Identifying abnormalities in the structural connectivity of 42 white matter tracts in major depressive disorder
주요우울장애에서 42개 백질 경로의 구조적 연결성 이상 확인
- 주제(키워드) Major Depressive Disorder (MDD) , White matter tract integrity , Diffusion Tensor Imaging (DTI) , Tractography , TRACULA (Tracts Constrained by UnderLying Anatomy)
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 함병주
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 대학원 의학과
- 세부전공 정신건강의학 전공
- 원문페이지 34 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000289236
- UCI I804:11009-000000289236
- DOI 10.23186/korea.000000289236.11009.0001570
- 본문언어 영어
초록/요약
확산 텐서 자기공명영상(DTI) 기술의 발전과 향상된 트랙토그래피 도구 덕분에 백질 경로(WMT)를 보다 정확하게 조사할 수 있게 되었다. 본 연구는 이러한 발전된 기술을 사용하여 주요우울장애 환자와 건강한 대조군 간 백질 경로의 구조적 차이를 비교하고, 주요우울장애 환자의 백질 경로 구조와 질병 관련 변수 간의 상관관계를 확인하는 것을 목표로 했다. 이 연구는 주요우울장애를 진단 받은 총 43명의 성인 환자와 34명의 대조군을 포함하여 확산 텐서 영상(DTI)을 시행하였고 이후 FreeSurfer 7.2 버전에 구현된 TRACULA 도구를 사용하여 백질 경로의 구조적 연결성을 평가하였다. 연구는 일원 공분산 분석을 사용하여 42개의 주요 백질 경로에서, 168개의 확산 텐서영상 매개변수 (분할 비등방도(FA), 평균 확산도(MD), 방사형 확산도(RD), 축 확산도(AD)) 값들을 추출하였다. 종속 변수는 확산 텐서 자기공명영상 변수였고, 독립 변수는 주요우울장애의 진단, 그외 공변량으로 나이와 성별을 포함하였다. 이후 주요우울장애 환자군에서 유의미하게 차이가 확인된 백질 경로의 확산 텐서영상 매개변수를 17 항목 해밀턴 우울 척도 점수(HDRS) 및 질병 이환 기간과의 상관관계를 조사하기 위해 피어슨 부분 상관 분석을 수행했다. 연구 결과, 주요우울장애 환자들에서 뇌량, 우측 활꼴 다발, 우측 상부 종속 다발 II에서의 축 확산도(AD) 값이 유의하게 증가된 것이 확인되었으며, 그외 18개의 백질 경로에서 방사형 확산도(RD)가 증가되었고, 32개의 백질 경로에서 평균 확산도(MD)가 증가된 것을 확인할 수 있었다. 또한 주요우울장애 환자군 내에서, 뇌량 슬부의 축 확산도(AD) 값과 질병 이환 기간과의 유의미한 양의 상관관계를 확인하였다.
more초록/요약
Objective: Recent advancements in diffusion MRI techniques and enhanced tractography tools have enabled more accurate investigation of white matter tracts (WMT), owing to recent technical progress. This study aims to employ these advanced techniques to more accurately compare structural differences in WMT between patients with major depressive disorder (MDD) and healthy controls (HCs) by using an extensive diffusion tensor imaging (DTI) set of 42 WMT and to establish a correlation between the structure of these WMT within patients with MDD and illness-burden-related variables. Methods: A total of 43 patients with MDD and 34 HCs participated in this study and underwent DTI. We utilized newly developed TRACULA (Tracts Constrained by UnderLying Anatomy) tool implemented in the FreeSurfer 7.2 version to assess the structural connectivity of WMT. This allowed us to reconstruct 42 significant white matter pathways of each participant. The study employed one-way analysis of covariance to examine 168 DTI parameters (including fractional anisotropy (FA), mean diffusivity (MD), radial diffusivity (RA), and axial diffusivity (AD)) across 42 major WMTs. The dependent variables were the DTI parameters, while the independent variable was the diagnosis of MDD. Age and sex were included as covariates. Pearson's partial correlation analyses were conducted in the MDD groups to examine the correlation between DTI parameters and the 17-item Hamilton Depression Rating Scale score, as well as illness duration. Results: Patients diagnosed with MDD exhibited a significant increase in AD in the genu of the corpus callosum (CC) (P = 5.24 × 10-4), right arcuate fasciculus (P = 2.7 × 10-3), and right superior longitudinal fasciculus II (P = 3.04 × 10-3). In addition, they showed a increase in RD in 18 tracts, including the anterior commissure (AC) (P = 4.15 × 10-4), central body of the CC (P = 7.90 × 10-4), and prefrontal body of the CC (P = 2.82 × 10-4), and showed a increase in MD in 32 tracts, including the AC (P = 2.570 × 10-4), premotor body of the CC (P = 8.918 × 10-4), and prefrontal body of the CC (P = 8.938 × 10-4), when compared to HCs. In patients with MDD, a positive correlation was found between the illness duration and the AD value of the genu of the CC (r = 0.396, P = 0.0125), which remained statistically significant even after applying False Discovery Rate (FDR) correction. Conclusion: We identified significant differences in AD, RD, and MD among various WMTs between the MDD and HC groups. The findings underscore the complex neurobiological underpinnings of MDD, suggesting the potential utility of DTI parameters as biomarkers for diagnosis and assessments of illness burden. Additionally, we also found that the genu of the CC may be a WMT that correlates with illness duration in patients with MDD.
more목차
ABSTRACT i
국문 초록 iii
TABLE OF CONTENTS iiv
LIST OF TABLES v
LIST OF FIGURES v
CHAPTER 1. INTRODUCTION 1
CHAPTER 2. METHODS 4
2.1. Participants 4
2.2. Image acquisition 5
2.3. Segmentation of Subthalamic Nuclei for Enhanced Tractography 6
2.4. Extraction of 42 White Matter Tracts Using TRACULA 6
2.5. Statistical Analysis 7
CHAPTER 3. RESULTS 9
CHAPTER 4. DISCUSSION 11
CHAPTER 5. CONCLUSION 15
REFERENCES 16
