Motorische Defizite stellen den Großteil chronischer Langzeitfolgen eines Schlaganfalls dar und verursachen hohe Folgekosten. Zur Entwicklung effektiverer Therapieansätze in der motorischen Schlaganfallrehabilitation ist das Verständnis des pathophysiologischen Zusammenhangs zwischen Hirnläsion und resultierenden motorischen Einschränkungen eine der Grundvoraussetzungen. Daher wächst die Bedeutung der Diffusions-Tensor-Bildgebung (engl. diffusion tensor imaging, DTI), die zur Untersuchung neuronaler Korrelate von motorisch-funktioneller Erholung beiträgt. Das Ziel der vorliegenden Studie war, mithilfe der DTI bei Patienten im chronischen Stadium nach einem Schlaganfall strukturelle Veränderungen von verschiedenen kortikospinalen Trakten zu untersuchen, und den Zusammenhang zwischen der strukturellen Traktintegrität und der motorischen Funktion zu analysieren. Es wurden 35 Probanden im chronischen Stadium nach einem Schlaganfall (≥ 5 Monate nach Ereignis) mit einer Hemiparese der oberen Extremität in einem Querschnittsdesign untersucht. Der Schweregrad der motorischen Funktionseinschränkung wurde mittels standardisierter Testverfahren (Fugl-Meyer-Test für die obere Extremität und Wolf-Motor-Function-Test) quantifiziert. Zur Rekonstruktion der Pyramidenbahn (PB) und sogenannten anderen motorischen Fasern (aMF) wurde ein probabilistischer Traktographieansatz gewählt. Es erfolgte ein Vergleich Trakt-spezifischer DTI-Parameter (fraktionale Anisotropie, FA; axiale Diffusivität, λ‖; radiale Diffusivität, λ⊥) sowohl zwischen den Hemisphären (ipsiläsional versus kontraläsional) als auch mit einer in Altersdurchschnitt und Geschlechterverhältnis passenden Kontrollgruppe (N = 30). Zusätzlich wurden FA-Werte (FA-Lateralitätsindex, LIFA; absolute FA) mit der residuellen motorischen Funktion der betroffenen oberen Extremität korreliert. Im Vergleich zur kontraläsionalen Hemisphäre sowie zur Kontrollgruppe wurden in beiden ipsiläsionalen motorischen Trakten eine signifikant erniedrigte FA und signifikant erhöhte direktionale Diffusivitäten (λ‖, λ⊥) festgestellt. Für beide motorischen Trakte korrelierten LIFA und motorische Funktion der betroffenen oberen Extremität (je mehr sich die FA beider Hemisphären glich, desto besser die Funktion). Für die ipsiläsionale PB korrelierten absolute FA und motorische Funktion der betroffenen oberen Extremität (je höher die FA, desto besser die Funktion), für die ipsiläsionalen aMF war dies als Trend erkennbar. Unsere Ergebnisse sprechen für eine Schlaganfall-bedingt reduzierte Fasertraktintegrität der ipsiläsionalen PB und aMF. Die ipsiläsional erniedrigte FA und erhöhten direktionalen Diffusivitäten lassen sich als Hinweise chronischer Degenerationsprozesse verstehen. Zudem ist die FA im chronischen Stadium nach einem Schlaganfall als struktureller Marker für die motorische Funktionseinschränkung anzusehen. Zusätzlich konnte der noch weitestgehend unbekannte Stellenwert der aMF für die motorisch-funktionelle Erholung näher untersucht werden. Zukünftige Studien mit Patienten im chronischen Stadium nach einem Schlaganfall sollten sich verstärkt auf interventionsbedingte, hirnstrukturelle Veränderungen und eine potentielle Kompensationsfunktion der aMF nach Pyramidenbahnläsion fokussieren. So könnten auf lange Sicht neue Therapie- und Rehabilitationsansätze entstehen.
Motor deficits account for the majority of chronic long-term effects of stroke and cause high subsequent costs. The understanding of the pathophysiological relationship between brain lesion and resulting motor deficits is one of the basic requirements for the development of more effective therapeutic approaches in motor stroke rehabilitation. Thus, diffusion tensor imaging (DTI) becomes more important, contributing to the investigation of neuronal correlates of motor functional recovery. The aim of the present study was to evaluate structural changes of different corticospinal tracts in chronic stroke patients by using DTI, and to analyze the relationship between structural tract integrity and motor function. We examined 35 chronic stroke patients (≥ 5 months after incident) with hemiparesis of the upper extremity in a cross-sectional design. Severity of motor function impairment has been quantified using standardized test methods (Upper Extremity Fugl-Meyer and Wolf-Motor-Function Test). For reconstruction of the pyramidal tract (PB) and so-called alternate motor fibers (aMF) a probabilistic tractography approach was chosen. Tract-specific DTI-derived measures (fractional anisotropy, FA; axial diffusivity, λ‖; radial diffusivity, λ⊥) were compared between the hemispheres (ipsilesional versus contralesional) and with an age- and gender-matched control group (N = 30). Furthermore, we correlated FA values (FA laterality index, LIFA; absolute FA) with the residual motor function of the affected upper extremity. In comparison to the contralesional hemisphere and the control group, both ipsilesional motor tracts revealed significantly decreased FA values and significantly increased directional diffusivities (λ‖, λ⊥). For both motor tracts LIFA correlated with motor function of the affected upper extremity (the more the FA of both hemispheres resembled, the better the function). For ipsilesional PB absolute FA values correlated with motor function of the affected upper extremity (the higher the FA, the better the function), for ipsilesional aMF same result was observed as a trend. Our results indicate stroke-related reduced fiber tract integrity of ipsilesional PB and aMF. Ipsilesionally decreased FA and increased diffusivities can be interpreted as chronic degeneration processes. Furthermore, FA is to be regarded as a structural marker of motor function impairment in the chronic stage after stroke. Additionally, we studied the still largely unknown role of the aMF in motor functional recovery. Future studies with chronic stroke patients should increasingly focus on intervention-related brain structural changes and a potential compensation function of the aMF after pyramidal tract lesion. In this way, new approaches of appropriate treatment and rehabilitation could arise.
