Microstructure predicts non-motor outcomes following deep brain stimulation in Parkinson's disease

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus (STN-DBS) effectively treats motor and non-motor symptoms in advanced Parkinson's disease (PD). As considerable interindividual variability of outcomes exists, neuroimaging-based biomarkers, including microstructural metrics, have been proposed to anticipate treatment response. In this prospective open-label study, we sought to detect microstructural properties of brain areas associated with short-term non-motor outcomes following STN-DBS. Thirty-seven PD patients underwent diffusion MRI and clinical assessments at preoperative baseline and 6-month follow-up. Whole brain voxel-wise analysis assessed associations between microstructural metrics and non-motor outcomes. Intact microstructure within specific areas, including the right insular cortex, right putamen, right cingulum, and bilateral corticospinal tract were associated with greater postoperative improvement of non-motor symptom burden. Furthermore, microstructural properties of distinct brain regions were associated with postoperative changes in sleep, attention/memory, urinary symptoms, and apathy. In conclusion, diffusion MRI could support preoperative patient counselling by identifying patients with above- or below-average non-motor responses

Diffusion Tensor Imaging (DTI) bei Patienten mit REM Sleep Behavior Disorder (RBD)

Einführung Die idiopathische REM Schlaf Verhaltensstörung (iRBD) - eine Parasomnie, die durch das Ausleben der Träume gekennzeichnet ist - ist ein Risikofaktor für die Entwicklung des Morbus Parkinson (MP) und anderer α-Synucleinopathien. Es wird vermutet, dass die Pathophysiologie der Erkrankung in einer Dysfunktion der Hirnstammkerne liegt, die den REM Schlaf regulieren. Material und Methoden Mit dem Diffusion Tensor Imaging (DTI) kann die Mikrostruktur und die Integrität des Hirngewebes in vivo beurteilt werden. Wir untersuchten, ob mit DTI mikrostruktutrelle Veränderungen bei Patienten mit iRBD - im Vergleich mit alters-gematchten Kontrollen - entdeckt werden können. Diese Veränderungen könnten ein potentieller Marker für Veränderungen in Verbindung mit einem präklinischen MP sein. Patienten mit iRBD (n=12) und alters-gematchte, gesunde Kontrollen wurden in einem Routine 1.5 T MRT Scanner untersucht. Dabei wurden Ganzkopfscans der Fraktionalen Anisotropie (FA), der Axialen Diffusität (AD), ein potentieller Marker für axonale Schädigung, und der radialen Diffusität (RD), ein potentieller Marker für Myelinschädigung, ohne a-priori-Hypothese mit Hilfe der Tract Based Spatial Statistics (TBSS), einer neuen Technik um Artefakte und Registrierungsfehler zu minimieren, untersucht. Ergebnisse In der Gruppenanalyse fanden wir signifikante mikrostrukturelle Veränderungen des Hirngewebes der iRBD Patienten in der weißen Substanz des Hirnstammes (p<0.0001), der olfaktorischen Region, dem Temporallappen, der Fornix, der Capsula Interna, der Corona Radiata, dem rechten visuellen Trakt und der rechten Substantia Nigra. Diskussion Die mikrostrukturellen Veränderungen wurden in Regionen identifiziert, die dafür bekannt sind, entweder an der Regulation des REM Schlafs beteiligt zu sein und/oder neurodegenerative Pathologien in frühen Stadien der iRBD und/oder des MP zu zeigen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, das mikrostrukturelle Veränderungen in Verbindung mit dem iRBD, mittels DTI, einer weit verbreiteten MRT Technologie, nachgewiesen werden können

Diffusion Tensor Imaging (DTI) bei Patienten mit REM Sleep Behavior Disorder (RBD)

Einführung Die idiopathische REM Schlaf Verhaltensstörung (iRBD) - eine Parasomnie, die durch das Ausleben der Träume gekennzeichnet ist - ist ein Risikofaktor für die Entwicklung des Morbus Parkinson (MP) und anderer α-Synucleinopathien. Es wird vermutet, dass die Pathophysiologie der Erkrankung in einer Dysfunktion der Hirnstammkerne liegt, die den REM Schlaf regulieren. Material und Methoden Mit dem Diffusion Tensor Imaging (DTI) kann die Mikrostruktur und die Integrität des Hirngewebes in vivo beurteilt werden. Wir untersuchten, ob mit DTI mikrostruktutrelle Veränderungen bei Patienten mit iRBD - im Vergleich mit alters-gematchten Kontrollen - entdeckt werden können. Diese Veränderungen könnten ein potentieller Marker für Veränderungen in Verbindung mit einem präklinischen MP sein. Patienten mit iRBD (n=12) und alters-gematchte, gesunde Kontrollen wurden in einem Routine 1.5 T MRT Scanner untersucht. Dabei wurden Ganzkopfscans der Fraktionalen Anisotropie (FA), der Axialen Diffusität (AD), ein potentieller Marker für axonale Schädigung, und der radialen Diffusität (RD), ein potentieller Marker für Myelinschädigung, ohne a-priori-Hypothese mit Hilfe der Tract Based Spatial Statistics (TBSS), einer neuen Technik um Artefakte und Registrierungsfehler zu minimieren, untersucht. Ergebnisse In der Gruppenanalyse fanden wir signifikante mikrostrukturelle Veränderungen des Hirngewebes der iRBD Patienten in der weißen Substanz des Hirnstammes (p<0.0001), der olfaktorischen Region, dem Temporallappen, der Fornix, der Capsula Interna, der Corona Radiata, dem rechten visuellen Trakt und der rechten Substantia Nigra. Diskussion Die mikrostrukturellen Veränderungen wurden in Regionen identifiziert, die dafür bekannt sind, entweder an der Regulation des REM Schlafs beteiligt zu sein und/oder neurodegenerative Pathologien in frühen Stadien der iRBD und/oder des MP zu zeigen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, das mikrostrukturelle Veränderungen in Verbindung mit dem iRBD, mittels DTI, einer weit verbreiteten MRT Technologie, nachgewiesen werden können

DTI and VBM reveal white matter changes without associated gray matter changes in patients with idiopathic restless legs syndrome

BACKGROUND AND PURPOSE: We evaluated cerebral white and gray matter changes in patients with iRLS in order to shed light on the pathophysiology of this disease. METHODS: Twelve patients with iRLS were compared to 12 age- and sex-matched controls using whole-head diffusion tensor imaging (DTI) and voxel-based morphometry (VBM) techniques. Evaluation of the DTI scans included the voxelwise analysis of the fractional anisotropy (FA), radial diffusivity (RD), and axial diffusivity (AD). RESULTS: Diffusion tensor imaging revealed areas of altered FA in subcortical white matter bilaterally, mainly in temporal regions as well as in the right internal capsule, the pons, and the right cerebellum. These changes overlapped with changes in RD. Voxel-based morphometry did not reveal any gray matter alterations. CONCLUSIONS: We showed altered diffusion properties in several white matter regions in patients with iRLS. White matter changes could mainly be attributed to changes in RD, a parameter thought to reflect altered myelination. Areas with altered white matter microstructure included areas in the internal capsule which include the corticospinal tract to the lower limbs, thereby supporting studies that suggest changes in sensorimotor pathways associated with RLS

Diffusion tensor imaging in episodic cluster headache

Cluster headache (CH) is a rare headache disorder with severe unilateral headache bouts and autonomic symptoms. The pathophysiology of CH is not completely understood. Using a voxel-based morphometric paradigm or functional imaging, a key role of the hypothalamus and the pain matrix could be demonstrated during CH episodes. However, there are no diffusion tensor imaging (DTI) data investigating the white matter microstructure of the brain in patients with CH. Therefore, we used DTI to delineate microstructural changes in patients with CH in a headache-free state

Temporal encephaloceles in epilepsy patients and asymptomatic cases: size may indicate epileptogenicity

Objective: This study was undertaken to identify temporal encephaloceles (TEs) and examine their characteristics in patients with temporal lobe epilepsy (TLE) and ex- tratemporal lobe epilepsy (ETLE), as well as in asymptomatic cases. Methods: Four hundred fifty-eight magnetic resonance imaging scans were exam- ined retrospectively to identify TE in 157 patients with TLE, 150 patients with ETLE, and 151 healthy controls (HCs). Results: At least one TE was identified in 9.6% of the TLE patients (n = 15, 95% confidence interval [CI] = 5.3%–15.3%), in 3.3% of patients with ETLE (n = 5, 95% CI = 1.1%–7.6%), and in 2.0% of the HCs (n = 3, 95% CI = .4%–5.7%), indicating a significantly higher frequency in patients with TLE compared to ETLE and HC sub- jects (p = .027, p = .005). Examining the characteristics of TEs in both asymptomatic and epilepsy patients, we found that TEs with a diameter of less than 6.25 mm were more likely to be asymptomatic, with a sensitivity of 91.7% and a specificity of 73.3% (area under the curve = .867, 95% CI = .723–1.00, p = .001). Significance: Temporal encephaloceles may occur without presenting any clinical symp- toms. Patients with TLE show a higher frequency of TEs compared to the ETLE and HC groups. According to our study, TE size could be used to suggest potential epileptogenicity