Classificação da predominância do lado do sintoma da doença de Parkinson idiopática

29 October 2015 – A Assimetria de início dos sintomas da doença de Parkinson (DP) é fortemente associada ao diagnóstico diferencial, a progressão da doença, e as manifestações clínicas, o que sugere a sua importância em termos de especificação de uma estratégia terapêutica para cada paciente individual. Para examinar o valor preditivo desse fenômeno clínico e conseqüente como um neuromarcador a apoiar uma abordagem terapêutica personalizada, nós modelamos a predominância do lado do sintoma de início da doença com base na morfologia do cérebro avaliado com imagens de ressonância magnética (RM), utilizando a classificação de aprendizagem da máquina. A integração de dados de imagens de RM multimodais em um modelo estatístico multivariado levou a prever o início dos sintomas do lado esquerdo e do lado direito, com uma chance de precisão acima de 96%. Em números absolutos, todos, exceto um paciente foram corretamente classificados. Curiosamente, principalmente a morfologia do hipocampo apoia esta previsão. Considerando-se uma formação diferente da doença deste único outlier e a classificação impressionantemente alta, esta abordagem demonstra um modelo preditivo confiável para diagnóstico do lado do sintoma na DP. Em suma, este trabalho aponta para a terapias modificadoras da doença, em vez de tratamentos individualizados para aliviar sintomas.

A doença de Parkinson (DP) é uma das doenças neurodegenerativas mais comuns resultantes em problemas motores, bem como em disfunções não-motoras. Apesar da sua manifestação clínica heterogênea ser clara, a assimetria dos sintomas motores no momento do diagnóstico é uma característica patológica indicativa da DP (isto é, Parkinsonismo idiopático (PS), que ajuda a diferenciar clinicamente formas atípicas de PS. Além deste importante papel na definição da DP, o lado do início da doença e a progressão do comprometimento motor foram relatados como sendo fortemente ligados: enquanto o início dos sintomas do lado direito está associado com um resultado mais favorável em termos de comprometimento cognitivo, o início dos sintomas do lado esquerdo aparecem como sendo associados a um melhor resultado em relação à progressão motora, ambas as vias clínicas implicam certamente numa diferença considerável não só na previsão da potencial progressão, mas também na abordagem terapêutica individual. Embora a origem e a prevalência de um sintoma unilateral ainda permaneça enigmática, esta tem suscitado muito interesse em estudar a predominância do lado do sintoma. Embora a definição clínica de uma predominância de lado não seja trivial com respeito ao curso individual da doença, a determinação do início da doença parece consistente.

Até à data, vários estudos têm empregado métodos de decodificação multivariados, como máquinas de vetores de suporte para classificar entidades da doença; muito raramente foram aplicados os métodos para prever um resultado do tratamento ou prognosticar a progressão da doença em um nível de sujeito individual. Com relação à DP, métodos de decodificação têm sido usados ​​para delinear, por exemplo, tremor essencial com tremor restante da PD.

O suporte a pacientes. A classificação do vetor do tremor dominante envolvendo abordagens de dados quantitativos de ressonância magnética (MRI), tais como imagens por tensor de difusão (DTI ), foram aplicados recentemente para distinguir entre pacientes com DP e um grupo de pacientes com condições. Vários com mudanças microestruturais na substância branca-imitando DP associadas com DP, assim, revelam uma sugestão significativa no DTI como uma ferramenta valiosa na investigação dessa patologia. Na verdade, os métodos de decodificação de marcadores morfológicos de vários métodos de ressonância magnética mudaram a cultura da análise de coorte clínica na medida em que eles supostamente revelam mecanismos neurobiológicos subjacentes, portanto, apoiam e vão além da categorização do fenômeno descritivo

Seguindo esse raciocínio, pode-se argumentar que, apesar da lateralização do déficit dopaminérgico, diferenças estruturais de uma propagação refletem a assimetria da DP e podem ser encontradas sistematicamente. Por isso, introduzimos uma abordagem multimodal para modelar o lado do sintoma no início da doença na morfologia do cérebro com base apenas em aspectos dos diferentes parâmetros de RM de difusão e multi-núcleo de vetores de suporte de classificação. Usando essa abordagem, considerada como para identificar marcadores morfológicos específicos entre as formas da doença, desvenda o enigma da variedade no padrão clínico da doença.

Materiais e métodos

Métodos e quaisquer referências associadas estão disponíveis no Relatório de Informações Suplementares deste artigo.

Resultados

Nós usamos segregado cinza do cérebro (aspecto cortical) e branco (aspecto da microarquitetura), importas imagens de 24 pacientes com DP idiopática do sexo masculino para prever o início dos sintomas no lado esquerdo e do lado direito de sinais motores. Notavelmente, este quadro rendeu uma precisão com chance acima de 96%. Desempenho da classificação é demonstrada por meio da curva de características de operação do receptor (ROC) com uma área sob a curva ROC de 0,9. Os valores de decisão que foram fornecidos pelo classificador destacam a separabilidade considerável de ambos os grupos. Em termos absolutos, o nosso classificador foi capaz de atribuir corretamente a predominância do lado do sintoma em todos, mas um indivíduo (sensibilidade de 100% e especificidade de 92%). O posto de inspeção hoc dos registros médicos de um paciente que estava mal classsificado revelou uma tentativa de suicídio com intoxicação por monóxido de carbono, o que o diferenciou de todos os outros pacientes.

Desempenho da classificação, com resultados mapeados anatomia do cérebro. (a) curva ROC da classificação da predominância do lado do sintoma com uma área sob a curva de 0,9. A inserção mostra a precisão de classificação com o seu intervalo de credibilidade de 71 a 99%. A melhor precisão de classificação (96%) foi fornecida utilizando a área cinzenta do cérebro segregada e segmentos da substância branca. O círculo vermelho indica o único paciente erroneamente classificado. (c) As conclusões neuroanatômicas do predomínio do lado do sintoma são sobrepostas em uma imagem em T1 de um cérebro estudado individualmente. Os padrões espacialmente contíguos de discriminação revelam relativamente maior difusividade cortical ( vetor positivo padrão; em escala de cores vermelha) ou relativamente mais baixa difusividade cortical (vetor negativo padrão; escala de cor azul) nos pacientes do lado esquerdo. O maior cluster preditivo é a cabeça posterior do hipocampo direito (CA4 putativamente), que é ilustrado em um coronal (primeira linha), um sagital (segunda linha), e uma fatia horizontal (última linha). A escala representa uma unidade arbitrária; L e R indicam os hemisférios esquerdo e direito, respectivamente.
Imagem em tamanho real.

Ao mapear o MRI voxel relevante geraram-se resultados de predição para o espaço neuroanatomical (cf. Figura 1c), o maior cluster discriminativo identificado é a cabeça posterior do hipocampo direito (CA4 putativamente) 0,9 Desde predominantemente o padrão para explicar sintoma do lado direito início (vetor peso negativo/escala de cor azul) ocorreu nesta região, este achado pode indicar significância relativa de maior difusividade no grupo de início dos sintomas do lado direito, em comparação com o grupo do lado esquerdo.

Discussão
Nós demonstramos uma impressionante alta previsão de predomínio do lado do sintoma em pacientes com DPI que, especialmente irão se beneficiar de uma abordagem em todo o cérebro multimodal (devido à combinação de segregações de matéria branca e cinzenta de imagens diferentes). Nosso algoritmo de decodificação multi-núcleo discrimina assimetria do lado do corpo com uma precisão de 96%, indicando excelente desempenho estatístico. Além de um valor aberrante, este modelo preditivo produz uma notável precisão de 100%. A determinação exata da prevalência do lado do sintoma no início da doença é de grande interesse, uma vez que recentemente tem sido associada à progressão da doença. Notavelmente, o mapeamento post hoc da maioria das regiões em causa revelou um aspecto da cabeça posterior do hippocampus direito. Poderíamos especular, que os pacientes de início do lado direito apresentam alterações relativamente mais microestruturais nesta área, em comparação com pacientes de início do lado esquerdo. Esta região é especialmente intrigante dado o papel discriminativo do hipocampo na orientação espaço-temporal e função. Isso também ressoa com descobertas anteriores, em que pacientes com um início dos sintomas do lado direito foram associados com um resultado mais favorável em matéria de prejuízo cognitivo, e um início do lado esquerdo pareceu estar associado com um resultado mais favorável em termos de progressão motora. Aqui, nosso único outlier com tentativa de suicídio por envenenamento por monóxido de carbono 3 anos antes de nosso estudo. Danos no hipocampo é uma das características patológicas típicos de intoxicação por monóxido de carbono, Argumentamos que esta é uma explicação razoável para a sua má classificação.

Nós escolhemos explicitamente a utilidade dos dados de imagem cerebral ponderada em difusão aqui uma vez que estes dados são sensíveis aos aspectos neurodegenerativos da PD. Em particular, utilizou-se uma combinação de anisotropia fracionada (matéria branca segregada), bem como a média difusividade (segregados de matéria cinzenta) imagens para investigar tanto a integridade da arquitetura da fibra e diferenças corticais ao mesmo tempo (aspecto multimodal). Em especial o uso de imagens ponderadas por difusão permite a detecção de anomalias sutis, bem como de difusão restrita na matéria branca e cinzenta em pacientes que sofrem de envenenamento por monóxido de carbono.Dado que (i) a estrutura é baseada em segmentos de IDT e (ii ) o nosso grande teste padrão de classificação foi identificado no hipocampo, até mesmo mudanças sutis no hipocampo presente nos pacientes poderia ter enganado o modelo para prever o lado corpo errado.

Em conclusão, por causa do excelente desempenho e grupo separadamente, estamos convencidos que isso prova um modelo preditivo confiável para diagnóstico do lado do sintoma em pacientes com DPI com base unicamente nos parâmetros de IDT. Nós consideramos estes resultados um grande passo em relaççao a outros modelos clínicos preditivos de DP incorporando os vários aspectos clínicos que determinem a previsão individual de progressão, bem como de uma abordagem terapêutica sustentável personalizada. Propomos que o parâmetro de assimetria descrito deve ser incorporado como uma co-variável quando houver esforço para um futuro modelo abrangente e particularmente generalizável desta doença. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Nature.