Voxelbasierte MR-Morphometrie und Diffusionstensorbildgebung: Grundlagen und Anwendungen in der klinischen Neurologie

Journal für Neurologie, Neurochirurgie und Psychiatrie 2011; 12 (3): 272-279

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Aufgeführt wurden (pars pro toto) die mannigfaltigen Möglichkeiten der computerbasierten Magnetresonanztomographie (MRT) in der klinischen Neurologie. Insbesondere die voxelbasierte Morphometrie (VBM), welche es ermöglicht, strukturelle Unterschiede im Gehirn verursacht z. B. durch neurodegenerative Erkrankungen zu extrahieren, sowie DTI, welche Störungen in der Gerichtetheit des Diffusionsverhaltens in der weißen Substanz sowie der Konnektivität von Gehirnregionen aufzeigt. Über die am weitesten verbreitete Praxis der Analyse der fraktionalen Anisotropie (FA) als definiertem Marker der Gerichtetheit in einem Voxel hinausgehend können zusätzliche Informationen über die Diffusionseigenschaften von Gewebe durch Berechnung der mittleren Diffusivität (MD) und der radialen bzw. axialen Diffusivität [92] erhoben werden. Das Potenzial dieser Zusatzinformationen, z. B. hinsichtlich einer erhöhten MD in frühen Stadien einer Gewebeaffektion, ist jedoch methodisch bedingt noch nicht abschließend beurteilbar, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird. VBM und DTI sind Methoden, die zur Verbesserung des pathoanatomischen Verständnisses wesentlich beigetragen haben. Die Zukunft liegt methodisch darin, diese Techniken, welche durch ihren intrinsischen Ansatz spezifische Variationsmuster aufzeigen, zu multiparametrischen Komplementäranalysen (auch in Kombination mit funktioneller MRT einschließlich „Resting-state“-Untersuchungen) zu verbinden, um umfassende und sich ergänzende Informationen über die strukturelle und funktionelle Pathoanatomie zu erhalten [98]. Mögliche Fehlerquellen bei VBM-Analysen umfassen die teils hohe Variabilität der Patienten- und Kontrollkollektive im Hinblick auf das Krankheitsstadium respektive die Zusammensetzung der Kontrollen hinsichtlich Kollektivgröße, Alter und Geschlecht, die Auswahl der Analysemethode nach klassischem [99] oder optimiertem [100] Protokoll. Dies betrifft nicht zuletzt auch das „Post-Processing“ der Bilddaten selbst, wie in einer aktuellen Studie am Beispiel der Chorea Huntington demonstriert [101]. Inhaltlich ist zum einen die Etablierung von MRT-Methoden als auch longitudinal einzusetzender Biomarker wesentlich, um deren klinisches Potenzial weiter zu nutzen. Zum anderen wird zunehmend damit begonnen, Anwendungen für diese per se als gruppenbasierte Analysen konzipierten Techniken im für den Kliniker naturgemäß vorrangigen Gebiet der individuellen Anwendung zur Einzelfalldiagnostik anzupassen, wie für DTI z. B. auf neurochirurgischem Fachgebiet beim „presurgical mapping“ bereits realisiert [102]: Es sind sowohl Einzelfallauswertungen bei neurodegenerativen Erkrankungen prinzipiell möglich [103] als auch die ergänzende Weiterentwicklung zu automatisierter MRT-Diagnostik auf Einzelfallebene, wie für verschiedene Erkrankungen bereits gezeigt [104, 105]. Hierbei können die Gruppenanalysen also, über althergebrachtes neuroanatomisches Wissen deutlich hinausgehend, Areale definieren, die für die regionenbasierte und quantitativ fassbare automatisierte Individualdiagnostik als Zielstrukturen dienen, sodass diese unterschiedlichen methodischen Ansätze der automatisierten MRT-Bewertung einander ergänzen und so den Einzug in klinische MRT-Auswertungsalgorithmen ebnen.