Parkinson Hastalarında Birleşik Difüzyon MR - Fonksiyonel MR Analizi ile Beyin Subtalamik Nukleus Çekirdeklerinin Lokalizasyonu ve Derin Beyin Stimülasyonu Uygulaması

(TÜBİTAK 1001, 2015 - 2017)

Parkinson, distoni, epilepsi, obsesif kompulsif bozukluk (OCD), majör depresyon ve trigeminal nevralji gibi nörolojik fonksiyonel hastalıkların primer tedavisi olarak kabul edilen ilaç tedavisinin etkisiz kaldığı durumlarda Derin Beyin Stimülasyonu (DBS) etkin bir tedavi tekniğidir. DBS tedavi tekniğinde hastalığa yol açtığı düşünülen fonksiyonel bölge elektriksel olarak stimüle edilerek hastalık semptomları (örneğin hareket bozukluklarında istemsiz hareketler) baskılanmaktadır. Fonksiyonel radyocerrahi gibi son senelerde ortaya çıkmakta olan alternatif radikal tedavilere göre fonksiyonel cerrahi tekniği DBS’in avantajı geri dönüşlü ve ayarlanabilir olmasıdır. Projeye konu olan DBS tedavisinde hastalıkla ilgili beyin merkezlerinin doğru ve güvenilir tayin edilmesi tedavi planlama ve takip süreçlerinde öncelikli problemlerden birisidir. 

Bu projede amacımız fonksiyonel beyin çekirdeklerinin (SubTalamik Nukleus-STN gibi) salt anatomik lokalizasyonunun yetersizliği nedeniyle çok tipli (multi-modal) görüntülerden füzyon aracılığıyla yeni birleşik difüzyon ve fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) analiz tekniklerinin ortaya çıkarılmasıdır. In vivo insan beyninde anatomik bağlantı ağlarının görüntülenmesi için şu anda mevcut tek teknik olan difüzyon MRG’nin ve buna ek olarak fonksiyonel bağlantı ağlarını incelemeye imkan veren invazif olmayan yeni durağan-hal fMRG (dh-fMRG) tekniği projede ortaklaşa kullanılmaktadır.

Projede beyin beyaz cevher bağlantılılık ağları ve beyin fonksiyonel bağlantılılık ağlarının yapısal-fonksiyonel haritalamalarının yapılabilmesi amacıyla önerilen birleşik görüntü analiz yöntemlerindeki kuramsal açıdan yenilik Difüzyon MRG’de olasılıksal traktografiye dayalı elde edilecek olan yolak olasılık bilgisinin dh-fMRG’ye dayalı geliştireceğimiz dinamik uzamsal-zamansal fonksiyonel analiz sonucu ortaya çıkaracağımız fonksiyonel bilgiyle birleştirilmesiyle ortaya çıkmaktadır. Difüzyon-fonksiyonel bilgisinin birleşik olarak kullanılması ile ortaya çıkan STN haritaları, DBS uygulamasında kullanılacaktır. 

Projenin çıktıları: beyin yolak-ağırlıklı fonksiyonel bağlantılılık haritaları, beyin fonksiyonel-ağırlıklı yolak bağlantılılık haritaları ve bunlara dayalı olarak STN’in kortikal-subkortikal bölgelere bağlantılarına göre alt-ünite bölümlerine ayrıştırılmasıdır. Bu haritalar salt STN’den tohumlanarak yapılabileceği gibi değişik beyin fonksiyonel bölgeleri için de kullanılmasıyla geliştirilecek yeni yöntemlerin farklı fonksiyonel nörolojik bozukluklara da uygulanabilme potansiyeli vardır. 

Projede önerilen yeni birleşik difüzyon MRG-fonksiyonel MRG analiz teknikleri bilimsel literatüre hesaplamalı tıbbi görüntüleme alanında katkı yapacaktır. Geçen senelerde başlayan Human Connectome Projesine ait sağlıklı deneklere ait yüksek kalitede MRG verileri de geliştirilen yöntemlerin sınanmasında kullanılmaktadır. DBS hastalarına ait MRG verileri üzerinde yapılacak uygulama sonuçları klinik literatüre (beyin-sinir cerrahisi ve radyoloji) katkı sağlayacaktır.
 
Projeye sosyo-ekonomik açıdan bakıldığında, Türkiye İstatistik Kurumu’nun 20 Mart 2013, 13466 sayılı haberinde 2023 yılında Türkiye’nin yaşlı nüfus (65 yaş üstü) oranının %10,2’ye yükselerek yaşlı nüfus yapısına sahip ülkeler arasında yer alacağı tahmin edilmektedir. Buna bağlı olarak toplumda Parkinson ve demans gibi yaşlı nüfusu etkileyen hastalıkların artması ile DBS gibi tedavilerin sıklıkla uygulanmaya başlayacağı ve bu hastalıklarda etkin olan STN gibi derin beyin yapılarının ileri görüntü analizi teknikleri ile lokalizasyonu ve analizine ihtiyaç duyulacağı görülmektedir. Etkin ve güvenli tedavi planlama ve takip sistemlerinin hastanelerde yer alması ülkeye sosyo-ekonomik açıdan katkı sağlayacaktır.

​Proje Ekibi
Doç. Dr. Gözde ÜNAL (Yürütücü), İstanbul Teknik Üniversitesi                   
Yd. Doç. Dr. Andaç HAMAMCI (Araştırmacı), Yeditepe Üniversitesi, Biyomedikal Müh.
Doç. Dr. Mehmet Erşahin (Araştırmacı, Beyin Cerrahı), Göztepe Eğitim ve Araştırma Hastanesi
Dr. Kutlay Karaman (Araştırmacı, Radyolog), Anadolu Sağlık Merkezi
Doç. Dr. Ahmet Hilmi Kaya (Danışman, Beyin Cerrahı), Anadolu Sağlık Merkezi
Enes Albay (YL/Doktora Öğrencisi), İTÜ