Vergleich der Lateralisierung von fMRT-erhobenen Sprachfunktionen anhand von Scanner-generierten versus extern berechneten statistischen Parameterkarten

Abstract

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) hat nicht nur einen großen Stellenwert im wissenschaftlichen, sondern mittlerweile auch im klinischen Bereich. So wird sie unter anderem in der Epilepsiechirurgie im Rahmen der präoperativen Diagnostik zur Vermeidung eines postoperativen Sprachdefizits eingesetzt. Vor allem die Analyse der Lateralisierung der Sprachfunktion hat in diesem Zusammenhang eine zentrale Rolle eingenommen. Eine zuverlässige Datenverarbeitung der aufgenommen MR-Datensätze ist dabei für die anschließende Interpretation der erhaltenden Ergebnisse unabdingbar. In der klinischen Routine erfolgt diese Datenverarbeitung mittlerweile anhand eines (Nah-)Echtzeitverfahrens. Im wissenschaftlichen Umfeld sind allerdings sehr viel aufwändigere Datenverarbeitungspipelines anhand eines externen Verfahrens etabliert.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war der Vergleich von Nah-Echtzeitverfahren und externen Verfahren. Hierbei sollte überprüft werden, ob Unterschiede im Ansatz auch einen Unterschied in der Aussage über die Lateralisierung der Sprachfunktion zur Folge haben.

Für diese Arbeit konnte auf bereits in einem pädiatrischen Epilepsiezentrum erhobene MR-Datensätze (von 1/2010 - 9/2014) zurückgegriffen werden, die im Rahmen von fMRT-Untersuchungen zur Analyse der Sprachfunktion an einem 1,5-Tesla-MR-Tomographen aufgenommen wurden. Zudem lagen bereits Scanner-generierte statistische Parameterkarten (SP) vor, die mit der auf dem MR-Scanner installierten MRB19 Software generiert wurden. Mittels der Software SPM 12 wurden die bereits aufgenommen MR-Datensätze im Rahmen der vorliegenden Arbeit erneut bearbeitet. Nach extensiver Datenvorverarbeitung und abschließender räumlicher Glättung wurden mit dem generellen linearen Modell extern berechnete statistische Parameterkarten (EP) generiert. Diese neu erstellten EP sowie die vorhandenen SP wurden anschließend mit einem robusten, schwellenwertfreien Lateralisierungsindex (LI) charakterisiert und miteinander verglichen. Bei differenten Aussagen zwischen den Ansätzen erfolgte ein Vergleich der SP und der EP jeweils mit einer visuellen Bewertung der Lateralisierung der statistischen Parameterkarte (dem Goldstandard). Dabei wurde erwartet, dass die Ergebnisse der EP einen geringeren Anteil ambivalenter Aussagen über die Lateralisierung der Sprachfunktion erzielen, als die SP. Zudem wurde der Einfluss bestimmter Parameter (Bewegung und räumliche Glättung) auf die Ergebnisse untersucht.

Es konnten insgesamt von 114 Patienten (mittleres Alter 13,3 ± 3,8 Jahre; Geschlecht 55 m, 59 w; Händigkeit 35 L, 73 R, 4 beidhändig, 2 unbekannt) die Daten analysiert werden. Hierbei konnte kein systematischer Effekt der Parameter individuelle sowie ruckartige Bewegung (zwischen den Scans) sowie Glättung auf die Aussage über die Lateralisierung der Sprachfunktion beobachtet werden (p > 0,05, Mann-Whitney-U-Test). Im Vergleich der zwei unterschiedlichen Datenverarbeitungsverfahren zeigten sich auch hier vergleichbare Ergebnisse der LI der SP und LI der EP in allen eingeschlossenen Sprachaufgaben (Piepgeschichten-, Synonym-, Vokalidentifikations- und Wortkettengenerierungsaufgabe). Sowohl in der summarischen Analyse der LI (p > 0,05, Mann-Whitney-U-Test) als auch der summarischen Kategorisierung der LI (p > 0,05, Chi-Quadrat-Test) wurden keine signifikanten Unterschiede beobachtet. In Einzelfällen wurden zwar Differenzen beobachtet, aber auch hier konnte beim Vergleich mit dem klinischen Goldstandard weder eine klare Tendenz mit dem LI der SP noch mit der LI der EP beobachtet werden (p > 0,05, Chi-Quadrat-Test).

Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit eine große Übereinstimmung der beiden unterschiedlichen Verfahren gezeigt werden. Kein Verfahren war nachweislich besser im Vergleich mit dem Goldstandard.