テンソル値拡散MRIは、てんかんに伴う大脳皮質発達奇形の大脳皮質と白質を区別する

Tensor-valued diffusion MRI differentiates cortex and white matter in malformations of cortical development associated with epilepsy.

• Björn Lampinen
• Ariadne Zampeli
• Isabella M Björkman-Burtscher
• Filip Szczepankiewicz
• Kristina Källén
• Maria Compagno Strandberg
• Markus Nilsson

抄録

目的:

大脳皮質発達奇形（MCD）の鑑別は、薬剤耐性てんかんの術前評価の中心となる。しかし、磁気共鳴画像法（MRI）を用いた診断は、従来のT-およびT-強調コントラストでは、皮質組織と白質の区別にミエリンに強く依存しているため、曖昧なものになることがある。大脳皮質と白質の両方でミエリンの含有量にばらつきがあると、MRI上のMCD所見が大きさが変化したり、検出不能になったり、病理組織学と一致しなくなったりすることがある。テンソル値拡散MRI（dMRI）という新しい手法は、ミクロな拡散異方性をマッピングするものであり、ミエリンではなく軸索に感度が高いのが特徴である。本研究では，tensor-valued diffusion MRIがMCDの鑑別において大脳皮質と白質の鑑別を向上させる可能性があるかどうかを検討した．

OBJECTIVE: Delineation of malformations of cortical development (MCD) is central in presurgical evaluation of drug-resistant epilepsy. Delineation using magnetic resonance imaging (MRI) can be ambiguous, however, because the conventional T - and T -weighted contrasts depend strongly on myelin for differentiation of cortical tissue and white matter. Variations in myelin content within both cortex and white matter may cause MCD findings on MRI to change size, become undetectable, or disagree with histopathology. The novel tensor-valued diffusion MRI (dMRI) technique maps microscopic diffusion anisotropy, which is sensitive to axons rather than myelin. This work investigated whether tensor-valued dMRI may improve differentiation of cortex and white matter in the delineation of MCD.

方法:

脳室周囲異所見、皮質下異所見、焦点性皮質異形成、および多発性微小球症を特徴とするMCD患者13名（年齢＝32±13歳）を対象に、7T MRIスキャナーを用いてテンソル値を用いたdMRIを実施した。データ解析により、T-weightedおよびT-fluid-attenuated反転回復画像と拡散テンソルイメージングによる分画的異方性と比較した顕微鏡的異方性のマップが得られた。

METHODS: Tensor-valued dMRI was performed on a 7 T MRI scanner in 13 MCD patients (age = 32 ± 13 years) featuring periventricular heterotopia, subcortical heterotopia, focal cortical dysplasia, and polymicrogyria. Data analysis yielded maps of microscopic anisotropy that were compared with T -weighted and T -fluid-attenuated inversion recovery images and with the fractional anisotropy from diffusion tensor imaging.

結果:

微視的異方性のマップは、従来のMRIコントラストでは一様に皮質様であったMCD内の大きな白質様領域を明らかにした。これらの領域は、特に皮質下ヘテロトピアの深部の白質部分や、皮質異形成やポリマイクロギリアスの灰白色境界付近に見られた。

RESULTS: Maps of microscopic anisotropy revealed large white matter-like regions within MCD that were uniformly cortex-like in the conventional MRI contrasts. These regions were seen particularly in the deep white matter parts of subcortical heterotopias and near the gray-white boundaries of focal cortical dysplasias and polymicrogyrias.

意義:

ミエリンではなく軸索に敏感であることから、顕微鏡的異方性をマッピングすることで、大脳皮質と白質のより強固な鑑別が可能となり、てんかんの術前評価におけるMCDの描出が改善される可能性がある。

SIGNIFICANCE: By being sensitive to axons rather than myelin, mapping of microscopic anisotropy may yield a more robust differentiation of cortex and white matter and improve MCD delineation in presurgical evaluation of epilepsy.

© 2020 The Authors. Epilepsia published by Wiley Periodicals LLC on behalf of International League Against Epilepsy.