Alzheimer’s disease (AD) is notorious for its long preclinical period, and there is an increasing interest to early detection in order to prevent or delay the onset of cognitive decline. The progress of dementia accompanies with accumulation of molecular pathology followed by inexorable neuronal damage. At present, it is impossible to reverse neurodegeneration but be more successful by preventing. With the aim of facilitating the early detection of AD, the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) subdivided mild cognitive impairment (MCI) to two stages based on the Wechsler memory performance: early (EMCI) and late MCI (LMCI). With diffusion tensor imaging (DTI), we sought to find feasible gray matter microstructure biomarker.
At first, we targeted early hippocampus changes in terms of surface atrophy and microstructure. With simultaneous analysis of morphology and microstructure changes, we expected to understand the diffusivity measure and its properties. The results delineate that regional surface atrophy accompanies with microstructural changes with diffusivity increase. Furthermore, the regional diffusivity differences showed progressive changes that suit with disease progression model.
Next, we sought to find better microstructure measure. We move on to cortex microstructure and propose DTI measure, radiality, for early AD biomarker. It is a dot product between cortical surface normal vector and primary diffusion direction, which reflect fiber orientation. Overall, radiality in cortical gray matter showed AD specific changes and relevance with other conventional AD biomarkers. Besides, it could show group differences in early AD changes from EMCI which show advantage for early diagnosis than using conventional biomarkers. We provide the evidence of structure changes with cognitive impairment and suggest radiality as sensitive AD biomarker.
알츠하이머 병은 긴 잠복기를 가지며 인지 저하의 발생을 예방 혹은 지연시키는데에 연구의 초점이 맞춰져있다. 치매의 진행은 분자병리의 축적을 동반하고 이는 신경퇴행으로 이어지게된다. 현재로서는 신경퇴행을 치료할 수 없어 조기진단을 통한 예방이 선호 되고있다. 이를 위해 알츠하이머 병 신경영상 기구는 경도인지 장애군을 임상점수로 세분화 하여 조기와 후기 경도인지장애 군을 구분한 영상 데이터를 공유하였고, 본 연구는 공개된 확산텐서 영상을 통해 회백질 바이오마커를 찾는것이 목적이다.
선행연구로서, 초기 변화를 보이는 뇌의 해마를 표면 분석과 미세구조의 변화를 관측하였다. 동시다발적으로 형태와 미세구조의 변화를 본다면 확산도의 신경퇴행에서의 특성을 발견할 수 있으리라 생각했다. 결과는 해마의 표면이 위축되면서 미세구조의 변화 또한 확인할 수 있었고 이는 확산도의 증가로 이어졌다. 더욱이 이 확산도의 변화는 병의 중증도에 따라 변화영역이 퍼지는것을 확인하여 병의 진행을 나타낼 수 있었다는 결론을 얻었다.
다음으로는 미세구조를 나타낼 더 나은 지표를 찾고자 하였다. 기존의 피질하 영역에서 피질영역의 미세구조를 나타낼 지표를 신경방향으로 가정하여 연구를 진행했다. 피질표면에 대한 법선벡터와 신경진행방향의 사이각을 정량하였고 해당 지표는 알츠하이머 변화를 보이며 기존 바이오마커와도 유사성을 가졌다. 가장 초기로 보이는 초기 경도인지장애의 변화를 찾을 수 있었고 이 지표를 이용한 조기진단에 민감한 바이오마커를 제시하려한다.