Transkranielle Sonographie bei Risikopatienten für die Parkinson-Erkrankung

Die TCS nimmt nun seit über 20 Jahren eine zunehmend wichtige, unterstützende Rolle bei sowohl der Diagnostik als auch der Früherkennung der Parkinsonerkrankung ein. Besonders die SN-Hyperechogenität hat sich als Risikofaktor zunehmend etabliert. Im Rahmen der ersten Runde der TREND-Studie wurden insgesamt 715 Probanden im Alter von 50 bis 80 Jahren per TCS an den Standorten Tübingen und Stuttgart untersucht, die entweder ohne Risikofaktoren für eine Parkinsonerkrankung waren oder die bereits etablierte Prodromalmarker wie Hyposmie, Depression und REM-Schlaf-Verhaltensstörung aufwiesen. Der Fokus lag dabei auf den TCS-Maßen SN-Echogenität, Status (durchgängig, unterbrochen, nicht vorhanden) und Echogenität der Hirnstammraphe und dem Diameter des 3. Ventrikels bzw. der Weite der Seitenventrikel. Männliche Probanden wiesen signifikant häufiger (p=0,028) das Kriterium SN+ mindestens einseitig auf (Fläche der Substantia nigra >0,24 cm²). Es zeigte sich eine signifikant positive Korrelation zwischen Alter und Größe der Fläche der SN. Die SN-Echogenität zeigte beim Vergleich zwischen den Kohorten und der Kontrollgruppe keine signifikanten Unterschiede, auch gab es keine erhöhte Anzahl von Probanden mit SN+ bei allen Kohorten mit Risikofaktoren. Bei den Ventrikeln zeigten sich eine altersabhängige Zunahme der Weiten der Ventrikel und das Auftreten von weiteren Ventrikel bei Individuen mit Hyposmie. Individuen mit Depression und/oder Hyposmie wiesen signifikant häufiger eine hypoechogene Hirnstammraphe auf. Die beiden verschiedenen Methoden zur Bestimmung von Echogenität und Status der Raphe kommen zu ähnlichen Ergebnissen, struktureller Schaden und Hypoechogenität scheinen miteinander einher zu gehen, wobei die Bestimmung der Echogenität etwas präzisere Ergebnisse lieferte und auch gängigere wissenschaftliche Praxis ist. Zwischen den Standorten Tübingen und Stuttgart gab es Unterschiede bei den planimetrisch erhobenen Werten der Fläche der SN, die am ehesten auf einen technischen Fehler zurückzuführen sind. Der Versuch einer statistischen „Bereinigung“ des Fehlers mittels z-Wert-Standardisierung brachte jedoch keine anderen Ergebnisse im Hinblick auf die Korrelation der SN-Echogenität mit den demographischen und klinischen Parametern. Hinsichtlich der Echogenität der SN beschrieben andere Autoren bereits ein gehäuftes Auftreten bei Männern und einer Größenzunahme der SN im Alter. Jedoch fand sich auch bei den drei untersuchten Symptomen in anderen Arbeiten ein gehäuftes Auftreten von SN+, bzw. eine höhere Echogenität. Der Zusammenhang von Ventrikelweite mit dem Alter findet sich auch in anderen wissenschaftlichen Veröffentlichungen. Auch ein Zusammenhang der zwischen Hypoechogenität der Hirnstammraphe mit Depression ist vielfach vorbeschrieben. Es gibt allerdings bislang kaum Daten zu den Ergebnissen, dass die Individuen mit Hyposmie zum einen signifikant weitere Ventrikel aufwiesen und zum anderen mit einer Hypoechogenität der Raphe assoziiert waren. Die Gründe für die negativen Ergebnisse bezüglich der hypothetisierten SN-Hyperechogenität bei Risikopersonen liegen wohl vielschichtig. Neben den erwähnten technischen Problemen könnten Fehler bei der Zuordnung der Kohorten eine Rolle spielen. Nicht auszuschließen sind auch Fehler bei den Untersuchern oder bei der elektronischen Eingabe der Daten. Da die TREND-Studie longitudinal angelegt ist und alle zwei Jahre follow-up Untersuchungen durchgeführt werden, wird sich zeigen ob, vielleicht auch im Rahmen neuer Methoden und Technik (z.B: 3D-Sonografie), die Ergebnisse hinsichtlich der SN-Echogenität sich so bestätigen. Insgesamt kann die Studie dazu beitragen, Konzepte zu entwickeln, Risikopatienten für eine Parkinsonerkrankung präziser zu identifizieren und auf die lange Sicht Grundlage für mögliche therapeutische Frühinterventionen sein

Detection of substantia nigra echogenicities in 3D transcranial ultrasound for early diagnosis of Parkinson disease.

Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative movement disorder caused by decay of dopaminergic cells in the substantia nigra (SN), which are basal ganglia residing within the midbrain area. In the past two decades, transcranial B-mode sonography (TCUS) has emerged as a viable tool in differential diagnosis of PD and recently has been shown to have promising potential as a screening technique for early detection of PD, even before onset of motor symptoms. In TCUS imaging, the degeneration of SN cells becomes visible as bright and hyper-echogenic speckle patches (SNE) in the midbrain. Recent research proposes the usage of 3D ultrasound imaging in order to make the application of the TCUS technique easier and more objective. In this work, for the first time, we propose an automatic 3D SNE detection approach based on random forests, with a novel formulation of SNE probability that relies on visual context and anatomical priors. On a 3D-TCUS dataset of 11 PD patients and 11 healthy controls, we demonstrate that our SNE detection approach yields promising results with a sensitivity and specificity of around 83%