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- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-583270
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.58327
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 3 Juni 2024 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Christina Wendl |
| Tag der Prüfung: | 8 Mai 2024 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Röntgendiagnostik |
| Stichwörter / Keywords: | fMRI, brain metastases, neuroplasticity, neurovasculare uncoupling, infiltrative growth pattern, presurgical mapping |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 58327 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Einleitung: Hirnmetastasen stellen das häufigste intrakranielle Malignom dar, deren Therapie neben der Strahlen- und Chemotherapie u.a. die möglichst maximale Resektion unter Schonung eloquenter Hirnareale ist. Für eine möglichst gute postoperative kognitive Funktion kann zur Planung des Resektionsausmaßes ein präoperatives Mapping der betroffenen kortikalen Funktion mittels der funktionellen ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Einleitung: Hirnmetastasen stellen das häufigste intrakranielle Malignom dar, deren Therapie neben der Strahlen- und Chemotherapie u.a. die möglichst maximale Resektion unter Schonung eloquenter Hirnareale ist. Für eine möglichst gute postoperative kognitive Funktion kann zur Planung des Resektionsausmaßes ein präoperatives Mapping der betroffenen kortikalen Funktion mittels der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) erfolgen. Bei der Anwendung der fMRT sind allerdings Einflüsse hirnstruktureller Läsionen auf deren Zuverlässigkeit bekannt. Insbesondere bei Glioblastomen sind Effekte der neurovaskulären Entkopplung (NVU), also eine Dysregulationen des physiologischerweise lokal gesteigerten relativen zerebralen Blutflusses in Abhängigkeit neuronaler Exzitation, beschrieben. Diese kommt durch dessen infiltrativen Charakter mit ausgeprägter Neovaskularisation zustande, hat Implikationen auf das blood-oxygen-level dependent (BOLD)-Signal als Grundlage der fMRT und bedeutet somit eine geringere Validität der fMRT-Messung als bei anderen Entitäten. Die Rolle der NVU bei Hirnmetastasen mit Einfluss auf die funktionelle Bildgebung ist dabei wenig untersucht. Insbesondere bei MR-morphologisch infiltrativ wachsenden Hirnmetastasen kann aber ein zu Glioblastomen analoger Effekt der NVU vermutet werden, während dieser bei verdrängend wachsenden Hirnmetastasen weniger deutlich ausfallen sollte.
Methoden: Der Einfluss des MR-morphologischen Wachstumsmusters von Hirnmetastasen auf neuroplastische Veränderungen wurde retrospektiv unter Anwendung dreier Sprachparadigmen (Verb-, Antonym- und Satzgenerierung) bei n = 9 Patienten der Gruppe (a) infiltratives und n = 13 Patienten der Gruppe (b) verdrängendes Metastasenwachstum in der präoperativen fMRT untersucht, wobei zwischen beiden Patientengruppen keine Unterschiede in soziodemographischen oder neuroradiologischen Merkmalen bestanden. Dabei wurde (I) eine reduzierte BOLD-Antwort in sechs sprachrelevanten Kortexarealen ohne Effekt auf nicht-sprachrelevante visuelle Kontroll-Areale, (II) eine geringere Lateralisierung der Sprache sowie (II) eine größere Disruption sprachrelevanter Netzwerke bei infiltrativem Metastasenwachstum verglichen mit verdrängendem vermutet, während gesunde Kontrollprobanden im Vergleich zu beiden Patientengruppen am wenigsten betroffen sein sollten.
Ergebnisse: In der vorliegenden Arbeit zeigten sich entgegen der Hypothese im Wesentlichen keine Unterschiede zwischen infiltrativem und verdrängendem Metastasenwachstum im Ausmaß der BOLD-Antwort, der kortikalen Reorganisation der Sprachfunktion (Lateralisierung) sowie in der Konnektivität sprachrelevanter funktioneller Netzwerke als Ausdruck verstärkter neurovaskulären Entkopplung bei infiltrativem Wachstumsmuster. Verglichen mit gesunden Kontrollprobanden konnte aber in beiden Patientengruppen eine reduzierte BOLD-Antwort in den visuell stimulierten Arealen im Okzipitalkortex und eine Disruption sprachrelevanter funktioneller Netzwerke hin zu einer eher zufälligen Konfiguration mit ausgeprägterer bihemisphärischer Inter-Netzwerk-Konnektivität festgestellt werden.
Diskussion: Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen globale Veränderungen der Sprachfunktion durch Hirnmetastasen sowohl im Ausmaß der BOLD-Antwort wie auch in der funktionellen Netzwerkorganisation von Sprache vermuten. Hinweise für einen Einfluss des MR-morphologisch infiltrativen Metastasenwachstums im Sinne einer verstärkten neurovaskulären Entkopplung analog zu Glioblastomen v.a. aufgrund von Veränderungen der Mikro-Gefäßarchitektur durch Neovaskularisation fanden sich nicht. Dies könnte durch in der Literatur beschriebene heterogene pathophysiologische Mechanismen innerhalb eines Wachstumsmusters sowohl mit Kooption von Gefäßen wie auch mit Neovaskularisation begründet sein, woraus sich keine klaren Implikationen auf die neurovaskuläre Entkopplung innerhalb eines Wachstumsmusters ergeben. Daher können zukünftige Untersuchungen, beispielsweise mit Messungen des relativen cerebralen Blutflusses eine bessere Differenzierung innerhalb der MR-morphologischen Metastasenwachstumsmuster bewirken, um Einflüsse auf neuroplastische Veränderungen zu untersuchen. Hierbei sollten Daten idealerweise prospektiv erhoben und weitere Einflussfaktoren wie Komorbiditäten oder Medikation kontrolliert werden, weiterhin sollte idealerweise eine Korrelation mit Verhaltensdaten durch ausführliche neuropsychologische Testung erfolgen.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Introduction: Brain metastases (BM) are the most common intracranial malignancies. Maximal resection while preserving eloquent tissue is an important treatment option. For optimal post-operative cognitive functioning, presurgical mapping of eloquent cortical areas using functional magnetic resonance imaging (fMRI) can be used to plan the extent of resection. However, certain characteristics of ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Introduction: Brain metastases (BM) are the most common intracranial malignancies. Maximal resection while preserving eloquent tissue is an important treatment option. For optimal post-operative cognitive functioning, presurgical mapping of eloquent cortical areas using functional magnetic resonance imaging (fMRI) can be used to plan the extent of resection. However, certain characteristics of brain lesions interfere with the validity of presurgical mapping. Yet, the influence of brain metastases with especially infiltrative growth pattern on presurgical mapping is unknown, although there might be effects of neurovasculare uncoupling (NVU) as known in glioblastomas. This means lacking an increased local blood flow during neural excitation due to extensive neovascularization. This way, NVU impairs the blood-oxygen-level-dependent (BOLD) signal as physiological basis of fMRI and compromises its validity and clinical application. This study aims to examine similar effects of NVU in brain metastases with MR-morphological infiltrative growth pattern (GP) compared to a displacing GP with implication for its clinical application in presurgical mapping.
Methods: The influence of MR-morphological GP in brain metastases on effects of NVU and neuroplastic changes was retrospectively studied in patients with BM located in the language cortex with infiltrative (n = 9) versus displacing GP (n = 13). Both groups matched in sociodemographic and other neuroradiologic features. It was assumed that an infiltrative GP would show a (I) a reduced BOLD signal in six language-relevant cortical areas as a correlate of NVU with no reduction in visual cortex, (II) diminished lateralization of functional language activation, as well as (III) a greater disruption of language-associated functional networks compared to a displacing GP. Healthy controls were assumed to have no neuroplastic changes.
Results: Evidence showed no differences in MR-morphologic infiltrative versus displacing GP in brain metastases in the BOLD signal, cortical reorganisation of language function (lateralization) and connectivity of language-relevant functional networks as a correlate of NVU in infiltrative GP. Compared to healthy controls, both GP groups showed a reduced BOLD signal in the visually stimulated occipital areas and a disruption of language relevant functional networks.
Discussion: Results imply global changes in language function due to brain metastases, shown in a reduction of the BOLD signal and a functional reorganisation of language-associated networks compared to healthy controls. A comparison of different MR-morphological GP however showed no evidence of effects of NVU in infiltrative growing brain metastases. Therefore, there is no evidence of a reduced validity in presurgical mapping used in brain metastases. However, it should be noticed that there is microvascular heterogeneity in infiltrative metastases with both co-option and neovascularization, which could demask effects of NVU. In further studies a more detailed differentiation of MR-morphological infiltrative GP could give more information about possible effects of NVU. Ideally, data should be collected prospectively and controlled for other factors, such as comorbidities or medication and correlate fMRI-data with behavioural data.
Metadaten zuletzt geändert: 03 Jun 2024 04:32
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