Pediyatrik yaş grubunda kalıtımsal nörodejeneratif beyin hastalıklarda proton MR spektroskopi ve difüzyon ağırlıklı görüntülemenin tanısal katkıları
Diagnostic value of proton mr spectroscopy and diffusion weighted MR imaging in inherited childhood neurodegenerative brain diseases
Yazar: YELİZ PEKÇEVİK
Danışman: PROF.DR. HANDAN ÇAKMAKÇI
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Radyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2007
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Beyaz cevher = White matter ; Beyin hastalıkları = Brain diseases ; Difüzyon manyetik rezonans görüntüleme = Diffusion magnetic resonance imaging ; Genetik hastalıklar-doğuştan = Genetic diseases-inborn ; Manyetik rezonans spektroskopi = Magnetic resonance spectroscopy ; Çocuklar = Children

Özet:
AMAÇ: Manyetik rezonans görüntülemenin (MRG) beyaz cevher lezyonlarını saptamadaduyarlılıgı yüksektir ancak altta yatan patoloji konusunda sınırlı seçiciligi vardır. MRG' detüm patolojik bozukluklarda, T1 ve T2 relaksasyon süreleri uzar. Diffüzyon agırlıklıgörüntüleme (DAG) ve proton manyetik rezonans spektroskopi (MRS) gibi ölçüme dayalıteknikler, beyaz cevher hastalıklarında altta yatan patolojik degisiklikler için daha fazla bilgiverir. Bizim çalısmamızın amacı pediyatrik yas grubunda kalıtımsal nörodejeneratifhastalıklarda etkilenmis beyin parankiminde metabolit oranlarının ve parankimal difüzyonözelliklerinin tanısal katkılarını arastırmaktır.GEREÇ VE YÖNTEM: Çalısmada 2002-2006 yıllarında nörodejeneratif hastalık öntanısıylaMRS ve/veya DAG yapılan, klinik, laboratuar ve/veya genetik olarak tanı almıs, 16 erkek ve6 kız 22 hasta (10 gün-171 ay) retrospektif olarak incelenmistir. Hasta grubu çesitlinörodejeneratif hastalıklardan, metakromatik lökodistrofi (n=4), van der Knaap hastalıgı(n=4), Leigh hastalıgı (n=2), mitokondrial ensefalopati (n=1), akçaagaç surubu hastalıgı(n=2), Canavan hastalıgı (n=2), glutarik asidüri Tip-1 (n=1), L-2-Hidroksiglutarikasidüri(n=1), Pelizaus-Merzbacher (n=1), galaktozemi (n=1), Tay Sachs (n=1), XAdrenolökodistrofi(n=1), rizomelik tip kondrodisplazi punktata (n=1), olusmaktadır.Hastaların tanı anındaki nörolojik bulguları, tanı yöntemleri kaydedilmistir. Tüm hastalarınbeyin MR incelemeleri 1,5 Tesla MR ile standart kafa koili kullanılarak yapılmıstır.Hastaların 18'i MRS ve difüzyon MR, 2'si sadece difüzyon, 2'si sadece MRS iledegerlendirilmistir. MRS incelemesi tek ve çoklu voksel yapılarak lezyonlardan NAA/Cr,Cho/Cr, mI/Cr, Glx/Cr görsel olarak ve bilgisayar analizi ile degerlendirilip laktat ve digerpikler kaydedildi. DAG'de difüzyon agırlıklı görüntülerde sinyal özellikleri görsel olarakdegerlendirilip ADC segerleri standart ROI ile ölçüldü. Bulgular yas ve cinsiyet uygunkontrol grubuyla karsılastırıldı. Her iki incelemede yasların karsılastırması Mann Whitney Utesti ile cinsiyet karsılastırması ise Fisher Exact test (ki kare) ile yapılmıstır. statikselkarsılastırma için sadece beyaz cevher tutulumu alanından ölçülen degerler alınmıs olupsadece bazal ganglion tutulumu olan hastalar ölçüm dısı bırakılmıstır. MRS incelemesindeelde olunan metabolit oranları ve ADC kontrol grubuyla Mann Whitney U testi ilekarsılastırılmıstır. P degerinin <0,05 olması istatistiksel olarak anlamlı kabul edildi.BULGULAR: Olguların hepsinde ortak nörolojik bulgular, hafif ve orta derecede motormental retardasyon, derin tendon reflekslerinde artma ve spastisiteydi. Leigh ve akçaagaçsurubu hastalıgı olan 4 hastanın en önemli özelligi neonatal ensefalopati, Pelizaus-Merzbacherolan tek hastanın nistagmustu. Canavan hastalıgı olan iki hastanın da bas çevresi normaldi veNAA pikinde belirgin artıs izlendi. Galaktozemi olan hastada galaktitol piki görüldü. Akçagaçsurubu hastalıgında 0,9 ppm'de dallı zincirli amino asitlerin metil protonlarının olusturdugugenis pik izlendi. Canavan hastalıgı klinik ön tanısıyla inceleme yapılan makrosefalisi olan 4hastada NAA artısı izlenmedi ve diger bulgularıyla van der Knaap hastalıgı tanısı aldı.Mitokondrial ensefalopati olan 2 ve akçaagaç surubu hastalıgı olan 1 hastada belirgin laktatpiki izlendi. Diger hastalarda spesifik bulgular olmamakla birlikte metabolitlerle hastalıgınpatogenezi belirlendi. Akut nörolojik semptomlarla basvuran 1 mitokondrial ensefalopati ve 2akçaagaç surubu hastasında azalmıs; glutarik asidüri tip-1'de artmıs ve azalmıs, digerhastalarda artmıs ADC degerleri ölçüldü. statiksel kontrol grubu seçimi uygun bulunmustur.Degisik patolojileri olan hastalardan elde edilen beyaz cevher tutulumu alanlarından eldeedilen metabolit degerleri kontrol grubu ile karsılastırıldıgında sadece NAA/Cr degerlerindesınırda istatiksel olarak anlamlı farklılık saptandı. Diger metabolitlerde istatiksel olarakanlamlı farklılık saptanmamakla birlikte mI/Cr degerinde sonuca yansımayan bir farklılıkizlendi. Lezyonlardan ölçülen ADC degerleri kontrol grubu ile karsılastırıldıgında istatistikselolarak anlamlı farklılık gösteriyordu.SONUÇ: Proton MRS ve DAG, nörodejeneratif hastalıklarda etkilenmis beyin parankimiyapısı ve nörokimyası hakkında detaylı bilgi verir, tanı ve tedavinin takibine katkıda bulunur.Nörodejeneratif hastalıklarda proton MRS ve DAG rutin MR incelemesine ek olarakalınmalıdır.

Abstract:
PURPOSE: Magnetic resonance (MR) imaging is highly sensitive in the detection of whitematter lesions. However, MR imaging has a limited specificity with regard to the pathologicconditions that underlie signal intensity abnormalities in the white matter. For all types ofpathologic disorders, T1 and T2 relaxation times become longer. Quantitative MR techniques,such as diffusion-weighted MR imaging (DWI) and proton MR spectroscopy (MRS), mayprovide more insight into underlying pathologic changes in the white matter. The purpose ofthis study is to evaluate parenchymal diffusion properties and metabolite ratios in affectedbrain tissues of inherited neurodegenerative brain diseases.METHODS: Retrospective study group was consisting, 22 patients (16 male, 6 female; meanage, 7,8 months; age range, 10 days to 171 months). All patients underwent DWI and/or MRspectroscopy at our instutision for a neurodegenerative brain diseases between 2002 and 2006years. Diagnoses were confirmed on the basis of clinic, laboratory and genetic tests. Disordersincluded in the study were metachromatic leukodystrophy (n=4), van der Knaap disease(n=4), Leigh disease (n=2), mitochondrial encephalopathy (n=1), maple syrup urine disease(n=2), Canavan disease (n=2), glutaric aciduria type-1 (n=1), L-2-hydroxglutaric aciduria(n=1), Pelizaeus-Merzbacher disease (n=1), galactosemia (n=1), Tay Sachs disease (n=1), Xlinkedadrenoleukodystrophy (n=1), rhizomelic chondrodysplasia punctata (n=1). All patientswere examined with a 1,5 T MR unit equipped with in a standard head coil. Eighteen patientsevaluated with MRS and DWI, 2 patients with only DWI and 2 patients with only MRS.Single and multivoxel proton MRS was carried out and N-acetylaspartate (NAA)/Cr(creatine),Choline(Cho)/Cr, Myoinositol(mI)/Cr, Glutamine-Gluatamate(Glx)/Cr ratios were calculated.Presence of lactate peak and abnormal different peaks were noted.DW images sets were evaluated by two radiologists, taking into account of abnormal signalintensity areas, diffusion properties and ADC values were calculated from brain lesions.Results are compared with age and sex matched normal subjects (Mann Whitney U for agegroups and Fisher Exact test for sex groups). Metabolite ratios and ADC values werecompared between study and control groups with a Mann Whitney U test. P values less than0,05 were considered to indicate a statistically significant difference.RESULTS: Mild and moderate motor mental retardation, loss of tendon reflexes andspasticity are common clinical signs of most of our patients. The most important neurologicfinding of 4 patient who had mitochondrial encephalopathy and maple syrup urine diseasewas neonatal encephalopathy. One patient with Pelizaeus-Merzbacher disease had nystagmus.Two patient with Canavan disease had normal head circumference and NAA/Cr ratios waselevated. One patient with galactosemia had galactitol peak at 3,7 ppm. Spectroscopy ofmaple syrup urine disease showed resonances related to branched chain amino acids at 0,9ppm. Four patient with van der Knaap disease had macrocephaly and searched for Canavandisease but NAA levels was not normal or elevated. Two patient with mitochondrialencephalopathy and one patient with maple syrup urine disease had severe lactat elevation.The other patients had not spesific peaks but metabolite ratios allowed recognize thepathogenesis of the diseases such as hypomyelination, active demyelination and gliosis. In 1patients with mitochondrial encephalopathy and 2 patients with maple syrup urine diseasewith acute neurologic symptoms, restricted diffusion was detected on DWI. Differentdiffusion properties (increased and decreased) were seen only in one Glutaric aciduria Type 1lesions. Remaining patients? brain lesions were having high ADC values compared to normalvalues. The control groups selection was confirmed with statistical analysis. When metaboliteratios obtained from white matter lesions compared with age and sex matched control subjectsonly NAA/Cr was significantly different from normal subjects (p<0.05). Calculated ADCvalues of abnormal diffusion areas were significantly different from normal subjects (p<0.05).CONCLUSIONS: Proton MRS resolves altered brain metabolites in neurodegenerativebrain disorders. DWI combined with MRS are complementary methods to routine cranialMRI for evaluating neurodegenerative diseases which can give detailed information aboutneurochemistry of affected brain areas and helps to modify treatment regimens.