Aivojen FDG-PET/TT-kuvantaminen muistisairauksien diagnostiikassa

Aivojen FDG-PET/TT-kuvantaminen muistisairauksien diagnostiikassa Niko Metsämuuronen Tutkielma Lääketieteen koulutusohjelma Itä-Suomen yliopisto Terveystieteiden tiedekunta Lääketieteen laitos / Kliininen fysiologia ja isotooppilääketiede Huhtikuu 2017

ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO, Terveystieteiden tiedekunta Lääketieteen laitos Lääketieteen koulutusohjelma Niko Metsämuuronen: Aivojen FDG-PET/TT-kuvantaminen muistisairauksien diagnostiikassa Opinnäytetutkielma 40 sivua Tutkielman ohjaajat: professori Tomi Laitinen, ylilääkäri Päivi Hartikainen Huhtikuu 2017 Avainsanat: Alzheimerin tauti, Lewyn kappale -tauti, frontotemporaalidementia, vaskulaaridementia, FDG-PET/TT-kuvaus, visuaalinen tulkinta, kvantitatiivinen analyysi Muistisairaudet ovat väestön ikääntymisen myötä lisääntyneet merkittävästi. Noin kolmannes yli 85-vuotiaista sairastaa muistisairautta. Yleisimmät muistisairaudet ovat Alzheimerin tauti, Lewyn kappale -tauti, otsa-ohimolohkodementia ja verisuoniperäinen dementia. Muistisairauksien diagnostiikkaan on kehitetty erilaisia muistia ja kognitiivisia toimintoja mittaavia testejä. Diagnostiikassa käytetään apuna pään magneettitutkimusta, mutta anatomisten kuvantamismenetelmien tueksi on tullut myös aivojen FDG-PET/TT-tutkimus. Aivojen FDG-PET/TT-tutkimuksessa yhdistetään anatominen ja toiminnallinen aivojen kuvantaminen, jolloin saadaan tarkka tieto aineenvaihdunnaltaan poikkeavista aivoalueista. Aivot käyttävät energialähteenään glukoosia, minkä takia aivojen FDG-PET/TT-kuvauksessa käytetään merkkiaineena radioaktiivista 18F-fluorodeoksiglukoosia. Muistisairauksissa aivoissa tapahtuu surkastumista eli atrofiaa, jolloin myös glukoosin käyttö näillä surkastuneilla aivoalueilla vähenee. Glukoosin metabolian väheneminen atrofisilla aivoalueilla todetaan FDG-PET/TT-kuvauksessa hypometaboliana. Tutkielmassa selvitettiin kahden erilaisen FDG-PET/TT-kuvien tulkitsemistavan yhtäläisyyksiä ja eroavaisuuksia. Visuaalisessa tulkinnassa lääkäri tulkitsee aivojen FDG-PET/TT-kuvat ja tekee kuvista lausunnon potilastietojärjestelmään. Kvantitatiivisessa analyysissä HERMES-BRASS-ohjelmiston avulla saadaan aivojen FDG-PET/TT-kuvista lausunto, joka kertoo aivojen hypometabolia-alueet. HERMES-BRASS-ohjelmiston toiminta perustuu rekonstruktoituun malliin terveen ihmisen aivoista, jolloin poikkeavat aivojen hypometabolia-alueet on mahdollista havaita. Visuaalisessa tulkinnassa lääkärin tekemässä lausunnossa tarkastellaan yhteensä 16 eri aivoaluetta, kun HERMES-BRASS tarkastelee aivoja yhteensä 47 eri aivoalueelta. Jotta kuvien tulkitsemistapoja pystyi vertaamaan keskenään, HERMES-BRASS:n 47 aivoaluetta redusoitiin 16 eri aivoalueeksi. Tutkielmassa havaittiin, että kvantitatiivinen analyysi löytää herkemmin aivojen hypometabolia-alueet kuin visuaalinen tulkinta. Kuitenkin HERMES-BRASS tuottaa myös jonkin verran vääriä positiivisia löydöksiä, joita visuaalisessa tulkinnassa ei tule esille. Näin ollen HERMES-BRASS pystyy hyvin havaitsemaan mahdolliset epäillyt aivojen hypometabolia-alueet, jotka kuitenkin on visuaalisen tulkinnan avulla varmistettava. Yksittäisissä potilastapauksissa visuaalinen tulkinta ei ole havainnut aivojen hypometaboliaa, mutta kvantitatiivisessa analyysissä näillä potilailla sitä on todettu ja heillä on myöhemmin seurannassa diagnosoitu orgaanisesti etenevä muistisairaus. Sekä visuaalisen tulkitsemistavan että kvantitatiivisen analyysin käyttö aivojen FDG-PET-TT-kuvien tulkinnassa on tulevaisuudessa suositeltavaa.

UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND, Faculty of Health Sciences School of Medicine Medicine Niko Metsamuuronen: FDG-PET/CT imaging of the brain in the diagnosis of dementia Thesis Tutors: professor Tomi Laitinen, chief physician Päivi Hartikainen April 2017 Keywords: Alzheimer s disease, Dementia with Lewy bodies, frontotemporal dementia, vascular dementia, FDG-PET/CT imaging, visual interpretatiton, quantification The incidence of memory disorders has increased significantly due to ageing of the population. Approximately one-third of people over 85 suffer from some memory disorder. The most common types of dementia are Alzheimer s disease, dementia with Lewy bodies, frontotemporal dementia and vascular dementia. Various memory and cognitive tests have been developed for diagnostics of memory disorders. Head magnetic resonance imaging is used to facilitate diagnostics, but FDG- PET/CT imaging of the brain has also been utilised to support anatomical imaging techniques. FDG-PET/CT imaging of the brain combines anatomical and functional brain imaging to provide accurate information on brain regions with abnormal metabolism. The brain uses glucose as a source of energy, so FDG-PET/CT imaging of the brain uses radioactive 18F-fluorodeoxyglucose as a tracer. Atrophy of the brain causes memory disorders, and consumption of glucose in these atrophic brain regions also decreases. This decrease in glucose metabolism in atrophic brain regions is detected as local hypometabolism in a FDG-PET/CT scan. The aim of our study was to evaluate the similarities and discrepancies of two different methods for interpreting FDG-PET/CT images: visual interpretation and quantification. The visual interpretation specialist interprets FDG-PET/CT-scanned images of the brain and enters his/her interpretations into the patient information system. In quantification, HERMES BRASS software provides a report of the brain s FDG-PET/CT images which indicate areas of brain hypometabolism. The HERMES BRASS software is based on a reconstructed model of a healthy human brain, whereupon cerebral hypometabolism is detectable. In visual interpretation the specialist compiles an opinion based on 16 different brain regions, while BRASS compiles an opinion based on 47 different brain regions. BRASS s 47 brain regions were reduced to 16 different brain regions so that we could compare the two different methods for interpreting FDG-PET/CT images. In the study we found that quantification discovers areas of hypometabolism in the brain more easily than visual interpretation. Nevertheless, BRASS produces some false positive findings that do not emerge in visual interpretation. Thus, BRASS can easily detect possible areas of cerebral hypometabolism that should be confirmed by visual interpretation. In individual cases, visual interpretation has not detected cerebral hypometabolism while quantification has detected hypometabolism in patients that later have been diagnosed with dementia. The use of both visual interpretation and quantification is recommended in reading FDG-PET/CT images of the brain in the future.

Sisällysluettelo 1 Johdanto 5 2 Yleisimmät muistisairaudet 7 2.1 Alzheimerin tauti 7 2.1.1 Patofysiologia 7 2.1.2 Diagnostiikka 8 2.2 Lewyn kappale -tauti 9 2.2.1 Patofysiologia 9 2.2.2 Diagnostiikka 9 2.3 Frontotemporaalinen dementia 10 2.3.1 Patofysiologia 10 2.3.2 Diagnostiikka 11 2.4 Vaskulaarinen dementia 12 2.4.1 Patofysiologia 12 2.4.2 Diagnostiikka 13 3 Aivojen FDG-PET/TT-tutkimus muistisairauksien diagnostiikassa 14 3.1 Yleistä FDG-PET/TT-kuvantamisesta 14 3.2 Kuvauslöydökset eri muistisairauksissa 15 4 Aineisto ja menetelmät 17 4.1 Kuvauksen suoritus 17 4.2 Aivojen FDG-PET/TT-kuvien visuaalinen tulkinta 18 4.3 Aivojen FDG-PET/TT-kuvien tulkinta HERMES-BRASS-ohjelman avulla 18 4.4 Tutkimuksessa käytetty potilasaineisto 19 5 Tulokset 21 5.1 Visuaalisen tulkinnan tulokset 21 5.2 HERMES-BRASS -ohjelman eli kvantitatiivisen analyysin tulokset 22 5.3 Visuaalisen ja kvantitatiivisen kuvauslöydösten vertaaminen 22 5.4 Visuaalisen ja kvantitatiivisen kuvaslöydösten tapauskohtaista vertailua 31 6 Pohdinta 35 Lähdeluettelo 38

1 JOHDANTO Muistisairaudet ovat vanhemmissa ikäluokissa yleisimpiä pitkäaikaissairauksia (Erkinjuntti 2015). Yleisimmät muistisairaudet ovat Alzheimerin tauti, Lewyn kappale -tauti, verisuoniperäinen dementia ja otsa-ohimolohkodementia. Alzheimerin tauti on yleisin kaikista muistisairauksista muiden muistisairauksien osuuden ollessa marginaalinen siihen verrattuna. Väestön ikääntyessä muistisairauksien esiintyvyys kasvaa, minkä takia niiden hyvä hoito ja varhainen diagnostiikka asettavat terveydenhuollolle tulevaisuudessa merkittäviä lisähaasteita. Orgaanisesti etenevän muistisairauden oireina voi ilmetä muisti- ja keskittymiskyvyn häiriöitä sekä erinäisiä somaattisia ja psyykkisiä oireita. Jokainen muistisairaus aiheuttaa kyseiselle taudille luonteenomaisia patofysiologisia piirteitä aivoissa. Normaalisti aivot käyttävät 20 % koko elimistön energiatarpeesta (Mergenthaler 2013). Aivot käyttävät energialähteenään glukoosia, jonka kertymistä aivojen eri rakenteisiin pystytään tutkimaan FDG-PET/TT-kuvantamisella. Muistisairauksissa aivoissa tapahtuu surkastumista eli atrofiaa tietyillä aivoalueilla riippuen siitä, mikä muistisairaus on kyseessä. Aivoissa tapahtuvan atrofian johdosta myös aivojen glukoosin käyttö vähenee atrofia-alueilla. Vähentynyt glukoosin käyttö aivoissa ilmenee kyseisillä aivoalueilla hypometaboliana. Aivojen FDG-PET/TT-kuvantamisella tarkastellaan aivoissa mahdollisesti ilmeneviä hypometaboliaalueita ja yritetään selvittää hypometabolian laajuus ja voimakkuus. Aivojen FDG-PET/TT-kuvantamisessa potilaaseen injektoidaan radioaktiivista fluorilla leimattua glukoosia eli 18 F-fluorodeoksiglukoosia. 18 F-fluorodeoksiglukoosi emittoi potilaasta säteilyä, joka pystytään havaitsemaan potilaan ulkopuolelta PET-kameralla (The National Association for Proton Therapy 2016). Aivojen FDG-PET/TT-kuvista tulee potilastietojärjestelmään lausunto, jonka tekee kuvien tulkitsemiseen perehtynyt lääkäri. Tämän niin kutsutun FDG-PET/TT-kuvien visuaalisen tulkinnan rinnalle on tullut HERMES-BRASS-ohjelmistolla tehtävä FDG-PET/TT-kuvien kvantitatiivinen analyysi. HERMES- BRASS:lla saadaan aivojen FDG-PET/TT-kuvista tietoon mahdolliset hypometabolia-alueet. Tutkimuksen tarkoituksena oli vertailla visuaalista aivojen FDG-PET/TT-kuvien tulkitsemista HERMES- BRASS:lla saatuun aivojen FDG-PET/TT-kuvien kvantitatiiviseen analyysiin. Muistisairauksien diagnostiikassa aivojen FDG-PET/TT-kuvantamisella pyritään selvittämään, esiintyykö potilaalla muisti- 5

sairauteen liittyvää hypometaboliaa, ja määrittelemään, mistä muistisairaudesta voisi olla kyse. Tutkimuksella pyrittiin selvittämään, missä määrin aivojen aineenvaihdunnan kvantitatiivinen analyysi tarkentaa FDG-PET/TT-kuvien visuaalista tulkintaa. 6

2 YLEISIMMÄT MUISTISAIRAUDET 2.1 Alzheimerin tauti 2.1.1 Patofysiologia Alzheimerin tauti on yleisin muistisairaus; kaikista etenevistä muistisairauksista sen osuus on noin 60 70 % (Tilvis 2016). Alzheimerin tauti jaetaan ilmaantumisiän perusteella varhain alkavaan muotoon ja myöhään alkavaan tautimuotoon. Jos tauti diagnosoidaan potilaan ollessa alle 65-vuotias, puhutaan varhain alkavasta Alzheimerin taudista. Jos diagnoosi asetetaan potilaan ollessa yli 65- vuotias, kyseessä on myöhään alkava Alzheimerin tauti. Alzheimerin taudin kesto potilaan iästä riippumatta on maksimissaan noin 10 12 vuotta. Alzheimerin taudissa neuropatologisena muutoksena nähdään aivokuorella beeta-amyloidista koostuvia seniilejä plakkeja sekä hermosolujen sisäisestä hyperfosforyloituneesta tau-proteiinista koostuvia hermosäiekimppuja (Erkinjuntti 2015). Beetaamyloidiplakit aiheuttavat aivokuorella tapahtuvaa hermosolujen katoa ja hyperfosforyloituneet tau-proteiinin hermosäiekimput edesauttavat hermosolujen tuhoutumista. Hermosolujen kato alkaa Alzheimerin taudissa yleensä sisempien ohimolohkojen alueelta ja taudin edetessä hermosolujen katoa ilmenee laajemmin aivojen kuorikerroksessa. Potilailla voi ilmetä neuropatologisia muutoksia jopa 20 vuotta ennen kliinisten oireiden ilmaantumista (Tilvis 2016). Varhain alkavalla Alzheimerin taudilla on osoitettu olevan selvä perinnöllinen tausta (Erkinjuntti 2015). Mutaatiot geeneissä, jotka koodaavat amyloidiprekursoriproteiinia sekä mutaatiot preseniili 1 ja 2 -geeneissä aiheuttavat yleisesti familiaarista, varhain alkavaa Alzheimerin tautia. Myöhään alkavaan Alzheimerin tautiin on yhdistetty suuri joukko erilaisia geenimutaatioita, joista suuremman sairastumisriskin aiheuttaa mutaatio APOE-geenissä (Charles 2014). Myös mutaatiot TREM2- ja PLD3-geeneissä aiheuttavat suuren riskin sairastua Alzheimerin tautiin (Erkinjuntti 2015). Apolipoproteiini E on elimistön lipoproteiini, joka osallistuu kolesterolin aineenvaihduntaan. Edellä mainituista geenivirheistä APOE on tärkein myöhään alkavan Alzheimerin taudin riskitekijä (Tilvis 2016). Yksi APOEε4-alleeli lisää Alzheimerin riskin yli kaksinkertaiseksi ja kaksi alleelia moninkertaistaa riskin sairastua Alzheimerin tautiin. Tärkein Alzheimerin taudin riskitekijä on potilaan korkea ikä. Yli 85-vuotiaista jopa neljäsosa sairastaa Alzheimerin tautia, kun taas 65 vuoden ikäisessä väestössä esiintyvyys on noin 2 %. Muita Alzheimerin taudin riskitekijöitä ovat aiemmat aivovammat, matala 7

koulutustaso, pitkään koholla oleva verenpaine ja koholla olevat kolesteroliarvot sekä vähäinen fyysinen aktiivisuus (Hiltunen 2015). Alzheimerin taudilta suojaavia tekijöitä ovat muun muassa liikunta, korkea koulutus, vähäinen alkoholin käyttö, tulehduskipulääkkeet, C- ja E-vitamiini sekä APOEH2-alleeli. 2.1.2 Diagnostiikka Alzheimerin taudin diagnosoimiseksi tarvitaan huolellinen anamneesi ja kliininen tutkimus. Muistisairautta epäiltäessä tehdään psykologisia testauksia ja otetaan laboratoriotutkimuksia, jotka tehdään perusterveydenhuollon toimesta (Erkinjuntti 2015). Tarkemmat tutkimukset, kuten pään kuvantaminen ja tarvittaessa aivoselkäydinestenäyte ja geenitesti, tehdään erikoissairaanhoidossa. Ensimmäisenä oireena Alzheimerin taudissa on lievä lähimuistin häiriö, jolloin asioiden mieleen palauttaminen ja mieleen painaminen vaikeutuvat (Mayo Clinic 2015). Potilaan lähimuisti huonontuu taudin edetessä merkittävästi ja lisäksi potilaan ajan- ja paikantaju hämärtyvät. Taudinkuvaan voi kuulua esimerkiksi se, että potilas ei muista, mikä vuosi on kyseessä ja että potilas saattaa eksyä aiemmin tutussa ympäristössä. Taudin edetessä sosiaalisten asioiden hoitaminen, kuten laskujen maksu ja kaupassa käynti eivät onnistu. Alzheimerin tautiin kuuluu mahdollisesti myös potilaan laihtuminen, jonka tarkempi mekanismi ei ole tutkimuksissa selvinnyt (Tilvis 2016). Noin viisi vuotta oireiden alkamisesta potilailla alkaa esiintyä motoristen toimintojen heikkenemistä. Kävelykyky huononee asteittain, lisäksi oirekuvaan voi tulla virtsan- ja ulosteenpidätyskyvyttömyyttä. Alzheimerin taudin alkuvaiheessa potilas tiedostaa oman muistisairautensa, mutta myöhemmässä vaiheessa potilaan sairaudentunto katoaa. Tyypillistä Alzheimerin taudille on, että oireet alkavat ja tauti etenee hitaasti (Erkinjuntti 2015). Alzheimerin taudissa ei esiinny laboratoriokokeissa poikkeavuuksia, mutta B12-vitamiini voi joissain tapauksissa olla viitearvojen alarajoilla. Lannepistolla voidaan ottaa näyte potilaan aivo-selkäydinnesteestä eli likvorista. Alzheimerin taudissa likvorin beeta-amyloidipitoisuus voi vähentyä ja tau- ja fosfo-tau-pitoisuudet kohota. Edellä olevat aivoselkäydinnesteen proteiinit eivät kuitenkaan ole spesifisiä Alzheimerin taudissa, joten näiden normaalit pitoisuudet eivät poissulje potilaan muistisairautta. Aivojen magneettitutkimuksessa havaitaan surkastumista ohimolohkoissa ja päälakilohkoissa (Tilvis 2016). Aivojen surkastuminen alkaa tyypillisesti sisempien ohimolohkojen alueelta, jolloin hippokampuksen eli aivoturson tilavuus pienenee. Taudin edetessä myös otsalohkoissa voi 8

esiintyä aivojen surkastumista. Sentraalinen aivojen surkastuminen näkyy aivojen magneettitutkimuksessa aivokammioiden laajenemisena. Isotooppikuvantamismenetelmillä, kuten aivojen PETtutkimuksilla, voidaan eri merkkiaineita käyttäen havaita otsa-ohimolohkojen glukoosimetabolian vähentymistä tai amyloidiproteiinista koostuvien plakkien kertymistä aivokuorelle. Alzheimerin taudin diagnoosin voi täysin varmistaa aivobiopsialla tai kuoleman jälkeisellä histopatologisella tutkimuksella (Erkinjuntti 2015). 2.2 Lewyn kappale -tauti 2.2.1 Patofysiologia Lewyn kappale -tauti on muistisairauksissa toiseksi yleisin Alzheimerin taudin jälkeen, ja kaikista muistisairauksista sen osuus on noin 15 20 % (Lim 2009). Puhtaasti Lewyn kappale -taudin osuus on 10 % (Erkinjuntti 2015). Alzheimerin taudin ja Lewyn kappale -taudin yhdistelmä sekä Parkinsonin tautiin liittyvä muistisairaus kattaa loput 5 10 %. Lewyn kappale -taudissa potilaiden aivoissa esiintyy poikkeavina löydöksinä hermosolujen sisäisiä Lewyn kappaleiksi kutsuttuja kertymiä, jotka sisältävät alfasynukleiiniproteiinia. Lewyn kappaleita esiintyy erityisesti aivojen kuorikerroksessa muun muassa otsalohkoissa, ohimolohkoissa ja päälakilohkoissa sekä gyrus cinguluksessa eli pihtipoimussa. Lewyn kappale -tauti puhkeaa tyypillisesti 60 65-vuotiaana (Tilvis 2016). Sairastuminen on mahdollista myös 50-vuotiaana ja yli 80-vuotiaana. Lewyn kappale -taudissa tapahtuu muutoksia hermosoluissa, jotka käyttävät välittäjäaineinaan muun muassa asetyylikoliinia ja dopamiinia. Syytä taudin puhkeamiseen ei tiedetä. Erityisesti iäkkäillä voi esiintyä aivojen kuorikerroksessa Lewyn kappaleita ilman selviä dementiaoireita. 2.2.2 Diagnostiikka Kliinisesti Lewyn kappale -taudin kriteerejä ovat muistin asteittainen heikentyminen taudin etenemisen mukaan. Vireyden ja tarkkaavuuden vaihtelut ja Parkinsonin taudin piirteet, kuten lihasjäykkyys ja kävelyvaikeus ovat myös yleisiä piirteitä Lewyn kappale -taudissa. Potilailla voi esiintyä harhaluuloja, näköharhoja sekä REM-uneen liittyviä käytösoireita (Erkinjuntti 2015). Potilaat ovat myös erityisen herkkiä neurolepteille, ja jo pieninä annoksina potilaiden lihasjäykkyys ja tasapainovaikeu- 9

det voivat pahentua. Aivojen MRI-tutkimuksessa nähdään mahdollista atrofiaa aivojen kuorikerroksessa otsalohkoissa sekä sisemmissä ohimolohkoissa. Aivojen dopamiiniaineenvaihduntaa kuvastavalla SPET-tutkimuksella nähdään Lewyn kappale -tautia sairastavien aivoissa aivojuovion eli striatumin dopamiinin takaisinottokohtien määrän lasku. Erotusdiagnostisena ongelmana on erottaa Lewyn kappale -tauti Alzheimerin taudista tai näiden sairauksien yhdistelmästä. Myös Lewyn kappale -taudin ja Parkinsonin taudin erottaminen on hankalaa. Lewyn kappale -taudissa kognitiiviset oireet vaihtelevat hyvinkin nopeasti, kun taas Alzheimerin taudissa oireet pysyvät päivästä toiseen lähes samoina. Muistioireet ovat Lewyn kappale -taudissa lievempiä kuin Alzheimerin taudissa, mutta tasapaino- ja kävelyvaikeudet ovat vaikeampia ja kielellinen sujuvuus yleensä rajoittuneempaa kuin Alzheimerin taudissa. Lewyn kappale -taudissa voi esiintyä runsaasti tasapainovaikeutta, lihasjäykkyyttä ja lepovapinaa. Näitä oireita kutsutaan extrapyramidaalioireiksi. Jos muistioireita ilmenee potilaalla 12 kuukauden kuluessa extrapyramidaalioireiden alkamisesta, on kyseessä tavallisesti Lewyn kappale -tauti eikä Parkinsonin tauti. Lewyn kappale -taudin diagnoosin perusta on potilaan kliiniset oireet sekä edellä mainitut aivojen kuvantamistutkimukset. Laboratoriodiagnostiikkaan ei taudin osalta ole olemassa spesifisiä tutkimuksia (Tilvis 2016). 2.3 Frontotemporaalinen dementia 2.3.1 Patofysiologia Otsa-ohimolohkodementiassa eli frontotemporaalisessa dementiassa tapahtuu surkastumista ja aivojen toiminnan heikentymistä erityisesti otsalohkojen alueilla eli frontaalisilla aivoalueilla, ohimolohkojen alueilla eli temporaalisilla aivoalueilla sekä päälakilohkojen alueilla eli parietaalisilla aivoalueilla. Frontotemporaalisesta dementiasta käytetään myös yleisesti nimitystä otsa-ohimolohkorappeuma, joka jaetaan kolmeen alaluokkaan. Näitä ovat otsa-ohimolohkodementia, etenevä sujumaton afasia sekä semanttinen dementia. Frontotemporaalisessa dementiassa aivojen surkastuminen painottuu otsa- ja ohimolohkojen alueelle (Erkinjuntti 2015). Etenevä sujumaton afasia aiheuttaa aivojen surkastumista vasemmassa otsa-ohimolohkossa Sylviuksen uurteen alueella. Semanttisessa dementiassa aivojen atrofia ilmenee ohimolohkojen keski- ja alaosissa. Otsa-ohimolohkodementia puhkeaa yleensä 60 70-vuotiaana, mutta tauti voi puhjeta jo 45 vuoden iässä. Sairauden 10

kesto on samaa luokkaa kuin Alzheimerin taudissa. Otsa-ohimolohkodementian osuus kaikista muistisairauksista on noin 5 %. Otsa-ohimolohkodementiassa C9ORF72-emäsparin toistojakson laajentuma on suomalaisella väestöllä sairauden yleisin perinnöllinen syy. Perinnöllisyys käsittää 30 50 % otsa-ohimolohkodementiatapauksista. Tautia esiintyy yhtä paljon sekä miehillä että naisilla. Histologisesti otsa-ohimolohkodementiassa esiintyy ubikitiinipositiivisia inkluusiokappaleita etenkin iäkkäillä potilailla (Tilvis 2016). Otsa-ohimolohkorappeumissa voi esiintyä myös histologisesti neurofibrilliinimuutoksia tai solunsisäisiä Pickin kappaleita, jotka saavat aikaan tau-proteiinin patologiset muutokset (Erkinjuntti 2015). On olemassa myös taudinkuvaltaan täysin samanlaisia otsa-ohimolohkorappeumia, joissa ei edellä mainittuja histologisia muutoksia ole havaittu. 2.3.2 Diagnostiikka Otsa-ohimolohkodementian diagnoosiin päästään tyypillisesti jo kliinisen arvion perusteella (Rascovsky 2011). Potilailla esiintyy jo taudin varhaisvaiheessa käyttäytymisen ja persoonallisuuden muutoksia. Personallisuuden ja käyttäytymisen muutokset voivat ilmetä esimerkiksi sopimattomina ehdotuksina tai tekoina (Erkinjuntti 2015). Aloitekyvyttömyys ja puheen tuoton niukkuus ovat myös tyypillisiä otsa-ohimolohkodementian piirteitä. Otsa-ohimolohkodementiassa muistihäiriöt johtuvat osittain tarkkaavuuden ja keskittymisen vaikeuksista. Episodinen muisti on potilailla monesti säilynyt hyvänä, jos verrataan heitä esimerkiksi Alzheimerin tautia sairastaviin potilaisiin. Sairauden edetessä oireina voivat olla kävelyvaikeus, lihasjäykkyys sekä primitiivisten heijasteiden uudelleen ilmaantuminen. Aivojen magneettitutkimuksessa potilailla voidaan havaita surkastumaa frontaali-insulaarisilla alueilla sekä ohimolohkojen alueella (Pressman 2014). Magneettitutkimuksessa voi esiintyä lievää surkastumaa myös hippokampuksen alueella (Erkinjuntti 2015). Taudille on myös luonteenomaista aivojen surkastumisen esiintyminen toispuoleisena (Tilvis 2016). SPETT-TT-tutkimuksessa aivojen otsa- ja ohimolohkoissa havaitaan surkastumaa ja verenkierron vajausta (Erkinjuntti 2015). Otsaohimolohkodementian varma diagnoosi voidaan asettaa geneettisen tutkimuksen tai neuropatologisen tutkimuksen perusteella. Rascovskyn kriteerit sisältävä viisiosainen kysymyssarja on laajalti käytössä otsa-ohimolohkodementian diagnostiikassa (Rascovsky 2011). Kriteereissä otetaan huomioon käytös- ja muistioireiden lisäksi neuropatologinen ja geneettinen tutkimus. 11

2.4 Vaskulaarinen dementia 2.4.1 Patofysiologia Kaikista etenevistä muistisairauksista verisuoniperäisiä on noin 15 20 % (Erkinjuntti 2015). Vaskulaaridementiat jaotellaan anatomisesti pienten aivoverisuonten tautiin eli subkortikaaliseen tautiin ja suurten aivoverisuonten tautiin eli kortikaaliseen tautiin. Aivoinfarktin jälkitilana voi potilaalle kehittyä verisuoniperäinen muistisairaus. Tiedonkäsittelyn kannalta tärkeitä kortikaalisia aivoalueita ovat muun muassa hippokampus eli aivoturso ja gyrus cinguli eli pihtipoimu. Tärkeitä subkortikaalisia aivoalueita muun muassa talamus, nucleus caudatus eli häntätumake ja pallidum. Aivoverenvuotoihin liittyy myös jälkitilana dementiaa ja tiedonkäsittelyn heikkoutta. Tiedonkäsittelyn vajavuutta voi esiintyä jo ennen aivoverenvuodon saamista, koska etenkin amyloidiangiopatia lisää riskiä sairastua aivoverenvuotoon ja sillä on myös selvä yhteys tiedonkäsittelyn heikentymään. Tavallista on myös, että iäkkäimmillä potilailla esiintyy samanaikaisesti vaskulaaridementiaa ja Alzheimerin tautia. Vaskulaaridementian taustalla on 70 80 % tapauksista pienten aivoverisuonten tauti. Pienten aivoverisuonten dementiaa aiheuttaville muutoksille herkimpiä ovat verisuonet, joiden halkaisija on 30 400 µm. Etiologisena tekijänä voi olla aivojen syvien rakenteiden pienten valtimoiden ahtautuminen, jolloin syntyy syviä lakunaarisia aivoinfarkteja ja valkean aineen muutoksia (Lemolo 2009). Muita pienten aivoverisuonten tautiin manifestoituvia muutoksia ovat kortikaalisten alueiden mikroinfarktit ja perivaskulaaritilojen laajentuminen. Suurten aivoverisuonten taudin etiologia on joko sydänperäinen embolia ja aivoinfarkti tai paikallinen aivojen hypoperfuusiosta ja trombista johtuva aivoinfarkti (Erkinjuntti 2015). Vaskulaaridementian riskitekijät ovat lähes samoja kuin muidenkin verisuonisairauksien (Lemolo 2009). Sairastuvuutta lisäävät muun muassa korkea ikä, verenpainetauti, rasva-aineenvaihdunnan häiriöt, tupakointi, geneettiset syyt sekä matala koulutustaso. Valkean aivoaineen ja oireettomien aivoinfarktien riskitekijöitä ovat ykköstyypin diabetes ja B12-vitamiinin puutos (Erkinjuntti 2015). 12

2.4.2 Diagnostiikka Vaskulaaridementian diagnosoimiseksi ei ole käytössä mitään spesifistä kliinistä testiä, vaan varma diagnoosi saadaan aivojen MRI-tutkimuksella (Mayo Clinic 2014). Kliinisessä neurologisessa tutkimuksessa voidaan todeta toiminnanohjauksen puutteita erityisesti, jos potilaan vaskulaaridementia johtuu pienten aivoverisuonten taudista (Erkinjuntti 2015). Pienten aivoverisuonten tautiin voi liittyä muun muassa tasapainovaikeutta ja ylemmän motoneuronin vauriota. Suurten aivoverisuonten taudin oireet riippuvat siitä, missä kohdassa aivoja infarktialue sijaitsee. Oireet esiintyvät yleensä kehossa toispuoleisina, esimerkiksi raajaheikkoutena tai näkökenttäpuutoksena. Tyypillistä myös on, että suurten aivoverisuonten taudissa oireet alkavat äkillisesti ja pahenevat sykäyksittäin. Pienten aivoverisuonten taudissa on tyypillistä oireiden alkaminen vähitellen ja taudin tasainen paheneminen. Pienten aivoverisuonten tauti muistuttaa tyypillisesti Alzheimerin taudin etenemistä, mutta muistioireet ovat Alzheimerin taudissa hallitsevampia. Aivojen kuvantamistutkimuksista MRI on paljon tarkempi kuin TT-tutkimus. Pienten aivoverisuonten taudissa MRI:ssä voidaan nähdä edellä mainittuja valkean aineen muutoksia, lakunaarisia-infarkteja, laajentuneet perivaskulaaritilat, mikrovuodot ja aivoatrofiaa. Suurten aivoverisuonten taudissa voidaan MRI:ssä todeta kortikaalisia tai kortiko-subkortikaalisia infarkteja. Muutoksena voi olla myös aivoverenvuoto. Vaskulaaridementiaa sairastavilla potilailla voidaan havaita FDG-PET-kuvantamisella hajanaisia hypometaboliamuutoksia kortikaalisilla ja subkortikaalisilla aivoalueilla (Risacher 2014). 13

3 AIVOJEN FDG-PET/TT-TUTKIMUS MUISTISAIRAUKSIEN DIAGNOSTIIKASSA 3.1 Yleistä FDG-PET/TT-kuvantamisesta 18 F-fluorodeoksiglukoosin eli FDG:n käyttö positroni-emissio-tomografiassa eli PET-kuvantamisessa on ollut yleistä 1990-luvun lopulta lähtien (Virtanen 2015). Muistisairauksien diagnostiikkaan FDG- PET/TT-kuvaus on tuonut merkittävää lisähyötyä muiden diagnostisten menetelmien oheen. 18 F-fluorodeoksiglukoosi on radioaktiivinen merkkiaine, josta syntyy positiivisen beetahajoamisen kautta positroneja (The National Association for Proton Therapy 2016). Positronit törmäävät elimistössä elektroneihin, jolloin tapahtuu annihilaatio eli muodostuu kaksi vastakkaisiin suuntiin etenevää gammakvanttia. Annihilaation yhteydessä syntyvää säteilyä voidaan havainnoida potilaan ulkopuolelta PET-kameralla. 18 F-fluorodeoksiglukoosi on sokeriyhdiste, joka laskimonsisäisen infuusion jälkeen hakeutuu elimistössä kudoksiin, jotka aineenvaihdunnassaan käyttävät runsaasti glukoosia (Herholz 2014). Tällaisia runsaasti glukoosia käyttäviä elimiä ovat muun muassa aivot, maksa ja pahanlaatuiset kasvaimet. FDG-PET/TT-kuvantamisessa yhdistetään kaksi toisistaan poikkeavaa kuvausmenetelmää (Kalliokoski 2014). PET-kuvaus on edellä mainitun kaltainen elimistön toimintaa ja aineenvaihduntaa mittaava kuvantamismenetelmä. Kuvantamisessa käytetty radioaktiivinen merkkiaine on 18 F-fluorodeoksiglukoosi, joka jakautuu aivoissa glukoosin käytön ja aineenvaihdunnan takia eri kohtiin. Tietokonetomografia- eli TT-kuvaus on anatominen kuvausmenetelmä, jossa röntgensäteiden avulla saadaan tietoa elimistön anatomisista rakenteista. PET-kuvauksen yhteydessä tehtävää TT-kuvausta ei yleensä käytetä varsinaiseen diagnostiikkaan. PET-kuvauksen yhteydessä matala-annos TT-kuvausta käytetään tuottamaan vaimennuskartta, jonka avulla PET-kuviin voidaan tehdä kuvan laatua parantava vaimennuskorjaus. Käyttämällä PET/TT-kuvantamisessa merkkiaineena 18 F-fluorodeoksiglukoosia on mahdollista saada tietoa glukoosiaineenvaihdunnan jakautumisesta eri aivoalueilla, mikä mahdollistaa hypo- ja hypermetabolisten häiriöiden tunnistamisen. 14

Aivoissa harmaa aine eli uloin aivokerros käyttää paljon enemmän sokeria aineenvaihdunnassaan kuin sisempi aivokerros eli valkea aine. (Herholz 2014). Tämän takia FDG-PET/TT-kuvassa ns. rainbow-väriskaalalla basaaligangliot eli tyvitumakkeet ja harmaa aine näyttävät punaisilta, kun valkea aine näyttää vihreältä ja aivoselkäydin nesteen täyttämät kammiot sinisiltä. PET/TT-kuvien rekonstruktiossa otetaan huomioon 18 F-fluorodeoksiglukoosin kertyminen eri aivoalueille ja vääristymät suodatetaan pois lopullisesta kuvasta, jolloin kuvia on huomattavasti helpompi tulkita. 3.2 Kuvauslöydökset eri muistisairauksissa Alzheimerin tauti Taudin alkuvaiheessa hypometaboliaa ilmenee otsa- ja ohimolohkoissa eli frontotemporaalisesti, posteriorisessa cingulumissa eli takimmaisesssa pihtipoimussa ja precuneuksissa eli etukiiloissa (Charles 2014). Taudin edetessä hypometaboliaa ilmenee tyypillisesti otsalohkoissa. Posteriorisen cingulumin alentunut glukoosimetabolia on yleensä ensimmäinen merkki alkavasta Alzheimerin taudista (Herholz 2014). Myöhäisemmässä vaiheessa hypometabolia leviää myös prefrontaalisille aivoalueille. Hippokampusalueet ovat Alzheimerin taudissa myös vaurioituneet. Hippokampuksen hypometaboliaa on vaikea FDG-PET/TT-kuvauksella osoittaa, koska hippokampusalueen metabolia on paljon pienempää kuin aivojen kuorialueiden metabolia. Hippokampuksen normaali metabolia näyttää FDG-PET/TT-kuvassa rainbow-värikartalla keltaiselta. FGD-PET/TT-kuvista on vaikea havaita hypometaboliaa talamuksissa ja tyvitumakkeiden alueella. Aivokammioiden laajentuminen Alzheimerin taudissa voidaan havaita FDG-PET/TT-kuvista. Lewyn kappale -tauti Hypometaboliaa ilmenee ohimo- ja päälakilohkoissa eli temporoparietaalisesti ja takaraivolohkoissa eli okkipitaalisesti (Lim 2009). Myös visuaalisella korteksilla ilmenee hypometaboliaa Lewyn kappale -taudissa, mikä ei ole tyypillistä Alzheimerin taudissa. Posteriorisen cingulumin metabolia puolestaan on normaali Lewyn kappale -taudissa (Herholz 2014). Tyvitumakkeiden alueella ei hypometaboliaa esiinny (Lim 2009). 15

Frontotemporaalidementia Frontotemporaalidementiassa glukoosimetabolia on alentunut epäsymmetrisesti frontaalilohkoissa (Jeong 2005). Tyypillisesti vasemman frontaalilohkon hypometabolia on voimakkaampaa kuin oikean frontaalilohkon. Hypometaboliaa ilmenee myös molemminpuolisesti temporaalilohkoissa anterolateraalisesti ja etummaisessa pihtipoimussa eli anteriorisessa cingulumissa (Charles 2014). Mahdollisia muita hypometabolia-alueita ovat aivosaaret eli insulat molemminpuolisesti, uncus (ohimolohkon gyrus parahippocampaliksen mediaalinen kärkiosa), vasen putamen eli vasen aivokuorukka ja globus pallidus eli linssitumakkeen pallo (Jeong 2005). Pitkälle edenneessä taudissa pikkuaivojen ja frontaalilohkon hypometabolia voi näkyä vastakkaisilla puolilla. Vaskulaaridementia Hypometaboliaa voi esiintyä laajalla alueella aivoissa kortikaalisesti (Herholz 2014). MRI-kuvantaminen löytää aivojen vaskulaariset leesiot tarkemmin kuin FDG-PET/TT-kuvantaminen, jolloin toiminnallista kuvantamista käytetään vaskulaaridementiassa vain erotusdiagnostisena menetelmänä (Ishii 2013). 16

4 AINEISTO JA MENETELMÄT 4.1 Kuvauksen suoritus Ennen FDG-PET/TT-tutkimusta potilaan pitää olla ravinnotta kuuden tunnin ajan ja vältettävä ylimääräistä ruumiillista rasitusta (Kalliokoski 2014). FDG-PET/TT-kuvaus tulisi suorittaa vakio-olosuhteissa, jolloin merkkiaineen kertyminen olisi kerrasta toiseen ympäröivistä olosuhteista riippumatonta (Herholz 2014). Potilaan pitäisi pystyä rentoutumaan ennen kuvausta, minkä vuoksi potilas pysyttelee rauhallisissa olosuhteissa noin 30 minuutin ajan ennen kuvauksen aloittamista. Potilas ei saisi kokea tuona aikana häiritsevää ääntä tai kirkasta valaistusta. Merkkiaine annetaan potilaalle laskimonsisäisenä infuusiona, tavallisesti kyynärtaipeen laskimoon potilaan painon mukaan (PPSHP 2012). Aivojen FDG-PET/TT-tutkimuksessa potilaalle annettava 18 F-fluorodeoksiglukoosipitoisuus on elimistössä suhteellisen korkea noin 20 minuuttia injektion jälkeen, minkä takia kuvaus suoritetaan vasta noin tunnin kuluttua merkkiaineinjektiosta, jotta se olisi ehtinyt kertymään aivokudokseen (Herholz 2014). Potilas pysyttelee rauhallisissa olosuhteissa tämän ajan. Laskimonsisäinen injektio voi aiheuttaa potilaalle haittana pistoskohdan kipua tai kutinaa. Merkkiaineesta johtuvat allergiset reaktiot ovat erittäin harvinaisia (The National Association for Proton Therapy 2016). Kuvauksen aikana potilaan asento pitää olla mahdollisimman mukava, jolloin potilaan on helpompi pysyä kuvauksen ajan paikoillaan (Herholz 2014). Tarvittaessa potilaalle voidaan antaa hieman sedatoivaa ja rentouttavaa lääkettä. Kuvauksen aikana tapahtuva pään liikehdintä huonontaa kuvanlaatua, koska kuviin ilmaantuu säröisyyttä. Kuvauksen jälkeen potilas voi jatkaa normaalia elämäänsä ilman minkäänlaisia rajoituksia (MedlinePlus 2014). Ennen merkkiaineen injektiota potilaalta mitataan verensokeri mahdollisen hyperglykemian poissulkemiseksi (Herholz 2014). Potilaan mahdollinen hyperglykemia on tärkeä huomioida etenkin diabetesta sairastavilta potilailta ja potilailta, joilla on käytössä tablettimuotoinen kortisonilääkitys. Kuvauksen laatu heikentyy, jos potilaan verensokeri on yli 8 mmol/l, ja kuvausta ei suoriteta, jos verensokeri on yli 11 mmol/l. Radioaktiivinen merkkiaine poistuu kehosta melko nopeasti ja sen poistumista voi nopeuttaa juomalla kuvaksen jälkeen runsaasti vettä (Kalliokoski 2014). 17

4.2 Aivojen FDG-PET/TT-kuvien visuaalinen tulkinta Kliiniseen fysiologiaan ja isotooppilääketieteeseen perehtynyt lääkäri tarkastelee ja tulkitsee aivojen FDG-PET/TT-kuvat (Tripathy 2013). Löydöksistä lääkäri tekee kirjallisen lausunnon potilastietojärjestelmään, josta käy ilmi, onko aivoissa hypometaboliaa ja mille aivo-alueille mahdolliset hypometabolia-alueet anatomisesti sijoittuvat. Kuvia tulkitsevan lääkärin käytössä on lähete, jossa olisi hyvä olla mainittuna asiaan kuuluvat taustatiedot potilaan tilasta ja esitettynä kliiniseen ongelmaan liittyvä kysymyksenasettelu. Visuaalisessa aivojen FDG-PET/TT-kuvien tulkinnassa aivot jaetaan anatomisesti 16 eri alueeseen. Aivoalueita ovat oikea ja vasen frontaalilohko, oikea ja vasen temporaalilohko, oikea ja vasen parietaalilohko, oikea ja vasen okkipitaalilohko, oikea ja vasen puoli pikkuaivoista, oikea ja vasen tyvitumakealue, talamus, posteriorinen cingulum, oikea ja vasen precuneus eli oikea ja vasen etukiila. Kuvien tulkinnassa lääkäri itse valitsee skaalauksen ylärajan asetuksen, jonka ylittävät saavat kuvien väriasteikkoon skaalan väliltä 0 100 %. Kertymämaksimin ollessa 100 % korkein glukoosimetabolian aktiivisuus näkyy tyvitumakkeissa, jolloin laaja-alainen aivokuoren hypometabolia erottuu huonosti. Skaalauksessa mahdollisten hypometabolia-alueiden tulkintaa helpottaa, jos lääkäri valitsee skaalauksen siten, että isoaivokuoren kertymä on lähellä 100 %. 4.3 Aivojen FDG-PET/TT-kuvien tulkinta HERMES-BRASS-ohjelman avulla HERMES-BRASS on ohjelmisto, joka tulkitsee aivojen FDG-PET/TT-kuvat automaattisesti, jolloin yksittäisen potilaan mahdollista aivojen hypometaboliaa voidaan tarkastella ilman visuaalista tulkintaa. HERMES-BRASS-ohjelmiston vertailuaineistona on 30 tervettä 54 70-vuotiasta norjalaista (HER- MES MEDICAL SOLUTIONS 2016). Koehenkilöiden aivojen metabolia on tutkimuksissa todettu normaaliksi, ja koehenkilöiden aivoista on muodostettu yhtenäinen kolmiulotteinen malli. Koehenkilöiden aivojen eri rakenteiden tilavuudet ovat tietenkin erilaiset, minkä takia HERMES-BRASS-ohjelmistoon on rekonstruktoitu yhtenevä malli terveistä aivoista. HERMES-BRASS-ohjelmisto rekonstruktoi myös potilaan FDG-PET/TT-kuvat omaan malliinsa sopi- 18

viksi, jolloin potilaan aivojen glukoosimetaboliaa ja ohjelmiston verrokkiaineiston dataa voidaan verrata keskenään. HERMES-BRASS ikään kuin vertaa potilaan aivojen glukoosimetaboliaa normaaliin aivojen glukoosimetaboliaan. HERMES-BRASS ilmoittaa potilaan aivojen glukoosimetabolian 47 eri aivoalueesta. Nämä aivoalueet on mainittuna taulukossa 1. Taulukko 1. Aivoalueet, joissa HERMES-BRASS tarkastelee glukoosimetaboliaa. vasen ja oikea Precentral Cortex vasen ja oikea Orbitofrontal Cortex vasen ja oikea Frontal Lateral vasen ja oikea Frontal Medial vasen ja oikea Insula vasen ja oikea Anterior Cingulate vasen ja oikea Posterior Cingulate vasen ja oikea Mesio-Temporal Lobe vasen ja oikea Mesio-Occipital Lobe vasen ja oikea Occipital Cortex vasen ja oikea Postcentral Cortex vasen ja oikea Superior Parietal Cortex vasen ja oikea Inferior Parietal Cortex vasen ja oikea Precuneus vasen ja oikea Caudate vasen ja oikea Putamen vasen ja oikea Pallidum vasen ja oikea Talamus vasen ja oikea Superior Temporal Cortex vasen ja oikea Middle Temporal Cortex vasen ja oikea Inferior Temporal Cortex vasen ja oikea Temporal Pole vasen ja oikea Pikkuaivot Vermis HERMES-BRASS perustuu kvantitatiiviseen analyysiin ja se ilmoittaa poikkeavan tuloksen potilaan aivojen glukoosimetaboliassa, jos tarkasteltavan alueen glukoosimetabolian z-arvo (viiteryhmän mukainen keskihajonta poikkeama) poikkeaa enemmän kuin kaksi yksikköä normaalista (Z<-2) (HER- MES MEDICAL SOLUTIONS 2016). 4.4 Tutkimuksessa käytetty potilasaineisto Tutkimuksen potilasaineisto koostuu vuonna 2014 Kuopion yliopistollisessa sairaalassa tehdyistä aivojen FDG-PET/TT-tutkimuksista. Potilasaineistoon otettiin 64 peräkkäistä tapausta, joilla oli kliininen epäily orgaanisesta muistisairaudesta tai joille oli jo diagnosoitu muistisairaus. Parkinsonin tautia sairastavat ja aivokasvainpotilaat rajattiin pois potilasaineistosta. HERMES-BRASS-ohjelmistolla saatua kvantitatiivista analyysiä verrattiin visuaalisen tulkinnan tuloksiin. Ongelmaksi muodostui se, että FDG PET/TT-kuvien kvantitatiivisessa analyysissä saatiin analyysi 47 eri aivoalueelta ja visuaalisessa tulkinnassa käsitellään vain 16 eri aivoaluetta. HERMES-BRASS:n 47 19

aivoaluetta redusoitiin 16 eri aivoalueeseen, jolloin visuaalisen tulkinnan ja kvantitatiivisen analyysin tulosten vertaaminen keskenään oli mahdollista. Kvantitatiivisen analyysin tuloksista jouduttiin jättämään seuraavat aivoalueet pois: Insulat, anteriorin cingulum ja vermis eli pikkuaivomato. Edellä mainitut aivoalueet jätettiin tulkinnasta pois, koska niitä ei voi verrata mihinkään visuaalisessa tulkinnassa oleviin 16 aivoalueeseen. Insulat sijaitsevat frontaali- ja temporaalilohkojen rajoilla ja vermis jakaa pikkuaivot kahteen puoliskoon. Näiden aivoalueiden ottaminen mukaan visuaalisen ja kvantitatiivisen analyysin vertailuun antaisi paljon vääriä positiivisia tuloksia. Anteriorinen cingulumin mahdolliseen glukoosin hypometaboliaan voisi visuaalisessa analyysissä ottaa kantaa, koska tämän alueen hypometaboliaa voi esiintyä Alzheimerin taudissa ja frontotemporaalidementiassa (Isoviita 2008). HERMES-BRASS tarkastelee frontaalialuetta neljästä eri kohdasta sekä oikealta että vasemmalta puolelta aivoista, kun taas visuaalisessa tulkinnassa tarkastellaan frontaalilohkoa vain oikealta ja vasemmalta puolelta kokonaisuudessaan. Jos frontaalilohkojen alueella on HERMES-BRASS:n mukaan hypometaboliaa (Z<-2) yhdessä tai useammassa edellä mainitussa kahdeksassa aivoalueessa, tulkintaan tulos siten, että frontaalilohkoissa on kvantitatiivisen analyysin mukaan hypometaboliaa. Esimerkiksi vasemmalla frontaalilateraalialueella on HERMES-BRASS:n mukaan hypometaboliaa, jolloin z-arvo <-2. Tällöin todetaan, että kvantitatiivisen analyysin mukaan vasemmalla frontaalilohkossa on hypometaboliaa. Nyt tulosta voidaan siten luotettavasti verrata visuaalisen tulkinnan tulokseen. Kaikki HERMES-BRASS:n tulokset yhdistetään edellä mainitulla tavalla, jolloin käytössä on luotettava aineisto visuaalisen tulkinnan ja kvantitatiivisen analyysin vertaamiseen. 20

5 TULOKSET 5.1 Visuaalisen tulkinnan tulokset Taulukosta 2 käy ilmi, kuinka monta metabolialtaan poikkeavaa tulosta visuaalinen tulkinta havaitsee tarkastelussa olevalla 16 eri aivoalueella. Tapauksia on tarkasteltu yhteensä 64 kappaletta. Taulukko 2. Visuaalinen tulkinta Tarkasteltava aivoalue Hypometaboliaa Metabolia normaali Oikea frontaalilohko 14 50 Vasen frontaalilohko 12 52 Oikea temporaalilohko 27 37 Vasen temporaalilohko 35 29 Oikea parietaalilohko 25 39 Vasen parietaalilohko 26 38 Oikea okkipitaalilohko 17 47 Vasen okkipitaalilohko 17 47 Pikkuaivot oikea 7 57 Pikkuaivot vasen 9 55 Tyvitumakkeet oikea 5 59 Tyvitumakkeet vasen 6 58 Talamus 6 58 Posteriorinen cingulum 2 62 Precuneus oikea 1 63 Precuneus vasen 1 63 21

5.2 HERMES-BRASS-ohjelman eli kvantitatiivisen analyysin tulokset Taulukosta 3 käy ilmi, kuinka monta metabolialtaan poikkeavaa tulosta kvantitatiivinen analyysi havaitsee tarkasteluun redusoidulla 16 eri aivoalueella. Tapauksia on tarkasteltu yhteensä 64 kappaletta. Taulukko 3. Kvantitatiivinen tulkinta Tarkasteltava aivoalue Hypometaboliaa Metabolia normaali Oikea frontaalilohko 35 29 Vasen frontaalilohko 36 28 Oikea temporaalilohko 38 26 Vasen temporaalilohko 40 24 Oikea parietaalilohko 35 29 Vasen parietaalilohko 41 23 Oikea okkipitaalilohko 32 32 Vasen okkipitaalilohko 34 30 Pikkuaivot oikea 10 54 Pikkuaivot vasen 10 54 Tyvitumakkeet oikea 30 34 Tyvitumakkeet vasen 32 32 Talamus 25 39 Posteriorinen cingulum 21 43 Precuneus oikea 21 43 Precuneus vasen 28 36 5.3 Visuaalisten ja kvantitatiivisten kuvauslöydösten vertaaminen FDG-PET/TT-kuvauslöydösten vertaaminen tehdään ristiintaulukoinnilla ja tilastollista merkitsevyyttä tarkastellaan Khiin neliö -testillä. Ristiintaulukoinnissa selvitetään, kuinka yhteneväisiä kuvauslöydökset ovat verrattaessa visuaalista tulkintaa ja kvantitatiivista analyysiä. Vertailussa käydään läpi aiemmin mainitut 16 eri aivoaluetta kukin erikseen. 22

Taulukko 4. Oikea frontaalilohko: HERMES-BRASS Kokonaismäärä 0 1 Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 27 23 50 2 12 14 Kokonaismäärä 29 35 64 Taulukosta 4 käy ilmi, että käsiteltävässä olevissa 64 tapauksessa HERMES-BRASS havaitsi esimerkiksi oikean frontaalilohkon osalta hypometaboliaa (Z<-2) 35 eri tapauksessa. Taulukosta 4 ilmenee, että yhteneväisiä tapauksia on (27+12) eli 39 tapausta. Eroavuutta visuaalisen tulkinnan ja kvantitatiivisen analyysin välillä on (23+2) eli 25 tapausta. 23 tapauksessa visuaalinen tulkinta on ollut normaali, kun HERMES-BRASS on havainnut näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinnalla on havaittu hypometaboliaa 14 eri tapauksessa. Näistä tapauksista HERMES-BRASS on myös havainnut hypometaboliaa 12 tapauksessa. Kahdessa tapauksessa HERMES-BRASS ilmoittaa tuloksen normaaliksi, kun visuaalisessa tulkinnassa on havaittu hypometaboliaa. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.013 Taulukko 5. Vasen frontaalilohko: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 25 27 52 2 10 12 Kokonaismäärä 27 37 64 23

Taulukosta 5 ilmenee, että yhteneväisiä tapauksia on 35. Eroavuutta visuaalisen ja kvantitatiivisen analyysin välillä on 29 tapauksessa. 27 tapauksessa visuaalinen tulkinta on ollut normaali, kun HER- MES-BRASS on havainnut näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa 12 tapauksessa, ja näistä kymmenessä HERMES-BRASS havaitsee myös hypometaboliaa. Kahdessa tapauksessa HERMES-BRASS ilmoittaa metabolian normaaliksi, kun visuaalisessa tulkinnassa on havaittu hypometaboliaa. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.058 Taulukko 6. Oikea temporaalilohko: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 24 13 37 2 25 27 Kokonaismäärä 26 38 64 Taulukosta 6 ilmenee, että yhteneväisiä tapauksia on 49. Eroavuutta on 15 tapauksessa. 13 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, mutta HERMES-BRASS havaitsee hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa 25 tapauksessa, joista kahdessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.001 Taulukko 7. Vasen temporaalilohko: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä 0=metabolia normaali 20 9 29 Visuaalinen tulkinta 1=hypometaboliaa 4 31 35 Kokonaismäärä 24 40 64 24

Taulukossa 7 yhteneväisiä tapauksia on 51. Eroavuutta on 13 tapauksessa. 9 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa 35 tapauksessa, joista neljässä tapauksessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.001 Taulukko 8. Oikea parietaalilohko: HERMES-BRASS Kokonaismäärä 0 1 Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 26 13 39 3 22 25 Kokonaismäärä 29 35 64 Taulukossa 8 yhteneväisiä tapauksia on 48. Eroavuutta on 16 tapauksessa. 13 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa 25 tapauksessa, joista kolmessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.001 Taulukko 9 Vasen parietaalilohko: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 19 19 38 4 22 26 Kokonaismäärä 23 41 64 25

Taulukossa 9 yhteneväisiä tapauksia on 41. Eroavuutta on 23 tapauksessa. 19 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa 26 tapauksessa, joista neljässä tapauksessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.007 Taulukko 10. Oikea okkipitaalilohko: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 31 16 47 1 16 17 Kokonaismäärä 32 32 64 Taulukossa 10 yhteneväisiä tapauksia on 47. Eroavuutta on 17 tapauksessa. 16 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa 17 tapauksessa, joista yhdessä tapauksessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.001 Taulukko 11. Vasen okkipitaalilohko: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 27 20 47 3 14 17 Kokonaismäärä 30 34 64 26

Taulukossa 11 yhteneväisiä tapauksia on 41. Eroavuutta on 23 tapauksessa. 20 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa 17 tapauksessa, joista kolmessa tapauksessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.009 Taulukko 12. Pikkuaivot oikea: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 53 4 57 1 6 7 Kokonaismäärä 54 10 64 Taulukossa 12 yhteneväisiä tapauksia on 59. Eroavuutta on viidessä tapauksessa. Neljässä tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa seitsemässä tapauksessa, joista yhdessä tapauksessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.001 Taulukko 13. Pikkuaivot vasen: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 53 2 55 1 8 9 Kokonaismäärä 54 10 64 27

Taulukossa 13 yhteneväisiä tapauksia on 61. Eroavuutta on kolmessa tapauksessa. Kahdessa tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa yhdeksässä tapauksessa, joista yhdessä tapauksessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.001 Taulukko 14. Tyvitumakkeet oikea: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 33 26 59 1 4 5 Kokonaismäärä 34 30 64 Taulukossa 14 yhteneväisiä tapauksia on 37. Eroavuutta on 27 tapauksessa. 26 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa viidessä tapauksessa, joista yhdessä tapauksessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.177 Taulukko 15. Tyvitumakkeet vasen: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 31 27 58 1 5 6 Kokonaismäärä 32 32 64 28

Taulukossa 15 yhteneväisiä tapauksia on 36. Eroavuutta on 28 tapauksessa. 27 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa kuudessa tapauksessa, joista yhdessä tapauksessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.196 Taulukko 16. Talamus: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 38 20 58 1 5 6 Kokonaismäärä 39 25 64 Taulukossa 16 yhteneväisiä tapauksia on 43. Eroavuutta on 21 tapauksessa. 20 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa kuudessa tapauksessa, joista yhdessä tapauksessa HERMES-BRASS tulkitsee tuloksen normaaliksi. Khiin neliö testi: P-arvo 0.030 Taulukko 17. Posteriorinen cingulum: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 43 19 62 0 2 2 Kokonaismäärä 43 21 64 29

Taulukossa 17 yhteneväisiä tapauksia on 45. Eroavuutta on 19 tapauksessa. 19 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa kahdessa tapauksessa, joissa myös HERMES-BRASS havaitsee hypometaboliaa. Khiin neliö -testi: P-arvo 0.104 Taulukko 18. Precuneus oikea: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 42 21 63 1 0 1 Kokonaismäärä 43 21 64 Taulukossa 18 yhteneväisiä tapauksia on 42. Eroavuutta on 22 tapauksessa. 21 tapauksessa visuaalinen tulkinta on normaali, kun HERMES-BRASS havaitsee näissä hypometaboliaa. Visuaalinen tulkinta havaitsee hypometaboliaa yhdessä tapauksessa, jonka HERMES-BRASS tulkitsee metabolialtaan normaaliksi. Khiin neliö -testi: P-arvo 1.000 Taulukko 19. Precuneus vasen: HERMES-BRASS 0 1 Kokonaismäärä Visuaalinen tulkinta 0=metabolia normaali 1=hypometaboliaa 35 28 63 1 0 1 Kokonaismäärä 36 28 64 30