Diffuusiotensorikuvaus ja aivovamman jälkitila

Transkriptio

1 Leena Valanne ja Antti Brander KATSAUS Diffuusiotensorikuvaus ja aivovamman jälkitila Diffuusiotensorikuvaus (DTI) on magneettikuvauksen sovellus, jolla voidaan tutkia valkean aineen ratojen sisäistä rakennetta ja sen häiriöitä tarkastelemalla vesimolekyylien lämpöliikkeen suuruutta ja suuntaa. Menetelmä on jo käytössä kliinisenä tutkimusvälineenä esimerkiksi neurokirurgiassa, kun leikkausta suunniteltaessa halutaan selvittää kortikospinaaliradan suhde leikattavaan kasvaimeen. DTI:stä on toivottu apua potilaille, jotka eivät toivu aivovammasta odotetulla tavalla, vaikka tavanomaiset kuvantamismenetelmät eivät osoita aivovauriota. Ryhmätasolla onkin todettu, että DTI kykenee erottamaan aivovammapotilaat terveistä verrokeista myös silloin, kun magneettikuvauslöydös on normaali. Toistaiseksi julkaistu tutkimustieto on kuitenkin heterogeenista ja pieniin aineistoihin ja vaihteleviin menetelmiin pohjautuvaa. Yksittäisen aivovammapotilaan DTI-löydöksiä on tarkasteltava osana muuta radiologista ja kliinistä kokonaisarviota. Aivovamman jälkitila on työikäisessä väestössä merkittävä sairastavuuden ja työkyvyttömyyden syy. Suomessa aivovamman saa vuosittain henkilöä. Taustalla on kaatumisia, liikenneonnettomuuksia, muita tapaturmia ja pahoinpitelyitä. Kaikille aivovammoista ei seuraa pysyviä oireita, ja suuri osa toipuu kokonaan. Noin satatuhatta suomalaista kärsii kuitenkin aivovamman pysyvistä jälkitiloista (Aivovammat: Käypä hoito -suositus 2008). Näihin tapauksiin liittyy usein hankalia lääketieteellis-lainopillisia ongelmia, kun tapahtumatiedot, kliiniset löydökset ja potilaan toipuminen ovat ristiriidassa keskenään. Tarjolla ei ole luotettavaa tutkimusmenetelmää, jolla potilaan vammautumisen aste voitaisiin luokitella. Tavanomaiset kuvantamistutkimukset eli tietokonetomografia (TT) ja magneettikuvaus (MK) eivät ole riittävän herkkiä aivovammojen arvioinnissa. Neuropsykologiset testit ovat parhaimmillaankin epätarkkoja, ja monet komplisoivat seikat saattavat vaikuttaa potilaan suoriutumiseen testeissä. Tällaisia voivat olla vaikkapa posttraumaattinen stressireaktio ja pitkittyneet kivut esimerkiksi raaja- tai rankavammojen jälkeen. Sekä yli- että alidiagnostiikka johtavat hankaliin seuraamuksiin. Potilaan fiksoituminen oireisiinsa sekä sekundaarihyödyn tavoittelu estävät kuntoutumisen; toisaalta kuntoutuksen ja korvauksien epääminen johtavat yksilökohtaisiin tragedioihin. Luotettavia arviointimenetelmiä kaivataan kipeästi. Diffuusiotensorikuvaus (DTI) on magneettikuvauksen sovellus, jolla voidaan tutkia valkean aineen ratojen kulkua ja eheyttä. Koska vaikeisiin aivovammoihin usein liittyvät diffuusit aksonivauriot sijaitsevat valkeassa aineessa tai valkean ja harmaan aineen rajalla, antaa aksonikimppujen kuvantaminen ainakin teoriassa uusia mahdollisuuksia trauman aiheuttamien aivokudosvaurioiden osoittamiseen. DTI:llä on pystytty aivovamman jälkeen havaitsemaan tavallisessa magneettikuvauksessa erottumatta jääviä muutoksia alueilla, joiden tiedetään olevan herkkiä vioittumaan diffuusissa aksonivauriossa. Mitattavia eroja on todettu muun muassa frontaalilohkojen alueella sekä aivokurkiaisessa, kun on verrattu ryhmätasolla terveitä verrokkeja aivovammapotilaisiin. Yksittäisen potilaan osalta menetelmään liittyy kuitenkin epävarmuustekijöitä, jotka vähentävät sen luotettavuutta traumaattisen aivovaurion osoittamisessa. Aivovammat ja tavallinen MK Tärkein kudosvauriotyyppi aivovammoissa on valkean aineen aksoneihin kohdistuva hi Duodecim 2013;129:

2 KATSAUS 1450 dastuvuus- ja kiihtyvyysvoimien aiheuttama vaurio, jota esiintyy paitsi keskivaikeissa ja vaikeissa, myös kliinisesti lieviksi luokitelluissa aivovammoissa. Tällaista vauriota on nimitetty diffuusiksi aksonivaurioksi (DAI), vaikka lievissä tapauksissa täsmällisempi termi olisi multifokaalinen traumaattinen aksonivaurio (TAI) (Medana ym. 2003, Niogi ja Mukherjee 2010). Nykykäsityksen mukaan mekanismi ei ole välittömästi traumaan liittyvä aksonien repeäminen, vaan aksoneissa tapahtuvat mekaaniset muutokset johtavat muutamissa päivissä tapahtuvaan monimutkaiseen sytokemialliseen tapahtumaketjuun, joka lopulta aiheuttaa aksoneissa yhteyden katkeamista (Buki ja Povlishock 2006, Wortzel ym. 2011). Koska vaurio on aivokudoksen mikrorakenteen tasolla, sitä ei voi havaita makroskooppisesti ilman histologiaa. Magneettikuvissa DAI-leesiot voivat näkyä epäsuorasti, kun niihin liittyvät pienten verisuonien repeämien aiheuttamat mikroverenvuodot erottuvat veren hajoamistuotteille herkissä niin sanotuissa SWI- (susceptibility weighted imaging) ja T2*-sekvensseissä. Näiden kuvaussekvenssien tulisikin aina sisältyä aivovammapotilaan magneettikuvausohjelmaan. Vakavien aivovammojen jälkitiloissa voidaan MK:ssa havaita myös kontuusioiden aiheuttamia kudoskadon alueita, pinnallisten vuotojen jälkitiloja sekä yleistä tai paikallista aivoatrofiaa. Ongelmana ovat kuitenkin edelleen ne potilaat, joiden vamma on alkuvaiheessa luokiteltu lieväksi. Heidän kuvantamislöydöksensä on ollut normaali tai hyvin lievästi poikkeava, mutta toimintakyky ei palaudu normaaliksi kohtuullisen toipumisajan jälkeen. Näille potilaille diffuusiotensorikuvauksesta on toivottu diagnostista tukea. DTI:n suoritus ja virhelähteet Diffuusiotensorikuvauksen MK-fysiikan perusteita on käsitelty tässä lehdessä (Hiltunen ym. 2007). Aiheesta on lisäksi julkaistu useita kattavia katsausartikkeleita (esim. Mukherjee ym. 2008a). Diffuusiotensorikuvauksessa kuvannetaan vesimolekyylien mikroskooppista lämpöliikettä. Jokainen MK-leike koostuu tuhansista kuva-alkioista eli vokseleista. DTI:ssä määritetään jokaisen yksittäisen vokselin sisällä tapahtuvan diffuusioliikkeen suuruus ja suunta laskemalla kullekin vokselille diffuusioliikkeen kolmiulotteinen matemaattinen malli eli niin sanottu tensori. Tärkeimmät diffuusiotapahtumaa luonnehtivat kvantitatiiviset parametrit ovat ADC (apparent diffusion coefficient) ja FA (fraktionaalinen anisotropia). ADC ilmoittaa kokonaisdiffuusion voimakkuuden ja FA diffuusion suuntautuneisuuden asteen vokselissa. Terveessä valkeassa aineessa diffuusio on voimakkaan anisotrooppista ja se tapahtuu pääasiallisesti vokselissa kulkevien aksonien suuntaisesti. Diffuusioparametrit heijastavat valkean aineen mikroskooppisen rakenteen yhtenäisyyttä. Valkean aineen vaurioissa anisotropia tavallisesti heikkenee ja kokonaisdiffuusio kasvaa. Nykyaikaiset magneettikuvauslaitteet tarjoavat yleensä tekniset edellytykset myös diffuusiotensorikuvaukseen, ja niissä on myös kuvien analyysiin tarvittavat ohjelmistot. Kuvaustekniikka on herkkä useille erityyppisille häiriöille eli artefakteille, joista tärkeimmät johtuvat anatomisten rakenteiden (esim. kallonpohjan ilma-luurajapintojen) magnetoituvuuseroista. Ne aiheuttavat kuviin anatomisia vääristymiä ja signaali-intensiteettieroja. Voimakkaiden gradienttien suuntavaihteluihin liittyy pyörrevirta-artefakteja ja kemiallisen siirtymän artefakteja. Ennen DTI-kuvista tehtäviä mittauksia ja traktografiaa on hyödyllistä tarkastaa raakadatakuvien laatu häiriöiden toteamiseksi. Artefaktit esiintyvät usein tyypillisillä alueilla, kuten kallonpohjan lähellä ja aivorungon alueella, ja ne voivat aiheuttaa vääriä positiivisia FA- ja ADC-löydöksiä. Etenkin lähellä kallonpohjaa sijaitseva aivokudos ja aivorunko ovat myös usein aivovammoissa vaurioituvia alueita. Analyysimenetelmät ja löydösten tulkinta DTI-kuvien paikka- ja kontrastiresoluutio ei käytännössä riitä terveen ja vaurioituneen L. Valanne ja A. Brander

3 Kuva 1. ROI-mittaus. Diffuusion suunnan mukaan väreillä koodattuun FA-karttaan on molempiin capsula internan takajuosteisiin sijoitettu ympyränmuotoiset ROI:t. Sininen väri merkitsee diffuusion suuntautumista kraniokaudaalisuuntaan, vihreä anteroposteriorisuuntaan ja punainen tai keltainen mediolateraalisuuntaan. Kuva 2. Oikean kortikospinaaliradan traktografia AP-suunnasta katsottuna. Risteävien ratojen ongelman vuoksi kortikospinaaliradan frontaalilohkon alimpaan gyrukseen (katkoviiva) suuntautuvat säikeet eivät näy tulosteessa. Myöskään kortikospinaaliradan risteäminen aivorungon alaosassa (nuoli) ei näy. kudoksen silmämääräiseen erottelemiseen kuvista. Varsinainen kuva-analyysi suoritetaan työasemalla tekemällä raakadatakuvista kvantitatiivisia mittauksia halutuilta alueilta. Tässä käytettävät menetelmät voidaan jakaa ROI- (region of interest) ja vokselipohjaisiin (VBA) (Mukherjee ym. 2008b). ROI-menetelmässä kuvista rajataan työasemalla halutunmuotoisia ja -kokoisia alueita (KUVA 1), joiden ADC- ja FA-arvot tietokoneohjelma laskee automaattisesti. Menetelmän etuja ovat mittaustapahtuman tekninen yksinkertaisuus ja raakadatan vähäinen manipulaatio verrattuna traktografiaan tai vokselipohjaisiin menetelmiin. Haittoina ovat hitaus, työ läys ja mittaajan kokemuksen vaikutus tulosten luotettavuuteen (toistettavuuteen). Mitattavat alueet ovat useimmiten pieniä, eivätkä ne edusta kattavasti laajoja ratakokonaisuuksia, kuten traktografiassa. ROI-menetelmä ei anna tietoa alueista, jotka jäävät mitattavien alueiden ulkopuolelle, joten merkittäviäkin poikkeamia voi jäädä toteamatta. Toistettavuuden kannalta luotettavimpia ovat esimerkiksi aivokurkiaisen kaltaiset anatomisesti selkeät alueet, joissa on laajalla alueella yhtenäisiä aksonikimppuja. Epäluotettavimpia taas ovat alueet, joissa sijaitsee paljon risteäviä ratoja. Puutteistaan huolimatta ROI-menetelmä on kliinisessä työssä käyttökelpoisin yksittäisen potilaan analyysitapa. Traktografiassa (KUVAT 2 4) DTI-raakadatan pohjalta muodostetaan laskennallisesti tavallista neuroanatomiaa vastaavia hermoratakokonaisuuksia. Traktografian tekemiseen tarvittava analyysiohjelma sisältyy yleensä laitevalmistajien kuvausohjelmistoon. Tietokoneohjelma vertaa vierekkäisten vokselien diffuusion päävektoreita toisiinsa ja muodostaa näiden perusteella vapaimman diffuusion todennäköisen kulkureitin. Tuloksena saadaan kolmiulotteinen tilavuus, ratakokonaisuus, joka optimitapauksessa muistuttaa muodoltaan ja laajuudeltaan läheisesti tavallisen neuroanatomian perusteella tunnettuja hermoratakokonaisuuksia. Etuna ROI-menetelmään nähden on se, että näin saadaan arvioiduksi laajojen ja kliinisesti mielekkäiden ratakokonaisuuksien eheyttä, esimerkiksi kortikospinaaliradan tai aivokurkiaisen koko tilavuudelta. Haittapuolia ROI-menetelmään verrattuna ovat huonompi herkkyys ja raakadatan runsaampi manipulaatio, mikä lisää virhemahdollisuuksia. Toisin kuin usein luullaan, 1451 Diffuusiotensorikuvaus ja aivovamman jälkitila

4 KATSAUS Kuva 3. Kortikospinaaliradan traktografia sivusuunnasta katsottuna. Kuva 4. Aivokurkiaisen traktografia sivusuunnasta katsottuna traktografia ei ole hermoratojen morfologista kuvantamista eivätkä tuloksena syntyvät ratakokonaisuudet välttämättä aina luotettavasti edusta todellisia hermoratoja. Traktografiaan sisältyy enemmän virhelähteitä kuin tavallisiin ROI-mittauksiin. Merkittävä ongelma on muun muassa se, ettei risteäviä ratoja pystytä luomaan. Esimerkiksi kortikospinaaliradan ja aivokurkiaisen traktografioissa varsin suuri osa anatomisesta ratakokonaisuudesta jää analyysin ulkopuolelle (KUVA 2). Vokselipohjaisilla analyysitekniikoilla verrokki- ja potilasryhmien rakenteellisista MKkuvista muodostetaan ryhmäkeskiarvoa edustava standarditilavuus, johon sitten kunkin yksittäisen potilaan FA-karttojen informaatio sijoitetaan keskiarvoistuksen ja vokselien rajapintojen pehmennyksen jälkeen. Syntyneissä keskiarvoaivoissa jokainen vokseli edustaa keskiarvoa koko ryhmän vastaavan vokselin arvoista. Potilas- ja verrokkiryhmien yksittäisiä vokseleita voidaan sitten tilastollisesti verrata toisiinsa. Etuna ROI-menetelmään ja traktografiaan verrattuna on se, että analyysi kattaa koko aivojen tilavuuden eikä se ole riippuvainen mittaajasta. Menetelmä soveltuu parhaiten ryhmävertailuihin, eikä sitä juuri käytetä yksittäisten potilaiden tulosten analyysissä. On myös esitetty arvioita, että VBA:n tilastollinen voima ei riittäisi yksittäisen potilaan analyysiin (Lee ym. 2009). Vokselipohjaisen analyysin virhelähteet liittyvät paikalliseen keskiarvoistamiseen: kaikki vokselit eivät välttämättä tule sijoitetuksi oikealle paikalle keskiarvotilavuudessa. Toinen virhelähde liittyy vokseleiden ääriviivojen tarkoitukselliseen pehmentämiseen signaali-kohinasuhteen parantamiseksi ja tilastoanalyysin helpottamiseksi. Tract-based spatial statistics (TBSS) on hiljattain kehitetty vokselipohjaisen analyysin sovellus, joka vähentää jonkin verran kuvattuja virhelähteitä. Tämäkin menetelmä soveltuu lähinnä ryhmävertailuihin. Kaikkiin kuvattuihin DTI-datan analyysitapoihin sisältyvät omat virhelähteensä, ja niiden antama informaatio poikkeaa toisistaan jonkin verran. Eri menetelmillä saadaan ehkä toisiinsa nähden ristiriitaisia tuloksia, vaikka itse analyysit olisikin tehty asianmukaisesti. Onkin ehdotettu analysointitapojen yhdistämistä siten, että vokselipohjaisilla menetelmillä etsittäisiin koko aivoista poikkeavat alueet, jotka sitten tutkittaisiin tarkemmin ROI- ja traktografiatekniikoilla (Abe ym. 2010). Löydösten tulkinta DTI:n tulokset arvioidaan vertaamalla potilaiden FA- ja ADC-arvoja vastaavien alueiden arvoihin normaaliväestössä. Terveissäkin aivoissa FA-arvoissa esiintyy alueellista vaihtelua, mutta ADC-arvot sen sijaan ovat melko muuttumattomia. Vertailu edellyttää laitos- ja L. Valanne ja A. Brander

5 laitekohtaista normaalimateriaalin keruuta, koska eri valmistajien laitteiden välillä on eroja mittaustuloksissa. Mitä kattavampi ja laajempi normaalimateriaali on, sitä luotettavammin se edustaa väestön keskiarvoja. Mittaustulosten toistettavuus on myös tulosten luotettavuuden kannalta keskeinen asia, joka on selvitettävä laitoskohtaisesti. Toistettavuuden on todettu vaihtelevan aivoissa eri mittausalueilla. Sekä ROI-menetelmää että traktografiaa käytettäessä mittauksen suorittajan kokemus vaikuttaa tulosten toistettavuuteen. DTI-tuloksia tulkitsevan radiologin on tunnettava omaan metodiinsa liittyvä normaalivaihtelu ja toistettavuus. Toisessa laitoksessa suoritetun tutkimuksen tulkitseminen on riskialtista. Poikkeaviksi katsotaan useimmiten arvot, jotka eroavat yli 2 SD:n verran normaaliväestön keskiarvoista. Myös raja-arvoa yli 2,5 SD on käytetty. On muistettava, että yli 2 SD:n poikkeamia esiintyy arviolta 4,5 %:lla normaaliväestöstä. Selkeää yksimielisyyttä tai ohjetta yksittäisen potilaan tulosten arviointiin ei kirjallisuudesta löydy. On kuitenkin ilmeistä, että yksi poikkeava arvo artefaktiherkällä alueella ei ole yhtä merkitsevä tulos kuin poikkeava arvo useassa mitatussa kohdassa. Lisäksi poikkeaman voimakkuudella on merkitystä. Voidaan kysyä, onko muutos todella patologinen, jos se jää alle 2 SD:n. Kraus ym. (2007) käyttivät vaurioituneen alueen merkkinä raja-arvoa yli 1 SD arvioidessaan vaurioituneen valkean aineen kokonaismäärää. Heidän vertailuaineistossaan jokaisella verrokilla oli keskimäärin 3,6 vaurioaluetta 13 mitatusta alueesta. Herkkyyttä tavoiteltaessa päädytään siis helposti ylidiagnostiikkaan. Traktografialla pystytään kattamaan laajempia kokonaisuuksia aivoparenkyymistä kuin ROI-menetelmällä. Näin ollen traktografiassa todetuille poikkeavuuksille on annettava yksittäisiä ROI-mittauksia suurempi painoarvo, mikäli toistettavuus on todettu hyväksi. Toisaalta traktografiassa pienialaiset poikkeavuudet jäävät herkemmin toteamatta kuin ROI-mittauksissa. DTI:n tulokset eivät ole tarkkoja, eikä pienentynyt FA-arvo välttämättä osoita traumaetiologiaa, vaan sen taustalla voi olla muun tyyppisiä, ennen traumaa syntyneitä vaurioita, jotka on pyrittävä analysoimaan tavallisista magneettikuvista. Pohdinta DTI-tulosten soveltaminen käytännön potilastyössä edellyttää syvällistä perehtyneisyyttä mainittuihin teknisiin seikkoihin ja tulkinnasta vallitseviin ristiriitaisiin käsityksiin. Valtaosa kirjallisuudesta käsittelee lievää aivovammaa, joka kuitenkin eri julkaisuissa on usein määritelty eri tavoin. Myös analyysimenetelmissä on heterogeenisuutta, käytetyin metodi on edelleen ROI. Lähes kaikissa julkaisuissa käytetään FA-arvoa valkean aineen eheyden mittarina. Lisäksi on mitattu vaihtelevasti kokonaisdiffuusiota ilmaisevia ADC- ja MD (mean diffusivity) -arvoja ja joskus myös vielä AD- ja RD-arvoja (axial ja radial diffusivity), jotka kuvaavat diffuusioliikettä aksonien suunnassa ja kohtisuoraan sitä vastaan. Tutkitut ryhmät ovat olleet tavallisesti melko pieniä (10 20 potilasta), ja niitä on verrattu usein vielä pienempään ja epäsystemaattisesti koottuun, todennäköisesti heterogeeniseen verrokkiaineistoon, mikä vähentää tulosten yleistettävyyttä koko traumapopulaatioon. Ryhmien FA- ja ADC-keskiarvojen numeeriset erot ovat myös tilastollisesta merkitsevyydestään huolimatta vähäisiä, ja potilas- ja verrokkiryhmien DTI-parametrien tuloksiin sisältyy päällekkäisyyttä. Ryhmäkeskiarvoerot ovat useimmiten numeerisesti selvästi pienempiä kuin normaaliväestössä esiintyvä vaihtelu. Tutkitut ryhmät eroavat toisistaan myös DTI:n ajoituksessa traumaan nähden: osa on tehty akuutissa vaiheessa vain muutamia vuorokausia traumasta ja osa vuosia sen jälkeen. Kirjallisuudessa esitettyjä ryhmäeroja ei siis voi sellaisenaan soveltaa yksittäisen henkilön aivovamman arviointiin. Trauman aiheuttamien muutosten paikantamisesta on julkaistu toisistaan eroavia tuloksia. Kahdessa keskimääräistä suuremmassa kroonista aivovammaa käsittelevässä potilasaineistossa pääasialliset DTI-poikkeamat havaittiin eri alueilla. Niogi ym. (2008) totesivat 34:n lievästä aivovammasta kärsivän potilaan aineistossa vaurion 41 %:lla corona radiatan 1453 Diffuusiotensorikuvaus ja aivovamman jälkitila

6 KATSAUS 1454 YDINASIAT 88Diffuusiotensorikuvaus (DTI) on magneettikuvauksen sovellus, jolla voidaan tutkia valkean aineen ratojen rakennetta. 88Aivovammoissa muutokset sijaitsevat usein valkeassa aineessa, minkä vuoksi DTI:n on toivottu lisäävän kuvantamismenetelmien herkkyyttä. 88DTI kykenee erottelemaan aivovammapotilaat verrokeista silloinkin, kun tavallisessa magneettikuvauksessa ei todeta löydöksiä. 88Menetelmä vaatii kuitenkin vielä lisää tutkimusta ja validointia, jotta se olisi yksittäisen henkilön tapauksessa diagnostisesti pätevä. etuosassa ja 29 %:lla fasciculus uncinatuksessa. Myös tuoreessa suomalaisessa yli 100 aivovammapotilasta käsittävässä materiaalissa fasciculus uncinatus todettiin herkimmin vaurioituvaksi alueeksi (Brandstack ym. 2013). Kraus ym. (2007) havaitsivat 37:n kroonista aivovauriota sairastavan potilaan aineistossa, että lievissä aivovammoissa tavallisimmin vaurioituvia ratoja ovat sagittaalinen stratum, fasciculus longitudinalis superior telencephali ja kortikospinaalirata. Lievien aivovammojen yhteydessä on useimmiten todettu vaurioita frontaalisissa assosiaatioradoissa, esimerkiksi fasciculus uncinatuksen, corona radiatan etuosan ja fasciculus longitudinalis superior telencephalin sekä genu corporis callosin alueilla (Niogi ym. 2008, Grossman ym. 2010, Niogi ja Mukherjee 2010). Toisaalta tuoreessa, 15 lieviä aivovammoja käsittelevää tutkimusta sisältävässä meta-analyysissa (Aoki ym. 2012) todettiin riittävä näyttö vain aivokurkiaisen takaosan (spleniumin) vaurioitumisesta. Vokselipohjaisissa analyyseissä kommissuurien (esim. aivokurkiainen) ja assosiaatioratojen on todettu olevan projektioratoja (esim. kortikospinaalirataa) vaurioalttiimpia. Vaurioita on kuvattujen alueiden lisäksi havaittu myös centrum semiovalessa, pikkuaivojen valkeassa aineessa (Lipton ym. 2008) ja capsula externoissa (Salmond ym. 2006). Vaikea-asteisissa aivovammoissa Sidaros ym. (2008) totesivat merkitsevät FA-pienentymät kaikilla ROI-menetelmällä tutkimillaan alueilla eli aivokurkiaisen takaosassa, centrum semiovalessa, capsula internan takajuosteessa ja pikkuaivovarren etuosassa. Xu ym. (2007) totesivat yhdeksällä vaikean aivovamman saaneella potilaalla vauriot aivokur kiaisessa, capsula externassa ja internassa, fasciculus longitudinalis superior telencephalissa ja fasciculus longitudinalis inferior telencephalissa, cingulumissa ja aivosillassa. Pitkittäistutkimuksia sekä lievistä että keskivaikeista tai vaikeista aivovammoista on niukasti. Rutgers ym. (2008) totesivat, että lievässä aivovammassa alle kolmen kuukauden kuluttua traumasta FA-arvo oli pienentynyt ja ADC-arvo suurentunut genu corporis callosissa. Yli kolmen kuukauden kuluttua traumasta lievien aivovammojen yhteydessä ei todettu merkitseviä eroja. Vaikeissa ja keskivaikeissa aivovammoissa yli kolmen kuukauden jälkeen traumasta FA-arvo pienetyi ja ADC-arvo suurentui genu corporis callosissa. Splenium corporis callosissa FA-arvo pienentyi mutta ADC-arvo ei suurentunut. Monet sekä normaalit että epänormaalit tilat aiheuttavat valkean aineen ratojen muuntumista ja uudelleenjärjestäytymistä. Ikä sekä monet fyysiset ja psyykkiset sairaudet muuttavat rataverkostoa, joten pelkästään muutos ratojen yleisessä eheydessä ei riitä osoittamaan vaurion aiheutuneen traumasta (Wortzel ym. 2011). Masentuneilla on todettu DTI-muutoksia frontaalisen valkean aineen rakenteessa ja löydökset korreloivat oireiston vaikeusasteeseen (Nobuhara ym. 2006). Trauman jälkeisessä tilanteessa itse vamman aiheuttaman vaurion lisäksi monet muut seikat, kuten traumanjälkeinen stressioireyhtymä tai pitkittynyt kipu, saattavat johtaa muutoksiin valkean aineen rakenteissa (van Boven ym. 2009). Lopuksi Ryhmävertailussa diffuusiotensorikuvaus pystyy erottelemaan toisistaan terveet verrokit ja aivovammapotilaat silloinkin, kun tavallisessa magneettikuvauksessa ei todeta poikkeavia löydöksiä. Menetelmä on tavallista MK:ta L. Valanne ja A. Brander

7 herkempi erilaisten aivokudosten sairauksien toteamisessa. Sen sijaan menetelmän ei ole osoitettu olevan etiologisesti tarkka, eikä sillä voida erotella toisistaan eri mekanismeilla syntyneitä kudosvaurioita. Toistaiseksi ei ole yksimielisyyttä siitä, minkä asteinen poikkeama normaaliarvoista DTI:ssä edellytetään aivovau rion osoittamiseksi yksilötasolla. Tämän vuoksi yksittäisen aivovammapotilaan arviossa DTI:tä on toistaiseksi pidettävä täydentävänä menetelmänä, joka voi lähinnä vahvistaa kliinisen ja neuropsykologisen tutkimuksen sekä tavallisten kuvantamistutkimusten (TT, MK) löydöksiä. Menetelmä on voimakkaan kehitys- ja tutkimustyön kohteena ja tulevaisuudessa sen painoarvo myös yksittäisen potilaan arvioinnissa saattaa lisääntyä merkittävästi. * * * Haluamme kiittää fyysikko, FL Pertti Ryyminiä diffuusiotensorikuvauksen fysiikka- ja menetelmäosuuden tarkistamisesta. LEENA VALANNE, dosentti, ylilääkäri HUS-Kuvantaminen ANTTI BRANDER, LKT, apulaisylilääkäri TAYS, kuvantamiskeskus SIDONNAISUUDET Kirjoittajilla ei ole sidonnaisuuksia Summary Diffusion tensor imaging and sequel of brain injury By observing the magnitude and direction of thermal motion of water molecules, diffusion tensor imaging (DTI) allows the study of the internal structure and disturbances of the white matter tracts. For instance in neurosurgery, the relation of the corticospinal tract to the tumor to be operated can be defined in this manner when planning the operation. It is hoped that DTI will be beneficial for patients who are not recovering from brain injury in an expected manner, although conventional imaging methods do not reveal any brain damage. Indeed, DTI is able to distinguish brain-damaged patients from healthy controls also in cases of a normal MRI finding. KIRJALLISUUTTA Abe O, Takao H, Gonoi W, ym. Voxel-based analysis of the diffusion tensor. Neuroradiology 2010;52: Aivovammat. Käypä hoito -suositus. Suomalaisen Lääkäriseuran Duodecimin, Suomen Neurologinen Yhdistys ry:n, Societas Medicinae Physicalis et Rehabilitationis Fenniae ry:n, Suomen Neurokirurgisen Yhdistyksen, Suomen Neuropsykologisen Yhdistyksen ja Suomen vakuutuslääkärien yhdistyksen asettama työryhmä. Suomalainen Lääkäriseura Duodecim 2003 [päivitetty ]. Aoki Y, Inokuchi R, Gunshin M, Yahagi N, Suwa H. Diffusion tensor imaging studies of mild traumatic brain injury: a meta-analysis. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2012;83: Van Boven R, Harrington G, Hackney D. Advances in neuroimaging of traumatic brain injury and posttraumatic stress disorder. J Rehabil Res Dev 2009;46: Brandstack N, Kurki T, Tenovuo O. Quantitative diffusion tensor tractography of long association tracts in patients with traumatic brain injury without findings in routine MRI. Radiology 2013;267: Buki A, Povlishock JT. All roads lead to disconnection? Traumatic axonal injury revisited. Acta Neurochir 2006;148: Grossman E, Inglese M, Bammer R. Mild Traumatic brain injury: is diffusion imaging ready for primetime in forensic medicine? Top Magn Reson Imaging 2010;21: Hiltunen J, Seppä M, Hari R. Diffuusiotensorikuvaus hermoratojen tutkimuksessa. Duodecim 2007;123: Kraus MF, Susmaras T, Caughlin BP, Walker CJ, Sweeney JA, Little DM. White matter integrity and cognition in chronic traumatic brain injury: a diffusion tensor imaging study. Brain 2007;130: Lee J, Chung M, Lazar M, ym. A study of diffusion tensor imaging by tissue-specific, smoothing-compensated voxelbased analysis. Neuroimage 2009;44: Lipton ML, Gellella E, Lo C, ym. Multifocal white matter ultrastructural abnormalities in mild traumatic brain injury with cognitive disability: a voxel-vise analysis of diffusion tensor imaging. J Neurotrauma 2008;25: Medana IM, Esiri MM. Axonal damage: a key predictor of outcome in human CNS diseases. Brain 2003;126: Mukherjee P, Berman JI, Chung SW, Hess CP, Henry RG. Diffusion tensor MR imaging and fiber tractography: theoretic underpinnings. AJNR Am J Neuroradiolv 2008(a);29: Mukherjee P, Chung SW, Berman I, ym. Diffusion tensor MR imaging and fiber tractography: technical considerations. AJNR Am J Neuroradiol 2008(b);29: Niogi S, Mukherjee P. Diffusion tensor imaging of mild traumatic brain injury. J Head Trauma Rehabil 2010;25: Niogi SN, Mukherjee P, Ghajar J, ym. Extent of microstructural white matter injury in postconcussive syndrome correlates with impaired cognitive reaction time: a 3T diffusion tensor imaging study of mild traumatic brain injury. AJNR Am J Neuroradiol 2008;29: Nobuhara K, Okugawa G, Sugimoto T, ym. Frontal white matter anisotropy and symptom severity of late-life depression: a magnetic resonance diffusion tensor imaging study. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2006;77: Rutgers DR, Fillard P, Paradot G, ym. Diffusion tensor imaging characteristics of the corpus callosum in mild, moderate and severe traumatic brain injury. AJNR Am J Neuroradiol 2008;29: Salmond CH, Menon DK, Chatfield DA, ym. Diffusion tensor imaging in chronic head injury survivors: correl ations with learning and memory indices. Neuroimage 2006; 29: Sidaros A, Engberg AW, Sidaros K, ym. Diffusion tensor imaging during recovery from severe traumatic brain injury and relation to clinical outcome: a longitudinal study. Brain 2008;131: Wortzel H, Kraus M, Filley C, ym. Diffusion tensor imaging in mild traumatic brain injury litigation. J Am Acad Psychiatry Law 2011;39: Xu J, Rasmussen I-A, Lagopoulos, ym. Diffuse axonal injury in severe traumatic brain injury visualized using highresolution diffusion tensor imaging. J Neurotrauma 2007; 24: Diffuusiotensorikuvaus ja aivovamman jälkitila