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# 健康科学# 放射線学と画像診断

パーキンソン病患者の認知機能低下をMRIで検出する

この研究は、MRIがパーキンソン病の認知低下を時間をかけて追跡する方法を探るものだよ。

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パーキンソン病(PD)は、動きの問題でよく知られてるけど、思考や記憶の変化といった深刻な非運動問題を引き起こすこともあり、それが認知症につながることもある。パーキンソン病の人は、病気がない人と比べて認知症を発症するリスクが6倍高いんだ。この認知症は日常生活においてより大きな課題をもたらし、他の種類の認知症と比べて医療費も増える。

科学者たちは、パーキンソン病のような病気による脳の衰退を治療する新しい方法を見つけてきているけど、これらの治療を早く始める必要があるよ。パーキンソン病に関連する早期の認知症の兆候を示す患者を特定することで、より早く適切な治療を受ける手助けができる。認知症の進行をモニタリングすることは、介護者や医者が患者の状態の変化をうまく管理するために不可欠だ。

最近まで、パーキンソン病患者の認知症の初期段階を追跡するためにMRIスキャンを使うことはあまり成功してなかった。従来の方法は脳の領域の大きさを測ることに焦点を当てていて、初期の脳の健康の変化を捉えるには敏感すぎない場合がある。代わりに、科学者たちは脳の組織の組成の変化を観察することで、この病気の進行に関するより良い洞察が得られるかもしれないことを見つけた。

研究者たちは、定量的感受性マッピング(QSM)という新しい技術が脳の組織内の鉄のレベルが高いことに関連する変化を検出できることを発見した。QSMは特定の脳領域で鉄のレベルが上昇していることを特定し、それがパーキンソン病の患者の認知機能や運動能力の低下に関連していることを示した。高い鉄のレベルは脳細胞を損傷する有害な反応を引き起こし、認知機能の低下に寄与することがある。

ただし、QSMが将来的に記憶問題を発展させる人々の脳の変化を一貫して検出できるかはまだわからない。病気の進行に伴う脳の変化を追跡する能力についても理解する必要がある。ほとんどのQSM研究は、時系列で全脳を見ているのではなく、特定の脳領域に焦点を当ててきた。

研究概要

私たちの研究では、QSMがパーキンソン病の人々の認知機能低下に関連する脳の変化を3年間にわたって特定できるかを探求することを目指した。私たちは、研究の開始時に主要な脳領域で感受性が高いことが、後の重度の認知問題に関連していると期待していた。また、感受性と認知問題の関連が時間とともに強くなると考えていた。

さらに、病気が進行するにつれて、QSMの値は通常の加齢によるものを超えて増加するだろうと信じていた、特に鉄分の多い脳の領域で。

参加者と方法

今回の研究には、初期から中期のパーキンソン病と診断された107人の個人が参加した。これらの参加者は49歳から80歳の間で、研究中は通常のパーキンソン病治療を受けていた。さらに、神経疾患や精神疾患のない37人のコントロールも研究に含まれた。

参加者は、最初の訪問から約3年後にフォローアップの評価に戻ってきた。元のグループから89人が戻り、脳画像の徹底的な品質チェックの後、81人が研究の最終分析に含まれた。

両方の時点で、参加者は認知機能と運動機能の両方をカバーするさまざまな臨床評価を受けた。これらの評価は思考能力、記憶、身体の動きのさまざまな側面を測定することを目的としていた。

MRIスキャンのプロセス

最初とフォローアップの訪問の両方で、脳の画像をキャプチャするためにMRIスキャンが実施された。QSMデータは、研究者がMRIからの磁場に対する脳の異なる領域の反応を見られるように特別なスキャン方法を使用して取得された。

脳の画像は、正確性を確保するために詳細なアプローチを使用して処理された。これには、背景ノイズの除去、信頼性のための画像調整、参加者間での画像の整合性の確認などのさまざまなステップが含まれた。

統計分析

収集したデータを分析するために、包括的な統計的方法を利用した。まず、パーキンソン病とコントロール群の間の磁気感受性の違いを探し、年齢や性別などの要因を考慮しながらデータを分析した。

次に、研究の開始時の感受性レベルが、最初やフォローアップ訪問時の認知および運動能力にどのように関連しているかを調べた。目標は、基準値での高い感受性が将来の思考や動きの問題を予測できるかどうかを判断することだった。

主な発見

基準値の感受性と認知パフォーマンス

私たちの分析は、研究の開始時に感受性レベルが高いことが、右側の側頭皮質や被殻といった特定の脳領域での認知スコアが低いことと有意な関連があることを示した。これは、特定の領域での鉄のレベルが上昇していることが、悪化した認知能力に結びつく可能性を示唆している。

3年後に、基準値で感受性レベルが高かった人たちは、同様の脳領域でフォローアップ時にさらに低い認知スコアを示した。フォローアップの分析では、感受性の高い値が、海馬や島皮質などのより多くの領域で有意に低い認知パフォーマンスに関連していることが分かった。

運動機能との相関

運動能力について見ると、最初に感受性が高いことが、フォローアップ時に悪化した身体の動きを意味する運動スコアが高いことに関連していることがわかった。このような関連が見られたのは、黒質や基底核のさまざまな部分だった。

時間経過に伴う変化

研究中、パーキンソン病の参加者は3年を通じて感受性レベルの増加を示した。これは、病気が進行するにつれて、認知機能と運動の重症度に関連する特定の脳領域でのトレンド上昇があったことを示唆している。興味深いことに、感受性の全体的な傾向は増加していた一方で、2つの時点を比較して特定の脳領域における個々の増加は見られなかった。

コントロールとの比較

パーキンソン病グループとコントロールグループを比較したとき、全脳レベルで有意な違いは観察されなかった。しかし、特定の領域を見ると、パーキンソン病の人々は、最初とフォローアップの両方の時点で黒質で感受性の値が高いことが示された。

結論

私たちの研究は、脳の感受性の変化がパーキンソン病と診断された人々の認知機能と運動結果を予測する方法について重要な洞察を提供する。これらの発見は、特定の脳領域が高い感受性レベルを示し、認知機能の低下と運動問題を予測できる可能性があることを示唆している。

特定の脳領域での感受性の有意な変化がなかったことは、病気の進行を追跡することの複雑さを強調している。鉄のレベルだけではなく、さまざまな要因がパーキンソン病患者の脳の健康と機能に影響を与える可能性がある。

今後の研究では、脳内のさまざまな金属、タンパク質、組織構造の変化の相互作用を探る必要があり、パーキンソン病が時間と共に脳の健康にどのように影響を与えるかをよりよく理解することが求められる。

私たちの発見は、QSMのような高度なイメージング技術を用いることで、パーキンソン病の認知症の早期発見とモニタリングを改善し、最終的にはこの病気に苦しむ人々に対してより良い管理戦略と治療計画を立てる可能性を強調している。

オリジナルソース

タイトル: Magnetic susceptibility is predictive of future clinical severity in Parkinson's disease

概要: Dementia is common in Parkinsons disease, but there is wide variation in its timing. With the emergence of disease modifying treatments in neurodegeneration, there is increasing need to detect and treat disease at the earliest stages and to monitor disease progression. A critical gap in Parkinsons disease is the lack of quantifiable markers of progression, and methods to identify early stages. Until recently, MRI has had limited sensitivity to detect or track changes relating to Parkinsons dementia, but advanced techniques, especially quantitative magnetic susceptibility mapping (QSM) which is sensitive to brain tissue iron, show potential for these purposes. So far, QSM, applied to cognition in Parkinsons, has only been investigated in detail in cross-sectional cohorts. Here we present a longitudinal study throughout the brain using QSM in Parkinsons disease. We included 59 Parkinsons patients (with no dementia at study onset), and 22 controls, at baseline and after 3-year follow-up. Participants underwent detailed assessments of motor and cognitive severity at both timepoints. We found that increased magnetic susceptibility values in right temporal cortex and right putamen in patients were associated with poorer cognition at baseline. Strikingly, increased baseline susceptibility values within right temporal cortex, nucleus basalis of Meynert and putamen in patients were associated with greater cognitive severity after 3-year follow-up; and increased baseline susceptibility in basal ganglia, substantia nigra, red nucleus, insular cortex and dentate nucleus in patients were associated with greater motor severity after 3-year follow-up. We further found that after 3-years, increased follow-up susceptibility in these regions was associated with increased follow-up cognitive and motor severity, with further involvement of hippocampus relating to cognitive severity. However, region of interest analyses revealed that, in cortical regions, increases in paramagnetic susceptibility relating to iron could not alone explain the associations with increased clinical severity that were observed; and, similar to other studies, we did not find consistent increases in susceptibility within the 3-year follow-up period. Our study suggests that QSM has predictive sensitivity to detect changes in clinical severity many months prior to overt cognitive involvement in Parkinsons. However, it also suggests that susceptibility within brain tissue over time may relate to changes in tissue composition other than iron concentration, such as in the relative proportion of myelin. Whilst our findings open the door for QSM to detect patients at the earliest stages of Parkinsons dementia, we will require additional tissue metrics to augment the interpretation QSM, such that it can be used robustly in clinical practice or to provide outcome measures in therapeutic trials for disease modifying treatments in neurodegeneration.

著者: George E C Thomas, N. Hannaway, A. Zarkali, K. Shmueli, R. Weil

最終更新: 2023-07-12 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.07.12.23292555

ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.07.12.23292555.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた medrxiv に感謝します。

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