Ambliyopi hastalarında beyinde görme ile ilgili yolaklar ve gri-beyaz cevherdeki mikroyapısal ve makroyapısal değişiklerin ileri manyetik rezonans görüntüleme teknikleri ile değerlendirilmesi

Abstract

Amaç: Ambliyopi ile ilgili yapılan önceki çalışmalar, ambliyopi hastalarında nörolojik defisitle ilişkili beyindeki fonksiyonel, morfolojik, mikroyapısal ve kortikal değişiklikleri bildirmiştir. Fakat ambliyopinin altında yatan beyin disfonksiyonun patofizyolojisini açıklayabilecek TRACULA analizi ile beyaz cevherdeki (BC) mikroyapısal değişiklikler ve talamus çekirdek hacimleri araştırılmamıştır. Bu çalışmanın amacı ambliyopi hastalarında TRACULA ve yolak tabanlı uzaysal istatistiksel analizi (TBSS) ile BC’deki mikroyapısal değişiklikleri ve FreeSurfer programı ile kortikal kalınlık ve talamus çekirdek hacimlerinin değerlendirilmesidir. Gereç ve Yöntem: Çalışmaya herhangi bir tedavi almamış 15 ambliyopi hastası ve 12 yaş ve cinsiyet uyumlu kontrol grubu dahil edildi. Ana BC yollarındaki difüzyon parametrelerini [(Fraksiyonel Anizotropi (FA), Ortalama Difüzivite (MD), Radyal Difüzivite (RD), Aksiyel Difüzivite (AD)] ölçmek için TRACULA ve TBSS kullanıldı. 3B T2 ağırlıklı görüntüler üzerinden FreeSurfer programı kullanılarak kortikal kalınlık ölçüldü ve talamus segmentlere ayrılarak hacimsel ölçümler yapıldı. Bulgular: Kontrol grubu ile karşılaştırıldığında ambliyopi hastalarında sağ orta temporal ve lateral oksipital girusta kortikal kalınlık artışı (p<0,05), sağ kuneus, presantral girus, supramarjinal girus, frontal pol, sol postsantral girus ve süperior frontal girusta ise hacim azalması saptanmıştır (p<0,05). Ambliyopi hastalarında talamus çekirdek hacimleri ölçümünde sol lateral genikülat çekirdek (LGN), sol ventral anterior magnoselüler çekirdek ve sol medial ventral reuniens çekirdek hacimlerinde azalma görüldü (p<0,001). TBSS’de, ambliyopi hastaları ile kontrol grubu arasında BC yolaklarının FA, MD, AD ve RD değerleri arasında istatistiksel anlamlı farklılık yoktu (p>0.05). TRACULA, ambliyopi hastalarında anlamlı sağ anterior talamik radyasyon (ATR) liflerinde RD artışı, sağ süperior longitudinal fasikülüs(SLF) liflerinde AD azalması, sol singulum ventral liflerinde, sağ kapsüla eksterna ve sol optik radyasyonda(OR) RD azalması, sol OR’de FA artışı, sol ATR’de FA azalmasını gösterdi (p<0.05). iv Sonuç: Bu çalışma, ambliyopi hastalarında TRACULA yöntemiyle görme ile ilişkili BC yollarındaki RD, AD ve FA değişikliklerini gösterdi. Ambliyopi hastalarının BC yolaklarında AD değişikliğinden daha fazla bölgede RD değişikliğinin olması demiyelinizasyonun ambliyopi hastalarının görme yollarındaki BC mikroyapısal değişikliklerin ana mekanizması olduğunu önermektedir. Ayrıca talamusta görme yolları ile ilişkili LGN’de hacim azalmasını gösterdi. Böylece, ambliyopi hastalarının nöronal patofizyolojisinde talamusun spesifik bir rol oynayabileceğini düşündürdü.

Purpose: Several former studies about Amblyopia has shown relation between neurological deficit and functional, morphological, micro-structural and cortical alterations. However there have been no studies conducted on TRACULA analyses that may demonstrate microstructural alterations in white matter (WM) and volumes of thalamic nuclei, which may have a role in pathophysiology of amblyopia. This study with amblyopia patients aims to evaluate micro-structural alterations of WM via Tract-based spatial statistics (TBSS) and TRACULA along with volumes of thalamic nuclei and cortical thickness via FreeSurfer imaging software package. Materials and Methods: Previously untreated 15 amblyopia patients have been included to study, with 12 of similar age and gender as the control group. TRACULA and TBSS have been used to evaluate diffusion parameters of main WM tracts [Fractional Anisotropy (FA), Mean Diffusivity (MD), Radial Diffusivity (RD), Axial Diffusivity (AD)]. For measurement of cortical thickness and thalamic volumes, 3D T1-weighted images via FreeSurfer have been used. Results: In patient group, cortical thickness of right middle temporal and lateral occipital gyrus found increased (p<0,05). Volume reduction observed in right cuneus, precentral gyrus, supramarginal gyrus, frontal pol, left postcentral gyrus and superior frontal gyrus (p<0,05). According to the volume measurements of thalamic nuclei, in patient group, left lateral geniculate nucleus (LGN), left ventral anterior magnocellular nucleus and left medial ventral reunience nucleus volumes decreased compared to control group (p<0,001). In the TBSS analysis of WM tracts; the difference of FA, MD, AD, RD values detected statistically insignificant between two groups (p>0,05). Increased RD of right anterior thalamic radiato (ATR), decreased AD of right superior longitudinal fascicules (SLF), decreased RD of left cingulum ventral bundles and right capsula externa and optic radiation (OR), increased FA of left OR, decreased FA of left ATR showned in patient group via TRACULA assessment (p<0,05). vi Conclusion: According to this study patients with amblyopia have alterations of RD and FA in vision-related WM tracts. The fact that RD changes are more common in the WM pathways of amblyopia patients than AD changes suggest that demyelination is the main mechanism of BC microstructural changes in the visual pathways of amblyopia patients. These findings suggest demyelination is the major factor for micro-structural alterations in WM of patients with amblyopia. Volume reduction of vision-related LGN in thalamus recommends that thalamus has a specific role in neuronal pathophysiology of amblyopia.