Hippocampal MR image optimization for early detection of intractable epilepsy

Abstract

DİRENÇLİ EPİLEPSİNİN ERKEN TANISI İÇİN HİPOKAMPUS MR GÖRÜNTÜLERİNİN OPTİMİZASYONU ÖZET Epilepsi, beyindeki sinir hücre kümelerininde zaman, zaman oluşan sinyal anormallikleri sonucu meydana gelen bir beyin bozukluğudur. Epilepsili insanların büyük bir çoğunluğu normal yaşamlarını antikonvulsan ilaç kullanarak devam ettirebilirler. Bununla birlikte hastaların %20 - 30'unda bir ya da birden fazla sayıda antiepileptik ilaç alınmasına rağmen tekrarlayıcı nöbetler devam eder. Bu gruptaki şanssız hastalar dirençli veya refrakter epilepsi grubunu oluştururlar. Bu gruptaki hastalarda lezyon lokalizasyonunu ve hastanın durumunun olabildiğince erken tespit edilmesi gerekir. Hipokampusun nöronal hasar nedeniyle oldukça duyarlı olduğu bilindiğinden bu bölge en çok araştırılan bölgedir. Hipokampus hacmi kaybının yetişkinlerdeki uzamış nöbetlerin nedeni olduğu bilinmektedir. Bu yüzden 30 dakikadan uzun süren ateşli nöbetleri olan çocukların hipokampuslarının zamanla atrofiye olacağı ve bu durumun MR kullanılarak tespit edilebileceği öne sürülmüştür. Anatomik yapıların noninvazif görüntülenmesinde seçkin bir teknik olduğu için MR, nöropatolojinin ilerlemesindeki öngörüde kullanışlı olabilir. Ardışık MR görüntülerinin hipokampal hacmin niteliksel değerlendirilmesinde kesin ve güvenilir olması beklenir. Sunulan bu tezde T2 haritalan yapılarak mevcut ticari multi MR sekanslarının hipokampusun incelenmesinde güvenilirlikleri karşılaştırılmıştır. Herhangi bir nöbet veya bilinen nöropatolojisi olmayan 20 sağlıklı gönüllü bu çalışmaya dahil edilmiştir. 1.5 Tesla (25Mt/m) tarayıcı kullanılarak dört çift eko (SE: Spin eko, TSE: Turbo spin eko, TGSE: Turbo gradyan spin eko, TIR: turbo inversion recovery TI:2000) ve bir üçlü eko sekansı ile aynı matrix ve yerlerden hipokampusun başına dik oblik koronal görüntüler alınmıştır. Hipokampus başından alınan aynı dairesel alanda T2 relaksasyon zamanları bilateral fonksiyon kopyalama yardımıyla bilgisayar desteği ile oluşturulmuş T2 haritaları kullanılarak ölçülmüştür. SD21erin ortalama değerleri ve her sekansın değişim katsayıları karşılaştırılmıştır Sonuç olarak en yüksek T2 ölçümleri TIR sekansı (ortalama: 147.7) ve en düşük T2 ölçümleri de SE sekansı ile elde edilmiştir. SE sekansı ayrıca en küçük SD değerleri, T2 değerlerinin en dar aralıkları ve değişim katsayısını vermiştir (standart sapma: 2:7, aralık: 71.4-83.0, değişim katsayısı: 3.5). TSE sekansı, SE hariç diğer sekanslardan daha küçük değişimin katsayısını vermiştir (4.3). Ölçüm alman bölgedeki T2 değerlerinin ortalama standart sapmaları, SE sekanslarında en küçük olarak tespit edilmiştir (3.4). Aynı taraftaki T2 değerleri arasındaki ortalama fark TGSE sekansında en küçük (-0.3) ve TIR sekansında en büyüktür (-2.2). En küçük aralık SE sekansı ile elde edilmiştir (2.7 - 5.7). Anahtar Kelimeler: MRI, epilepsi, hipokampus

IV HIPPOCAMPAL MR IMAGE OPTIMIZATION FOR EARLY DETECTION OF INTRACTABLE EPILEPSY ABSTRACT Epilepsy is a brain disorder in which clusters of nerve cells or neurons in the brain sometimes signal abnormally. Most of the people with epilepsy can live normal lives, as long as they take anticonvulsant medication. However, 20-30% of patients with epilepsy will continue to have recurrent seizures despite maximally tolerated trials, with single or multiple anti epileptic drugs (AEDs). This group of unfortunate patients constitute medically intractable or refractory epilepsy. For victims of intractable epilepsy it is vital to detect this condition and the location of the lesion causing it as early as possible. Since the hippocampus has long been known to be extremely sensitive to seizure induced neuronal damage, it is the most likely place to investigate. In fact, hippocampal volume loss has been shown to be linked to the development of intractable epilepsy in adults who have had prolonged seizures. Therefore, it has been hypothesized that the `hippocampal volume of children with prolonged (> 30 minutes) febrile seizures will atrophy over time and these changes can be quantified using MRI`. MRI has been considered for this application because being a sophisticated technique for non-invasively imaging anatomical structures, it can often be very useful in visual estimation of the progression of neuropathology. Sequential MR images are expected to provide reliable and accurate means to estimate quantitatively hippocampal volumes. In the present thesis the reliability of the commercially available multi- (four dual- and one triple ) echo MR sequences have been compared by generating T2 maps. Twenty healthy voluenteers without any history of seizure or known neuropathology were included in the study. Oblique coronal images perpendicular to the head of the hippocampus were obtained using a 1,5T (25mT/m) scanner Four dual echo sequences were performed with identical matrix and field of view: Spin echo (SE), turbo spin echo (TSE), turbo gradient spin echo (TGSE), turbo inversion recovery with TI = 2000 (TIR). In addition a triple echo (TSE3) sequence was also performed. T2 relaxation of the same circular area of the hippocampal head were measured on computer generated T2 maps by copying function bilaterally. Mean value with stadndard deviation (SD) and cofficient of variation (cov) of each sequence were compared. The highest T2 measurements were obtained with the TIR sequence (mean: 147.7) and the lowest were obtained with the SE sequence (mean:76.5). SE sequence also produced the smallest SD, narrowest range of T2 values and coefficent of variation accordingly (SD = 2.7, range = 71.4-83.0, cov = 3.5). The TSE3 sequence provided a smaller cofficient of variation (cov = 4.3) than the other sequences except the SE. The mean standard deviations of the T2 values within the region of interest (ROI) was also smallest for the SE sequence (mean SD = 3.4). The mean difference between the T2 values of each side was smallest for the TGSE sequence (-0.3) and greatest for the TIR sequence (-2.2). The smallest range was obtained with the SE sequence (2.7, -5.7). Keywords: MRI, epilepsy, hippocampus