Voxel-based investigations of regional cerebral blood flow abnormalities in Alzheimer's disease using a single-detector SPECT system

ABSTRACT

PURPOSE: To evaluate the feasibility of using the Statistical Parametric Mapping (SPM) program for an automated, voxel-by-voxel assessment of regional cerebral blood flow (rCBF) deficits in Alzheimer's disease (AD) subjects relative to age-matched controls studied with a conventional, single-detector SPECT system. METHODS: We used a databank of 99mTc-HMPAO images of 19 patients with a diagnosis of probable AD and 15 elderly healthy volunteers; data were acquired using an Orbiter-Siemens single-detector SPECT system. Using SPM, images were transformed spatially, smoothed (12mm), and the data were compared on a voxel-by-voxel basis with t-tests. RESULTS: There were significant rCBF reductions in AD patients relative to controls involving regions predicted a priori to be affected in AD, namely the left temporal and parietal neocortices, and the right posterior cingulate gyrus (p<0.05, corrected for multiple comparisons). DISCUSSION: The location of rCBF reductions in AD subjects in our study is consistent with the deficits detected in previous functional imaging studies of AD using higher-resolution devices. This suggests the potential usefulness of using SPM for the analysis of data acquired with single-detector SPECT systems, despite the limited sensitivity and spatial resolution of such equipment.

RESUMO

OBJETIVO: Avaliar a viabilidade de emprego do programa Statistical Parametric Mapping (SPM) para investigar de forma automatizada, voxel-a-voxel, a presença de déficits de fluxo sanguíneo cerebral regional (FSCr) em pacientes com doença de Alzheimer (DA) comparados a sujeitos-controle pareados para idade, usando imagens de SPECT adquiridas com um equipamento convencional de detector único. MÉTODOS: Foi utilizado um banco de imagens adquiridas após injeção de 99mTc-HMPAO em 19 pacientes com diagnóstico provável de DA e 15 voluntários idosos saudáveis, usando um equipamento de SPECT Orbiter-Siemens de detector único. Empregando o programa SPM, as imagens foram transformadas espacialmente, suavizadas (12mm FWHM), e comparadas estatisticamente voxel-a-voxel entre os dois grupos, usando o teste de T. RESULTADOS: Foram identificadas reduções significativas de FSCr nos pacientes com DA comparados aos controles em regiões previstas a priori como afetadas por esta forma de demência, quais sejam os neocórtices temporal e parietal em hemisfério esquerdo e o cíngulo posterior direito (p<0,05, corrigido para comparações múltiplas). DISCUSSÃO A localização dos focos de redução de FSCr em pacientes com DA no nosso estudo é, de forma geral, consistente com os achados de déficits cerebrais detectados em estudos anteriores de neuroimagem funcional na DA realizados com equipamentos de resolução espacial mais alta. Isto sugere o potencial de utilidade do programa SPM para a análise de dados de SPECT adquiridos com equipamentos de detector único, apesar da sensibilidade e resolução espacial limitadas de tais aparelhos.