Risonanza magnetica strutturale e predizione della stadiazione dei livelli di tau nella malattia di Alzheimer

Abstract

INTRODUZIONE: Lo sviluppo di marcatori di stadiazione ampiamente disponibili per la malattia di Alzheimer (AD) rappresenta un bisogno insoddisfatto. La tau-PET, attualmente il marcatore di stadiazione dell’AD meglio validato, predice la progressione dell’atrofia alla risonanza magnetica (MRI); tuttavia, il potenziale della MRI nel classificare i pazienti in base al carico di tau è scarsamente caratterizzato. METODI: Lo studio ha incluso 378 soggetti (età media: 72,1 ± 0,4 anni; 58% maschi), di cui 273 soggetti con MCI (età media: 71,5 ± 0,4 anni; 57,5% maschi) e 105 soggetti con demenza (età media: 73,7 ± 0,8 anni; 59% maschi) con MRI strutturale e tau-PET provenienti dal database ADNI. Lo spessore corticale (‘cortical thickness’) regionale e i volumi sono stati estratti dalle scansioni pesate in T1 (‘T1w’) tramite una pipeline di Freesurfer. Utilizzando metodi di regressione lineare, sono state calcolate metriche di MRI (‘MRI signatures’) per discriminare livelli di alto e basso carico di tau, sia nelle regioni di Braak che nell’encefalo in toto. I modelli sono stati validati con un approccio di cross-validation, tramite il metodo ‘leave-one-out’. RISULTATI: Le metriche MRI si sono dimostrate predittive del carico di tau rilevato con tau-PET nelle regioni di Braak e a livello globale (p<0,001), con valori di area sotto la curva (AUC) compresi tra 0,7 nello stadio Braak 1 e 0,9 negli stadi Braak 5-6. DISCUSSIONE: Se il modello fosse validato su un dataset esterno, questo approccio basato sulle firme strutturali MRI potrebbe essere utilizzato come strumento di stadiazione dell’AD.

INTRODUCTION: The development of widely accessible staging markers for Alzheimer’s Disease (AD) remains an unmet need. Tau-PET, currently the best-validated AD staging biomarker, predicts atrophy progression on MRI; however, the potential of MRI to classify patients according to tau burden is still poorly characterized. METHODS: The study included 378 participants (mean age: 72.1 ± 0.4 years; 58% male), comprising 273 subjects with MCI (mean age: 71.5 ± 0.4 years; 57.5% male) and 105 subjects with dementia (mean age: 73.7 ± 0.8 years; 59% male), all with available structural MRI and tau-PET from the ADNI database. Regional cortical thickness and volumes were extracted from T1-weighted (T1w) scans using the FreeSurfer pipeline. MRI-based signatures were computed through linear regression to discriminate high versus low tau burden in Braak regions and globally. Models were validated using leave-one-out cross-validation. RESULTS: MRI signatures significantly predicted tau burden as measured by tau-PET in Braak regions and globally (p < 0.001), with AUC values ranging from 0.7 in Braak stage I to 0.9 in Braak stages V–VI. DISCUSSION: If validated in independent datasets, this structural MRI-based approach could serve as a staging tool for AD.