Published December 8, 2023 | Version v1
Publication Open

Diffusion tensor imaging and voxel-based morphometry in differentiating multiple sclerosis and its mimics

Creators

  • 1. Assiut University Hospitals
  • 2. Assiut University

Description

Abstract Background The discrimination between multiple sclerosis (MS) and other white matter lesions in adults is still problematic as multiple diseases have similar clinical and radiological findings, especially at the disease onset. This case–control study aimed to evaluate the efficacy of diffusion tensor imaging (DTI) and brain morphometry in the differentiation between adult MS and its magnetic resonance imaging (MRI) mimics. Methods Fifty-eight patients (49 women and 9 men; mean age 35.74 ± 11.86 years, range 18–50 years) with clinically suspected MS and age- and sex-matched fifteen healthy subjects were included. All study subjects underwent MRI using 3D FLAIR, 3D T1 MPRAGE, axial T2WI fast spin echo, and DTI sequences. The included patients were classified into MS and mimics groups according to MC Donald's criteria 2017. Image post-processing using the region of interest (ROI) analysis for DTI parameters and automated voxel brain morphometry and segmentation was done for all study groups. Statistical comparison between the two patient groups and between them and the control group was performed regarding DTI indices (fractional anisotropy [FA], mean diffusivity [MD], and relative anisotropy [RA]) and brain morphometry parameters (including white matter volume (WMV), grey matter volume (GMV), cerebrospinal fluid volume (CSFV), T2 lesion load and deep grey matter volume). Results A statistically significant difference was observed between the MD, FA, and RA values of the patients and control groups. The MD values were significantly higher in the MS than in its mimics with a cut-off value of > 1.058 × 10 −3 mm 2 /s ( p < 0.001). Compared to the mimics group, the MS patients showed significantly lower WMV (33.31 ± 4.40 versus 35.71 ± 4.58; p = 0.047) and higher CSFV (16.38 ± 5.93 versus 13.06 ± 3.09; p = 0.012) with no significant difference regarding the GMV. Conclusions MD analysis of DTI, WMV, and CSFV are useful quantitative measurements in confirming the diagnosis of MS and differentiating it from its imaging mimics.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية الملخص لا يزال التمييز بين التصلب المتعدد (MS) وآفات المادة البيضاء الأخرى لدى البالغين يمثل مشكلة حيث أن الأمراض المتعددة لها نتائج سريرية وإشعاعية مماثلة، خاصة في بداية المرض. تهدف دراسة الحالة والتحكم هذه إلى تقييم فعالية تصوير موتر الانتشار (DTI) وقياس مورفومتر الدماغ في التمايز بين مرض التصلب العصبي المتعدد البالغ ومحاكاة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). الأساليب تم تضمين ثمانية وخمسين مريضًا (49 امرأة و 9 رجال ؛ متوسط العمر 35.74 ± 11.86 عامًا، يتراوح بين 18 و 50 عامًا) مع مرض التصلب العصبي المتعدد المشتبه به سريريًا والمطابق للعمر والجنس خمسة عشر شخصًا سليمًا. خضع جميع المشاركين في الدراسة للتصوير بالرنين المغناطيسي باستخدام الذوق ثلاثي الأبعاد، 3D T1 MPRAGE، صدى الدوران السريع المحوري T2WI، وتسلسل DTI. تم تصنيف المرضى المشمولين في مجموعات مرض التصلب العصبي المتعدد والمحاكاة وفقًا لمعايير MC Donald لعام 2017. تم إجراء المعالجة اللاحقة للصور باستخدام تحليل المنطقة محل الاهتمام (ROI) لمعلمات DTI وقياس مورفوم دماغ voxel الآلي والتجزئة لجميع مجموعات الدراسة. تم إجراء مقارنة إحصائية بين مجموعتي المرضى وبينهما وبين المجموعة الضابطة فيما يتعلق بمؤشرات DTI (تباين الخواص الجزئي [FA]، ومتوسط الانتشار [MD]، والتباين النسبي [RA]) ومعلمات قياس شكل الدماغ (بما في ذلك حجم المادة البيضاء (WMV)، وحجم المادة الرمادية (GMV)، وحجم السائل النخاعي (CSFV)، وحمل الآفة T2 وحجم المادة الرمادية العميقة). النتائج لوحظ فرق ذو دلالة إحصائية بين قيم MD و FA و RA للمرضى والمجموعات الضابطة. كانت قيم MD أعلى بكثير في MS مما كانت عليه في المحاكاة الخاصة بها بقيمة قطع > 1.058 × 10 −3 مم 2 /ثانية ( p < 0.001). بالمقارنة مع مجموعة المحاكاة، أظهر مرضى التصلب العصبي المتعدد انخفاضًا ملحوظًا في WMV (33.31 ± 4.40 مقابل 35.71 ± 4.58 ؛ p = 0.047) وارتفاع CSFV (16.38 ± 5.93 مقابل 13.06 ± 3.09 ؛ p = 0.012) مع عدم وجود فرق كبير فيما يتعلق بـ GMV. الاستنتاجات تحليل MD لـ DTI و WMV و CSFV هي قياسات كمية مفيدة في تأكيد تشخيص مرض التصلب العصبي المتعدد وتمييزه عن محاكاته التصويرية.

Translated Description (French)

Résumé Contexte La discrimination entre la sclérose en plaques (SEP) et les autres lésions de la substance blanche chez l'adulte est toujours problématique, car de multiples maladies ont des résultats cliniques et radiologiques similaires, en particulier à l'apparition de la maladie. Cette étude cas-témoins visait à évaluer l'efficacité de l'imagerie par tenseur de diffusion (DTI) et de la morphométrie cérébrale dans la différenciation entre la SEP adulte et ses imitations par imagerie par résonance magnétique (IRM). Méthodes Cinquante-huit patients (49 femmes et 9 hommes ; âge moyen 35,74 ± 11,86 ans, intervalle de 18 à 50 ans) présentant une suspicion clinique de SEP et quinze sujets sains appariés selon l'âge et le sexe ont été inclus. Tous les sujets de l'étude ont subi une IRM utilisant des séquences 3D FLAIR, 3D T1 MPRAGE, axial T2WI Fast spin ECHO et DTI. Les patients inclus ont été classés dans les groupes SEP et imitations selon les critères de MC Donald 2017. Le post-traitement des images à l'aide de l'analyse de la région d'intérêt (ROI) pour les paramètres DTI et la morphométrie et la segmentation automatisées du cerveau voxel a été effectué pour tous les groupes d'étude. Une comparaison statistique entre les deux groupes de patients et entre ceux-ci et le groupe témoin a été effectuée en ce qui concerne les indices DTI (anisotropie fractionnaire [FA], diffusivité moyenne [MD] et anisotropie relative [RA]) et les paramètres de morphométrie cérébrale (y compris le volume de matière blanche (WMV), le volume de matière grise (GMV), le volume de liquide céphalo-rachidien (CSFV), la charge de lésion T2 et le volume de matière grise profonde). Résultats Une différence statistiquement significative a été observée entre les valeurs MD, FA et RA des patients et des groupes témoins. Les valeurs de DM étaient significativement plus élevées dans la SEP que dans ses mimétiques avec une valeur seuil de > 1,058 × 10 −3 mm 2 /s ( p < 0,001). Par rapport au groupe Mimics, les patients atteints de SEP présentaient un VEM significativement plus faible (33,31 ± 4,40 contre 35,71 ± 4,58 ; p = 0,047) et un VCS plus élevé (16,38 ± 5,93 contre 13,06 ± 3,09 ; p = 0,012) sans différence significative en ce qui concerne le VGM. Conclusions L'analyse MD de DTI, WMV et CSFV sont des mesures quantitatives utiles pour confirmer le diagnostic de la SEP et la différencier de ses imitateurs d'imagerie.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes La discriminación entre la esclerosis múltiple (EM) y otras lesiones de la sustancia blanca en adultos sigue siendo problemática, ya que múltiples enfermedades tienen hallazgos clínicos y radiológicos similares, especialmente al inicio de la enfermedad. Este estudio de casos y controles tuvo como objetivo evaluar la eficacia de las imágenes con tensor de difusión (DTI) y la morfometría cerebral en la diferenciación entre la EM adulta y sus imitadores de imágenes por resonancia magnética (IRM). Métodos Se incluyeron cincuenta y ocho pacientes (49 mujeres y 9 hombres; edad media 35,74 ± 11,86 años, rango 18–50 años) con sospecha clínica de EM y quince sujetos sanos de la misma edad y sexo. Todos los sujetos del estudio se sometieron a resonancia magnética utilizando 3D FLAIR, 3D T1 MPRAGE, eco de espín rápido axial T2WI y secuencias DTI. Los pacientes incluidos se clasificaron en grupos de EM y Mimics de acuerdo con los criterios de MC Donald 2017. Se realizó el posprocesamiento de imágenes utilizando el análisis de la región de interés (ROI) para los parámetros de DTI y la morfometría y segmentación automatizadas del cerebro del vóxel para todos los grupos de estudio. Se realizó una comparación estadística entre los dos grupos de pacientes y entre ellos y el grupo de control con respecto a los índices de DTI (anisotropía fraccional [FA], difusividad media [MD] y anisotropía relativa [RA]) y los parámetros de morfometría cerebral (incluido el volumen de materia blanca (WMV), el volumen de materia gris (GMV), el volumen de líquido cefalorraquídeo (CSFV), la carga de lesión T2 y el volumen de materia gris profunda). Resultados Se observó una diferencia estadísticamente significativa entre los valores de MD, FA y RA de los pacientes y los grupos de control. Los valores de MD fueron significativamente más altos en la MS que en sus imitadores con un valor de corte de > 1.058 × 10 −3 mm 2 /s ( p < 0.001). En comparación con el grupo de Mimics, los pacientes con EM mostraron un WMV significativamente menor (33,31 ± 4,40 frente a 35,71 ± 4,58; p = 0,047) y un CSFV más alto (16,38 ± 5,93 frente a 13,06 ± 3,09; p = 0,012) sin diferencias significativas con respecto al GMV. Conclusiones El análisis MD de DTI, WMV y CSFV son mediciones cuantitativas útiles para confirmar el diagnóstico de EM y diferenciarlo de sus imitaciones de imágenes.

Files

s43055-023-01155-1.pdf

Files (1.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:94acc66f81d35d810d2a0450aecf1f20
1.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تصوير موتر الانتشار والقياس الشكلي القائم على الفوكسيل في التمييز بين التصلب المتعدد ومحاكاته
Translated title (French)
Imagerie du tenseur de diffusion et morphométrie basée sur le voxel dans la différenciation de la sclérose en plaques et de ses synoptiques
Translated title (Spanish)
Imágenes de tensor de difusión y morfometría basada en vóxel en la diferenciación de la esclerosis múltiple y sus imitadores

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4389485165
DOI
10.1186/s43055-023-01155-1

Is supplement to
https://openalex.org/W2701934057 (Other)
https://openalex.org/W2419296788 (Other)
https://openalex.org/W2393212393 (Other)
https://openalex.org/W2277556599 (Other)
https://openalex.org/W2149940328 (Other)
https://openalex.org/W2102741828 (Other)
https://openalex.org/W2098924721 (Other)
https://openalex.org/W2082094717 (Other)
https://openalex.org/W2005621172 (Other)
https://openalex.org/W1562573443 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1975760036
  • https://openalex.org/W2001208867
  • https://openalex.org/W2022101759
  • https://openalex.org/W2043033209
  • https://openalex.org/W2064411568
  • https://openalex.org/W2069218189
  • https://openalex.org/W2093729926
  • https://openalex.org/W2097439318
  • https://openalex.org/W2106649915
  • https://openalex.org/W2140621953
  • https://openalex.org/W2163429086
  • https://openalex.org/W2206097349
  • https://openalex.org/W2282300175
  • https://openalex.org/W2290271744
  • https://openalex.org/W2341548390
  • https://openalex.org/W2594840221
  • https://openalex.org/W2604381136
  • https://openalex.org/W2737304453
  • https://openalex.org/W2752554587
  • https://openalex.org/W2777074421
  • https://openalex.org/W2790461194
  • https://openalex.org/W2947771100
  • https://openalex.org/W2980777487
  • https://openalex.org/W4213419204