Einfluss unterschiedlicher Normkollektive auf die Abschätzung regionaler Hirnvolumenveränderungen

Zielsetzung Die automatisierte Abschätzung von Hirnvolumenveränderungen basiert üblicherweise auf dem Vergleich mit einem Kollektiv gesunder Probanden. Wir untersuchen den Einfluss verschiedener Normkollektive auf die Abschätzung regionaler Hirnvolumenveränderungen.

Material und Methoden Als Normkollektive wurden das Lifespan Human Connectome Project Aging (HCPA, n = 687), die gesunden Kontrollen der Parkinsonʼs Progression Markers Initiative (PPMI, n = 260) sowie das Nathan Kline Institute Rockland Sample (Rockland, Baseline1, n = 1.294) verwendet. T1-Datensätze wurden standardisiert vorverarbeitet (Segmentierung der grauen Substanz, Normalisierung, Modulation, räumliche Glättung). Mittelwerts- und Standardabweichungskarten wurden für jedes Geschlecht und Alter (± 2 Jahre) berechnet. M. Alzheimer (AD) Patienten wurden aus der Alzheimerʼs Disease Neuroimaging Initiative selektiert: Alter: < 76 Jahre, Visit: Screening, T1-Bildgebung, Schichtdicke: 1 mm (n = 31, 12 weiblich, 69,7 Jahre mittleres Alter). Diesen wurden 31 passende gesunde Probanden (CN) anhand Alter, Geschlecht und dem MRT Model zugeordnet. Mit der Open Source Software veganbagel (https://github.com/BrainImAccs/veganbagel) wurden voxel-weise für jedes Normkollektiv farbkodierte z-Wert-Karten errechnet und mit den originären 3D T1 Datensätzen fusioniert. An diesen wurde das Vorliegen mesiotemporaler Atrophie durch zwei vollständig geblindete Neuroradiologen ermittelt und die Sensitivität und Spezifität für die Diagnose AD ermittelt.

Ergebnisse Die Bewerter stimmten hinsichtlich der Einordnung AD und CN zu 100% überein. Sensitivität und Spezifität für das HCPA Normkollektiv lagen bei 96% und 79%, für PPMI bei 97% und 83% sowie für Rockland bei 100% und 76%. Bei 4 AD Patienten und 2 CN Subjekten ergaben sich Abweichungen zwischen den Normkollektiven (Fleiss Kappa = 0,86).

Schlussfolgerungen Die automatisierte Abschätzung regionaler Hirnvolumenveränderungen liefert unabhängig vom zugrundeliegenden Normkollektiv konsistente Ergebnisse und eine exzellente Sensitivität für AD.

Publication History

Article published online:
11 May 2021