Tractography of the uncinate fasciculus and the posterior cingulate fasciculus in patients with mild cognitive impairment and Alzheimer disease

Abstract

[EN] Introduction: Brain tractography is a non-invasive medical imaging technique which enables in vivo visualisation and various types of quantitative studies of white matter fibre tracts connecting different parts of the brain. We completed a quantitative study using brain tractography with diffusion tensor imaging in patients with mild cognitive impairment, patients with Alzheimer disease, and normal controls, in order to analyse the reproducibility and validity of the results.

Subjects and methods: Fractional anisotropy (FA) and mean diffusivity (MD) were measured across the uncinate fasciculus and the posterior cingulate fasciculus in images, obtained from a database and a research centre, representing 52 subjects distributed among the 3 study groups. Two observers took the measurements twice in order to evaluate intra- and inter-observer reproducibility.

Results: Measurements of FA and MD of the uncinate fasciculus delivered an intraclass correlation coefficient above 0.9; ICC was above 0.68 for the posterior cingulate fasciculus. Patients with Alzheimer disease showed lower values of FA and higher MD values in the right uncinate fasciculus in images from the research centre. A comparison of the measurements from the 2 centres revealed significant differences.

Conclusion: We established a reproducible methodology for performing tractography of the tracts in question. FA and MD indexes may serve as early indicators of Alzheimer disease. The type of equipment and the method used to acquire images must be considered because they may alter results as shown by comparing the 2 data sets in this study.

[ES] Introducción: La tractografía cerebral es una técnica que permite visualizar los fascículos de sustancia blanca que conectan distintas partes del cerebro y realizar estudios cuantitativos de diversa índole sobre ellos. En este trabajo de investigación se realizó un estudio cuantitativo por tractografía cerebral mediante imágenes de resonancia magnética potenciadas en difusión en pacientes con deterioro cognitivo leve, enfermedad de Alzheimer y controles normales, con el fin de analizar la reproducibilidad y validez de los resultados. Sujetos y métodos: Se realizaron mediciones de anisotropía fraccional (FA) y difusividad media (MD) en el fascículo uncinado y el fascículo cingulado posterior, en imágenes obtenidas de una base de datos y de un centro de investigación, en 52 sujetos distribuidos en los 3 grupos de interés. Dos observadores realizaron las mediciones 2 veces para evaluar la reproducibilidad intra- e interobservador. Resultados: En el estudio de reproducibilidad se obtuvieron coeficientes de correlación intraclase superior a 0,9 para las medidas de FA y MD del fascículo uncinado, y mayor de 0,68 para las del fascículo cingulado posterior. Los pacientes con enfermedad de Alzheimer mostraron menores valores de FA y mayores valores de MD para el fascículo uncinado derecho correspondiente al centro de investigación. Existieron diferencias significativas en la comparación entre los datos de la base de datos y los del centro de investigación. Conclusiones: Se estableció una metodología reproducible para realizar tractografía en los fascículos estudiados. Los índices de FA y MD podrían ser indicadores tempranos de la enfermedad de Alzheimer, siendo necesario considerar el equipo y el método de adquisición de imágenes ya que pueden influir en los resultados como se comprobó en la comparación entre los 2 conjuntos de datos empleados. © 2012 Sociedad Espanola ˜ de Neurología. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados.