480 Auer: Súlyos koponya-agy sérülés vizsgálata diffúziós tenzor képalkotással

ESETISMERTETÉS

SÚLYOS KOPONYA-AGY SÉRÜLÉS VIZSGÁLATADIFFÚZIÓS TENZOR ÉS FUNKCIONÁLISMR-KÉPALKOTÁSSAL ALACSONY TÉRERÔN

Auer Tibor1, Schwarcz Attila1, 2, Ezer Erzsébet1, Czeiter Endre1, Aradi Mihály1, Hudvágner Sándor1,Janszky József3, Büki András1, Dóczi Tamás1, 4

1Pécsi Tudományegyetem, Idegsebészeti Klinika, Pécs2Pécsi Diagnosztikai Központ, Pécs3Pécsi Tudományegyetem, Neurológia Klinika, Pécs4Magyar Tudományos Akadémia, Klinikai Idegtudományi Csoport, Budapest

Célkitûzés – Súlyos koponya-agy sérülés (traumatic braininjury, TBI) következtében elszenvedett idegpálya-károsodás pontos kimutatása – Magyarországon széleskörben elérhetô – alacsony térerejû (1 Tesla) MR-készüléken, diffúzióstenzor-képalkotással (DTI) nyert képeksegítségével. Módszer – A súlyos koponya-agy sérülést szenvedettbeteget funkcionális MR (fMR) és DTI segítségével vizsgál-tuk 1 T térerôn. A DTI-mérést – az összehasonlításérdekében – egészséges alanyon is elvégeztük.Eredmények – Alacsony térerôn készített DTI-képekláthatóvá tették az egyes idegpályákat, igazolták a súlyoskoponya-agy sérült beteg pályakárosodásait, amelyeket aklinikai vizsgálatokkal összhangban az fMR-eredmények isalátámasztottak. Következtetés – Az optimalizált, alacsony térerôn végzettDTI hasznos lehet koponya-agy sérülést elszenvedett betegátvizsgálása során, sôt, segítséget nyújthat számos másagyi pályákat érintô betegség diagnosztikájában. A bemu-tatott eredménnyel bizonyítottuk, hogy alacsony térerônmegbízhatóan lehet és érdemes DTI-t végezni.

Kulcsszavak: diffúziós tenzor, fiber tracking,alacsony térerô, koponyatrauma

Levelezô szerzô (correspondent): Schwarcz Attila, Pécsi Tudományegyetem, Idegsebészeti Klinika,7623 Pécs, Rét u. 2. Telefon: (72) 535-900, fax: (72) 535-932. E-mail: attila.schwarcz@aok.pte.hu

Érkezett: 2006. december 20. Elfogadva: 2007. május 10.

www.lam.hu

DIFFUSION TENSOR AND FUNCTIONAL MRIMAGING OF SEVERE TRAUMATIC BRAIN INJURYAT LOW MAGNETIC FIELDAuer T, MD; Schwarcz A, MD; Ezer E, MD; Czeiter E, MD;Aradi M, MD; Hudvágner S, MD; Janszky J, MD;Büki A, MD; Dóczi T, MDIdeggyogy Sz 2007;60(11–12):480–488.

Aim of the study – Presentation of diffusion tensor imag-ing (DTI) performed at low magnetic field (1 Tesla) in thealgorithm of work-up of a patient suffering from severetraumatic brain injury (TBI).Method – DTI and functional MRI (fMRI) were applied at 1Tesla for visualization of neural pathways and examinationof sensory functions of a patient with severe TBI. DTI-mea-surement was also performed on a healthy patient forcomparison. Results – DTI acquired at low magnetic field yieldedappropriate visualization of neural pathways. DTI con-firmed the results of the clinical and fMRI examinations inthe patient suffering from severe TBI.Conclusion – An optimized DTI can be useful in theexamination of patients with TBI, moreover, it may alsohelp in the establishment of diagnoses of other centralnervous system diseases affecting neuronal pathways. Thepresented results suggest that DTI of appropriate qualitycan be performed at low magnetic field.

Keywords: diffusion tensor, fiber tracking,low field, traumatic brain injury

Ideggyogy Sz 2007;60(11–12):480–488. 481

A klinikai rutinvizsgáló módszerek között alkal-mazott CT-vizsgálat nem tud felvilágosítást

adni a diffúz agykárosodás mértékérôl, és a kon-vencionális MR-szekvenciákkal is csak közelítôleglehet megítélni a diffúz agykárosodás súlyosságát.Agytörzsi, subcorticalis vagy fehérállományi lae-sio, valamint a corpus callosum károsodása detek-tálható; ugyanakkor például diffúz agykárosodásesetén nem azonosítható a sérült agytörzsi közpon-tok kapcsolatainak elvesztése.

A comatosus, contusiós beteg állapotának ésidegrendszeri funkciójának felmérésére szolgálóelektrofiziológiai módszerek – az EEG, a szoma-toszenzoros, illetve motoros kiváltott válasz vizsgá-latok – specifikussága és szenzitivitása meglehe-tôsen kicsi. Továbbá, ezek az eljárások nem adnakinformációt arról, hogy az esetleges negatív válaszhátterében milyen definitív anatómiai elváltozásokállhatnak. Mindez feltétlenül indokolja olyan mo-dalitásoknak a bevonását az MR-vizsgálatba, amelyinformációt adhat a károsodás mértékérôl, valaminta rehabilitáció esélyeirôl.

A diffúziós képalkotás az MR-módszereken be-lül már a 80-as évek közepe óta ismert1. Segítségé-vel mikroszkopikus szinten vizsgálhatók az agyivízmolekulák és környezetük: a rutin diffúziósúlyo-zott képalkotásban alkalmazott 50–100 ms-os diffú-ziós idô alatt a vízmolekulák átlagosan 10-15 µm-esutat tesznek meg, és ezalatt kölcsönhatásba lépneka különbözô szövetalkotókkal: például sejtmembrá-nokkal, rostokkal és makromolekulákkal. Patológi-ás folyamatokban azonnali diffúziós változásokfigyelhetôk meg, így a rutinvizsgálatként is elter-jedt diffúziós képalkotás például az akut agyiischaemia kimutatásának talán legérzékenyebbmódszere2, 3.

A diffúzió ugyanakkor háromdimenziós folya-mat és a víz diffúziós sebessége a tér egyes iránya-iban nem feltétlenül egyforma, izotropikus, amit a80-as évek végén már megfigyeltek a központiidegrendszer fehérállományában4, 5. Ez a diffúziósanizotrópia abból fakad, hogy a különbözô struktú-rák, fôleg az irányultsággal rendelkezôk (például amyelinhüvely) az egyes irányokban nem egyformánkorlátozzák a vízmolekulák diffúzióját. Ebbôl kö-vetkezik, hogy a diffúziós anizotrópia utalhat azidegrostok irányára6. Ennek érdekében vezették bea diffúziós tenzor (DT) fogalmát7, 8. A tenzor mate-matikai forma, amely arra szolgál, hogy leírjon egytulajdonságot – jelen esetben a diffúziót – az adottkoordináta-rendszer tengelyeinek – jelen esetben atér különbözô irányainak – megfelelôen. Azóta szá-mos vizsgálatot végeztek, hogy beállítsák az opti-mális MR-szekvenciát a diffúziós tenzor mérésére,kidolgozzák a diffúzióstenzor-adatok megfelelô

feldolgozási és megjelenítési módszerét9, 10, és meg-találják a diffúziós tenzor lehetséges alkalmazását adiagnosztikában. A diffúzióstenzor-adatok értéke-lése segítségével például meghatározható a víz dif-fúziós profiljának jellemzésére szolgáló frakcio-nális anizotrópia (FA), amelynek értéke 0 (tökélete-sen izotropikus – gömb profilú – diffúzió) és 1(végtelenül anizotropikus – végtelen hosszú, hen-gerprofilú – diffúzió) között változhat.

A DTI leginkább terjedô felhasználása az úgyne-vezett fiber tracking (FT), azaz rostkövetés, amelya diffúziós tenzorok követésével képes kirajzolni azegyes idegpályákat11. Ez a módszer önmagában al-kalmas lehet a pályák károsodásának és egyéb elté-réseinek a diagnózisára, például koponyatraumaután12, vagy agydaganat13, illetve sclerosis multip-lex14 esetében; továbbá kóros agyi kapcsolatok ki-mutatására dyslexiában15 vagy szkizofréniában16. Amanapság szintén elterjedôben lévô funkcionálisMR-rel kombinálva a DTI képes lehet felderíteni azadott feladat végzésében részt vevô agyi hálóza-tot17.

Már beszámoltunk az alacsony térerôn végzettfunkcionális MR-vizsgálatról, amellyel az idegszö-veti aktivitást az agyterületen átáramló vér oxige-nizáltsági fokának megváltozásától függôen (bloodoxygenation level dependent – BOLD) ábrázol-juk18, 19.

Magyarországon már történt DTI-vizsgálat 1,5Tesla térerôn, aminek az eredményeit már bemu-tatták20. Azonban hazánkban a klinikai MR-szken-nerek többsége alacsony térerejû (1 Tesla), és azebbôl fakadó hátrányok kompenzálása nehezíti avizsgálat tervezését, kivitelezését és értékelését,ezért kevés a tapasztalat az alacsony térerôn végzettDTI-vizsgálatokkal kapcsolatban; és nemzetköziszinten is csak kevés tanulmányban foglalkoznak atémával21.

Munkacsoportunk részt vesz a Siemens AG általirányított nemzetközi kutatás-fejlesztési együttmû-ködésben, az IDEA programban22, amely biztosítot-ta a DTI-hez szükséges szekvenciát. Közlemé-nyünkben demonstrálni kívánjuk az alacsonytérerôn végzett DTI-vizsgálat alkalmazhatóságátsúlyos koponya-agy sérült betegek vizsgálatában.

Módszerek

ESETISMERTETÉS

A középkorú nôbeteg súlyos közüzemi balesetetszenvedett. Nagy sebességû jármûbôl zuhant ki, fe-jét kétszer egymás után megütötte, kombinált akce-lerációs, decelerációs és impakt mechanizmussal

482 Auer: Súlyos koponya-agy sérülés vizsgálata diffúziós tenzor képalkotással

sérült. Eszméletét azonnal elvesztette, a helyszíniresuscitatiót követôen a Glasgow Coma Scale sze-rinti 4. stádiumban került felvételre intubálva,relaxálva, lélegeztetve. Hemodinamikai állapotastabil volt. A CT-vizsgálat kimutatta, hogy bal ol-dali nyílt frontoparietalis impressziós koponyatörésmellett contusiót is szenvedett kétoldalt, fronto-basalisan és a bal oldali konvexitáson. A nyílt kopo-nyasérülés mûtéti ellátásakor, a koponyaûri nyo-másfokozódás miatt, azonnal extenzív dekompresz-sziós craniectomiát is végeztünk bal oldalon, a híd-vénák keringésének biztosítása mellett.

A négy héten át folytatott, s a kielégítô agyi per-fúziós nyomás biztosítását célzó, intenzív terápiátkövetôen a beteg tudata nem tért vissza. Spontánvégtagmozgásokat sem észleltünk. Két hónappal a

felvételét követôen regionális re-habilitációs centrumba került to-vábbi kezelésre. Ekkorra az alvás-ébrenlét ritmusa visszatért. Fájda-lom- és hangingerekre mindkét ol-dalon pillacsapás-szemnyitással,illetve az alsó-felsô végtagon tö-meges flexiós mozgásokkal rea-gált. Leépüléses jelek közül mas-ticatio, palmomentális jel voltmegfigyelhetô; emellett négy vég-tagi piramisjelek, enyhe spasticustónusfokozódás is észlelhetô volt.

A DTI- és fMR-vizsgálatokkalegy napon végzett EEG-vizsgálatdiffúz bal féltekei túlsúlyú cortica-lis lassulásokat és csökkent háttér-tevékenységet talált. A szoma-toszenzoros kiváltott válaszok sú-lyos agytörzsi károsodásra utaltak,a motoros kiváltott válasz vizsgá-lata során pedig perifériás válasznem volt azonosítható egyik olda-li motoros kéreg ingerlésekor sem.A T2-súlyozott (1. ábra) MR-felvételek súlyos subcorticalis éstörzsdúci strukturális károsodáso-kat igazoltak.

FUNKCIONÁLIS MR

A Pécsett 2005 szeptembere ótarutinszerûen használt funkcionálisMR-rel elvégeztük az agymûkö-dés noninvazív vizsgálatát18, 19. Abeteg eszméletlen állapota miatt apasszív ujjmozgatás paradigmájátalkalmaztuk23 egyszerre mindkétoldalon a jobb és bal féltekei

szenzomotoros kéreg együttes aktiválására. A vizs-gálatot Siemens Magnetom Harmony típusú, 1 Tes-la térerôn mûködô klinikai MR-szkenneren végez-tük. A jel gerjesztésére és detektálására standardSiemens fejtekercset alkalmaztunk. Az fMR-képeket kétdimenziós echoplanar imaging (EPI)szekvenciával nyert képek értékelésével kaptuk. AzEPI-szekvencia paraméterei a következôk voltak:TR/TE: 2500 ms/80 ms, sávszélessége (receiverbandwidth): 752 Hz, felbontás: 64×64, a vizsgáltszelet nagysága (field of view): 192×192 mm, sze-letvastagság: 3 mm. Bár a beteg állapota a vizsgála-tot megelôzôen már stabil volt, a képalkotás alattmonitoroztuk a beteg szívmûködését, légzését és avér oxigénszaturációját is. A képeket MatLab 6.5szoftver segítségével dolgoztuk fel a keresztkor-

1. ábra. T2-súlyozott felvétel. T2-súlyozott EPI-szekvenciával készített vizsgálat:postcontusiós elváltozások láthatók mindkét oldalon fôleg frontálisan és parietalisan.A bal oldali károsodás mértéke jóval nagyobb, erre utal a bal oldali elülsô kamra-rendszerrel közlekedô postmalaciás ciszta, illetve a temporalisan is látható fokozottintenzitás

EPI: echoplanar imaging

2. ábra. A beteg fMR-aktivációs térképe. Aktivációs térkép mindkét oldali passzív ujj-mozgatás során: az aktivitás vörös-sárga színskálán ábrázolva. A világosabb színerôsebb hemodinamikai választ mutat. A centrális régiónak megfelelôen a jobb olda-lon jól ábrázolódik a szenzomotoros kéreg, míg a bal oldalon nem látszik aktiváció

0,459

0,388

0,317

0,246

0,175

R L

R L

Ideggyogy Sz 2007;60(11–12):480–488. 483

reláción24 alapuló „two-thresholdcorrelation” (TTC) módszert alkal-mazva25, amely optimális az 1 T-nvégzett fMR-vizsgálatok értékelé-sére26. Az analízis során az al-só küszöböt p<0,05-ra, a felsôtp<0,001-re állítottuk. Az aktivi-tástérképen az aktivitást vörös-sárga színskálán ábrázoltuk azerôsségnek megfelelôen (2. ábra).

DIFFÚZIÓSTENZOR-KÉPALKOTÁS

ÉS ROSTKÖVETÉS

A diffúzióstenzor-mérés ugyan-csak a már említett, 1 T térerônmûködô klinikai MR-szkennerentörtént standard fejtekercs haszná-latával. A Siemens által rendelke-zésünkre bocsátott DTI-szekven-ciát használtuk a következô para-méterekkel: TR/TE: 7300 ms/112ms, felbontás: 128×128, a vizsgáltszelet nagysága (field of view):256×256 mm, szeletvastagság: 4mm, b: 600 mm–2 s, a mért irányokszáma: 16. A diffúziósúlyozott ké-pek mellett azonos paraméterek-kel b=0 mm–2 s képeket is készítet-tünk, amely T2-súlyozott standardképalkotásnak felel meg, ez utób-bi szükséges a DTI értékeléséhez.A vizsgálat során 34 axiális szele-tet nyertünk, és a jel/zaj viszonyjavítása érdekében a vizsgálatot12-szer ismételtük.

A képek analíziséhez a Morimunkacsoportja által kifejlesztettDTIStudio program 2.4 verzióját27

használtuk, amely programnaknagy elônye, hogy a megismételtméréseket képes együtt feldolgoz-ni, ezáltal az értékelés minôségétjelentôsen javítani. Ennek segítsé-gével átlagoltuk az egyes mérésekT2-súlyozott felvételeit és megje-lenítettük a nyert képek mindenharmadik szeletét a patológiás ál-lapot bemutatására (1. ábra). ADTI-analízis elsô lépésében a mé-rés képei alapján kiszámoltuk a diffúzióstenzor-értékeket az egyes voxelekre, és azt az anizotrópiairányítottságának függvényében színkóddal ábrá-zoltuk: a craniocaudalis irányt kékkel, a sagittalistzölddel, a mediolateralist pirossal (3., 4. ábra).

Következô lépésként a program a diffúziós ten-zorok mentén végigkövette a fehérállományi rosto-kat. Ennél a lépésnél feltételeket kellett meghatá-roznunk, amelyek szerint a program az egyesvoxeleket hozzárendeli a rostokhoz: 0,15-os frak-

3. ábra. A kontrollalany színkódolt diffúzióstenzor-térképei. Egészséges alanyon vég-zett diffúzióstenzor-mérések eredményei a diffúziós tenzorok irányítottságánakmegfelelôen színkódolva. A basalis szeleteken az agytörzs elülsô részén elkülöníthetôkét kékkel jelzett terület, amelyek a piramispályát jelzik (elsô oszlop), és a hátulsó ré-szén is két kékkel jelzett terület, amelyek a hátsó kötegi rendszert ábrázolják (máso-dik oszlop), mindegyik területnél jelöltünk ki ROI-kat. A harmadik kamra magassá-gában, a thalamusnak megfelelôen mindkét oldalon is kijelöltünk ROI-kat (harmadikoszlop). Egy felsôbb szeleten a centrális áreának megfelelôen (negyedik oszlop) isláthatóak craniocaudalis irányú rostokkal jelzett (kékkel jelzett) területek, ahol szin-tén jelöltünk ki ROI-kat

kék: craniocaudalis irány; piros: mediolateralis irány; zöld: sagittalis irány

4. ábra. A beteg színkódolt diffúzióstenzor-térképei. Az ábra a betegen végzettdiffúzióstenzor-mérések eredményeit mutatja az egészséges alany diffúzióstenzor-térképeivel (3. ábra) megegyezô színkóddal ábrázolva. Az ábrán a képek elrendezésemegegyezik a 3. ábráéval. Látható, hogy ROI-ként ugyanazon területeken jelöltükmeg, mint a kontroll esetében. Jól megfigyelhetô, hogy az egészséges alany képein jólelkülöníthetô pályák átmetszetei mennyire elmosódottak például az agytörzsben a be-teg esetében

R L

R L

Piramis Hátsó kötél Thalamus Szenzomotoros kéreg

Piramis Hátsó kötél Thalamus Szenzomotoros kéreg

484 Auer: Súlyos koponya-agy sérülés vizsgálata diffúziós tenzor képalkotással

cionálisanizotrópia-értéknél kezdte el „követni” arostot, és amíg ennél magasabb értéket talált keve-sebb mint 70 fokos elhajlási irányban, addig azadott voxelt az adott rosthoz tartozónak számította.Mivel elsôsorban a hosszú pályák állapotára vol-tunk kíváncsiak, ezért a rostkövetés során a vizsgáltterületeket (region of interest – ROI) az egyes sze-leteken a kék színnel kódolt, craniocaudalis irányúrostoknak megfelelô részen definiáltunk (3., 4. áb-ra második és harmadik oszlop). Ez után a programmegjelenítette az adott ROI-n áthaladó összes rostot– az egyes rostokat más-más színnel jelölve – (5., 6.ábra), továbbá statisztikai elemzést is elvégeztünka megjelenített rostok számáról és hosszáról (1.táblázat).

A DTI-vizsgálatot és a DT-adatok értékelését el-végeztük egészséges alanyon (3., 5. ábra), valaminta koponyatraumát szenvedett betegen (4., 6. ábra)is.

Eredmények

ANATÓMIAI ÉS FUNKCIONÁLIS MR-VIZSGÁLAT

A T2-súlyozott anatómiai szeleteken jól látható,hogy koponyatrauma fôleg a bal agyféltekét érintet-te (1. ábra). A sérülés következményeként továbbikóros jelintenzitás-változások figyelhetôk megmind a két oldalon corticalisan, subcorticalisan és atörzsdúcokban.

A funkcionális MR-felvétel értékelése során azaktivációt mutató alsó (p<0,05) és felsô (p<0,001)küszöbhöz tartozó korrelációs koefficiens értéke0,175 és 0,459 volt. A súlyos sérülésnek megfelelôbal oldalon aktivitás nem látható, míg az ellenol-dali kéregben aktiváció ábrázolódik a gyrus prae-és postcentralisnak megfelelô szenzomotoros ké-regben a kétoldali passzív ujjmozgatás alatt (2.ábra).

5. ábra. A rostkövetés-eredményei a kontroll esetében. Az ábra kontroll esetében a különbözô ROI-kal végzettrostkövetés eredményeit mutatja, a T2-súlyozott képrevetítve. Az egyes színek egy-egy rostot jeleznek. Mindenesetben a ROI-val azonos oldali frontális lebeny konve-xitása felôl tekintünk rá az agyra

6. ábra. A beteg rostkövetés-eredményei. Az ábra a be-tegen végzett rostkövetés eredményeit mutatja a T2-sú-lyzott képre vetítve, az 5. ábrával megegyezô módon. AROI-kat ugyanazon területen jelöltük ki, mint az egészsé-ges alany esetében

Thalamocorticalis

pályák

Piramispálya

Bal Jobb Bal Jobb

Hátsó kötegi

rendszer

Piramispálya

Hátsó kötegi

rendszer

Szenzomotoros

kéreg pályái

Szenzomotoros

kéreg pályái

Thalamocorticalis

pályák

DIFFÚZIÓSTENZOR-KÉPALKOTÁS ÉS ROSTKÖVETÉS

A teljes vizsgálat 25 percet vett igénybe, összesen6936 felvétel készült a 12 ismétlésnek, a 16 irány-nak, plusz mérésenként egy T2-súlyozott képnek ésa 34 szeletnek megfelelôen.

A színkódolt diffúzióstenzor-térképeken (3., 4.ábra) a piramispálya anatómiai helyzetének meg-felelô helyen a legtöbb szeletben láthatóak voltakkékkel, illetve kékhez közeli színkóddal jelzett, cra-niocaudalis lefutású rostok. Megfigyelhetô, hogy azegészséges alany képein (3. ábra) ezek a területekélesebben elkülöníthetôek, és színük is egysége-sebb. Az is látható, hogy a betegrôl készült felvéte-len (4. ábra) a bal – sérülésnek jobban kitett – ol-dalon a rostok elhelyezkedése sokkal rendezetle-nebb, azaz kevésbé elkülönülô.

A diffúziós tenzor értékeléséhez hasonló ered-ményt adott a rostkövetés (5., 6. ábra), valamint arostok statisztikai analízise (1. táblázat). Mindkét

alanynál találtunk rostokat a piramispálya, a hátsókötegi rendszer, a thalamocorticalis pálya, valaminta pontocerebellaris pálya megfelelô anatómiai he-lyén, azonban a rostok állapota a két alany esetébeneltért. Az egészséges alany esetében a piramispályateljes hosszában ábrázolódik (5. ábra), bármelyROI esetében. A beteg esetében azonban nem talál-ható olyan ROI egyik szeletben sem, amelyben ateljes piramispályát láthatnánk (6. ábra): a felsôbbszeletekbôl kiindulva látható ugyan egy-egy töre-dék, de a basalis szeleteken csak a pontocerebellarispálya látszik, illetve néhány rost a jobb féltekébefutó hátsó kötegi rendszerbôl. Ugyanez olvasható lea rostok statisztikai elemzésébôl is. A beteg képeinkevesebb rost ábrázolódik az egész agyban (rost-szám: egészséges: 69 617, beteg: 36 552), vala-mint az egyes ROI-k esetében is (átlagos rost-szám/ROI terület: egészséges: 11,2 rost/pixel; be-teg: 3,04 rost/pixel), és az egyes rostok rövidebbekis (átlagos rosthossz: egészséges: 43,32 mm; beteg:

Ideggyogy Sz 2007;60(11–12):480–488. 485

1. táblázat. Az idegpályák kvantitatív analízise a vizsgált beteg és egészséges alany esetében

ROI ROI területe Rostok száma Rostok száma/ Átlagos (pixel) pixel rosthossz (mm)

KontrollalanyEgész agy 69 617 43,32

Piramis bal 15 190 12,67 116,26Piramis jobb 15 254 16,93 123,71Hátsó köteg bal 32 494 15,44 93,29Hátsó köteg jobb 32 566 17,69 94,70Thalamus bal 60 371 6,18 84,04Thalamus jobb 60 159 2,65 68,68Szenzomotoros kéreg bal 115 1100 9,57 69,55Szenzomotoros kéreg jobb 116 984 8,48 67,23

Átlag bal 538,75 10,96 90,79Átlag jobb 490,75 11,44 88,58Jobb-bal különbség (%) –8,91 4,33 –2,43Átlag 514,75 11,20 89,68Beteg alanyEgész agy 36 552 27,26

Piramis bal 15 62 4,13 48,82Piramis jobb 15 40 2,67 66,16Hátsó köteg bal 32 98 3,06 47,25Hátsó köteg jobb 32 70 2,19 33,74Thalamus bal 60 201 3,35 30,61Thalamus jobb 60 269 4,48 61,34Szenzomotoros kéreg bal 116 175 1,51 20,06Szenzomotoros kéreg jobb 116 343 2,96 40,10

Átlag bal 134,00 3,01 36,68Átlag jobb 180,50 3,07 50,34Jobb-bal különbség (%) 34,70 1,99 37,21Átlag 157,25 3,04 43,51

ROI: region of interest

27,26 mm), mint az egészséges alany képein. Ez akülönbség a ROI-k esetében még szembetûnôbb(átlagos rosthossz: egészséges: 89,68 mm; beteg:43,51 mm), hiszen azok kifejezetten a hosszú pá-lyákat vizsgálják. A beteg esetében az is megfi-gyelhetô, hogy a bal oldali ROI-k által kijelölt hosz-szú pályák rostjai 37,21%-kal rövidebbek, mint ajobb oldalon. Kivétel ez alól a hátsóköteg-rendszer,hiszen a 6. ábra második sorában lévô képen látha-tó, hogy míg a bal oldali ROI esetében látunk a jobbkéregig futó rostokat (szabályos átkeresztezôdô ros-tok), addig a jobb oldali esetében néhány rövid,szintén a csak a jobb félteke felé induló rostot lá-tunk. Ugyancsak kivétel a pontocerebellaris pálya,amely a bal oldalon ép, míg a jobb oldalon sérült.Az egészséges alany esetében ilyen különbségnincs (–2,43%). Továbbá a thalamus területérôl ajobb oldalon sem látunk a frontális lebenyhez futórostokat.

Megbeszélés

A súlyos koponya-agy sérült beteg vizsgálatának is-mertetésével az volt a célunk, hogy bemutassuk,hogy:

1. Magyarországon széles körben elérhetô 1 Tes-la térerejû készüléken jól értékelhetô diffúziós-tenzor-vizsgálat végezhetô,

2. amely képes a fehérállományi rostok megjele-nítésére,

3. az eljárás alkalmas az idegpályák károsodása-inak in vivo kimutatására, megbízhatóbbá és ponto-sabbá téve strukturális károsodással járó betegsé-gek, például a traumás agysérülés diagnózisát.

A FUNKCIONÁLIS MR-VIZSGÁLAT EREDMÉNYEINEK

ÉRTÉKELÉSE

A vizsgálat megfelelô minôségben és jó felbontás-sal ábrázolja a szenzomotoros kérget. A centrálisrégióban csak a kevésbé károsodott, jobb oldalonlátható aktivitás; bár mérés közben mindkét oldalonmozgattuk a beteg ujjait! A bal oldali szenzomo-toros kéreg aktivitáselmaradásának oka lehet a ké-reg károsodása, de okozhatja azt a kéreghez futórostok megszakadása is.

A DIFFÚZIÓSTENZOR-KÉPALKOTÁS ÉS ROSTKÖVETÉS

EREDMÉNYEINEK ÉRTELMEZÉSE

A két alany vizsgálata alapján megállapíthatjuk,hogy a beállított módszer kellô felbontással ésminôséggel ábrázolja a koponyatrauma által oko-zott rostkárosodásokat.

Az egészséges alanyon végzett mérés és értéke-lés szinte anatómiai minôséggel ábrázolja a pira-mispályát, a hátsóköteg-rendszert, a pontocerebel-laris pályát, a frontopontin pályát, a thalamocor-ticalis rendszert és más asszociációs, comissuralisés projekciós rostokat, de közleményünkben sajnosnem áll módunkban bemutatni az összes ábrázoltpályát.

Az új módszer eredményei alátámasztják a ha-gyományos diagnosztika eredményeit is. A sérültalany esetében kimutatható a pályák súlyos károso-dása, amelynek mértéke a rostok helyzetétôl isfügg. Mivel a trauma a beteg koponyáját balról-elölrôl érte, ezek a rostok fokozottabban sérültek.Erre utal a thalamocorticalis pályák frontális le-benyhez futó rostjainak hiánya mindkét oldalon,valamint hogy a bal oldali ROI-k által kijelölt ros-tok sérülése súlyosabb. A részlegesen keresztezôdôhátsó kötegi rendszer látszik kivételnek. Láthatóazonban, hogy ha megfigyeljük a 6. ábra másodiksorát, a bal oldali ROI csak a jobb féltekébe futórostokat vizualizálja, a bal féltekébe futókat nem. Ajobb oldali ROI-ból a jobb féltekébe futó rostok hi-ánya pedig az agytörzs hátsó részének jobb oldalá-nak fokozott károsodására utal. Ez a behatássalellenkezô póluson lévô károsodás az akcelerációs-decelerációs mechanizmussal magyarázható. Enneka következménye lehet az is, hogy a jobb kisagyfél-tekében a rostok jobban károsodtak, mint a bal ol-dalon.

Az általunk végzett rostkövetés-vizsgálatok ki-egészítik például az fMR-vizsgálatot is, hiszen abal féltekében a szenzomotoros kéreg hiányzó ak-tivitása nemcsak a cortex közvetlen károsodásával,hanem a cortexhez menô rostok hiányával is ma-gyarázható. A jobb féltekében azonban találtunk aszenzomotoros kéreghez futó ép rostot, amely arostkövetés alapján a hátsó kötegi rendszerhez tar-tozik. Talán ennek az ép, átkeresztezôdô pályánakköszönhetô, hogy a beteg bal kezének passzívmozgatásával kiváltott ingerület eljut a jobb félte-kébe.

A rostkövetés eredményeibôl kitûnik, hogy nem-csak az ütést kapott kéreg és a közvetlenül alattalévô fehérállomány sérült, hanem a subcorticaliskapcsolatok – elsôsorban a thalamus szintje alatt –is jelentôsen károsodtak.

A DIFFÚZIÓSTENZOR-KÉPALKOTÁS KORLÁTAI

A nehézségek egy része magából a rostkövetésmódszerébôl fakad, és így egyformán jelentkezikalacsony és magas térerôn is.

1. Bizonyos kórállapotok jelentôsen megnehezí-tik a rostkövetés-analízist. Így például oedema ese-

486 Auer: Súlyos koponya-agy sérülés vizsgálata diffúziós tenzor képalkotással

tén a voxelbe nagy mennyiségû erôsen izotropikusdiffúziós profilú vízmolekula kerül alacsony frak-cionális anizotrópiaértéket eredményezve. Ilyen te-rületen a rost követhetetlenné válik. Meg lehet pró-bálkozni a frakcionális anizotrópiaküszöb alacso-nyabbra állításával, de ilyen esetben viszont többálpozitív rostot kapunk.

2. Mivel a rostkövetés statisztikai alapon törté-nik, így az eredményt jelentôsen befolyásolják azáltalunk beállított küszöbök (a rostkövetés kezdeténa frakcionális anizotrópia értéke, a rostkövetés vé-gén a frakcionális anizotrópia és a rostelhajlás érté-ke). A kevés tapasztalat és a nagy egyéni variabili-tás miatt nem alakult ki egységes gyakorlat a küszö-bök beállítására (lásd például az 1. pontban vázoltesetet). Ráadásul a különbözô programok eltérôszisztémát alkalmaznak (abszolút jelintenzitás,rosthossz stb.) a rostkövetés feltételeinek megadá-sához.

3. Ugyancsak gyakran taglalt kérdés a rostke-resztezôdés. Mivel a voxelméret jelentôsen na-gyobb a rostok méreténél, ezért egy voxelben több,különbözô irányú pálya is futhat. Ugyanakkor a dif-fúziós tenzor meghatározásakor csak egy irányjelölhetô ki, ami azzal jár, hogy a többi irányban arostkövetés megszakadhat. Ez a probléma egyrészta voxelméret csökkentésével kompenzálható – igaz,csak részben; hiszen arra kicsi az esély, hogy mik-rométeres voxelméretet érhessünk el –, másrésztegy értékelô módszer kidolgozásával, amely ezt ajelenséget is figyelembe veszi.

Az alacsony térerôbôl fakadó fô hátrány a hosz-szabb vizsgálati idô. Az alacsony térerô alacso-

nyabb jel/zaj viszonya miatt a mérést többször megkell ismételni. Mindemellett esetbemutatásunk iga-zolja, hogy a mérés – a Módszerek részben leírtvizsgálati paraméterek mellett – kellô pontosságúés összevethetô például a 1,5 Teslán elért ered-ményekkel13.

Összegzés

Az alacsony térerôn végzett diffúzióstenzor-mérésés -analízis pontosan és a vizsgált alanyok állapotá-nak megfelelôen ábrázolja a fehérállományi rosto-kat, és segítségével in vivo információt nyerhetünkaz idegpályák állapotáról. A bemutatott koponya-agy sérülést szenvedett beteg diagnózisát pontosab-bá tette a DTI-vizsgálat. Hangsúlyozandó, hogy eza kórforma csak egy a diffúziós tenzor lehetségesalkalmazásai közül, a vizsgálat ugyanis számosmás, a fehérállományt érintô kórállapot (agydaga-nat, sclerosis multiplex, dyslexia, szkizofrénia stb.)vizsgálatára is alkalmas. Fontos megjegyeznünk,hogy mivel az általunk használt MR-szkenner aMagyarországon fellelhetô MR-szkennerek többsé-géhez hasonló térerejû, így az általunk bemutatotteljárás széles körben alkalmazható hazánkban.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁSA szerzôk köszönetet mondanak a Pécsi Diagnoszti-kai Központnak, hogy biztosította a tárgyi feltétele-ket és gépidôt a mérések elvégzéséhez. A tanulmánylétrejöttét támogatta: ETT 176/2006, OTKAT048724 OPR.

Ideggyogy Sz 2007;60(11–12):480–488. 487

IRODALOM

1. Le Bihan D. Molecular diffusion, tissue microdynamicsand microstructure. NMR Biomed 1995;8:375-86.

2. Albers GW, Lansberg MG, Norbash AM, Tong DC,O’Brien MW, Woolfenden AR, et al. Yield of diffusion-weighted MRI for detection of potentially relevant findingsin stroke patients. Neurology 2000;54:1562-7.

3. Baird AE, Warach S. Magnetic resonance imaging of acutestroke. J Cerebr Blood Flow Metabo 1998;18:583-609.

4. Moseley ME, Cohen Y, Kucharczyk J. Diffusion-weightedMRI imaging of anisotropic water diffusion in cat centralnervous system. Radiology 1990;176:439-46.

5. Chenevert TL, Brunberg JA, Pipe JG. Anisotropic diffu-sion within human white matter: demonstration with NMRtechnique in vivo. Radiology 1990;177:401-5.

6. Douek P, Turner R, Pekar J, Patronas NJ, Le Bihan DJ.MR color mapping of myelin fiber orientation. J ComputAssist Tomogr 1991;15:923-9.

7. Basser PJ, Mattiello J, Le Bihan D. MR diffusion tensorspectroscopy and imaging. Biophys J 1994;66:259-67.

8. Basser PJ, Jones DK. Diffusion-tensor MRI: theory, expe-rimental design, and data analysis. NMR Biomed 2002;15:456-7.

9. Pierpaoli C, Basser PJ. Toward a quantitative assessment ofdiffusion anisotropy. Magn Reson Med 1996;36:893-906.

10. Pajevic S, Pierpaoli C. Color schemes to represent theorientation of anisotropic tissues from diffusion tensordata: application to white matter fiber tract mapping in thehuman brain. Magn Reson Med 1999;42:526-40.

11. Mori S, van Zijl PCM. Fiber tracking: principles andstrategies. NMR Biomed 2002;15:468-80.

12. Huisman TA, Schwamm LH, Schaefer PW, Koroshetz WJ,Shetty-Alva N, Ozsunar Y, et al. Diffusion tensor imagingas potential biomarker of white matter injury in diffuseaxonal injury. Am J Neuroradiol 2004;25:370-6.

13. Yu CS, Li KC, Xuan Y, Ji XM, Qin W. Diffusion tensortractography in patients with cerebral tumors: a helpfultechnique for neurosurgical planning and postoperativeassessment. Eur J Radiol 2005;56:197-204.

488 Auer: Súlyos koponya-agy sérülés vizsgálata diffúziós tenzor képalkotással

14. Hesseltine SM, Law M, Babb J, Rad M, Lopez S, Ge Y, etal. Diffusion tensor imaging in multiple sclerosis:assessment of regional differences in the axial plane withinnormal-appearing cervical spinal cord. Am J Neuroradiol2006;27:1189-93.

15. Deutsch GK, Dougherty RF, Bammer R, Siok WT, GabrieliJD, Wandell B. Children’s reading performance is corre-lated with white matter structure measured by diffusiontensor imaging. Cortex 2005;41:354-63.

16. Schlosser RG, Nenadic I, Wagner G, Gullmar D, vonConsbruch K, Kohler S, et al. White matter abnormalitiesand brain activation in schizophrenia: A combined DTI andfMRI study. Schizophr Res 2007;89(1-3):1-11.

17. Le Bihan D, van Zijl PCM. From the diffusion coefficientto the diffusion tensor. NMR Biomed 2002;15:431-4.

18. Auer T, Schwarcz A, Janszky J, Horváth Zs, Kosztolányi P,Dóczi T. Alacsony térerôn nyert funkcionális MR-képek al-kalmazása eloquens terület közelében végzett idegsebésze-ti mûtétek tervezésénél. [Application of functional MR-images acquired at low field in planning of neurosurgicaloperation close to an eloquent brain area]. Ideggyogy Sz2007;60(1-2):35-40.

19. Schwarcz A, Auer T, Komoly S, Dóczi T, Janszky J. Funk-cionális MRI 1 T térerôn: alapparadigmák és klinikai alkal-mazás. [Functional MRI at 1 T: basic paradigms andclinical application] Ideggyogy Sz 2007;60(7-8):337-41.

20. Berényi E, Rizó M, Gyúró Á, Sikula J, Kollár J. Diffusion

tensor imaging & fibertracking: from the basic to theclinical application. 14th Annual Meeting of HungarianSociety of Neuroradiology, 2005; Budapest.

21. Hori M, Aoki S, Okubo T, Ishigame K, Kumagai H, ArakiT. Line-scan diffusion tensor MR imaging at 0.2 T:feasibility study. J Magn Reson Imaging 2005;22:794-8.

22. Schepers J, Schnell R, Vroom P. From idea to business –how Siemens bridges the innovation gap. Research-Tech-nology Management 1999;42:26-31.

23. Holloway V, Gadian DG, Vargha-Khadem F, Porter DA,Boyd SG, Connelly A. The reorganization of sensorimotorfunction in children after hemispherectomy. A functionalMRI and somatosensory evoked potential study. Brain2000;123:2432-44.

24. Bandettini PA, Jesmanowicz A, Wong EC, Hyde JS. Pro-cessing strategies for time-course data sets in functional MRIof the human brain. Magn Reson Med 1993;30:161-73.

25. Baudewig J, Dechent P, Merboldt KD, Frahm J. Thres-holding in correlation analyses of magnetic resonancefunctional neuroimaging. Magnetic Resonance Imaging2003;21:1121-30.

26. Schwarcz A, Auer T, Janszky J, Doczi T, Merboldt KD,Frahm J. Adequate post-processing enables reliable func-tional MRI of human brain activation at low magneticfield: A Comparative Study at 1 T and 3 T. JMRI. In press.

27. Susumu M, Hangyi J, Kegang H. DTIStudio (http://lbam.med.jhmi.edu/DTIuser/DTIuser.asp)