Ces radiol. 2022, 76(2):107-113 | DOI: 10.55095/CesRadiol2022/013

Fixel-based analýza mozku u pacientů po první epizodě schizofreniePůvodní práce

Ondřej Slezák1, Antonín Škoch2,3, Jan Žižka4, David Bayer5, Filip Španiel3, Jaroslav Tintěra2, Jiří Vaňásek1, Pavel Eliáš1,6, Pavel Ryška1
1 Radiologická klinika LF UK a FN, Hradec Králové
2 Základna radiodiagnostiky a intervenční radiologie IKEM, Praha
3 Národní ústav duševního zdraví, Klecany
4 Department of Radiology, University Hospital of Umea, Sweden
5 Psychiatrická klinika LF UK a FN, Hradec Králové
6 Ústav radiodiagnostický FN, Ostrava

Cíl práce: Prokázat u nemocných po první epizodě schizofrenie strukturální změny bílé hmoty mozkové pomocí fixel-based analýzy (FBA).

Metodika: V prospektivní studii byly pomocí FBA studovány difuzně vážené MR obrazy skupiny pacientů po první epizodě schizofrenie (n = 16) a kontrolní skupiny (n = 22). Vyšetření proběhlo na 3T MR tomografu s využitím 64-kanálové hlavové cívky. FBA byla provedena pomocí softwarového balíku MRtrix (verze 3.0.1).

Výsledky: Pomocí FBA byl u nemocných prokázán pokles metriky fibre density v oblasti commissura anterior. Nebyly nalezeny statisticky významné oblasti se změnami metriky fibre cross-section. Pro kombinovanou metriku fibre density and cross-section byl nalezen jeden statisticky významný fixel v bílé hmotě frontální části pravostranného centrum semiovale.

Závěr: Pomocí FBA byl prokázán u nemocných po první epizodě schizofrenie při srovnání s kontrolním souborem velmi malý rozsah změn v bílé hmotě mozkové. Jejich charakter svědčí pro poruchu mikrostruktury bílé hmoty u nemocných. Maximum prokázaných změn leží v commissura anterior. Rozsah nalezených změn je při porovnání s publikovanými pracemi využívajícími FBA výrazně menší, což může být podmíněno mj. časnějším stadiem onemocnění probandů ve vyšetřovaném souboru.

Klíčová slova: difuzně vážené zobrazení, fixel-based analýza, frakční anizotropie, magnetická rezonance, první epizoda schizofrenie
Granty a financováni:

Podpořeno z programových projektů Ministerstva zdravotnictví ČR s reg. č. NU20-04-00393, NU21-08-00432, RVO (Institut klinické a experimentální medicíny - IKEM, IČ 00023001) a RVO (FNHK, 00179906).

Přijato: 1. březen 2022; Zveřejněno: 1. červen 2022  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Slezák O, Škoch A, Žižka J, Bayer D, Španiel F, Tintěra J, et al.. Fixel-based analýza mozku u pacientů po první epizodě schizofrenie. Ces radiol. 2022;76(2):107-113. doi: 10.55095/CesRadiol2022/013.
Sdílet...
Stáhnout citaci
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Zobrazit celý článek

    Reference

    1. Ellison-Wright I, Bullmore E. Meta-analysis of diffusion tensor imaging studies in schizophrenia. Schizophr Res 2009; 108(1-3): 3-10. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    2. Friston KJ. The disconnection hypothesis. Schizophr Res 1998; 30(2): 115-125. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    3. Schmitt A, Hasan A, Gruber O, Falkai P. Schizophrenia as a disorder of disconnectivity. Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci 2011; 261(Suppl): S150-154. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    4. Wheeler AL, Voineskos AN. A review of structural neuroimaging in schizophrenia: from connectivity to connectomics. Front Hum Neurosci 2014; 8: 653. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    5. Wheeler-Kingshott CAM, Cercignani M. About "axial" and "radial" diffusivities. Magn Reson Med 2009; 61(5): 1255-1260. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    6. Zatorre RJ, Fields RD, Johansen-Berg H. Plasticity in gray and white: neuroimaging changes in brain structure during learning. Nat Neurosci 2012; 15(4): 528-536. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    7. Jeurissen B, Leemans A, Tournier JD, Jones DK, Sijbers J. Investigating the prevalence of complex fiber configurations in white matter tissue with diffusion magnetic resonance imaging. Hum Brain Mapp 2013; 34(11): 2747-2766. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    8. Raffelt DA, Tournier JD, Smith RE, Vaughan DN, Jackson G, Ridgway GR, et al. Investigating white matter fibre density and morphology using fixel-based analysis. Neuroimage 2017; 144: 58-73. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    9. Tournier JD, Mori S, Leemans A. Diffusion tensor imaging and beyond. Magn Reson Med 2011; 65(6): 1532-1556. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    10. Wilkins B, Lee N, Gajawelli N, Law M, Leporé N. Fiber estimation and tractography in diffusion MRI: Development of simulated brain images and comparison of multi-fiber analysis methods at clinical b-values. Neuroimage 2015; 109: 341-356. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    11. Mollink J, Kleinnijenhuis M, van Cappellen van Walsum AM, Sotiropoulos SN, Cottaar M, Mirfin C, et al. Evaluating fibre orientation dispersion in white matter: Comparison of diffusion MRI, histology and polarized light imaging. Neuroimage 2017; 157: 561-574. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    12. Raffelt D, Tournier JD, Rose S, Ridgway GR, Henderson R, Crozier S, et al. Apparent Fibre Density: A novel measure for the analysis of diffusion-weighted magnetic resonance images. Neuroimage 2012; 59(4): 3976-3994. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    13. Slezák O, Žižka J, Škoch A, Bayer D, Španiel F, Tintěra J, et al. Změny frakční anizotropie bílé hmoty mozkové u nemocných po první epizodě schizofrenie. Ces Radiol 2018; 72(4): 268-273. Přejít k původnímu zdroji...
    14. Tournier JD, Smith R, Raffelt D, Tabbara R, Dhollander T, Pietsch M, et al. MRtrix3: A fast, flexible and open software framework for medical image processing and visualisation. Neuroimage 2019; 202: 116137. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    15. Veraart J, Novikov DS, Christiaens D, Ades-Aron B, Sijbers J, Fieremans E. Denoising of diffusion MRI using random matrix theory. Neuroimage 2016; 142: 394-406. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    16. Kellner E, Dhital B, Kiselev VG, Reisert M. Gibbs-ringing artifact removal based on local subvoxel-shifts. Magn Reson Med 2016; 76(5): 1574-1581. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    17. Andersson JLR, Graham MS, Zsoldos E, Sotiropoulos SN. Incorporating outlier detection and replacement into a non-parametric framework for movement and distortion correction of diffusion MR images. Neuroimage 2016; 141: 556-572. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    18. Jenkinson M, Beckmann CF, Behrens TEJ, Woolrich MW, Smith SM. FSL. Neuroimage 2012; 62(2): 782-790. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    19. Andersson JLR, Graham MS, Drobnjak I, Zhang H, Filippini N, Bastiani M. Towards a comprehensive framework for movement and distortion correction of diffusion MR images: Within volume movement. Neuroimage 2017; 152: 450-466. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    20. Tustison NJ, Avants BB, Cook PA, Zheng Y, Egan A, Yushkevich PA, et al. N4ITK: improved N3 bias correction. IEEE Trans Med Imaging 2010; 29(6): 1310-1320. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    21. Dhollander T, Raffelt D, Connelly A. Unsupervised 3-tissue response function estimation from single-shell or multi-shell diffusion MR data without a co-registered T1 image. ISMRM Work Break Barriers Diffus MRI 2016; 5.
    22. Raffelt DA, Smith RE, Ridgway GR, Tournier J-D, Vaughan DN, Rose S, et al. Connectivity-based fixel enhancement: Whole-brain statistical analysis of diffusion MRI measures in the presence of crossing fibres. Neuroimage 2015; 117: 40-55. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    23. Vikhreva O V., Rakhmanova VI, Orlovskaya DD, Uranova NA. Ultrastructural alterations of oligodendrocytes in prefrontal white matter in schizophrenia: A post-mortem morphometric study. Schizophr Res 2016; 177(1-3): 28-36. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    24. Uranova NA, Vikhreva O V, Rakhmanova VI, Orlovskaya DD. Dystrophy of Oligodendrocytes and Adjacent Microglia in Prefrontal Gray Matter in Schizophrenia. Front Psychiatry 2020; 11: 204. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    25. Schmitt A, Simons M, Cantuti-Castelvetri L, Falkai P. A new role for oligodendrocytes and myelination in schizophrenia and affective disorders? Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci 2019; 269(4): 371-372. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    26. Uranova N, Orlovskaya D, Vikhreva O, Zimina I, Kolomeets N, Vostrikov V, et al. Electron microscopy of oligodendroglia in severe mental illness. Brain Res Bull 2001; 55(5): 597-610. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    27. Grazioplene RG, Bearden CE, Subotnik KL, Ventura J, Haut K, Nuechterlein KH, et al. Connectivity-enhanced diffusion analysis reveals white matter density disruptions in first episode and chronic schizophrenia. NeuroImage Clin 2018; 18: 608-616. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    28. Stämpfli P, Sommer S, Manoliu A, Burrer A, Schmidt A, Herdener M, et al. Subtle white matter alterations in schizophrenia identified with a new measure of fiber density. Sci Rep 2019; 9(1): 1-11. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    29. Schmahmann JD, Pandya DN. Fiber Pathways of the Brain. Fiber Pathways of the Brain 2009.
    30. Patel MD, Toussaint N, Charles-Edwards GD, Lin J-P, Batchelor PG. Distribution and fibre field similarity mapping of the human anterior commissure fibres by diffusion tensor imaging. Magn Reson Mater Physics, Biol Med 2010; 23(5): 399-408. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    31. van den Heuvel MP, Highley JR, Esiri MM, McDonald B, Cortina-Borja M, Herron BM, et al. The size and fibre composition of the corpus callosum with respect to gender and schizophrenia: a post-mortem study. Brain 1999; 122(Pt 1): 99-110. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    32. Kikinis Z, Fitzsimmons J, Dunn C, Vu M-A, Makris N, Bouix S, et al. Anterior commissural white matter fiber abnormalities in first-episode psychosis: a tractography study. Schizophr Res 2015; 162(1-3): 29-34. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    33. Choi H, Kubicki M, Whitford TJ, Alvarado JL, Terry DP, Niznikiewicz M, et al. Diffusion tensor imaging of anterior commissural fibers in patients with schizophrenia. Schizophr Res 2011; 130(1-3): 78-85. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    34. Rae CL, Davies G, Garfinkel SN, Gabel MC, Dowell NG, Cercignani M, et al. Deficits in Neurite Density Underlie White Matter Structure Abnormalities in First-Episode Psychosis. Biol Psychiatry 2017; 82(10): 716-725. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    35. Slezák O. Multimodalitní MR zobrazování patologických změn mozku u nemocných schizofrenií. Praha: Univerzita Karlova 2021.

    Tento článek je publikován v režimu tzv. otevřeného přístupu k vědeckým informacím (Open Access), který je distribuován pod licencí Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), která umožňuje distribuci, reprodukci a změny, pokud je původní dílo řádně ocitováno. Není povolena distribuce, reprodukce nebo změna, která není v souladu s podmínkami této licence.


    Zpět na obsah