DIFFUUSIOTENSORIKUVAUS OIKEANPUOLEISISSA AIVOINFARKTEISSA

DIFFUUSIOTENSORIKUVAUS OIKEANPUOLEISISSA AIVOINFARKTEISSA Lauri Nikkonen Syventävien opintojen kirjallinen työ Tampereen yliopisto Lääketieteen yksikkö Radiologia Toukokuu 2011

Tampereen yliopisto Lääketieteen yksikkö Radiologia LAURI NIKKONEN: DIFFUUSIOTENSORIKUVAUS OIKEANPUOLEISISSA AIVOINFARKTEISSA Kirjallinen työ, 21 s. Ohjaajat: dosentti Prasun Dastidar, professori Seppo Soimakallio Toukokuu 2011 Avainsanat: magneettikuvaus, Wallerin degeneraatio, neglect Tiivistelmä Oikean aivopuoliskon verenkiertohäiriöön liittyvä keskeisin kognitiivinen puutosoire on vasemmanpuoleinen neglect, joka on tärkeä ennustava tekijä huonolle toimintakyvyn palautumiselle. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, onko diffuusiotensorikuvauksesta (DTI:stä) lisähyötyä konventionaalisiin kuvauksiin verrattuna, mitä infarktialueella ja muualla aivoissa tapahtuu ja onko varhaista Wallerin degeneraatiota, ja verrata löydöksiä magneettikuvauslöydöksiin. Perustana oli meneillään olevan Aivoinfarktin liuotushoidon yhteys kognitiivisten toimintojen kuntoutumiseen vuoden seurannassa -tutkimuksen aineisto. Aineistoon oli kertynyt 6 potilasta, joilla oli oikeanpuoleinen aivoinfarkti. Potilaille oli tehty subakuutissa vaiheessa konventionaalinen magneettikuvaus ja DTI. DTI-parametrit FA ja ADC mitattiin infarktin keskeltä ja ääriosasta ja vastaavilta alueilta vasemmasta aivopuoliskosta sekä molemmista aivopuoliskoista kortikospinaaliradan alueelta ponsin basaaliosasta, mesenkefalonista, capsula internasta, corona radiatasta ja centrum semiovalesta. Oikean aivopuoliskon infarktialueen FA- ja ADC-arvot olivat keskimäärin selvästi pienemmät kuin vastakkaisessa aivopuoliskossa. Potilailla oli Wallerin degeneraatioon viittaavaa oikean kortikospinaaliradan FA:n pienenemistä: selvin muutos oli corona radiatan alueella. ADC oli pienentynyt oikealla ponsin basaaliosassa ja corona radiatassa. DTI:n sensitiivisyys on konventionaalisia kuvauksia parempi. Sen avulla saadaan enemmän solutason ongelmia esille.

SISÄLLYS 1 JOHDANTO... 4 2 KIRJALLISUUSKATSAUS... 5 2.1 Oikeanpuoleinen aivoinfarkti... 5 2.1.1 Kliininen näkökulma... 5 2.1.2 Radiologinen näkökulma... 5 2.2 DTI-tekniikka... 6 2.3 DTI aivoinfarkteissa... 6 3 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET... 7 4 AINEISTO JA MENETELMÄT... 8 4.1 Aineisto... 8 4.2 Menetelmät... 9 4.2.1 Neurologiset tutkimusmenetelmät... 9 4.2.2 Neuropsykologiset tutkimusmenetelmät... 9 4.2.3 Logopediset tutkimusmenetelmät... 10 4.2.4 Kuvantamismenetelmät... 10 4.2.5 Kuva-analyysi... 11 4.2.6 Tilastollinen analyysi... 11 5 TULOKSET... 12 5.1 Radiologiset tulokset... 12 5.1.1 Konventionaalisen MRI:n tulokset... 12 5.1.2 DTI-analyysi kortikospinaaliradan alueella... 13 5.1.3 DTI-analyysi aivoinfarktin alueella... 13 5.1.4 Verrokkiryhmän DTI-analyysi... 14 5.2 Intraobserver-tulokset... 15 6 POHDINTA... 16 LÄHTEET... 19

4 1 JOHDANTO Aivoinfarktiin sairastui vuonna 2007 Suomessa 14 600 henkilöä. Osa potilaista sai samana vuonna uuden tapahtuman, joten tapausmäärä oli kaikkiaan 17 100 kohtausta. (1) Oikean aivopuoliskon verenkiertohäiriöön liittyvä keskeisin kognitiivinen puutosoire on vasemmanpuoleinen neglect eli huomiotta jääminen (2). Neglect on tärkeä ennustava tekijä huonolle toimintakyvyn palautumiselle (3). Akuuttidiagnostiikassa selvitetään, onko kyseessä aivoverenkiertohäiriö ja onko potilas soveltuva liuotushoitoon. Aivoinfarkti ja aivoverenvuoto erotetaan kuvantamistutkimuksilla. (1) Pään tietokonetomografia (CT) on helpon ja nopean saatavuutensa vuoksi ensivaiheen tutkimus (4). CT:n kontrastierotuskyky on magneettikuvausta (MRI:tä) huonompi. MRI on kiireettömien aivokuvausten tärkein menetelmä. (5) Diffuusiotensorikuvaus (diffusion tensor imaging, DTI) perustuu MRI:hin, ja siinä mitataan kudoksen veden lämpöliikettä vähintään kuudessa eri suunnassa, jolloin saadaan tietoa diffuusion suuruudesta ja sen suunnasta (6). Diffuusiovakio (apparent diffusion coefficient, ADC) mittaa diffuusion suuruutta ja FA (fractional anisotropy) diffuusion suuntautuneisuutta (7). DTI on konventionaalisia kuvauksia sensitiivisempi havaitsemaan muutoksia aivoinfarktin alueella ja muualla aivoissa, ja DTI:n avulla nähdään hyvin valkean aineen hermoradat. Tutkimuksemme yhtenä pääkohtana oli selvittää, mitä DTI-kuvauksessa tapahtuu infarktialueella ja pääasiassa motorisista aksoneista koostuvassa kortikospinaaliradassa.

5 2 KIRJALLISUUSKATSAUS 2.1 Oikeanpuoleinen aivoinfarkti 2.1.1 Kliininen näkökulma Aivoverenkiertohäiriöihin liittyviä tärkeimpiä neurologisia löydöksiä ovat vastakkaisen puoleinen halvaus, tuntohäiriö ja näkökenttäpuutos. Oikeanpuoleisen aivoverenkiertohäiriön käyttäytymisneurologisiin löydöksiin kuuluvat muun muassa vasemmanpuoleinen neglect, tilasuhteiden (visuokonstruktiivisen) hahmottamisen ja avaruudellisen (visuospatiaalisen) hahmottamisen häiriöt, puutteellinen oiretiedostus (anosognosia), uusien kasvojen tunnistusvaikeus, puheen tunnesävyn erottelun, toiston ja tuottamisen vaikeudet ja euforisuus. (8) Neglectillä tarkoitetaan kyvyttömyyttä havaita, reagoida ja orientoitua vauriolle vastakkaisen puolen ärsykkeisiin, mitä ei voida pitää sensoristen tai motoristen puutosten aiheuttamana (9). 17 tutkimuksessa, joissa verrattiin vastakkaisenpuoleisen neglectin yleisyyttä oikeanpuoleisen ja vasemmanpuoleisen aivovaurion jälkeen, vasemmanpuoleisen neglectin esiintyvyys oli 13 82 %. Esiintyvyyden vaihtelu tutkimuksissa selittyi enimmäkseen niiden metodologisilla eroilla. (10) Neglect on tärkeä ennustava tekijä huonolle toimintakyvyn palautumiselle (3). Hemipareesi ja anosognosia pidentävät kotiutumiseen kuluvaa aikaa (11). 2.1.2 Radiologinen näkökulma Wallerin degeneraatiolla tarkoitetaan aksonin anterogradista degeneraatiota proksimaalisen neuronin vaurion jälkeen (12). Konventionaalisessa MRI:ssä 4 viikon kuluttua aivoinfarktista hyvin rajautunut niukkasignaalinen kaistale ilmaantuu T2- painotteisiin kuviin kortikospinaaliradan alueelle. 10 14 viikon jälkeen signaali muuttuu pysyvästi runsassignaaliseksi. (13)

6 2.2 DTI-tekniikka Diffuusiovakio (apparent diffusion coefficient, ADC) mittaa diffuusion suuruutta. FA (fractional anisotropy) mittaa diffuusion suuntautuneisuutta. (7) FA mittaa sitä diffuusiotensorin suuruuden fraktiota, jota voidaan pitää anisotrooppisena diffuusiona. Isotrooppisessa aineessa FA on 0 ja lieriömäisesti symmetrisessä anisotrooppisessa aineessa FA on 1. FA-kartassa anisotrooppiset rakenteet, kuten corpus callosum ja ventraalinen capsula interna, näkyvät vaaleina ja isotrooppisemmat alueet, kuten harmaa aine ja aivo-selkäydinnesteen täyttämät aivokammiot, tummina. (14) Valkean aineen anisotrooppinen diffuusio johtuu samaan suuntaan kulkevista myelinisoituneista aksonikimpuista. Diffuusiota tapahtuu enemmän aksonien suuntaisesti kuin kohtisuorassa niitä vastaan. (15) Suuntakoodatussa värikartassa (direction-encoded color map, DEC) valkean aineen hermoradat näkyvät erivärisinä niiden suunnasta riippuen (16). 2.3 DTI aivoinfarkteissa ADC on pienentynyt aivoinfarktin jälkeen, minkä jälkeen se alkaa suurentua ja muuttuu pseudonormaaliksi. Kroonisessa vaiheessa ADC on normaalia suurempi. (17) ADC:n on nähty pienentyvän varhaisimmillaan 11 minuutin kuluttua aivoinfarktin jälkeen (18). ADC muuttuu pseudonormaaliksi noin 8 14 päivässä (19). Varhaisessa reperfuusiossa liuotushoidon yhteydessä ADC voi alkaa suurentua nopeammin (20). ADC vaihtelee infarktin alueella. Hyperakuutissa (alle 6 h) ja akuutissa vaiheessa (7 24 h) ADC on infarktin keskustassa pienempi kuin ääriosissa ja subakuutissa (2 7 d) vaiheessa ADC pienenee keskustasta ääriosiin. (19) Kortikospinaaliradan ADC pienenee aivoinfarktin jälkeen potilailla, joilla on huono motorinen lopputulos, mikä saattaa liittyä varhaiseen Wallerin degeneraatioon (21). Valkean aineen aivoinfarktin alueella FA suurenee hyperakuutissa vaiheessa (2 5 h) ja pienenee akuutissa (7 14 h) ja subakuutissa (18 34 h) vaiheessa (22). Kortikospinaaliradan alueella FA pienenee kolmen kuukauden ajan ja stabiloituu sitten (23). Diffuusiotensorikuvauksella on mahdollista nähdä Wallerin degeneraatiota kahden viikon kuluessa aivoinfarktista. FA pienenee kortikospinaaliradassa Wallerin degeneraation yhteydessä. (24) Toisen aivopuoliskon kortikospinaaliradassa ei tapahdu

7 merkittäviä ADC:n tai FA:n muutoksia (23). Valkeassa aineessa FA pienenee selvästi vain alueilla, joissa hermosyyt ovat järjestäytyneet erillisiksi samansuuntaisiksi kimpuiksi. Alueilla, joissa degeneroitunut hermorata risteää muita hermoratoja, FA ei muutu lähes ollenkaan. (25) Kortikospinaaliradan pienentynyt FA Wallerin degeneraation yhteydessä korreloi motoristen puutosten kanssa arteria cerebri median alueen aivoinfarktissa (26). 3 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää 1. Onko diffuusiotensorikuvauksesta lisähyötyä konventionaalisiin kuvauksiin verrattuna? 2. Mitä DTI-kuvauksessa tapahtuu infarktialueella ja muualla aivoissa? 3. Onko varhaista Wallerin degeneraatiota? 4. Mitä eroa DTI-kuvauksen löydöksillä on MRI-löydöksiin verrattuna?

8 4 AINEISTO JA MENETELMÄT 4.1 Aineisto Perustana oli Aivoinfarktin liuotushoidon yhteys kognitiivisten toimintojen kuntoutumiseen vuoden seurannassa -tutkimuksen aineisto. Kyseinen tutkimus on aloitettu Tampereen yliopistollisessa sairaalassa tammikuussa 2010, ja sen kestona on kolme vuotta. Tutkimusaineisto koostuu 100 perättäisestä potilaasta, jotka ovat sairastuneet ensimmäiseen vasemman tai oikean hemisfäärin aivoinfarktiin. Taysin eettinen toimikunta on hyväksynyt kyseisen tutkimuksen, ja potilailta on saatu kirjalliset suostumukset. Kaikki tutkimukseen rekrytoitavat potilaat tulivat ensiapuun B706- koodilla (= aivoinfarktin liuotushoitokandidaatit) ja liuotushoidon kriteerit täyttävät henkilöt saivat trombolyysihoidon. Eksluusiokriteereinä on ollut aiempi neurologinen tai psykiatrinen sairaus, päihteiden väärinkäyttö, vaikea-asteinen afasia, äidinkieli muu kuin suomi, ikään nähden merkittävä aivoatrofia, merkittävä kuulon tai primaarinäön häiriö, merkittävä tajunnantason lasku tai kooperoinnin ongelmat, vasenkätisyys ja ikä alle 55 vuotta tai yli 85 vuotta. Ennen sairastumista pysyvässä laitoshoidossa olevia potilaita ei ole rekrytoitu tutkimukseen. Toukokuuhun 2011 mennessä tutkimukseen oli kertynyt yhteensä 20 potilasta, joista 4:lle oli tehty pään MRI myös vuoden seurannassa. Aineistossa oli 6 potilasta, joilla oli oikeanpuoleinen aivoinfarkti. Iältään potilaat olivat 61 84-vuotiaita (keski-ikä 73 vuotta). Potilaista 4 oli miehiä ja 2 naisia. Vertailuaineistona oli Aivovammatiedetutkimuksen (ETL R06128) 6 vanhinta tervettä kontrollihenkilöä. Iältään henkilöt olivat 32 61-vuotiaita (keski-ikä 48 vuotta). Ryhmässä oli 5 miestä ja 1 nainen. Tutkimuksessa käytettiin 1,5 T:n magneettikuvausta.

9 4.2 Menetelmät 4.2.1 Neurologiset tutkimusmenetelmät Neurologian akuuttiosastolle tulovaiheessa kaikille potilaille tehdään aivoinfarktin vaikeusasteen arviointi käyttäen Scandinavian Stroke Scale -arviointilomakkeen prognostista pistemäärää. Potilaiden neurologinen status, toimintakyky ja aivoinfarktin vaikeusaste arvioidaan Barthel Indexillä, Rankin Scalella ja National Institutes of Health Stroke Scalella. Lisäksi neurologi arvioi vuoden seurantatutkimuksessa mahdollisen vaskulaarisen dementian Haschinskin iskemia-asteikolla ja NINDS- AIREN-kriteereillä. Neurologinen tutkimus suoritetaan jokaisella tutkimuskerralla. 4.2.2 Neuropsykologiset tutkimusmenetelmät Yleistä kognitiivista suoritustasoa arvioidaan Wechsler Adult Intelligence SCALE III (WAIS-III) -testillä. Muistisuoriutumista arvioidaan välittömästi ja viiveen jälkeen Wechsler Memory Scale III -testillä. Visuaalista muistia arvioidaan Rey-Osterrieth Complex Figure (ROCFT) -testillä. Visuaalinen neglect-oireisto tutkitaan Behavioural Inattention -testillä. Potilaiden sairaudentuntoa kartoitetaan anosognosia-kyselyllä. Visuokonstruktiivisia ja visuospatiaalisia toimintoja arvioidaan kreikkalaisen ristin kopioimistehtävällä ja WAIS-III:n kuutiotehtävällä. Eksekutiivisia toimintoja arvioidaan Trail Making -testin A- ja B-versioilla, Stroopin testillä ja ROCFT:n kopiointitehtävällä. Edellä mainittujen tutkimusmenetelmien lisäksi 6 ja 12 kuukauden seurannassa arvioidaan kognitiivisia toimintoja tietokoneavusteisella testistöllä (Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery). Anamnestisia tietoja kerätään strukturoidulla haastattelulla. Masentuneisuutta kartoitetaan itsearviointiin perustuvalla Beckin depressiokyselyllä. Potilaiden kompleksisempaa toimintakykyä arvioidaan Frenchay Activities Indexillä.

10 4.2.3 Logopediset tutkimusmenetelmät Potilaan sairastuttua puheterapeutti suorittaa potilaalle seulontatestauksen mahdollisen afasiaoireen selvittämiseksi. Puheterapeutin suorittamassa seulonnassa arvioidaan afasian vaikeusaste puheilmaisun ja puheen ymmärtämiskyvyn osalta. Puheilmaisua tutkitaan Western Aphasia Batteryn (WAB) avulla. Puheen ymmärtämistä tutkitaan ns. toistokerrontatehtävällä. Näiden perusteella afasian vaikeusaste määritellään käyttäen Bostonin diagnostisen afasiatutkimuksen 6-portaista luokitusta. Potilaan afasia on vaikea-asteinen, jos hän saa pistemäärän 2 tai sitä alemman. Tämän perusteella päätetään, voidaanko potilas rekrytoida tutkimukseen. Tutkimukseen osallistuville, seulonnassa pistemäärän 3 tai enemmän saaneille, henkilöille suoritetaan kielelliskognitiivisten toimintojen diagnostinen tutkimus. Tutkimuksessa käytetään WAB-testiä. Lievät kielelliset oireet eivät välttämättä ilmene testitehtävissä, joten potilaan kykyä käyttää kieltä lausetta laajemman asiakokonaisuuden tuottamiseksi tutkitaan Sarjakuvakertomus-tehtävän avulla. Seurantatutkimuksiin (6 ja 12 kuukautta sairastumisesta) liitetään edellisten lisäksi Token-testi. Nimeämistä tutkitaan Bostonin nimentätestin avulla. Lisäksi nimeämistä tarkastellaan toimintojen nimeämistestin avulla. Tutkittavia ja heidän omaisiaan pyydetään täyttämään The Communicative Effectiveness Index -lomake sekä The Stroke and Aphasia Quality of Life Scale -lomake. 4.2.4 Kuvantamismenetelmät Radiologinen tutkimus sisälsi pään natiivi-, perfuusio- ja angio-ct-kuvauksen ja pään magneettikuvauksen (MRI). Pään CT-kuvaus tehtiin akuuttivaiheessa ja pään MRI sekä akuuttivaiheessa että vuoden seurannassa. MRI tehtiin 1,5 T:n kokovartalon MRIlaitteella (Magnetom Avanto SQ, Siemens Medical Solutions, Erlangen, Saksa). MRIprotokollaan kuuluivat seuraavat sekvenssit: sagittaalinen T1, aksiaalinen T2 SPACE, aksiaalinen T2 turbo inversion recovery magnitude (TIRM) dark fluid, aksiaalinen susceptibility weighted imaging (SWI), koronaalinen turbo inversion recovery (TIR) hippokampuskippaus, echo-planar imaging (EPI) Diff MDDW12 ja EPI Diff 3 SC. Tutkimuksessamme käytettiin EPI Diff MDDW12, T2 TIRM dark fluid ja SWIsekvenssejä.

11 Diffuusioprotokolla koostui single-shot diffuusiopainotteisesta EPI-sekvenssistä. Parametreina olivat toistoaika (repetition time, TR) 3 500 ms, kaikuaika (echo time, TE) 96 ms, leikepaksuus 5 mm, leikkeiden väli 1,5 mm, kuvausala (field of view, FOV) 230 mm, matriisi 128 128 (pikselikoko 1,8 1,8 mm 2 ), b-arvo 1 000 ja 0 s/mm 2, 3 toistokertaa, 12 gradienttisuuntaa. Aivoinfarktin läpimitan mittaamiseen käytettiin T2 TIRM dark fluid -sekvenssiä seuraavilla parametreilla: TR 8 500 ms, TE 100 ms, inversioaika 2 500 ms, leikepaksuus 5 mm, leikkeiden väli 1,5 mm, FOV 23 23 cm ja matriisi 256 256 interpoloituna 512 512:een (pikselikoko 0,45 0,45 mm 2 ). SWI-sekvenssiä käytettiin mahdollisen verenvuodon tutkimiseksi. 4.2.5 Kuva-analyysi DTI-data siirrettiin offline-työasemalle ja siitä analysoitiin Siemens Syngo VE26A, Neuro3D -ohjelmalla (Siemens, Erlangen, Saksa) ADC- ja FA-arvot. Kiinnostavat alueet (regions of interest, ROI) määritettiin manuaalisesti DTI-kuvista. Ne olivat ympyränmuotoisia, ja niiden koko oli 4 9 pikseliä kohteesta riippuen. ROI:t asetettiin symmetrisesti molemmille aivopuoliskoille kortikospinaaliradalle ponsin basaaliosaan, mesenkefaloniin, capsula internaan, corona radiataan ja centrum semiovaleen. ROI:t asetettiin myös infarktialueen keskelle ja perifeeriseen osaan ja vastaaville kohdille toiselle aivopuoliskolle. 4.2.6 Tilastollinen analyysi Tilastollisessa analyysissä käytettiin SPSS Statistics 17.0 -ohjelmaa. Neljän potilaan mittaukset toistettiin. Mittausten pysyvyys (intraobserver reliability) laskettiin sisäkorrelaatiokertoimen (intraclass correlation coefficient, ICC) yksisuuntaista satunnaisvaikutusmallia käyttäen (27).

12 5 TULOKSET 5.1 Radiologiset tulokset 5.1.1 Konventionaalisen MRI:n tulokset Konventionaalisessa MRI:ssä kolmella kuudesta potilaasta oli oikean okkipitaalilohkon aivoinfarkti ja lopuilla potilailla suurin infarkti oli oikean capsula internan, etutemporaalilohkon ja insulan alueella. Aivoinfarktin läpimitta potilailla oli keskimäärin 5,9 cm (pienin koko 1,5 cm ja suurin koko 15 cm), ja sen vaskulaarialueena oli kolmella potilaalla oikea arteria cerebri media ja kolmella potilaalla oikea arteria cerebri posterior. Verenvuotoa aivoissa potilailla ei ollut. Wallerin degeneraatiota näkyi kahdella potilaalla (taulukko 1). Kuvaukset tehtiin muutama päivä oireiden alkamisesta. Taulukko 1. Konventionaalisen MRI:n tulokset. P.nro Infarktin sijainti 1 oikea capsula interna, dorsaalinen osa 2 oikea okkipitaalilohko ja oikea talamus 3 oikea etutemporaalilohko ja oikea nucleus lentiformis Suurin läpimitta Muu infarkti 1,5 cm oikea MCA keskivaikea periventrikulaarinen iskemia Vaskulaarialue Verenvuoto 15 cm oikea PCA keskivaikea iskemia ei ei 5,5 cm oikea MCA ei ei ei 4 oikea okkipitaalilohko 4,6 cm oikea PCA oikea okkipitaalilohko ja oikea parietaalilohko 5 oikea okkipitaalilohko 7,2 cm oikea PCA oikea talamus ja ei kyllä oikea hippokampus 6 oikea insula ja oikea 1,8 cm oikea MCA oikea corona radiata ei ei capsula externa MCA, arteria cerebri media; PCA, arteria cerebri posterior; WD, Wallerin degeneraatio. ei ei WD kyllä ei

13 5.1.2 DTI-analyysi kortikospinaaliradan alueella DTI-mittauksessa FA oli pienempi oikeassa aivopuoliskossa vasempaan verrattuna ponsin basaaliosassa, mesenkefalonissa ja corona radiatassa ja FA oli suurempi capsula internassa ja centrum semiovalessa. ADC oli pienempi oikeassa aivopuoliskossa vasempaan verrattuna ponsin basaaliosassa ja corona radiatassa ja ADC oli suurempi mesenkefalonissa, capsula internassa ja centrum semiovalessa (taulukko 2a). Taulukko 2a. DTI-mittaustulokset muualla aivoissa. FA ADC Oikea Ka. (SD) Ponsin basaaliosa 585,2 (117,4) Mesenkefalon 794,5 (29,8) Capsula interna 709,7 (39,4) Corona radiata 413,1 (64,1) Centrum semiovale 523,0 (69,0) Vasen Ka. (SD) 609,5 (85,5) 800,4 (20,0) 675,3 (57,5) 468,7 (28,6) 445,8 (63,7) O/vsuhde Oikea Ka. (SD) 0,960 809,7 (96,5) 0,993 766,7 (45,6) 1,051 735,5 (27,7) 0,881 760,0 (85,8) 1,173 785,6 (59,4) Vasen Ka. (SD) 850,0 (147,2) 728,4 (55,4) 730,3 (44,7) 772,9 (80,3) 784,7 (31,8) O/vsuhde 0,953 1,053 1,007 0,983 1,001 5.1.3 DTI-analyysi aivoinfarktin alueella Oikeanpuoleisen aivoinfarktin alueella FA ja ADC olivat pienentyneet vasempaan aivopuoliskoon verrattuna (taulukko 2b). Taulukko 2b. DTI-mittaustulokset aivoinfarktin alueella. FA ADC Oikea Ka. (SD) Keskusta Periferia Keskusta Periferia Vasen Ka. (SD) O/vsuhde Oikea Ka. (SD) Vasen Ka. (SD) O/vsuhde Oikea Ka. (SD) Vasen Ka. (SD) O/vsuhde Oikea Ka. (SD) Vasen Ka. (SD) 287,6 397,3 0,724 304,7 449,4 0,678 750,2 898,4 0,835 730,3 869,4 (248,2) (232,8) (245,3) (216,6) (310,8) (149,0) (120,2) (44,5) O/vsuhde 0,840

14 5.1.4 Verrokkiryhmän DTI-analyysi Terveistä henkilöistä koostuvassa verrokkiryhmässä FA oli pienempi oikeassa aivopuoliskossa vasempaan verrattuna ponsin basaaliosassa. Corona radiatassa FA:lla ei ollut puolieroa. FA oli suurempi mesenkefalonissa, capsula internassa ja centrum semiovalessa. ADC oli pienempi oikeassa aivopuoliskossa vasempaan verrattuna mesenkefalonissa ja corona radiatassa ja ADC oli suurempi ponsin basaaliosassa, capsula internassa ja centrum semiovalessa (taulukko 3). Taulukko 3. Verrokkiryhmän mittaustulokset. Oikea Ka. (SD) Ponsin basaaliosa 601,2 (51,3) Mesenkefalon 832,6 (41,3) Capsula interna 743,2 (36,8) Corona radiata 484,2 (48,5) Centrum semiovale 539,2 (96,0) FA Vasen Ka. (SD) 615,5 (48,4) 821,2 (26,2) 717,0 (37,6) 484,1 (33,1) 524,7 (70,6) O/vsuhde Oikea Ka. (SD) 0,977 729,9 (51,9) 1,014 693,1 (74,8) 1,037 684,1 (17,1) 1,000 640,4 (16,2) 1,028 662,4 (31,8) ADC Vasen Ka. (SD) 723,1 (22,4) 715,7 (63,4) 671,2 (10,2) 663,4 (21,9) 657,3 (22,4) O/vsuhde 1,009 0,968 1,019 0,965 1,008 Infarktipotilailla oli verrokkiryhmään verrattuna molemmissa aivopuoliskoissa FA pienempi ja ADC suurempi. FA-suhde oikeassa aivopuoliskossa vasempaan verrattuna oli pienempi ponsin basaaliosassa, mesenkefalonissa ja corona radiatassa ja suurempi capsula internassa ja centrum semiovalessa. ADC-suhde oli suurempi oikeassa aivopuoliskossa vasempaan verrattuna mesenkefalonissa ja corona radiatassa ja pienempi ponsin basaaliosassa, capsula internassa ja centrum semiovalessa (taulukko 4). Taulukko 4. Infarktipotilaiden ja verrokkiryhmän mittaustulosten vertailu. FA-suhde ADC-suhde Oikea Vasen Oikea Vasen Ponsin basaaliosa 0,973 0,990 1,109 1,175 Mesenkefalon 0,954 0,975 1,106 1,018 Capsula interna 0,955 0,942 1,075 1,088 Corona radiata 0,853 0,968 1,187 1,165 Centrum semiovale 0,970 0,850 1,186 1,194

15 DTI-mittauksissa aivoinfarktipotilailla oikean aivopuoliskon infarktialueen FA- ja ADC-arvot olivat keskimäärin pienentyneet vasempaan aivopuoliskoon verrattuna, kuten myös esimerkissä (kuvat 1 ja 2). Kuva 1. Värillinen FA-kartta (direction-encoded color map, DEC) ja T2painotteinen kuva potilaan numero 2 oikean talamuksen alueella olevasta satelliittileesiosta. Laajempi vaurioalue, josta varsinaiset mittaukset tehtiin, sijaitsi alempana aivoissa. Kuva 2. Potilaan numero 2 oikean talamuksen alueen satelliittileesion ja sitä vastaavan vastakkaisen aivopuoliskon alueen FA- ja ADC-arvot. 5.2 Intraobserver-tulokset Sisäkorrelaatiokertoimet olivat 0,88 ADC:n ja 0,97 FA:n suhteen, mitä voidaan pitää hyvänä (taulukko 5). Taulukko 5. Sisäkorrelaatiokertoimet. 95 %:n luottamusväli Sisäkorrelaatio Alaraja Yläraja ADC (yksittäiset mittaukset) 0,883 0,809 0,930 FA (yksittäiset mittaukset) 0,974 0,957 0,985

16 6 POHDINTA DTI-mittauksissa oikean aivopuoliskon infarktialueen FA- ja ADC-arvot olivat keskimäärin selvästi pienemmät kuin vastakkaisessa aivopuoliskossa. Myös infarktialueen ulkopuolella kortikospinaaliradassa FA- ja ADC-arvoissa oli jonkin verran eroa aivopuoliskojen välillä. Selvimpänä erona infarktipotilailla oli verrokkiryhmään nähden molemmissa aivopuoliskoissa FA pienempi ja ADC suurempi. Kortikospinaaliradan ADC pienenee aivoinfarktin jälkeen potilailla, joilla on huono motorinen lopputulos (21). Tutkimuksessamme ADC oli pienempi oikeassa aivopuoliskossa kuin vasemmassa aivopuoliskossa ponsin basaaliosassa (809,7 ± 96,5 ja 850,0 ± 147,2) ja corona radiatassa (760,0 ± 85,8 ja 772,9 ± 80,3). Tulos oli samansuuntainen ja voi liittyä varhaiseen Wallerin degeneraatioon (21). FA pienenee kortikospinaaliradassa Wallerin degeneraation yhteydessä (24). Tutkimuksessamme FA oli oikeassa aivopuoliskossa vasempaan verrattuna pienempi ponsin basaaliosassa (585,2 ± 117,4 ja 609,5 ± 85,5), mesenkefalonissa (794,5 ± 29,8 ja 800,4 ± 20,0) ja selvimmin corona radiatassa (413,1 ± 64,1 ja 468,7 ± 28,6). Centrum semiovalen alueella ROI:den asettaminen symmetrisesti kortikospinaaliradalle oli hankalampaa kuin muilla alueilla, mikä todennäköisesti aiheutti selvästi suuremman FA-arvon oikealla aivopuoliskolla (523,0 ± 69,0) vasempaan aivopuoliskoon (445,8 ± 63,7) verrattuna. Aksonirakenteiden ja myeliinin hajoaminen aiheuttavat FA:n pienenemisen (24). Aivoinfarktin alueen FA- ja ADC-muutokset olivat yhteneviä aikaisempien tutkimusten kanssa (17, 19, 22). Vaurioalueen FA ja ADC pienenivät vastakkaiseen aivopuoliskoon verrattuna. FA oli aivoinfarktin keskellä keskimäärin 287,6 ± 248,2 ja ääriosassa 304,7 ± 245,3. Vastaavilla alueilla vasemmassa aivopuoliskossa FA oli keskellä keskimäärin 397,3 ± 232,8 ja ääriosassa 449,4 ± 216,6. FA:n pieneneminen heijastaa varhaista aksonaalista vauriota (22).

17 Aivoinfarktin alueella ADC pienenee keskustasta ääriosiin subakuutissa (2 7 d) vaiheessa (19). Mittaustuloksemme oli samansuuntainen: ADC oli aivoinfarktin keskellä keskimäärin 750,2 ± 310,8 ja ääriosassa 730,3 ± 120,2. Toisaalta myös vasemmassa aivopuoliskossa vastaavilla alueilla ADC oli samansuuntainen: alueen keskellä ADC oli keskimäärin 898,4 ± 149,0 ja ääriosassa 869,4 ± 44,5. Sytotoksinen ödeema aiheuttaa muutoksen infarktin alueella (28). Verrattaessa infarktipotilaita verrokkiryhmään infarktipotilailla oli molemmissa aivopuoliskoissa FA pienempi ja ADC suurempi. Myös infarktipotilaiden ja verrokkiryhmän ikäerolla saattaa olla vaikutusta tulokseen. Infarktipotilaiden keski-ikä oli 73 vuotta ja verrokkiryhmän 48 vuotta. Iän myötä aikuisilla FA pienenee ja ADC suurenee (29, 30). Verrokkiryhmään verrattuna oikeassa aivopuoliskossa FA oli selvimmin pienentynyt corona radiatan alueella (FA-suhde 0,853). Infarktipotilailla FA oli oikean corona radiatan alueella 413,1 ± 64,1 ja vasemmalla 468,7 ± 28,6. Verrokkiryhmässä FA oli vastaavilla alueilla 484,2 ± 48,5 ja 484,1 ± 33,1. Infarktipotilailla oli verrokkiryhmään nähden FA suhteellisesti enemmän pienentynyt oikeassa aivopuoliskossa vasempaan verrattuna corona radiatan lisäksi myös ponsin basaaliosassa ja mesenkefalonissa. ADC oli oikeassa aivopuoliskossa vasempaan verrattuna suhteellisesti pienentynyt ponsin basaaliosassa, capsula internassa ja centrum semiovalessa. FA:n ja ADC:n pieneneminen liittynee Wallerin degeneraatioon. Perustana olleeseen Aivoinfarktin liuotushoidon yhteys kognitiivisten toimintojen kuntoutumiseen vuoden seurannassa -tutkimukseen kertyneiden oikean puolen aivoinfarktipotilaiden aineisto oli pieni. Se koostui vain 6 potilaasta. Jatkossa on tulossa isompi DTI-kuvaukseen liittyvä tutkimus kyseisessä tutkimuksessa. Osalla potilaista vaurio oli hermoradan päällä ja osalla ei, mikä on voinut vaikuttaa mittaustuloksiin. Tutkimuksessamme ei otettu huomioon, oliko potilas saanut liuotushoidon. Aivoissa tapahtuu paljon, mitä konventionaalisilla kuvausmenetelmillä ei nähdä. 1,5:n ja 3 T:n MRI-laitteilla, uusilla sekvensseillä, tiheämmillä seurannoilla ja isommilla tutkimuksilla saadaan lisää tietoa.

18 Tutkimuksen johtopäätökset ovat 1. DTI-tutkimuksen sensitiivisyys on konventionaalisia tutkimuksia parempi. Sen avulla saadaan enemmän mikrotason ongelmia esille. Eniten muutoksia tapahtui infarktin alueella. 2. Infarktialueella FA pieneni neuronaalisen degeneraation takia. ADC pieneni infarktialueella sytotoksisen ödeeman vuoksi. ADC oli infarktialueen keskellä hieman sen ääriosaa suurempi ja myös vasemmassa aivopuoliskossa vastaavilla alueilla ADC oli keskellä ääriosaa suurempi. Oikeassa kortikospinaaliradassa oli FA:n pienenemistä ponsin basaaliosassa, mesenkefalonissa ja corona radiatassa ja ADC:n pienenemistä ponsin basaaliosassa ja corona radiatassa. 3. Potilailla oli Wallerin degeneraatioon viittaavaa oikean kortikospinaaliradan FA:n pienenemistä selvimpänä corona radiatan alueella. ADC oli pienempi oikeassa kortikospinaaliradassa ponsin basaaliosassa ja corona radiatassa, mikä saattaa liittyä varhaiseen Wallerin degeneraatioon. 4. Konventionaalisessa MRI:ssä T2-painotteisissa kuvissa 2 potilaalla 6:sta oli Wallerin degeneraatioon viittaavaa niukkasignaalisuutta kortikospinaaliradassa. Tutkimuksessamme kortikospinaaliradan FA:n pieneneminen näkyi selvimmin corona radiatan alueella. DTI on konventionaalisia kuvauksia sensitiivisempi havaitsemaan Wallerin degeneraatiota.

19 LÄHTEET 1 Aivoinfarkti [verkkoversio]. Käypä hoito -suositus. Suomalaisen Lääkäriseuran Duodecimin ja Suomen Neurologinen Yhdistys ry:n asettama työryhmä. Helsinki: Suomalainen Lääkäriseura Duodecim 2011 [päivitetty 11.1.2011]. www.kaypahoito.fi 2 Jehkonen M, Kettunen JE, Laihosalo M, Saunamäki T. Oikean aivopuoliskon verenkiertohäiriön jälkeen esiintyvä neglect-oire. Duodecim 2007;123:1718 24. 3 Jehkonen M, Ahonen JP, Dastidar P ym. Visual neglect as a predictor of functional outcome one year after stroke. Acta Neurol Scand 2000;101:195 201. 4 Halavaara J, Valanne L, Roine RO. Akuutin aivoinfarktin kuvantaminen. Duodecim 2001;117:2025 34. 5 Valanne L. Kuvausmenetelmät. Kirjassa: Soimakallio S, Kivisaari L, Manninen H, Svedström E, Tervonen O, toim. Radiologia. Porvoo; Helsinki: WSOY, 2005, s. 485 92. 6 Hiltunen J, Seppä M, Hari R. Diffuusiotensorikuvaus hermoratojen tutkimuksessa. Duodecim 2007;123:1851 8. 7 Basser PJ. Inferring microstructural features and the physiological state of tissues from diffusion-weighted images. NMR Biomed 1995;8:333 44. 8 Hokkanen L, Laine M, Hietanen M, Hänninen T, Jehkonen M, Vilkki J. Kognitiiviset häiriöt ja niiden tutkiminen. Kirjassa: Soinila S, Kaste M, Somer H, toim. Neurologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim, 2006, s. 117 43. 9 Heilman KM, Watson RT, Valenstein E. Neglect and related disorders. Kirjassa: Heilman KM, Valenstein E, toim. Clinical Neuropsychology. New York: Oxford University Press, 1993, s. 279 336. 10 Bowen A, McKenna K, Tallis RC. Reasons for variability in the reported rate of occurrence of unilateral spatial neglect after stroke. Stroke 1999;30:1196 202. 11 Jehkonen M, Ahonen JP, Dastidar P ym. Predictors of discharge to home during the first year after right hemisphere stroke. Acta Neurol Scand 2001;104:136 41. 12 Waller AV. Experiments on the section of the glossopharyngeal and hypoglossal nerves of the frog, and observations of the alterations produced thereby in the structure of their primitive fibres. Phil Trans R Soc London 1850;140:423 9. 13 Kuhn MJ, Mikulis DJ, Ayoub DM, Kosofsky BE, Davis KR, Taveras JM. Wallerian degeneration after cerebral infarction: evaluation with sequential MR imaging. Radiology 1989;172:179 82.

14 Basser PJ, Pierpaoli C. Microstructural and physiological features of tissues elucidated by quantitative-diffusion-tensor MRI. J Magn Reson B 1996;111:209 19. 15 Le Bihan D. Looking into the functional architecture of the brain with diffusion MRI. Nat Rev Neurosci 2003;4:469 80. 16 Pajevic S, Pierpaoli C. Color schemes to represent the orientation of anisotropic tissues from diffusion tensor data: application to white matter fiber tract mapping in the human brain. Magn Reson Med 1999;42:526 40. 17 Schlaug G, Siewert B, Benfield A, Edelman RR, Warach S. Time course of the apparent diffusion coefficient (ADC) abnormality in human stroke. Neurology 1997;49:113 9. 18 Hjort N, Christensen S, Sølling C ym. Ischemic injury detected by diffusion imaging 11 minutes after stroke. Ann Neurol 2005;58:462 5. 19 Shen JM, Xia XW, Kang WG, Yuan JJ, Sheng L. The use of MRI apparent diffusion coefficient (ADC) in monitoring the development of brain infarction. BMC Med Imaging 2011;11. 20 Marks MP, Tong DC, Beaulieu C, Albers GW, de Crespigny A, Moseley ME. Evaluation of early reperfusion and IV tpa therapy using diffusion- and perfusionweighted MRI. Neurology 1999;52:1792 8. 21 DeVetten G, Coutts SB, Hill MD ym. Acute corticospinal tract Wallerian degeneration is associated with stroke outcome. Stroke 2010;41:751 6. 22 Bhagat YA, Emery DJ, Shuaib A ym. The relationship between diffusion anisotropy and time of onset after stroke. J Cereb Blood Flow Metab 2006;26:1442 50. 23 Yu C, Zhu C, Zhang Y ym. A longitudinal diffusion tensor imaging study on Wallerian degeneration of corticospinal tract after motor pathway stroke. NeuroImage 2009;47:451 8. 24 Thomalla G, Glauche V, Koch MA, Beaulieu C, Weiller C, Röther J. Diffusion tensor imaging detects early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after ischemic stroke. NeuroImage 2004;22:1767 74. 25 Pierpaoli C, Barnett A, Pajevic S ym. Water diffusion changes in Wallerian degeneration and their dependence on white matter architecture. NeuroImage 2001;13:1174 85. 26 Puig J, Pedraza S, Blasco G ym. Wallerian degeneration in the corticospinal tract evaluated by diffusion tensor imaging correlates with motor deficit 30 days after middle cerebral artery ischemic stroke. AJNR Am J Neuroradiol 2010;31:1324 30. 27 McGraw KO, Wong SP. Forming inferences about some intraclass correlation coefficients. Psychol Methods 1996;1:30 46. 28 Heo JH, Han SW, Lee SK. Free radicals as triggers of brain edema formation after stroke. Free Radic Biol Med 2005;39:51 70. 20

21 29 Salat DH, Tuch DS, Greve DN ym. Age-related alterations in white matter microstructure measured by diffusion tensor imaging. Neurobiol Aging 2005;26:1215 27. 30 Zhang Y, Du AT, Hayasaka S ym. Patterns of age-related water diffusion changes in human brain by concordance and discordance analysis. Neurobiol Aging 2010;31:1991 2001.