ÖZET

Amaç:

Bu çalışmanın amacı, beynin farklı anatomik bölgelerindeki diffüzyon değerlerinin değişkenliğinin ortaya konmasıdır.

Gereç ve Yöntem:

3 Tesla MR cihazında beyin görüntülemesi yapılan 190 hastanın diffüzyon MR görüntüleri değerlendirilmiştir. Hastalar 20-29, 30-39, 40-49, 50-59, 60-69 yaşları arasında gruplara ayrılmışlardır. ROIler frontal, temporal, oksipital, paryetal loblara, her iki serebelluma ve talamuslara her iki hemisferde eşit boyutta olacak şekilde yerleştirilmiştir. Elde edilen ADC değerleri ventrikülden elde edilen ADC değerlerine bölünerek standardize edilmiştir.

Bulgular:

Çalışmaya yaşları 20 ile 69 arasında değişen 97 erkek, 93 kadın olmak üzere, 190 hasta dahil edilmiştir.

ADC değerlerinin ortalaması frontal lobda=726,8x10^-3 mm²/sn (532-945x10^-3 mm²/sn), serebellumda=680x10^-3 mm²/sn (586-816x10^-3 mm²/sn), talamusta=725,8x10^-3 mm²/sn (609-996x10^-3 mm²/sn), temporal lobda=791,2x10^-3 mm²/sn (448-945x10^-3 mm²/sn), paryetalde: 789,9x10^-3 mm²/ sn (671-935x10^-3 mm²/sn), oksipitalde=790,6x10^-3 mm²/sn (690-973 x10^-3 mm²/sn) olarak bulunmuştur. Tüm beyin değerlendirildiğinde parankim/ ventrikül ADC değerleri talamus, paryetal ve oksipital loblarda sağ ve sol lob arasında anlamlı fark izlenmezken (sırasıyla p=0,600, p=0,430, p=0,227), frontal, temporal loblarda ve serebellumda anlamlı fark saptanmıştır (sırasıyla p=0,011, p=0,000, p=0,000). Tüm loblar için yaş grupları arasında anlamlı fark izlenmiştir. Frontal lob, serebellum, talamus, temporal, paryetal ve oksipital lob değerlendirildiğinde en yüksek ADC değerleri 60- 69 yaşları arasında elde edilmiştir (748±44x10^-3 mm²/sn, 689±34x10^-3 mm²/sn, 731± 41x10^-3 mm²/sn, 827±41x10^-3 mm²/sn, 809±56x10^-3 mm²/sn, 821±56x10^-3 mm²/sn).

Sonuç:

Beynin farklı anatomik bölgelerinde, aynı anatomik bölgede olsa da farklı yaş gruplarında diffüzyon değerleri değişmektedir.

Giriş

Diffüzyon MR görüntüleme canlı dokudaki sıvı moleküllerinin Brownian hareketini saptayan bir yöntemdir ve esas olarak iskemik beyin hastalıklarında kullanılır. Ancak tümörlerin ve nörodejeneratif hastalıkların değerlendirilmesinde de yaygın olarak kullanılmaktadır (1). Diffüzyon MR görüntüleme ile elde edilen “apparent diffusion coefficient” (ADC) değerleri ile konvansiyonel görüntülemede patoloji görünür hale gelmeden hastalıkların saptanabileceği bilinmektedir (2). Daha önce yapılan nörogörüntüleme çalışmalarında beyin difüzivitesinde yaşa ve cinsiyete bağlı farklılıklar olduğu, her iki hemisfer arasında ADC değerlerinin değişebildiği bildirilmiştir (3, 4). Bu çalışmanın amacı, beynin farklı anatomik bölgelerindeki diffüzyon değerlerinin, lokalizasyona, yaşa ve cinsiyete bağlı değişkenliğinin ortaya konmasıdır.

Gereç ve Yöntem

Çalışma için etik kurul onayı alınmıştır. 3 Tesla MR cihazında (Siemens Magnetom Verio, Erlangen, Almanya) rutin beyin MR incelemeleri yapılan, beyninde yer kaplayan lezyonu olmayan, bilinen kemoterapi ve radyoterapi hikayesi bulunmayan, demyelinizan lezyonu olmayan, hareket artefaktları görülmeyen, 190 hasta, her grupta kadın-erkek oranı eşit olacak şekilde çalışmaya dahil edilmiştir. Hastaların diffüzyon MR görüntüleri ve ADC haritaları değerlendirilmiştir. Diffüzyon parametreleri şu şekildedir: Single shot spin echo, echo planar teknik, 5 mm kesit kalınlığı, matrix: 128x96, FOV=360, tarama zamanı=40 sn, b=1000 s/mm², 28 aksiyel görüntü. ADC haritaları cihaz tarafından otomatik olarak oluşturulmuştur.

Hastalar 20-29, 30-39, 40-49, 50-59, 60-69 yaşları arasında gruplara ayrılmışlardır. Her gruba eşit sayıda kadın ve erkek düşmüştür.

İlgi alanları (ROI’ler) frontal, temporal, oksipital, paryetal loblara, her iki serebellar hemisfere 1,2 cm² ve talamuslara 0,7 cm² boyutunda ve her iki hemisferde eşit boyutta olacak şekilde yerleştirilmiştir (Şekil 1). Frontal lobda lateral ventrikül inferior düzeyinde beyaz cevhere, paryetal lobda lateral ventrikül gövde düzeyinde beyaz cevhere, oksipital lobda lateral ventrikül oksipital hornu düzeyinde beyaz cevhere ve temporal lobda lateral ventrikül temporal hornu düzeyinde beyaz cevhere yerleştirilmiştir. ROI’ler yerleştirilirken rutin MR incelemelerinden kontrol edilerek ROI lokalizasyonunda iskemik-gliotik odak gibi lezyonların olmamasına dikkat edilmiştir. Her iki tarafta lateral ventrikül gövdelerine ROI yerleştirilmiştir. Elde edilen ADC değerleri ventrikülden elde edilen ADC değerlerine bölünerek standardize edilmiştir.

Beynin sağ ve sol yarısı arasındaki ADC değerlerinin ölçümü, ADC değerleri ve hastaların yaşları arasındaki korelasyon, kadın ve erkek arasında ADC değerleri arasındaki farklılık değerlendirilmiştir.

İstatistiksel Analiz

Tanımlayıcı istatistikler metrik değişkenler için ortalama ± standart sapma şeklinde verilmiştir. İki bağımsız grubun karşılaştırılmasında parametrik test varsayımları karşılandığında Student’s t-testi, karşılanmadığında Mann-Whitney U testi, bağımlı grupların karşılaştırılmasında parametrik test varsayımları karşılandığında Paired sample t-testi, karşılanmadığında Wilcoxon testi kullanılmıştır. Gruplar arası korelasyonların değerlendirilmesinde Spearman’s korelasyon katsayısı değerlendirilmiştir.

Bulgular

Çalışmaya yaşları 20 ile 69 arasında değişen 95 erkek, 95 kadın olmak üzere, 190 hasta dahil edilmiştir. ADC değerlerinin ortalaması temporal lobda 791,2x10^-3mm²/sn (448-945x10^-3mm²/sn), oksipital lobda= 790,6x10^-3mm²/sn (690-973x10^-3mm²/sn), paryetal lobda= 789,9x10^-3mm²/sn (671-935x10^-3mm²/sn), frontal lobda= 726,8x10^-3mm²/sn (532-945x10^-3mm²/sn), talamusta= 725,8x10^-3mm²/sn (609-996x10^-3mm²/sn), serebellumda: 680x10^-3mm²/sn (586-816 x10^-3mm²/sn) olarak bulunmuştur.

Sağ ve sol lob arasında ADC ve standardize ADC değerleri için frontal (p=0,010, p=0,021, sırasıyla), temporal loblarda (p=0,000, p=0,000, sırasıyla) ve serebellumda (p=0,000, p=0,000, sırasıyla) anlamlı fark saptanırken, talamus (p=0,601, p=0,239, sırasıyla), paryetal (p=0,435, p=0,430, sırasıyla) ve oksipital loblarda (p=0,231, p=0,229, sırasıyla) anlamlı fark izlenmemiştir (Tablo 1). Erkeklerde sağ ve sol lob arasında ADC ve standardize ADC değerleri için frontal (p=0,001, p=0,000, sırasıyla) ve temporal lobda (p=0,000, p=0,000, sırasıyla) ve serebellumda (p=0,000, p=0,000, sırasıyla) anlamlı fark saptanırken, talamus (p=0,850, p=0,886, sırasıyla), paryetal (p=0,390, p=0,392, sırasıyla), ve oksipital loblarda (p=0,566, p=0,349, sırasıyla) anlamlı fark izlenmemiştir. Kadınlarda sağ ve sol lob arasında ADC ve standardize ADC değerleri için temporal lobda (p=0,001, p=0,003, sırasıyla) ve serebellumda (p=0,031, p=0,047, sırasıyla) anlamlı fark saptanırken, talamus (p=0,382, p=0,123, sırasıyla), paryetal (p=0,860, p=0,826, sırasıyla), frontal (p=0,998, p=0,806, sırasıyla) ve oksipital loblarda (p=0,264, p=0,481, sırasıyla) anlamlı fark izlenmemiştir (Tablo 2).

60 yaş altı kişilerde sağ ve sol lob arasında ADC ve standardize ADC değerleri için temporal lobda (p=0,000, p=0,000, sırasıyla) ve serebellumda (p=0,000, p=0,000, sırasıyla) anlamlı fark saptanırken, talamus (p=0,527, p=0,999, sırasıyla), paryetal (p=0,155, p=0,191, sırasıyla), frontal (p=0,172, p=0,099, sırasıyla) ve oksipital loblarda (p=0,406, p=0,403, sırasıyla) anlamlı fark izlenmemiştir. Altmış yaş üstü kişilerde sağ ve sol lob arasında ADC ve standardize ADC değerleri için talamus (p=0,039, p=0,020, sırasıyla), frontal (p=0,008, p=0,040, sırasıyla) ve temporal lobda (p=0,000, p=0,000, sırasıyla), serebellumda (p=0,034, p=0,004, sırasıyla) anlamlı fark saptanırken, paryetal (p=0,457, p=0,574, sırasıyla) ve oksipital loblarda (p=0,348, p=0,370, sırasıyla) anlamlı fark izlenmemiştir (Tablo 3).

Frontal lob, serebellum, talamus, temporal, paryetal ve oksipital lob değerlendirildiğinde en yüksek ADC değerleri 60-69 yaşları arasında elde edilmiştir (748±44 x10^-3mm²/sn, 689± 34x10^-3mm²/sn, 731± 41x10^-3mm²/sn, 827±41x10^-3mm²/sn, 809±56x10^-3mm²/sn, 821±56x10^-3mm²/sn) (Tablo 4). ADC değerleri ile yaş arasında (talamus ve oksipital lob haricinde) pozitif yönde korelasyon mevcuttur. Ancak korelasyon katsayıları düşüktür (r=0,153-0,375; en yüksek korelasyon katsayısı sol temporal lob için 0,375) (Tablo 5, Şekil 2).

Tartışma

Diffüzyon görüntüleme su moleküllerinin diffüzyonunu değerlendirmekte kullanılmaktadır. İn vitro sıvıda diffüzyon hareketi izotropikken, in vivo sıvılarda diffüzyon hareketi doku mikroyapılarından kaynaklanan bariyerler sebebiyle anizotropik olabilmektedir (5). Beynin farklı bölgelerinin volümleri, metabolik aktiviteleri ve nöronal hücre yoğunluğu farklılık göstermektedir (6-9). Bu sebeple beynin farklı bölgelerinin diffüziviteleri de farklıdır. Korteks ile beyaz cevher arasında diffüzivite farklılıkları olduğu gösterilmiştir (1). Bu çalışmanın sonuçlarına göre tüm yaş grupları göz önüne alındığında beynin her iki hemisferinde bazı bölgelerde ADC değerleri farklıdır. Frontal lobda sağda diffüzivite yüksek izlenirken, diğer tüm bölgelerde sol serebral hemisferde daha yüksek diffüzivite izlenmiştir. Frontal, temporal loblarda ve serebellumda her iki hemisfer arasında anlamlı difüzivite farkı vardır. Ancak talamus, paryetal ve oksipital loblarda istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmamıştır. Literatürde benzer şekilde yapılmış çalışmalar bulunmakta olup, sonuçlar tartışmalıdır (3, 4). Frontal ve temporal loblarda her iki hemisfer arasında ADC değerlerinde farklılık diğer çalışmalarda da saptanmıştır (3, 4). Hemisfere göre ADC değerlerinde fark izlenmeyen çalışma da bulunmaktadır (1). Çalışmamızda saptadığımız hemisferik farklılık dominant hemisfere bağlı olabilir. Ancak dil merkezi genellikle solda dominant olmasına rağmen çalışmamızda, daha önce yapılan bir çalışma ile benzer şekilde sol temporal lobun diffüzivitesi sağa oranla artmış görünümdedir (3). Diğer çalışmalardan farklı olarak bizim çalışmamızda serebellumda da ADC değerleri açısından fark izlenmiştir.

Çalışmamızda daha önce yapılan bazı çalışmalar ile benzer şekilde yaş ile ADC değerleri arasında pozitif yönde korelasyon bulunmuş olup, ilerleyen yaş ile birlikte ADC değerleri artmıştır (3, 10, 11). Ekstrasellüler mesafede giderek artan genişleme, nöron ve myelin kaybı bu değişikliğe neden olabilir (10). Ancak literatürde yaş ile ADC değerlerinin değişmediğini öne süren çalışmalar da vardır (1). Bahsedilen bu çalışmada ADC değerleri BOS’a göre normalize edilmemiş olup, BOS’un ADC değerlerinin yaşa göre farklılık gösterildiği, fakat bunun da BOS akım artefaktlarına bağlı olabileceği öne sürülmüştür. Biz çalışmamızda yaş ile BOS ADC değerleri arasında anlamlı korelasyon bulmadık. Bu sebeple ADC değerlerinin yaştan etkileniyor olduğunu düşünmekteyiz.

Talamusta 60 yaş altında izlenmeyen, ancak 60 yaş üstünde izlenen ADC değerlerinde farklılık bir diğer çalışmada da saptanmıştır (3).

Çalışmamızda kadınlarda sadece dört bölgede yaş ile ADC değerleri arasında korelasyon izlenirken, erkeklerde yedi bölgede korelasyon mevcuttur. Benzer bulgu daha önce literatürde bildirilmiştir (3). Östrojenin immatür sıçan beyninde myelin matürasyonunu akselere ettiği bildirilmiştir. Son yıllarda östrojenin nöroprotektif etkisi gösterilmiş olup, post-menopozal östrojen kullanımının Alzheimer hastalığı riskini ve ciddiyetini azalttığı bildirilmiştir (3, 12, 13). Kadınlarda yaş ile ADC değerlerinde belirgin korelasyon izlenmemesi bununla açıklanabilir.

Bu çalışmanın kısıtlamaları vardır. Bunlardan en önemlileri hastaların dominant hemisferlerinin göz önüne alınmamış olması ve her gruba düşen hasta sayısının az olmasıdır.

Sonuç

Sonuç olarak; her merkez kendi MR cihazından elde edilen görüntülerde normal popülasyonda ADC değerlerini ölçmeli ve varsa hemisferler arası farklılığı ortaya koymalı, rutin MR görüntülerini değerlendirirken bu farklılıklara göre, yaş ve cinsiyete göre düzeltme yapmalıdır.

Yazarlık Katkıları

Konsept: E.P., İ.M.E., Dizayn: E.P. Veri Toplama veya İşleme: E.P., AGÇ, Analiz veya Yorumlama: E.P., A.G.Ç., Literatür Arama: E.P. Yazan: E.P.

Etik Kurul Onayı: Çalışma için Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Klinik Araştırmalar Etik Kurul’undan etik kurul onayı alınmıştır (Karar no: 03-201-19).

Hasta Onamı: Hastalardan onam alınmıştır.

Hakem Değerlendirmesi: Editörler kurulunun dışından olan kişiler tarafından değerlendirilmiştir.

References

Helenius J, Soinne L, Perkiӓ J, Salonen O, Kangasmӓki A, Kaste M, Carano RAD, Aronen HJ, Tatlisumak T. Diffusion-Weighted MR Imaging in Normal Human Brains in Various Age Groups. AJNR. 2002;23:194-200.

Shimony JS, McKinstry RC, Erbil A, et al. Quantitative diffusion-tensor anisotropy brain MR imaging: normative human data and anatomic analysis. Radiol. 1999;212:770-784.

Naganawa S, Sato K, Katagiri T, et al. Regional ADC values of the normal brain: differences due to age, gender, and laterality. Eur Radiol. 2003;13:6-13.

Fabiano AJ, Horsfield MA, Bakshi R. Interhemispheric Asymmetry of Brain Diffusivity in Normal Individuals: A Diffusion-Weighted MR Imaging Study. AJNR. Am J Neuroradiol. 2005;26:1089-1094.

Harada K, Fujita N, Sakurai K, et al. Diffusion imaging of the human brain: a new pulse sequence application for a 1.5-T standard MR system. AJNR Am J Neuroradiol. 1991;12:1143–1148.

Good CD, Johnsrude I, Ashburner J, et al. Cerebral asymmetry and the effects of sex and handedness on brain structure: a voxel based morphometric analysis of 465 normal adult human brains. Neuroimage. 2001;14:685-700.

Penhune VB, Zatorre RJ, MacDonald JD, et al. Interhemispheric anatomical differences in human primary auditory cortex: probabilistic mapping and volume measurement from magnetic resonance scans. Cereb Cortex. 1996;6:661-672.

Szabo CA, Lancaster JL, Xiong J, et al. MR imaging volumetry of subcortical structures and cerebellar hemispheres in normal persons. AJNR Am J Neuroradiol. 2003;24:644-647.

Willis MW, Ketter TA, Kimbrell TA, et al. Age, sex, and laterality effects on cerebral glucose metabolism in healthy adults. Psychiatry Res. 2002;114:23-37.

Gideon P, Thomsen C, Henriksen O. Increased self-diffusion of brain water in normal aging. J Magn Reson Imaging. 1994;4:185-188.

Nusbaum AO, Tang CY, Buchsbaum MS, et al. Regional and global changes in cerebral diffusion with normal aging. Am J Neuroradiol. 2001;22:136-142.

Hosoda T, Nakajima H, Honjo H. Estrogen protects neuronal cells from amyloid beta-induced apoptotic cell death. Neuroreport. 2001;12:1965-1970.

Savaskan E, Olivieri G, Meier F, et al. Hippocampal estrogen beta-receptor immunoreactivity is increased in Alzheimer’s disease. Brain Res. 2001;908:113-119.

3 Tesla MR Cihazında Beyin Diffüzyon Değerlerinde Hemisferik Farklılıklar