Tulosta

Diffuusitensorikuvaus (DTI) lievän aivovamman diagnosoinnissa

Näytönastekatsaukset
29.12.2017
Marko Kangasniemi, Teemu Luoto, Johanna Rellman ja Juha Öhman

Näytön aste: D

DTI ei sovellu lievien aivovammojen diagnostiikkaan, koska yksiselitteinen tutkimusnäyttö sen diagnostisesta arvosta puuttuu.

Aoki ym. tekemässä järjestelmällisessä katsauksessa «Aoki Y, Inokuchi R, Gunshin M ym. Diffusion tensor imaging studies of mild traumatic brain injury: a meta-analysis. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2012;83:870-6 »1 haettiin vuosilta 1980–4/2012 tietokannoista Medline, Web of Science ja Embase löytyneitä lievää aivovammaa ja DTI:tä koskevia artikkeleita.

Tutkijat löysivät 592 artikkelia, joista he valikoivat laatimansa kriteeristön mukaisesti (valikoitumiskriteereissä huomioitiin muun muassa tutkimuksessa käytetyn potilasmäärän koko ja menetelmiin liittyviä seikkoja) lopulta 13 tutkimusta, joita tutkijat kutsuvat "ROI-tutkimuksiksi" (ROI = region of interest). Näissä "ROI-tutkimuksissa" DTI:n tuloksista oli mitattu ns. traktografia- tai ROI-menetelmiä käyttäen fraktionaalisen anisotropian (FA) arvoja lievän aivovamman saaneista potilaista ja verrattu näitä arvoja verrokkiryhmien arvoihin. Kaikkiaan tutkimusten lievän aivovamman saaneiden potilaiden lukumäärä oli 280 ja verrokkien 244.

Näissä tutkimuksissa DTI tehtiin aikaisimmillaan 3 päivää ja pisimmillään 8 vuotta lievän aivovamman jälkeen. 9 tutkimuksessa todettiin, että aineistoissa mukana olleilla ja lievän aivovamman saaneilla potilailla ei ollut merkittävää (englanniksi "major") psyykkistä oireilua, 4 tutkimuksessa potilaiden mahdollisista psyykkisistä ongelmista ei kerrottu.

Näistä 13 valikoiduista tutkimuksista kerätyistä tuloksista tutkijat tekivät meta-analyysin, jonka tuloksina tutkijat esittävät FA-arvojen vertailua lievän aivovamman saaneiden potilaiden ja verrokkien välillä mitattuna corpus callosumista ja vielä tarkemmin corpus callosumin etu-, keski- ja takaosasta sekä capsula internasta ja corona radiatasta.

Tuloksina meta-analyysistä tutkijat esittävät lievän aivovamman saaneilta potilailta tilastollisesti merkitsevästi (p = 0,023) pienemmät FA-arvot verrokkeihin nähden corpus callosumista mitattuna. Kuitenkaan corpus callosumin etu- tai keskiosasta mitatuissa FA-arvoissa ei todettu eroa, vaan vain corpus callosumin takaosasta mitatuissa FA-arvoissa (p = 0,025). Capsula internassa tai corona radiatassa FA-arvoissa ei havaittu tilastollisia eroa lievän aivovamman saaneiden tai verrokkipotilaiden välillä. Corpus callosumin tulokset esitetään sekä taulukkomuodossa että kaavakuvana, joista nähdään 4 tutkimuksessa mitatun verrokkiaineistoa suurempia FA-arvoja lievän aivovamman saaneilta potilailta, 1 tutkimuksessa eroa ei näyttäisi ryhmillä olevan ja lopuissa tutkimuksissa FA-arvot näkyvät verrokkiryhmää pienempinä. Alkuperäistutkimuksista kolmessa esitetään tilastollisesti merkitsevästi pienempiä FA-arvoja, muissa tutkimuksissa tilastollisesti merkitseviä eroja ei todettu. Löydökset FA-arvojen muutokset vamman jälkeen olivat täten ristiriitaisia.

  • Tutkimuksen laatu: tasokas
  • Sovellettavuus: Tutkimuksessa käsiteltyjen alkuperäistöiden magneettikuvauslaitteet ja DTI-kuvausmenetelmät vastaavat Suomessa käytössä olevia laitteita ja menetelmiä.
  • Kommentti: Tutkijat eivät huomioi sitä, että FA-arvon alenema ei ole osoitus aivojen valkean aineen vauriosta. FA-arvojen vaihtelut ovat syiltään epäspesifejä ja alttiita paitsi hyvin moninaisten patologioiden, myös monien muiden muuttujien ja erilaisiin elämätilanteisiin liittyvien ärsykkeiden aiheuttamiin muutoksiin. FA-arvojen muutokset näyttävät osaltaan heijastavan aivojen strukturaalista plastisiteettia eli kykyä rakenteelliseen mukautumiseen osana aivojen toiminnan muuttumista, esim. oppimiseen liittyen. Tämä mukautuminen voi toisaalta tapahtua paitsi pidemmän ajan kuluessa, myös jopa vain kymmenien minuuttien tai muutamien tuntien kuluessa. Arvioitaessa tässä meta-analyysitutkimuksessa mukana olleiden alkuperäistöiden menetelmiä, on syytä huomioida, että osassa näistä tutkimuksista oli käytetty ns. traktografiamenetelmiä, joissa FA-arvoista matemaattisesti mallinnetaan hermoradan rakennetta. Alkuperäistöiden menetelmiä arvioitaessa on huomioitava myös se, että ylempänä kuvattujen moninaisten sairaudellisten tai arkipäiväisten tekijöiden poissulkeminen lievän aivovamman saaneiden potilaiden osalta sinällään epäspesifejä DTI-löydöksiä arvioitaessa ei ole mahdollista. Tämä ongelma korostuu, kun huomioidaan vammasta DTI-tutkimukseen kuluneen ajan vaihteluväli. Meta-analyysissä mukana olleiden alkuperäistöiden aineistoissa kuvausviive vammasta oli 3 päivästä 8 vuoteen. Eri kuvauslaitteiston tekniikkaan liittyviä eroja ja niiden mahdollista vaikutusta DTI-tuloksiin ei ole vertailtu.

Malesialaisessa Veeramuthun ym. «Veeramuthu V, Narayanan V, Kuo TL ym. Diffusion Tensor Imaging Parameters in Mild Traumatic Brain Injury and Its Correlation with Early Neuropsychological Impairment: A Longitudinal Study. J Neurotrau»2 alkuperäistutkimuksessa arvioitiin DTI-löydösten merkitystä tietyissä aivojen valkean aineen radoissa ennustettaessa neuropsykologisia oireita lievän aivovamman alkuvaiheessa ja 6 kuukauden kuluttua vammasta. Tutkimukseen kerättiin vuoden aikana 61 (noin 90 % miehiä) Kuala Lumpurin yliopistosairaalan ensiavussa hoidettua aivovamman liikenneonnettomuudessa (pääosa moottoripyöräonnettomuuksia) saanutta 18–60-vuotiasta potilasta.

Lievän aivovamman kriteereinä oli yksi tai useampi seuraavista: sekavuus/desorientaatio, tajuttomuus alle 30 minuuttia, PTA alle 24 tuntia ja/tai ohimenevä neurologinen statuslöydös / kouristuskohtaus ja GCS 13–15. Kaikille potilaille tehtiin pään CT-kuvaus, ja tutkimuksesta pois suljettiin ne, jotka tarvitsivat kirurgista hoitoa. Poissulkukriteereinä olivat lisäksi monivamma, alkoholin tai huumeiden käyttö, aiempi aivovamma tai psykiatrinen sairaus. Verrokkina oli 19 tervettä ikävakioitua henkilöä. Kaikille potilaille ja verrokeille tehtiin pään 3T MRI -kuvaus sekä akuuttivaiheessa että 6 kuukauden kuluttua. DTI analysoitiin ROI-menetelmällä sisältäen FA- (fractional anisotrophy), MD- (mean diffusivity) ja RD- (radial diffusivity) arvot. Neuropsykologisia oireita arvioitiin S-NAB-tutkimuspatteristolla, johon sisältyivät orientaation, tarkkaavuuden, näönvaraisen hahmottamisen, nimeämisen, muistin ja toiminnanohjauksen tutkiminen. Potilaiden keski-ikä oli 27 vuotta, ja ensimmäinen tutkimus tehtiin keskimäärin 10 tunnin kuluttua vammasta. ¾ potilaista oli akuuttioireina sekä tajuttomuus että PTA.

Akuuttivaiheessa lievän aivovamman saaneilla potilailla todettiin DTI:ssa merkittävästi alentuneet FA-arvot corpus callosumin spleniumissa (p = 0,04) ja kohonneet MD-arvot corpus callosumin lisäksi capsula internassa ja cingulumissa sekä radiata opticassa. Tärkeimpänä löydöksenä pidettiin corpus callosumin vaurioherkkyyttä (se oli ainoa rata, jossa todettiin tilastollisesti merkittävät muutokset kaikissa akuuttivaiheen DTI-parametreissä). Kuuden kuukauden seurannassa todettiin lähes kaikissa radoissa lisääntyvää FA-arvojen laskua, mutta ei MD- tai RD-muutoksia. Vamman aiheuttaman vasogeenisen ödeeman ja astroglioosin arvioitiin selittävän kyseiset muutokset. Akuuttivaiheen neuropsykologisessa arviossa lievän aivovamman saaneet potilaat selviytyivät verrokkeja huonommin kaikilla kognition osa-alueilla.

Seuranta-arviossa aivovammapotilaiden tulokset olivat edelleen verrokkeja heikommat muilla paitsi näönvaraisen hahmottamisen osa-alueella, jossa potilaiden suoriutuminen oli verrokkeja parempaa. Corona radiatan alentuneet FA-arvot korreloivat kielellisen nimeämisen heikkouden ja corpus callosumin alentuneet FA-arvot hahmottamisen vaikeuksiin. MD-arvojen muutoksilla oli heikko assosiaatio neuropsykologisiin löydöksiin. Muistivaikeudet eivät korreloineet minkään tutkittujen ratojen kanssa. 6 kuukauden seurantahetkellä lievän aivovamman saaneiden toimintakyky (GOSE) oli yhtä hyvä kuin verrokeilla, vaikka noin 60 % potilaista oli vielä tarkkaavuuden ja kielellisten toimintojen häiriöitä ja 70 %:lla toiminnanohjauksen ongelmia.

Tutkijoiden näkemyksen mukaan DTI:ta voitaisiin käyttää ennustamaan niitä potilaita, jotka tarvitsevat lievän aivovamman jälkeen kuntoutustoimenpiteitä.

  • Tutkimuksen laatu: kelvollinen
  • Sovellettavuus: heikko, koska tutkimus on tehty Aasiassa, jossa potilaat eivät ole ilmeisesti ole saaneet vamman jälkeen mitään ohjausta tai kuntoutusta. Tutkimukseen oli valikoitunut vain nuoria moottoripyöräonnettomuustapauksia.

Suomalaisessa Kurjen ym. tutkimuksessa «Kurki TJ, Laalo JP, Oksaranta OM. Diffusion tensor tractography of the uncinate fasciculus: pitfalls in quantitative analysis due to traumatic volume changes. J Magn Reson Imaging 2013;38:46-53 »3 oli tavoitteena arvioida kvantitatiivisen DTT:n (diffusion tensor tractography) herkkyyttä traumaattisessa fasciculus uncinatuksen (UF) vauriossa ja tutkia kvantitatiivisen analyysin volyymimuutosten tarkkuutta.

Tutkimukseen valikoitui 110 peräkkäistä poliklinikkapotilasta kahden vuoden ajalta (2008–2009). He olivat tutkittavana aivovamman jälkeisten oireiden vuoksi. Sisäänottokriteerit olivat seuraavat: tajuttomuus ja/tai PTA vamman yhteydessä, ei muita neurologisia sairauksia, ei verenpainetautia tai alkoholismia, ei merkkejä muista aivosairauksista pään MRI:ssa ja ikä 17–62 vuotta. Potilasvalinnan teki kokenut neurologi.

Potilaat jaettiin 2 ryhmään vamman vakavuuden (lievä tai keskivaikea/vaikea) perusteella. Lievän vamman kriteerit olivat seuraavat: tajuttomuus enintään 30 minuuttia, PTA enintään 24 tuntia, ei neurologisia löydöksiä, GCS 13–15 ja normaali pään MRI. Lievän aivovamman saaneita potilaita oli 67 ja keskivaikeita/vaikeita 43. Lievien ryhmästä 29:lle tehtiin pään MRI 3 kuukauden kuluessa ja 38:lle keskimäärin 2,5 vuoden (vaihteluväli 3 kuukautta – 31 vuotta) kuluttua vammasta. Kontrolliryhmään kuului 60 henkilöä, joilla ei ollut tajuttomuuteen tai PTA:aan johtanutta traumaa eikä neurologista, psykiatrista tai vaskulaarista sairautta, verenpainetautia tai alkoholismia ja joiden pään MRI oli normaali ja ikä 17–62 vuotta. Fasciculus uncinatuksen volyymi, MD ja FA mitattiin traktografia-analyysillä. FA:n kynnysarvon vaikutus FA-keskiarvoon määriteltiin ja mittaukset suhteutettiin ratavolyymeihin.

Koko potilasryhmässä UF:n volyymi oli pienentynyt 16 %:ssa radoista (220 rataa; oikea ja vasen UF) ja FA-arvot olivat alentuneet 29 %:ssa radoista. MD oli lisääntynyt 25 %:ssa radoista. Lievissä aivovammoissa prosentit olivat FA 22 %, MD 16 %. Muutokset olivat yleisempiä myöhemmässä vaiheessa aivovamman jälkeen. Pienissä radoissa FA-keskiarvo oli normaali, mutta volyymiin suhteutettu oli alentunut. Isoissa radoissa FA-keskiarvo oli alentunut, mutta volyymiin suhteutettu oli normaali.

Johtopäätöksenä todettiin, että UF:n volyymimuutokset ja kokoero oikean ja vasemman puolen välillä (myös normaaleissa aivoissa) voivat aiheuttaa virhettä koko radan FA- ja MD -arvoihin. Ytimen volyymimittauksessa FA- ja MD-arvot vaihtelivat ja iän myötä FA- ja ADC-arvot vähenevät.

Radan keskiosan volyymiin perustuva analyysi voi olla eduksi kliinisessä arvioinnissa. Tämä vaatii kuitenkin useita, aikaavieviä toistettuja traktografioita eri FA-raja-arvoilla. Kvantitatiivisen traktografian arvioitiin olevan ROI-menetelmään verrattuna vähemmän tutkijariippuvainen.

  • Tutkimuksen laatu: kelvollinen
  • Sovellettavuus: Lievän aivovamman akuuttivaiheen diagnostiikkaan heikko, koska enemmistölle lievien aivovammojen ryhmästä tehtiin MRI vasta vuosien kuluttua, joten muiden tekijöiden kuin aivovamman aiheuttamia DTI-muutoksia ei voida sulkea pois. Lisäksi enemmistöllä koko tutkimusryhmästä ei todettu FA- ja MD-muutoksia. UF:n anatomiset ja yksilölliset koko- ja rakennevaihtelut todettiin suuriksi.

Wäljas ym. tekemässä alkuperäisjulkaisussa «Wäljas M, Lange RT, Hakulinen U ym. Biopsychosocial outcome after uncomplicated mild traumatic brain injury. J Neurotrauma 2014;31:108-24 »4 tutkittiin komplisoimattoman lievän aivovamman saaneiden henkilöiden (n = 48) biopsykososiaalista tilaa 3 viikkoa lievän aivovamman jälkeen verrattuna terveisiin verrokkeihin. Koehenkilöt arvioivat tilaansa itse, ja heille tehtiin myös neurokognitiivisia testejä. Tutkimuksen poissulkukriteerit olivat seuraavat: ikä < 16 tai > 65 vuotta, aiempi oireinen aivovamma, psykiatrinen sairaus, päihteiden käyttö ja traumaan liittymättömät rakennepoikkeavuudet magneettikuvauksessa.

Kahden kuukauden kuluessa aivovammasta koehenkilöille tehtiin aivojen magneettitutkimuksen yhteydessä diffuusiotensorikuvaus (DTI), ja aivojen eri alueilta mitattiin DTI-kuvista ns. fraktionaalisen anisotropian (FA) arvoja. Neurokognitiivisissa testeissä ei todettu eroa potilaiden ja verrokeiden välillä. Lievän aivovamman saaneet potilaat raportoivat verrokkeja enemmän vamman jälkitilaan sopivia oireita. MTBI-henkilöiltä mitattiin verrokeihin nähden pienempiä FA-arvoja, mutta kuitenkaan nämä alentuneiden FA-arvojen löydökset eivät näyttäneet korreloivan lievän aivovamman saaneiden potilaiden kokemien oireiden voimakkuuden, kognitiivisen selviytymisen tai hidastuneen töihin paluun kanssa.

  • Tutkimuksen laatu: kelvollinen
  • Sovellettavuus: Tutkimuksessa käytetyt magneettikuvauslaitteet ja DTI-kuvausmenetelmät vastaavat Suomessa käytössä olevia laitteita ja menetelmiä. Tulosten yleistettävyyttä heikentää lievän aivovamman saaneiden potilaiden valintaan käytetyt laajat poissulkukriteerit.

Wäljas ym. tekemässä alkuperäisjulkaisussa «Wäljas M, Iverson GL, Lange RT ym. A prospective biopsychosocial study of the persistent post-concussion symptoms following mild traumatic brain injury. J Neurotrauma 2015;32:534-47 »5 tutkittiin biopsykososiaalisten tekijöiden yhteyttä lievän aivovamman jälkeisiin oireisiin tapaus-verrokkiasetelmalla. Neuropsykologiset testit tehtiin 1 kuukausi sekä noin 1 vuosi vammasta. Lisäksi 2 kuukauden sisällä vammasta tehtiin aivojen magneettikuvauksen yhteydessä DTI-tutkimus. DTI-kuvista mitattiin aivojen eri alueilta FA-arvoja. Tutkimuksessa käytettiin samaa aineistoa kuin aiemmassa saman ryhmän työssä «Wäljas M, Lange RT, Hakulinen U ym. Biopsychosocial outcome after uncomplicated mild traumatic brain injury. J Neurotrauma 2014;31:108-24 »4.

Lievän aivovamman saaneilla potilailla mitattiin verrokeihin nähden pienempiä FA-arvoja. Kuitenkaan nämä alentuneiden FA-arvojen löydökset eivät näyttäneet korreloivan lievän aivovamman jälkitilaan liittyvien oireiden voimakkuuteen.

  • Tutkimuksen laatu: kelvollinen
  • Sovellettavuus: Tutkimuksessa käytetyt magneettikuvauslaitteet ja DTI-kuvausmenetelmät vastaavat Suomessa käytössä olevia laitteita ja menetelmiä. Tulosten yleistettävyyttä heikentää lievän aivovamman saaneiden potilaiden valintaan käytetyt laajat poissulkukriteerit.

Yuh ym. tekemässä alkuperäisjulkaisussa «Yuh EL, Cooper SR, Mukherjee P ym. Diffusion tensor imaging for outcome prediction in mild traumatic brain injury: a TRACK-TBI study. J Neurotrauma 2014;31:1457-77 »6 tutkittiin lievän aivovamman saaneiden potilaiden (n = 76) DTI-löydöksiä (mitattuna 11,2 ± 3,3 päivää vamman jälkeen) suhteessa aivojen tietokonetomografia- (TT) tai magneettikuvissa todettuihin traumamuutoksiin. Toisaalta tutkittiin kuvantamislöydösten korrelaatiota potilaiden toipumiseen lievästä aivovammasta 3 ja 6 kuukauden kuluessa vammasta. Kontrolliryhmänä käytettiin 50 tervettä verrokkia.

Niiltä lievän aivovamman saaneilla potilailla, joilta todettiin TT-kuvissa tai magneettikuvissa näkyviä kallon sisäisiä traumamuutoksia, mitattiin DTI-kuvista verrokkeihin nähden pienempiä FA-arvoja aivojen eri alueilta. Niiltä lievän aivovamman saaneilla potilailla, joiden TT- tai magneettikuvista ei voitu osoittaa viitteitä kallon sisäisistä traumamuutoksista, ei mitattu alentuneita FA-arvoja verrokkeihin nähden. Tutkimuksessa raportoitiin magneettikuvalöydösten (konventionaalinen MRI ja DTI) kaikkiaan ennustavan lievästä aivovammasta toipumista.

  • Tutkimuksen laatu: tasokas
  • Sovellettavuus: Tutkimuksessa käsiteltyjen alkuperäistöiden magneettikuvauslaitteet ja DTI-kuvausmenetelmät vastaavat Suomessa käytössä olevia laitteita ja menetelmiä.

Kirjallisuutta

  1. Aoki Y, Inokuchi R, Gunshin M ym. Diffusion tensor imaging studies of mild traumatic brain injury: a meta-analysis. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2012;83:870-6 «PMID: 22797288»PubMed
  2. Veeramuthu V, Narayanan V, Kuo TL ym. Diffusion Tensor Imaging Parameters in Mild Traumatic Brain Injury and Its Correlation with Early Neuropsychological Impairment: A Longitudinal Study. J Neurotrauma 2015;32:1497-509 «PMID: 25952562»PubMed
  3. Kurki TJ, Laalo JP, Oksaranta OM. Diffusion tensor tractography of the uncinate fasciculus: pitfalls in quantitative analysis due to traumatic volume changes. J Magn Reson Imaging 2013;38:46-53 «PMID: 23733545»PubMed
  4. Wäljas M, Lange RT, Hakulinen U ym. Biopsychosocial outcome after uncomplicated mild traumatic brain injury. J Neurotrauma 2014;31:108-24 «PMID: 23978227»PubMed
  5. Wäljas M, Iverson GL, Lange RT ym. A prospective biopsychosocial study of the persistent post-concussion symptoms following mild traumatic brain injury. J Neurotrauma 2015;32:534-47 «PMID: 25363626»PubMed
  6. Yuh EL, Cooper SR, Mukherjee P ym. Diffusion tensor imaging for outcome prediction in mild traumatic brain injury: a TRACK-TBI study. J Neurotrauma 2014;31:1457-77 «PMID: 24742275»PubMed
Käypä hoito -suositukset ovat riippumattomia, tutkimusnäyttöön perustuvia kansallisia hoitosuosituksia. Lue lisää
KÄYPÄ HOITO -SUOSITUS Aivovammat
LINKKIEN TYYPIT JA VÄRIKOODIT
Kirjallisuusviite
Kuva
Linkki toiselle sivustolle
Lisätietoa
Näytönastekatsaus
PDF-tiedosto
PubMed-abstrakti
Taulukko