Comparative Analysis of Partial-Volume Correction methods for Huntington’s disease PET/MRI imaging

Huntington's Disease is a progressive neurodegenerative disorder caused by a mutation in the huntingtin gene, leading to neuronal degeneration in the striatum and cortical areas. Neuroimaging techniques like Positron Emission Tomography and Magnetic Resonance Imaging are crucial for studying disease progression and identifying potential biomarkers of neurodegeneration and disease severity. However, Partial Volume Effect in PET, caused by the limited spatial resolution of scanners, can affect the accuracy of radiotracer quantification, which is particularly problematic in HD due to brain atrophy. This study evaluates the effectiveness of six Partial Volume Correction methods applied to PET imaging using the PDE10A-specific radiotracer [11C]IMA107 in a cohort of 18 participants (9 healthy controls and 9 pre-manifest Huntington's Disease patients). After qualitative and quantitative assessment, Zhu and Van-Cittert corrections were identified as the most reliable, showing significant increases in tracer binding estimates after correction, particularly in regions related to Huntington's Disease. Statistical analyses confirmed that Partial Volume Correction improves PET quantification, though residual dependencies on region of interest's volume suggest that future studies should account for this factor in their statistical analyses. Significant group differences in PET binding values, particularly in the striatum and globus pallidus, reinforce the utility of PET as a biomarker for HD progression. These findings emphasize the importance of Partial Volume Correction in increasing the accuracy of Positron Emission Tomography signal, suggesting Zhu and Van-Cittert methods as reliable tools for studying metabolic alterations in Huntington's Disease and enhancing biomarker identification and therapy evaluation.

La malattia di Huntington è un disturbo neurodegenerativo progressivo causato da una mutazione nel gene huntingtin, che porta alla degenerazione neuronale nelle aree striatale e corticale. Le tecniche di neuroimaging come la PET e la risonanza magnetica sono fondamentali per studiare la progressione della malattia e identificare potenziali biomarcatori di neurodegenerazione e gravità della patologia. Tuttavia, gli effetti di volume parziale in PET, causati dalla limitata risoluzione spaziale degli scanner, possono influire sull'accuratezza della quantificazione dei radiotraccianti, un problema particolarmente rilevante nella malattia di Huntington a causa dell'atrofia cerebrale. Questo studio valuta l'efficacia di sei metodi di correzione del volume parziale applicati all'imaging PET utilizzando il radiotracciante specifico per PDE10A [11C]IMA107 in un gruppo di 18 partecipanti (9 soggetti sani e 9 pazienti pre-HD). Dopo una valutazione qualitativa e quantitativa, le correzioni di Zhu e Van-Cittert sono state identificate come le più affidabili, mostrando incrementi significativi nelle stime di legame del tracciante dopo la correzione, in particolare nelle regioni cerebrali colpite dalla malattia di Huntington. Le analisi statistiche hanno confermato che la correzione del volume parziale migliora la quantificazione PET, sebbene le dipendenze residue dal volume della regione di interesse suggeriscano che questo fattore debba essere considerato nelle analisi statistiche future. Le significative differenze nei valori di legame del tracciante tra i gruppi, in particolare nello striato e nel globus pallidus, rafforzano l’utilità della PET come biomarcatore della progressione dell'HD. Questi risultati sottolineano l'importanza della correzione del volume parziale nel migliorare l'accuratezza del segnale PET, suggerendo i metodi Zhu e Van-Cittert come strumenti affidabili per studiare le alterazioni nella malattia di Huntington e per migliorare l'identificazione di biomarcatori e la valutazione delle terapie.