mark-Rinden-Grenze wiederfinden lassen (Colombo,
Salamon, Raybaud, Ozkara, & Barkovich, 2009). In dieser Studie wurde ein volumenbasierter
VBM Rekonstruktionsalgorithmus verwendet, der insbesondere auf die Segmentierung
subkortikaler Strukturen spezialisiert ist. Kortikale und kortexnahe Störungen werden häufig
übersehen, wenn sie keine oder nur wenig Spuren in der weißen Substanz mit sich bringen.
Um kortikale Läsionen wie im vorliegenden Fall gewünscht darzustellen und zu detektieren,
hat dieser Rekonstruktionsalgorithmus offenbar deutliche Nachteile im Vergleich zu
oberflächenbasierten VBM Rekonstruktionsalgorithmen (Thesen, et al., 2011).
Weiterhin gibt es sicherlich Einschränkungen der Aussagekraft durch die kleine
Patientenstichprobe, negative Einflüsse auf das Ergebnis durch eine ungeeignete
Kontrollgruppe können aber ausgeschlossen werden.
Bibliographie / References
- Thivard, L., Bouilleret, V., Chassoux, F., Adam, C., Dormont, D., Baulac, M., Dupont, S. (2011). Diffusion tensor imaging can localize the epileptogenic zone in nonlesional extra-temporal refractory epilepsies when [18F]FDG-PET is not contributive. Epilepsy Research, S. 170-182.
- Knake, S., Haag, A., Hamer, H., Dittmer, C., Bien, S., Oertel, W., & Rosenow, F. (2003). Language lateralization in patients with temporal lobe epilepsy: a comparison of functional transcranial Doppler sonography and the Wada test. Neuroimage, 19(3), S. 1228-1232.
- Urbach, H., Scheffler, B., Heinrichsmeier, T., von Oertzen, J., Kral, T., Wellmer, J., Blümcke, I. (2002). Focal cortical dysplasia of Taylor's balloon cell type: a clinicopathological entity with characteristic neuroimaging and histopathological features, and favorable postsurgical outcome. Epilepsia, S. 33-40.
- Rugg-Gunn, F., Eriksson, S., Symms, M., Barker, G., & Duncan, J. (03 2001). Diffusion tensor imaging of cryptogenic and acquired partial epilepsies. Brain, 124, S. 627-636.
- Rosenow, F., & Luders, H. (2001). Presurgical evaluation of epilepsy. Brain(124), S. 1682-1700.
- Jeha, L., Najm, I., Bingaman, W., Dinner, D., Widdess-Walsh, P., & Lüders, H. (2007). Surgical outcome and prognostic factors of frontal lobe epilepsy surgery. Brain, S. 574-584.
- Wagner, J., Weber, B., Urbach, H., Elger, C., & Huppertz, H. (2011). Morphometric MRI analysis improves detection of focal cortical dysplasia type II. Brain, S. 2844-2854.
- Sowell, E., Peterson, B., Kan, E., Woods, R., Yoshii, Bansal, R., Toga, A. (2007). Sex Differences in Cortical Thickness Mapped in 176 Healthy Individuals between 7 and 87 Years of Age. Cerebral Cortex, S. 1550-1560.
- Focal dysplasia of the cerebral cortex in epilepsy. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 369-387.
- Tanriverdi, T., Ajlan, A., Poulin, N., & Olivier, A. (2009). Morbidity in epilepsy surgery: an experience based on 2449 epilepsy surgery procedures from a single institution. J Neurosurg, S. 1111-1123.
- FreeSurferWiki. (kein Datum). FreeSurferWiki. Von https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki abgerufen Gronenschild, E. H., Habets, P., Jacobs, H. I., Mengelers, R., Rozendaal, N., Os, J. v., & Marcelis, M. (06 2012). The Effects of FreeSurfer Version, Workstation Type, and MacintoshOperating System Version on Anatomical Volume and Cortical Thickness Measurements. PLoS ONE.
- Kochunov, P., Mangin, J.-F., Coyle, T., Lancaste, J., Thompson, P., Riviere, D., Fox, P. T. (2005). Age- Related Morphology Trends of Cortical Sulci. Human Brain Mapping, S. 210-220.
- Against Epilepsy (ILAE) and the International Bureau for Epilepsy (IBE). Epilepsia, 470-472.
- How Does MRI Work ? An Introduction to the Physics and Function of Magnetic Resonance Imaging. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag.
- M. Belke, D. H. Salat, E. Wehrmann, K. Menzler, W. H. Oertel, F. Rosenow, K. Krakow, and S. Knake Differences in the proportional volume of different brain regions relative to the intracranial volume The International Society for Magnetic Resonance in Medicine -ISMRM Annual Meeting 2010 (Mai 2010, Stockholm, Schweden) Verzeichnis der akademischen Lehrer Meine akademischen Lehrer waren die Damen und Herren:
- Menzler; M. Belke; E. Wehrmann; K. Krakow; U. Lengler; A. Jansen; H.M. Hamer; W.H. Oertel; F. Rosenow und S. Knake Men and women are different: Diffusion tensor imaging reveals sexual dimorphism in the microstructure of the thalamus, corpus callosum and cingulum NeuroImage 54 (2011) 2557-2562
- Liste der aus dieser Arbeit entstandenen Publikationen V. Mylius, S.S. Ayache, R. Ahdab, M. Belke, P. Brugières, E. Wehrmann, K. Krakow, S. Knake, J.P. Lefaucheur Definition of DLPFC am M1 according to anatomical landmarks for navigared brain stimulation: inter-rater reliability and influence of sex and age NeuroImage 78 (2013) 224-232
- Reiser, M. (2002). Magnetresonanztomographie. Berlin, Heidelberg, New York: 2002.
- Dr. Michael Lang, Dr. med. Edelgard Lindhoff-Last, Prof. Dr.
- Hacke, W. (2010). Neurologie. Heidelberg: Springer.
- Kuzniecky, R., Burgard, S., Faught, E., Morawetz, R., & Bartolucci, A. (1993). Predictive value of magnetic based morphometry in the detection of cortical dysplasia within the temporal pole in patients with intractable mesial temporal lobe epilepsy. Epilepsia, 1004-12.
- Kassubek, J., Huppertz, H., Spreer, J., & Schulze-Bonhage, A. (2002). Detection and localization of focal cortical dysplasia by voxel-based 3-D MRI analysis. Epilepsia, 596-602.
- Hutton, C., Vita, E. D., Ashburner, J., Deichmann, R., & Turner, R. (2008). Voxel-based cortical thickness measurements in MRI. Neuroimage, 1701-10.
- Kunio Nakamura, R. F. (2011). CLADA: Cortical longitudinal atrophy detection algorithm. NeuroImage, 54, S. 278- 289.
- Thesen, T., Quinn, B., Carlson, C., Devinsky, O., DuBois, J., McDonald, C., Kuzniecky, R. (6 2011). Detection of Epileptogenic Cortical Malformations with Surface- Based MRI Morphometry. PLoS One.
- Palmini, A., Najm, I., Avanzini, G., Babb, T., & Guerrini, R. (2004). Terminology and classification of the cortical dysplasias. Neurology, 2-8.
- Téllez-Zenteno, J., Hernández Ronquillo, L., Moien-Afshari, F., & Wiebe, S. (2010). Surgical outcomes in lesional and non-lesional epilepsy: a systematic review and meta-analysis. Epilepsy Res., S. 310-318.
- House, P., Lanz, M., Holst, B., Martens, T., Stodiek, S., & Huppertz, H. (Jul 2013). Comparison of morphometric analysis basedon T1-and T2-weighted MRI data forvisualization of focal cortical dysplasia. Epilepsy Research, S. 403-409.
- Asymmetry in the human primary somatosensory cortex and handedness. NeuroImage, S. 913-923.
- Wilke, M., Kassubek, J., Ziyeh, S., Schulze-Bonhage, A., & Huppertz, H. (2003). Automated detection of gray matter malformations using optimized voxel-based morphometry: a systematic approach. Neuroimage, S. 330-343.
- Han, X., Jorge Jovicich, D. S., Pacheco, J., Albert, M., Killiany, R., Maguire, P., Fischl, B. (2006). Reliability of MRI- derived measurements of human cerebral cortical thickness: The effects of field strength, scanner upgrade and manufacturer. NeuroImage, S. 180-194.
- Paulus, W., & Schröder, J. (2012). Pathologie. Berlin: Springer.