DTI-Bildgebung – Veränderungen der FA und des ADC während der Gehirnreifung

Mit der Diffusionstensor-Bildgebung (DTI) und der Messung der Kenngrößen fraktionale Anisotropie (FA) sowie apparenter Diffusionskoeffizient (ADC) lässt sich die Reifung der weißen Substanz beobachten. Moon et al. wollten feststellen, ob sich die beiden Kenngrößen noch in der Adoleszenz verändern und welchen Einfluss der Reifegrad der weißen Substanz auf die Stärke dieser Veränderungen hat.

AJR Am J Roentgenol 2011; 197: 704–712

Ausgangspunkt dieser Studie waren 2 Hypothesen:

Der FA-Anstieg und die ADC-Abnahme in der frühen Kindheit setzt sich bis zur Adoleszenz fort, und Regionen der weißen Substanz, die in der frühen Gehirnreifung relativ gering entwickelt sind, zeigen die stärksten Veränderungen.

In die Studie wurden 50 Mädchen und 37 Jungen im Alter von 4–18 Jahren aufgenommen, bei denen keine relevanten neurologischen, psychiatrischen oder sonstigen Erkrankungen vorlagen. Die DTI-Untersuchungen wurden in einem 3-T-MRT-System vorgenommen. Drei Neuroradiologen platzierten interessierende Regionen (ROI) in 10 Bereichen der weißen Substanz und haben die FA- und ADC-Werte dieser ROIs gemessen.

Zur Überprüfung der 1. Hypothese wurden die Veränderungen der beiden Kenngrößen mit dem Alter unter Anwendung der linearen Regression (p < 0,05) korreliert. Der Kontrolle der 2. Hypothese diente der Vergleich der durchschnittlichen FA- und ADC-Werte aller ROIs im Alter von 4–7 Jahren mit den Veränderungen dieser Werte im gesamten Studienkollektiv (4–18 Jahre) mithilfe der linearen Regression (p < 0,05) und der Kurvenangleichung.

Die mittleren Werte der FA reichten von 0,41 (± 0,04) in der frontalen weißen Substanz bis zu 0,61 (± 0,06) im Splenium des Balkens. Die mittleren ADC-Werte waren im oberen frontalen Bereich der weißen Substanz am niedrigsten (80 ± 0,04 10–5 mm2/s) und im Balkenknie an höchsten (112 ± 0,11 10–5 mm2/s). Mit dem Alter nahm die FA in allen 10 Regionen zu, wobei die Steigerungen in 6 Bereichen statistisch signifikant waren. Mit Ausnahme des Spleniums verringerten sich die ADC-Werte in allen 10 Regionen der weißen Substanz statistisch signifikant. Im Balkenknie kam es zu einer leichten Zunahme der ADC-Werte.

Unter der Voraussetzung der Kurvenangleichung war die Rate altersbedingter FA-Zunahmen tendenziell am größten, wenn die ursprünglichen FA-Werte (Alter 4–7 Jahre) niedrig waren (r = –0,384, p = 0,271). Umgekehrt war die Rate altersbedingter ADC-Abnahmen tendenziell größer, wenn die initialen ADC-Werte höher waren (r = 0,846, p = 0,001). Bei Werten ≤ 100 10–5 mm2/s im Alter von 4–7 Jahren nahm die ADC-Veränderung tendenziell mit zunehmenden initialen ADC-Werten ab. Bei initialen ADC-Werten > 100 10–5 mm2/s war die Rate der ADC-Veränderungen mit dem Alter annähernd 0.

Fazit

In dieser Studie nahmen die Werte für FA während der Kindheit und Adoleszenz kontinuierlich zu und die ADC ab. Die stärksten Veränderungen wurden in Regionen der weißen Substanz festgestellt, die im Altersbereich von 4–7 Jahren am wenigsten entwickelt waren. Damit konnten die beiden Hypothesen der Autoren insgesamt bestätigt werden.

Matthias Manych, Berlin