Normative Data for Brainstem Structures, the Ratio between Mesencephalon and Pons and the Magnetic Resonance Parkinsonism Index

Abstract

Sammendrag Bakgrunn og formål Formålet med studien var å etablere et normalmateriale for hjernestammestrukturer, ratioer og indekser som er assosiert med progressiv supranuklær parese (PSP) ved å måle disse hjernestammestrukturene på MR-bilder fra voksne i 50- og 60-årene.

Material og metode Vi brukte T1-vektede 3D MR-bilder av 996 individer (528 kvinner) fra et representativt utvalg fra befolkningen tatt på den samme 1.5 Tesla MR-maskinen. På disse bildene målte vi det midt-sagittale arealet av mesencephalon og pons, den para-sagittale bredden av de midtre cerebellære pedunklene og bredden av de øvre cerebellære pedunklene på skrå-koronale snitt. Ratioen mellom mesencephalon og pons ble beregnet, samt den såkalte Magnetic Resonance Parkinsonism Index (MRPI). Gjennomsnittet, standardavvik og persentiler for disse hjernestammestrukturene, ratioene og MRPI ble beregnet for hele gruppen, samt for menn og kvinner hver for seg. Intra- og inter-rater reliabilitet ble beregnet med intraklassekoeffisienten (intraclass correlation coefficient – ICC) basert på separate målinger. 95% konfidensintervall ble beregnet for målinger tatt på både originale og redefinerte bilder.

Resultater Gjennomsnitt og persentiler for alle målingene er presentert for hele gruppen, samt for menn og kvinner hver for seg. Det var en statistisk signifikant forskjell (p<0.001) mellom kjønnene for hjernestammestrukturene, ratioene og MRPI, med unntak for mesencephalon (p=0.982). ICC-estimater for både intra- og inter-rater reliabilitet var mellom 0.785 og 0.988.

Konklusjon Vi presenterer et reproduserbart og pålitelig normalmateriale med gjennomsnitt og persentiler for hjernestammestrukturer, ratioer og MRPI for hele gruppen, samt for menn og kvinner separat. Disse verdiene kan være verdifulle ved evaluering av atrofi av midthjernestrukturer. Vi anbefaler at menn og kvinner blir vurdert separat når man evaluerer disse strukturene, ratioene og MRPI, med unntak for arealet av midthjernen.

Abstract Background and purpose The main objective of this study was to establish normative data on brainstem structures, ratios and indexes associated with Progressive Supranuclear Palsy, using brain MRI data from adults in their sixth and seventh decade from the general population.

Material and Methods T1 weighted 3D MRI-scans acquired on the same 1.5 Tesla MRI-scanner from 996 individuals (528 women) from a representative general population were used. The mid-sagittal area of the mesencephalon and pons, the para-sagittal width of the middle cerebral peduncles and the coronal-oblique width of the superior cerebral peduncles were measured. The mesencephalon-to-pons and pons-to-mesencephalon ratios were calculated, as well as the Magnetic Resonance Parkinsonism Index. Means, standard deviation and percentiles for these brainstem structures, ratios and indexes were calculated for men and women combined, and separately. Intra- and inter-rater reliability for the measurements was calculated using intraclass correlation coefficient (ICC).

Results The mean values and percentiles for all measures are presented for the entire group, and men and women separately. There was a significant difference between the genders for the brainstem structures, ratios, and indexes (p<0.001), except for the area of the mesencephalon (p=0.982). ICC estimates for both intra- and inter-rater reliability were between 0.785 and 0.988.

Conclusion We present reproducible and reliable normative data as means and percentiles for brainstem structures, ratios and indexes for the combined group and both genders from a representative general population. This data can be useful when evaluating midbrain atrophy. We recommend separating subjects based on gender when evaluating these structures, ratios and indexes, except for the area of the mesencephalon.