Automatisierte und manuelle Segmentierung des Piriformen Cortex: Methodenentwicklung und Anwendung bei Patienten mit mesio-temporaler Epilepsie

Abstract-Text (inklusive Referenzen und Bildunterschriften)
Einleitung

Der Piriforme Cortex (PC) befindet sich an der Verbindung zwischen Temporal- und Frontallappen und erfüllt physiologische Funktionen u.a. in der Geruchsverarbeitung und Gedächtnisbildung. Der PC wird als Knotenpunkt epileptogener Netzwerke bei mesio-temporaler Epilepsie (mTLE) betrachtet. Eine breite Untersuchung des PC bei Patienten mit Epilepsie wurde bisher durch fehlende Methoden zur automatischen Segmentierung in MRT-Bildern behindert.

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Validierung einer Methode zur automatisierten Segmentierung des PC bei Patienten mit mTLE.

Eingangs haben wir ein Protokoll zur manuellen Segmentierung des PC in gesunden Kontrollen validiert. Hierauf basierend, haben wir manuell segmentierte MRT-Bilder in die Hammer Atlas Database (www.brain-development.org) integriert und eine breit validierte Methode (MAPER) (Heckemann et al. Neuroimage 2010;51:221-227) zur automatisierten Segmentierung des PC angewandt. Diese haben wir in 30 gesunden Kontrollen und 20 Patienten mit mTLE und unilateraler Hippocampussklerose (HS) validiert und schließlich in einer großen Kohorte von Patienten mit mTLE (n = 116; 63 Frauen, Altersdurchschnitt 41 ± 14 Jahre) eingesetzt.

Das Volumen des manuell segmentierten PC betrug in gesunden Kontrollen 485 ± 78 mm3 (rechter PC) bzw. 461 ± 106 mm3 (linker PC). Die Intra- und Inter-Untersucher-Reliabilität der manuellen Segmentierung war gemessen am Jaccard-Index (JI; Schnittmenge/ Vereinigungsmenge) mit durchschnittlich 0,70 (Intra-Untersucher-Analyse) bzw. 0,53-0,58 (2 verschiedene Inter-Untersucher-Analysen) gut.

Automatisierte und manuelle PC-Segmentierungen überlappten mit einem mittleren JI von 0,50 und einer mittleren Volumendifferenz (Δ V) von 22 mm3 in gesunden Kontrollen und JI = 0,40/ Δ V = 28 mm3 in mTLE. Bei Patienten mit mTLE war der ipsilateral zur Seite der HS lokalisierte PC kleiner als der kontralaterale PC (489 mm3 ± 74 mm3 vs. 523 mm3 ± 65 mm3; t = -3.69, df = 230, p < 0.001).

Bei Patienten mit mTLE und HS findet sich ipsilateral zur Seite der HS eine Atrophie des PC, wodurch die Bedeutung des PC bei mTLE erneut unterstrichen wird.

Die validierte automatisierte Segmentierung des PC steht nun zur breiten Anwendung in gesunden Kontrollen und Patienten mit mTLE zur Verfügung.