Bildanalytische Charakterisierung von sonographischen Schnittbildern der Substantia nigra bei gesunden Personen mit und ohne Parkin-Mutation

Hintergrund: Die transkranielle Sonographie des Hirnparenchyms detektiert bei der idiopathischen Parkinsonkrankheit und bestimmten Formen des genetisch bedingten Parkinsonismus eine Hyperechogenität der Substantia nigra (SN), die bereits in präklinischen Stadien vorhanden ist. Die klassische Methode zur Charakterisierung dieses Biomarkers ist die subjektive Messung der maximalen Fläche der SN in einem axialen Ultraschallbild des mesenzephalen Hirnstamms. In unserer Studie verwendeten wir neue Methoden zur Charakterisierung der Bildinformation, um phänotypisch gesunde Personen mit und ohne Parkin-Mutation zu differenzieren.

Methoden: 14 gesunde Kontrollen (6 Frauen, mittleres Alter: 50,6 Jahre) und 10 Personen mit heterozygoter Parkin-Mutation ohne Parkinsonismus (5 Frauen, mittleres Alter: 36,9 Jahre) wurden mit einem SONOS 5500 Ultraschallsystem untersucht und die axialen Schnittbilder des mesenzephalen Hirnstamms digital gespeichert. Die Flächen der hyperechogenen SN (aSN) wurden geblindet bezüglich des Mutationsstatus manuell gemessen und das ipsilaterale Mesenzephalon (iM) mit der maximalen aSN wurde markiert. Von der Bildregion des iM wurden das Trägheitsmoment des Bildes (Intensität als Masse interpretiert) sowie das 1. Hu-Moment mit Matlab berechnet und mit den genetischen Daten korreliert.

Ergebnisse: 39 aussagekräftige Bilder des iM wurden analysiert. Es ergaben sich folgende Mittelwerte±Standardabweichung für die Gruppe mit (n=19) vs. ohne (n=20) Parkin-Mutation (in Klammern jeweils p-Wert des Mann-Whitney-Tests): Fläche der SN [Pixel]: 590,5±312,1 vs. 415,6±230,6 (p=0,07), Trägheitsmoment: 9,4±4,5×10E+7 vs. 24±10×10E+7 (p<0,0001) und 1. Hu Moment: 20,4±14,2×10E-3 vs. 9,3±5,9×10E-3 (p=0,0005). Mit der ROC-Analyse ergaben sich folgende optimale Grenzwerte und deren Sensitivitäten und Spezifitäten (in Klammern), um gesunde Mutationsträger von gesunden Kontrollen ohne Mutation zu differenzieren. Fläche der SN [Pixel]: 602,5 (0,58/0,8), Trägheitsmoment: 16,7×10E+7 (0,95/0,75) und 1. Hu Moment: 12×10E-3 (0,90 vs. 0,80).

Diskussion: Die verfeinerten bildanalytischen Verfahren erlauben untersucherunabhängig eine signifikante Abgrenzung von Parkin-Mutationsträgern aus der Gruppe klinisch gesunder Personen im Vergleich zum klassischen Ansatz der subjektiven Flächenbestimmung. Eine prospektive Evaluation der Verfahren ist notwendig, um deren klinische Wertigkeit abschließend zu beurteilen.