Hippocampal volume in different neuropsychiatric cohorts using a semiautomatic a semiautomatic, stereological and automatic method

Introduzione: Variazioni volumetriche dell’ ippocampo, regione cerebrale del lobo limbico che presenta una differente segmentazione anatomica e funzionale lungo il proprio asse antero-posteriore, sono state riportate dalla recente letteratura nel corso di diversi disturbi neuropsichiatrici. In questo studio sono stati misurati i volumi ippocampali di soggetti con Morbo di Cushing, di donne con disturbo depressivo ricorrente familiare e di una popolazione con trauma cranico lieve, supponendo che il danno indotto dal cortisolo nell’ ippocampo possa variare lungo l’ asse antero-posteriore, a seconda della condizione clinica. Ciò sottolinerebbe l'importanza dell'interazione tra ambiente e genetica in questo fenomeno. Inoltre, ci siamo proposti di convalidare FreeSurfer, un software automatico sviluppato presso il Centro Martinos for Biomedical Imaging (Harvard University, Boston, USA), per determinare il volume di differenti regioni cerebrali., in linea con l'attuale ricerca orientata verso lo sviluppo di metodi automatici che avrebbero il vantaggio di elevate riproducibilità, accuratezza, e, potenzialmente, maggiore efficienza di quelli manuali, attualmente considerati il “gold standard” per la determinazione del volume delle aree cerebrali. Metodi: Un software semi automatico (DCM view, Padova Ricerche, Padova, Italy), su immagini di Risonanza Magnetica Nucleare cerebrale, è stato utilizzato per misurare il volume dell'ippocampo in 10 pazienti con Morbo di Cushing prima e dopo 12 mesi dalla resezione chirurgica selettiva, mediante un approccio transfenoidale, del microadenoma ipofisario ormone-adrenocorticotropo secernente, in 15 pazienti donne con depressione maggiore ricorrente familiare (MD) e 15 soggetti sani di sesso femminile. Un metodo stereologico, utilizzando come programma di riferimento l’Analyze software (versione 10, Biomedical Imaging Resource, Mayo Foundation, Rochester, Minnesota), è sato usato per la determinazione del volume ippocampale, in un campione di soggetti (13) con trauma cranico lieve, entro un mese e un anno dopo il trauma. Nello studio di validazione, su un campione di soggetti anziani con depressione unipolare maggiore e controlli sani, è stato calcolato il volume della regione cerebrale d’interesse sia mediante un metodo stereologico (manuale), sia attraverso il metodo automatico del programma in corso di validazione (FreeSurfer). Successivamente è stato eseguito un controllo sull’accuratezza e sulla precisione della delimitazione automatica di tutte le immagini acquisite. Sono state confrontate le misurazioni volumetriche nei due gruppi delle differenti coorti utilizzando ANCOVA, con il volume cerebrale totale ed età come covariate. L’accordo tra le misure volumetriche all’interno e tra i due metodi, nello studio di validazione, è stato testato usando Cronbach’s alpha mediante l’analisi dell’intra-rater e della inter-rater reliability. Risultati: Abbiamo trovato una differenza significativa nella testa dell'ippocampo bilateralmente nei soggetti con Morbo di Cushing dopo 12 mesi dalla resezione chirurgica selettiva, mediante approccio trans-sfenoidale, del microadenoma ipofisario ormone adrenocorticotropo secernente. I volumi del corpo e della coda dell’ ippocampo erano significativamente minori nei pazienti di sesso femminile con disturbo depressivo familiare, rispetto ai soggetti sani. Nessuna differenza significativa nei volumi hippocampali sono stati trovati nei soggetti con trauma cranico lieve. In conclusione il metodo automatico dimostra un buon accordo con il metodo stereologico, mentre il controllo sulla qualità della delimitazione automatica ha rilevato una non precisa segmentazione della regione cerebrale d’ interesse. Discussione e Conclusioni: Il dato di una differenza del volume della testa dell’ ippocampo pre-post intervento chirurgico potrebbe contribuire a comprendere meglio la fisiopatologia del Morbo di Cushing come modello in vivo per i disturbi neuropsichiatrici legati allo stress. Il dato di una riduzione del volume del corpo e della coda ippocampale in donne con storia familiare ed episodi ricorrenti di depressione. forniscono la prova di un danno strutturale lateralizzato dell'ippocampo. Sebbene la riduzione globale delle ippocampo sia già stata ampiamente riportata, i dati sulle riduzioni regionali lateralizzate nella depressione ricorrente e familiare non erano stati precedentemente segnalati. Una riduzione posteriore del volume ippocampale di destra potrebbe essere un endofenotipo strutturale per disturbi depressivi ricorrenti nelle donne. Un campione più elevato di soggetti e studi di neuroimaging funzionale sarebbero necessari per fare considerazioni sul cambiamento delle strutture cerebrali in soggetti con trauma cranico lieve. I risultati, circa la validazione, indicano che il metodo automatizzato dovrà essere ulteriormente migliorato.