Measurement of cerebral perfusion in parkinson`s disease with mild cognitive impairment using arterial spin labeling MRI

Abstract

Hafif kognitif bozukluk, Parkinson hastalığının (PH) yaygın bir belirtisidir.Parkinson hastalığında hafif kognitif bozukluk (PH-HKB) tanısında kullanılacak nesnel görüntüleme biyoişaretleyicileri gerekmektedir. Atardamar fırıl etiketleme MRG(ASL-MRG) kontrast madde ya da iyonlaştırıcı radyasyon kullanmadan serebral kanakışını (SKA) ölçmeyi sağlamaktadır. Bu çalışmada, 19 PH-HKB ve 19 işlevsel normal Parkinson hastasında (PH-KN) ASL-MR görüntüleri, 3T manyetik alanda alındı.SKA haritaları perfüzyonün tek çıkarım ile kantitatif görüntülenmesi (QUIPSS II) formülü kullanılarak atardamar kan hacmi (aKH) düzeltmesi ile hesaplandı. SKA veaKH haritaları FSL'de T2 ağırlıklı MR görüntülerinin içine yerleştirilerek birleştirildive MNI152 beyin atlasıyla çakıştırıldı. PH-HKB ve PH-KN hastaları arasında çeşitlibeyin bölgelerinin SKA ve aKH değerleri karşılaştırıldı. aKH düzeltmesi yapılarakve yapılmayarak hesaplanan SKA haritalarının histogram parametrelerindeki farklılıklar değerlendirildi. Nöropsikolojik test skorları ve SKA değerleri arasındaki korelasyonlar değerlendirildi. Her grubun farklı beyin bölgelerindeki SKA değerleri birbirleriyle karşılaştırıldı. Bir grafiksel kullanıcı arayüzü ASL-MRG'den SKA değerlerinihesaplamak için MATLAB'de tasarlandı. PH-HKB ve PH-KN hastaların SKA değerleri arasında istatiksel olarak anlamlı fark yoktu. PH-HKB ve PH-KN gruplarının beyinbölgelerindeki SKA değerleri arasında bazı varyasyonlar vardı. PH-HKB hastalarınınbazı beyin bölgelerinde SKA değerleri ile nöropsikolojik test skorları arasında negatifbir korelasyon eğilimi vardı. Bu çalışmanın sonuçlarının diğer MR parametreleri ilebirleştirilmesiyle PH-HKB tanısı için MR temelli bir biyoişaretleyicinin tanımlanmasımümkün olabilir.

Mild cognitive impairment is a common symptom of Parkinson's disease (PD).Objective imaging biomarkers are required for the diagnosis of PD with mild cognitiveimpairment (PD-MCI). Arterial spin labeling MRI (ASL-MRI) enables the measurement of cerebral blood flow (CBF) without using contrast agent or ionizing radiation.In this study, ASL-MR images of 19 PD-MCI and 19 cognitively normal PD (PD-CN)patients were acquired at 3T. CBF maps were calculated with arterial blood volume(aBV) correction using the quantitative imaging of perfusion using a single subtraction(QUIPSS II) formula. CBF and aBV maps were fused into T2 weighted (T2w) MRimages, and registered to MNI152 brain atlas in FSL. The CBF and aBV values ofseveral brain regions were compared between PD-MCI and PD-CN patients. The differences in histogram parameters of CBF maps, which were estimated with and withoutaBV correction, were assessed. The correlations between the neuropsychological testscores and CBF values were assessed. The CBF values in different brain regions of eachgroup were compared with each other. A graphical user interface (GUI) was designedin order to calculate CBF maps out of ASL-MRI in MATLAB. There were not anystatistically significant differences between the CBF values of PD-MCI and PD-CNpatients. There were some variations between the CBF values of the brain regions inPD-MCI and PD-CN groups. There was a trend of a negative correlation between theneuropsychological test scores and the CBF values in some brain regions of PD-MCIpatients. The results of this study combined with other MR parameters might enablethe definition of an MR based biomarker for PD-MCI diagnosis.