Dikkat eksikliği ve hiperaktivite bozukluğu olan çocuklarda dinlenme hali fonksiyonel MR görüntülemenin kliniğe katkısının görüntü işleme teknikleri ile araştırılması

Abstract

Vücudumuzun en karmaĢık organı olan beynin çalıĢmasının anlaĢılması üzerine yapılançalıĢmalar artan bir hızla devam etmektedir. Fonksiyonel manyetik rezonansgörüntüleme (fMRG) tekniği; beynin fonksiyonlarının araĢtırılması amacıyla geliĢtirilenmanyetik rezonans (MR) görüntüleme tabanlı çalıĢan çağımızın en popüler yöntemidir.Bu teknik beynin çalıĢması esnasında ihtiyaç duyduğu oksijen tüketimi bilgisi olan kanoksijen seviyesine bağlı (Blood Oxygenation Level Dependent-BOLD) sinyalinölçülmesi esasına dayanır. BOLD sinyali beyinde oksijen tüketiminin arttığı bölgelerdeküçük genlik miktarlarında artıĢ gösterir. Ġnsan beyni genel vücut ağırlığımızın yaklaĢık%2'sini temsil ederken, özel kognitif bir görev sürdürmediğinde bile vücudumuzunürettiği enerjinin yaklaĢık %20'sini tüketir. AraĢtırmacıların ilgisini çeken bu durumbeynimizin bir görevle meĢgul olmadığı zamanlarda bile etkili bir çalıĢma potansiyelinesahip olduğunun kanıtıdır. Dinlenme hali fonksiyonel MR görüntüleme (dh-fMRG)yöntemi ise beynimizin herhangi bir görev icra etmez iken oluĢan BOLD sinyalitemelinde beynin fonksiyonel çalıĢmasını inceleyen çok özel bir metottur. dh-fMRGçalıĢmaları beynin durağan durumu hakkında önemli bilgiler verdiği için son yıllarınilgi odağı haline gelmiĢtir.fMRG tekniği ile günümüzde nörolojik, psikiyatrik, biliĢsel ve beyinle ilgili pek çokhastalığın ve durumun araĢtırılması yapılabilmektedir. Dikkat eksikliği ve hiperaktivitebozukluğu (DEHB) çocukluk çağlarında baĢlayan ve eriĢkinlikte de devam edebilennöropsikiyatrik bir hastalıktır. DEHB oluĢumu ve geliĢimi beyinde pek çok fonksiyonelağ yapısını etkileyebilen bir görüntü sergilemektedir. Bu tez çalıĢmasında ErciyesÜniversitesi Mustafa Eraslan ve Fevzi Mercan Çocuk Hastanesi Çocuk RadyolojiBölümü'nden elde edilen dh-fMR görüntüleri kullanılarak 9-16 yaĢ aralığındakiDEHB'li çocuklarda beynin fonksiyonel olarak sağlıklılara göre değiĢen aktivasyonfarklılıkları incelenmiĢtir. Fonksiyonel MR görüntüleri analizi konusunda en yaygınkullanılan tohum tabanlı analiz ile bağımsız bileĢen analizi yöntemleri kullanılarakbağlantısallık farkları analiz edilmiĢtir. Analiz sonuçlarında grup içi ve gruplar arasıkarĢılaĢtırmalar için istatistiki testler uygulanarak anlamlı farklar elde edilmiĢtir. Analizsonuçlarına göre DEHB'li çocuklar normal geliĢimli çocuklar ile karĢılaĢtırıldığındabeyinde pek çok bölge ve ağda değiĢikliklerin meydana geldiği görülmüĢtür. Genelolarak singulat, sensorimotor, varsayılan mod ağı, yüz tanıma, epizodik hafıza gibi pekçok bölgede anlamlı farklılıklar elde edilmiĢtir. Elde edilen farklar bu konudaki literatürve klinik bilgilere destek olabilecek DEHB etiyolojisini ve geliĢiminiaçıklamak bakımından oldukça önemli sonuçlar ortaya çıkarmıĢtır. Ayrıca bu tezçalıĢması ile fonksiyonel MR görüntüleri ve analizi konusunda ciddi bir tecrübeyeulaĢılarak bu ve baĢka konularda yapılabilecek yeni çalıĢmalar için zeminoluĢturulmuĢtur.Anahtar Kelimeler: Dinlenim durumu fonksiyonel magnetik rezonans görüntüleme,Dikkat eksikliği ve hiperaktivite bozukluğu, Fonksiyonelbağlantısallık, Dinlenme hali ağları.

Studies on understanding the brain, the most complex organ of our body, haveacceleratingly grown. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) technique is oneof the most popular methods of our age, being developed in order to investigate brainfunctions based on magnetic resonance (MR). This technique is based on measuring theblood oxygenation level dependent (BOLD) signal, which is an information on theoxygen consumption needed during brain activity. The BOLD signal increases in littlemagnitudes in brain regions with increased oxygen consumption. While the humanbrain represents approximately 2% of the general body weight, it consumes about 20%of the energy produced by our body, even when not performing a special cognitive task.Exciting the attention of investigators, this is a proof that our brain possesses aneffective working potential, even when not performing a task. The resting statefunctional MR imaging (rs-fMRI) method is a special procedure that evaluates thefunctional working of the brain based on the BOLD signal while the brain is notperforming any task. rs-fMRI studies are one of the most popular foci of attention, sincethey provide significant information on the resting state of the brain.Today, the fMRI allows to study many neurologic, psychiatric and brain-relateddiseases and conditions. Attention deficit and hiperactivity disorder (ADHD) is aneuropsychiatric disease that may begin in childhood and continue in adulthood. ADHDformation and development may present with a manifestation affecting many functionalnetworks in the brain. In this thesis study, changing functional activation differences inchildren with ADHD aged between 9 and 16 years compared to healthy individuals areevaluated using rs-fMR images obtained from the Department of Pediatric Radiology atthe Erciyes University Mustafa Eraslan and Fevzi Mercan Children's Hospital.Connectivity differences were analysed using seed-based analysis and independentviiicomponent analysis methods, which are the most common methods used in functionalMR image analysis. In the results of the analysis, statistical tests were performed forintragroup and intergroup comparisons, and significant differences were found.According to the analysis results, many alterations in regions and networks of the brainwere observed in children with ADHD compared to children with normal development.In general, significant changes were seen in numerous regions, including cingulate,sensorymotor, default mode network, face recognition, and episodic memory. Theobtained differences have revealed considerable results in terms of explaining theetiology and development of ADHD, supporting the literature and clinical knowledgeon this topic. Moreover, a serious experience was gained in functional MR imaging andits analysis with this thesis study, providing basis for further studies in this topic andother topics.Keywords: Resting state functional magnetic resonance imaging, Attention deficithyperactivity disorder, Functional connectivity, Resting state networks.