Alzheimer hastalarında talamusun, nükleus kaudatusun ve putamenin metabolik aktivitesinin 18F-FDG PET/BT görüntüleme ile değerlendirilmesi
Evalution of the metabolic activity of thalamus, nucleus caudatus and putamen in alzheimer's disease patients with 18F-FDG PET/CT imaging
Yazar: PELİN ŞAHİN OĞUZ
Danışman: PROF. DR. ALPER ÖZGÜR KARAÇALIOĞLU
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Nükleer Tıp Ana Bilim Dalı / Nükleer Tıp Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine

Özet:
Amaç: Çalışmamızda, Alzheimer demansında (AD) saptanan kortikal hipometabolizmaya, subkortikal yapıların metabolizmasında azalmanın eşlik edip etmediğini ve bu azalmanın, ulaşılabilirliği kolay olan 18F-FDG PET/BT ile saptanabilir olup olmadığını araştırmayı amaçladık.
Gereç ve Yöntem: Kasım 2016-Mart 2023 tarihleri arasında kliniğimizde Beyin 18F-FDG PET/BT çekimi yapılan hastalar retrospektif incelendi. Kontrol grubu hastalarını, kortikal FDG dağılımı normal sınırlarda saptanan, AD ve diğer nörodejeneratif hastalık tablolarının klinikçe dışlandığı hastalar oluşturmaktaydı. Alzheimer hastalığı (AH) grubunu ise; muhtemel AD tanısı ile takibe alınıp demansa yönelik farmakoterapi başlanan ve PET görüntülemede kortikal hipometabolizma izlenen hastalar oluşturmaktaydı. PET/BT görüntüleri değerlendirme için suboptimal olan, diğer demans ve nörodejeneratif hastalıklar, hareket bozuklukları, MSS ilişkili enfeksiyon/hormonal/metabolik/nutrisyonel/toksik bozukluk tanıları alan, beyin primer tümörleri veya metastazı olan hastalar çalışmadan dışlandı. AH grup klinik evrelerine göre "Hafif, Orta ve Şiddetli" olarak üç subgrupta incelendi. İki nükleer tıp hekimi tarafından FDG PET/BT görüntülerinde kortikal yapıların, CortexID Suite 2.1, GE Healthcare programı ile vizüel değerlendirilmesi ve semikantitatif analizleri yapıldı. SUVrk ve Z skorları kaydedildi. Referans bölge olarak pons seçildi. Z skoru kesme değeri "-2" kabul edildi. Subkortikal yapıların değerlendirilmesinde voksel bazlı analize olanak sağlayan yazılım Local Feature Extraction (LIFEx) v.7.3.0 programı kullanıldı. Atenüasyon düzeltmeli PET/BT görüntülerinden, manuel olarak BT eşliğinde çizimler yapılarak ile VOI'ler elde edildi. Ponsa ve her bir talamusa, nükleus kaudatusa ve putamene ilgi alanları çizilerek voksel bazlı görüntü analizi yapıldı. İncelenen subkortikal yapıların SUV değerleri, referans bölge olan ponsun SUV değerine oranlanarak SUVr1 ve SUVr2 değerleri kaydedildi.
Bulgular: Çalışmamızda kontrol grubu 77(%48,7) ve AH grubu 81(%51,3) vakadan oluşuyordu. AH subgruplarında; 16(%19,8) hasta hafif, 32(%39,5) hasta orta ve 33(%40,7) hasta şiddetli evredeydi. AH grubu ağırlıkla 47(%58) kadınlardan; kontrol grubu ise çoğunlukla 46(%59,7) erkeklerden oluşuyordu. Vakaların genelinde yaş dağılımı 63(35-89) iken AH grubunda 65(46-89) ve kontrol grubunda 64(36-86) idi. AH grupta yaş ortalaması kontrol grubundan yüksekti ancak gruplar arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlı değildi (p=0,102). Kontrol grubunun MMSE median değeri 25(20-30) iken, AH grubunda 14(3-26) idi. AH grubunda, "- 2"den düşük Z skorlarının posterior singulat, prekuneus, parietal inferior, temporal medial, temporal lateral ve prefrontal lateral alanlarda olduğu saptandı (p<0,001). Sensorimotor, anterior singulat, primer vizüel korteks, oksipital lateral alan ve serebellumun Z skorları "-2"den büyüktü ve literatürle uyumlu olarak metabolizma nispeten korunmuştu (p<0,001). SUVr1 ve SUVr2 değerleri talamus, nükleus kaudatus ve putamen için AH grubunda anlamlı düşük bulundu (p<0,001). AH subgruplarında SUVr1 değerleri karşılaştırıldığında; orta ve şiddetli grupta, hafife göre istatistiksel olarak anlamlı düşük bilateral talamik metabolizma saptandı (p<0,001). Buna göre, AH'nin klinik şiddeti ile talamusun glikoz metabolizmasında azalma korele gibi görünmektedir. AH'nin kontrol grubundan ayrımında; SUVr1 ve SUVr2 değerleri karşılaştırıldığında; bilateral talamus, nükleus kaudatus ve putamen için anlamlı farklılık saptandı ve kesme değerleri ROC analizi ile elde edildi. SUVr1 ve SUVr2 oranları için kesme değerleri sırasıyla: sağ talamus için 1,44 ve1.47; sol talamus için 1,35 ve 1,45; sağ nükleus kaudatus için 1,4 ve 1.45; sol nükleus kaudatus için 1,4 ve 1,54; sağ putamen için 1,5 ve 1.69; sol putamen için 1,5 ve 1,77 olarak elde edildi (p<0,001).
Sonuç: Sonuç olarak, çalışmamız AD'de kortikal hipometabolizmanın yanı sıra talamus, nükleus kaudatus ve putamen metabolizmasının da nörodejeneratif süreçten etkilendiğini göstermektedir. Ayrıca, AD'de hastalık ilerledikçe talamik glukoz metabolizmasının azaldığını saptadık. AD'de subkortikal yapıların değerlendirilmesi, nöropsikiyatrik işlev bozukluğunun daha iyi anlaşılmasını sağlayarak, heterojen klinik prezentasyonların anlamlandırılmasını, gelecekteki hastalık modifiye edici modalitelere yönelik hedefleri ve belki de bunlara yanıtı ölçmenin yollarını sağlayabilecek önemli potansiyellere sahiptir.

Abstract:
Objective: In our study, we aimed to investigate whether cortical hypometabolism detected in Alzheimer's dementia is accompanied by a decrease in the metabolism of subcortical structures and whether this decrease can be detected by easily accessible 18F-FDG PET/CT.
Materials and Methods: Patients who has performed Brain 18F-FDG PET/CT imaging in our clinic between November 2016 and March 2023 were retrospectively examined. Control group consisted of patients whose cortical FDG distribution was found to be within normal limits and Alzheimer's dementia and other neurodegenerative diseases were clinically excluded. AH group, consisted of patients who were followed up with a clinical diagnosis of probable Alzheimer's dementia, have been started pharmacotherapy and cortical hypometabolism was observed. Patients whose studies were suboptimal for evaluation, who were diagnosed with other dementia and neurodegenerative disease, movement disorders, CNS-related infection/hormonal/metabolic/nutritional/toxic disorders, and who had brain primary tumors or metastases were excluded. AH group was examined in three subgroups as "Mild, Moderate and Severe" according to their clinical stages. Visual and semiquantitative evaluation of cortical structures were performed by two physicians using CortexID Suite 2.1,GE Healthcare. SUVrk and Z scores were recorded. The pons was chosen as the reference region. The cut-off value of Z score was accepted as "-2". The software Local Feature Extraction (LIFEx) v.7.3.0, which allows voxel-based analysis, was used to evaluate subcortical structures. VOIs were obtained from the attenuation-corrected PET/CT images by making manual CTguided drawings. Voxel-based image analysis was performed by drawing areas of interest in the pons and each thalamus, nucleus caudatus and putamen. SUVr1 and SUVr2 values were recorded by proportioning the SUV values of the examined subcortical structures to the SUV value of the pons.
Results: In our study, control group consisted of 77(48.7%) and AH group consisted of 81(51.3%) cases. For subgroups, 16(19.8%) patients were in mild, 32(39.5%) in moderate and 33(40.7%) in severe stage. While AH group consisted mostly of women, 47(58%), the control group consisted mostly of men, 46(59.7%). While the age distribution was 65(46-89) in AH group and 64(36-86) in control group. The mean age of AH group was higher than control group, but the difference between the groups was not statistically significant (p=0,102). While MMSE median value of control group was 25, it was 14 in AH group. Z scores of AH group, lower than "-2" were found in posterior cingulate, precuneus, parietal inferior, temporal medial, temporal lateral and prefrontal lateral cortical regions (p<0.001). Z scores of sensorimotor, anterior cingulate, primary visual cortex, occipital lateral cortex and cerebellum were greater than "-2" (p<0.001). SUVr1 and SUVr2 values were found to be significantly lower for thalamus, nucleus caudatus and putamen (p<0.001). When SUVr1 values are compared in AH subgroups, significantly lower bilateral thalamic metabolism was detected in moderate and severe group compared to mild group (p<0.001). Accordingly, the clinical severity of Alzheimer's dementia seems to be correlated with a decrease in glucose metabolism of thalamus. For distinguishing Alzheimer's dementia from control group, the cut-off values of for SUVr1 and SUVr2 parameters were evaluated by ROC analysis. Accordingly, cutoff values for SUVr1 and SUVr2 ratios are respectively were: 1.44 and 1.47 for right thalamus; 1.35 and 1.45 for left thalamus; 1.4 and 1.45 for right nucleus caudatus; 1.4 and 1.54 for left nucleus caudatus; 1.5 and 1.69 for right putamen; 1.5 and 1.77 for left putamen (p<0.001).
Conclusion: In conclusion, our study shows that in addition to cortical hypometabolism, thalamus, nucleus caudatus and putamen metabolism are also affected by the neurodegenerative process in Alzheimer's dementia. Additionally, we found that thalamic glucose metabolism decreases as the disease progresses. Evaluation of subcortical structures in Alzheimer's dementia has significant potential to provide a better understanding of neuropsychiatric dysfunction, making sense of heterogeneous clinical presentations, targets for future disease-modifying modalities and perhaps way to measure response to them.