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Journal Article

Multimodale SPECT- und MRT-Bilddatenanalyse zur Verbesserung der Diagnostik des idiopathischen Parkinson-Syndroms

MPS-Authors
/persons/resource/persons19875

Müller,  Ulrich
MPI of Cognitive Neuroscience (Leipzig, -2003), The Prior Institutes, MPI for Human Cognitive and Brain Sciences, Max Planck Society;

/persons/resource/persons20074

Wächter,  T.
MPI of Cognitive Neuroscience (Leipzig, -2003), The Prior Institutes, MPI for Human Cognitive and Brain Sciences, Max Planck Society;

/persons/resource/persons19876

Murai,  Toshia
MPI of Cognitive Neuroscience (Leipzig, -2003), The Prior Institutes, MPI for Human Cognitive and Brain Sciences, Max Planck Society;

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Citation

Barthel, H., Müller, U., Wächter, T., Slomka, P., Dannenberg, C., Murai, T., et al. (2000). Multimodale SPECT- und MRT-Bilddatenanalyse zur Verbesserung der Diagnostik des idiopathischen Parkinson-Syndroms. Radiologe, 40(10), 863-869. doi:10.1007/s001170050845.


Cite as: http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-0010-C903-E
Abstract
Parkinson's disease (PD) is characterized by a degeneration of nigrostriatal dopaminergic neurons, which can be imaged with 123I-labeled 2b-carbomethoxy-3β-(4-iodophenyl) tropane ([123I]β-CIT) and single-photon emission computed tomography (SPECT). However, the quality of the region of interest (ROI) technique used for quantitative analysis of SPECT data is compromised by limited anatomical information in the images. We investigated whether the diagnosis of PD can be improved by combining the use of SPECT images with morphological image data from magnetic resonance imaging (MRI)/computed tomography (CT). We examined 27 patients (8 men, 19 women; aged 55±13 years) with PD (Hoehn and Yahr stage 2.1±0.8) by high-resolution [123I]β-CIT SPECT (185–200 MBq, Ceraspect camera). SPECT images were analyzed both by a unimodal technique (ROIs defined directly within the SPECT studies) and a multimodal technique (ROIs defined within individual MRI/CT studies and transferred to the corresponding interactively coregistered SPECT studies). [123I]β-CIT binding ratios (cerebellum as reference), which were obtained for heads of caudate nuclei (CA), putamina (PU), and global striatal structures were compared with clinical parameters. Differences between contra- and ipsilateral (related to symptom dominance) striatal [123I]β-CIT binding ratios proved to be larger in the multimodal ROI technique than in the unimodal approach (e.g., for PU: 1.2*** vs. 0.7**). Binding ratios obtained by the unimodal ROI technique were significantly correlated with those of the multimodal technique (e.g., for CA: y=0.97x+2.8; r=0.70; P<0.001). Concerning the correlations between SPECT data and clinical parameters, the significance levels in the multimodal ROI technique exceeded those of the unimodal technique, for example, for the correlation between CA and the UPDRScom subscore (r =−0.49* vs. −0.32). These results show that the impact of [123I]β-CIT SPECT for diagnosing PD is affected by the method used to analyze the SPECT images. The described multimodal approach, which is based on coregistration of SPECT and morphological imaging data, leads to improved determination of the degree of this dopaminergic disorder.
Die dem idiopathischen Parkinson-Syndrom (IPS) zugrunde liegende Degeneration nigrostriataler dopaminerger Neurone kann mit [123I]β-CIT und der Single-Photonen-Emissions-Computer-Tomographie (SPECT) erfasst werden. Dabei ist die Qualität der bei der Auswertung der SPECT-Studien angewandten Regions-of-Interest- (ROI-)Technik durch die begrenzte anatomische Information in den Szintigrammen limitiert. Die vorliegende Studie wurde durchgeführt, um zu testen, ob die Diagnostik des IPS durch eine Koregistrierung der funktionell orientierten SPECT-Bilddaten mit morphologisch orientierten Bilddaten der MRT/CT verbessert werden kann. Dazu wurden im Rahmen einer neurokognitiven Studie 27 Patienten (8 m, 19 w; Alter: 55±13 Jahre) mit IPS (Hoehn-und-Yahr-Stadium 2,1±0,8 [MW±SD]) mittels hochauflösender [123I]β-CIT-SPECT (185–200 MBq, Ceraspect-Kamera) untersucht. Die SPECT-Analyse erfolgte durch 2 verschiedene ROI-Techniken: 1. unimodale Technik – ROIs direkt in den SPECT-Studien definiert; 2. multimodale Technik – ROIs in individuellen MRT/CT-Studien definiert und nach interaktiver Koregistrierung von SPECT- und MRT/CT-Studien auf die SPECT-Studien transformiert. Es wurden [123I]β-CIT-Anreicherungsquotienten (Referenz=Zerebellum) für die Caudatusköpfe (CA), Putamina (PU) und für die gesamten Corpora striata gewonnen und mit klinischen Parametern verglichen. Im Vergleich zur unimodalen ROI-Technik waren im Falle der multimodalen Technik die Differenzen zwischen den kontra- und ipsilateralen (in Relation zur klinisch dominierenden Halbseite) [123I]β-CIT-Anreicherungsquotienten signifikant größer (z. B. für PU: 1,2*** vs. 0,7**). Die Ergebnisse der unimodalen ROI-Technik korrelierten linear und hoch signifikant mit den Ergebnissen der multimodalen Technik (z. B. für CA: y=0,97x+2,8; r=0,70; p<0,001). Bei der Korrelation der SPECT-Daten mit den klinischen Parametern waren für die multimodale ROI-Technik höhere Signifikanzniveaus im Vergleich zur unimodalen Technik zu verzeichnen (z. B. für Korrelation zwischen CA und UPDRSkompl: r=−0,49* vs. −0,32). Aus den Ergebnissen wird geschlussfolgert, dass die Wahl der Auswertetechnik bei der [123I]β-CIT-SPECT die Qualität der Diagnostik des IPS beeinflusst. Mit der vorgestellten, auf der Koregistrierung der funktionellen mit morphologischen Bilddaten beruhenden Technik wird insbesondere die Charakterisierung des Schweregrades dieser Dopaminmangelerkrankung verbessert.