This multicenter study examined (18)F-FDG PET measures in the differential diagnosis of Alzheimer's disease (AD), frontotemporal dementia (FTD), and dementia with Lewy bodies (DLB) from normal aging and from each other and the relation of disease-specific patterns to mild cognitive impairment (MCI).We examined the (18)F-FDG PET scans of 548 subjects, including 110 healthy elderly individuals ("normals" or NLs), 114 MCI, 199 AD, 98 FTD, and 27 DLB patients, collected at 7 participating centers. Individual PET scans were Z scored using automated voxel-based comparison with generation of disease-specific patterns of cortical and hippocampal (18)F-FDG uptake that were then applied to characterize MCI.Standardized disease-specific PET patterns were developed that correctly classified 95% AD, 92% DLB, 94% FTD, and 94% NL. MCI patients showed primarily posterior cingulate cortex and hippocampal hypometabolism (81%), whereas neocortical abnormalities varied according to neuropsychological profiles. An AD PET pattern was observed in 79% MCI with deficits in multiple cognitive domains and 31% amnesic MCI. (18)F-FDG PET heterogeneity in MCI with nonmemory deficits ranged from absent hypometabolism to FTD and DLB PET patterns.Standardized automated analysis of (18)F-FDG PET scans may provide an objective and sensitive support to the clinical diagnosis in early dementia.

Neuropathology studies show that patients with mild cognitive impairment (MCI) and Alzheimer's disease typically have lesions of the entorhinal cortex (EC), hippocampus (Hip), and temporal neocortex. Related observations with in vivo imaging have enabled the prediction of dementia from MCI. Although individuals with normal cognition may have focal EC lesions, this anatomy has not been studied as a predictor of cognitive decline and brain change. The objective of this MRI-guided 2-[ 18 F]fluoro-2-deoxy- d -glucose/positron-emission tomography (FDG/PET) study was to examine the hypothesis that among normal elderly subjects, EC METglu reductions predict decline and the involvement of the Hip and neocortex. In a 3-year longitudinal study of 48 healthy normal elderly, 12 individuals (mean age 72) demonstrated cognitive decline (11 to MCI and 1 to Alzheimer's disease). Nondeclining controls were matched on apolipoprotein E genotype, age, education, and gender. At baseline, metabolic reductions in the EC accurately predicted the conversion from normal to MCI. Among those who declined, the baseline EC predicted longitudinal memory and temporal neocortex metabolic reductions. At follow-up, those who declined showed memory impairment and hypometabolism in temporal lobe neocortex and Hip. Among those subjects who declined, apolipoprotein E E4 carriers showed marked longitudinal temporal neocortex reductions. In summary, these data suggest that an EC stage of brain involvement can be detected in normal elderly that predicts future cognitive and brain metabolism reductions. Progressive E4-related hypometabolism may underlie the known increased susceptibility for dementia. Further study is required to estimate individual risks and to determine the physiologic basis for METglu changes detected while cognition is normal.

We used MRI volume sampling with coregistered and atrophy corrected FDG-PET scans to test three hypotheses: 1) hippocampal formation measures are superior to temporal neocortical measures in the discrimination of normal (NL) and mild cognitive impairment (MCI); 2) neocortical measures are most useful in the separation of Alzheimer disease (AD) from NL or MCI; 3) measures of PET glucose metabolism (MRglu) have greater diagnostic sensitivity than MRI volume. Three groups of age, education, and gender matched NL, MCI, and AD subjects were studied. The results supported the hypotheses: 1) entorhinal cortex MRglu and hippocampal volume were most accurate in classifying NL and MCI; 2) both imaging modalities identified the temporal neocortex as best separating MCI and AD, whereas widespread changes accurately classified NL and AD; 3) In most between group comparisons regional MRglu measures were diagnostically superior to volume measures. These cross-sectional data show that in MCI hippocampal formation changes exist without significant neocortical changes. Neocortical changes best characterize AD. In both MCI and AD, metabolism reductions exceed volume losses.

We report the first clinicopathological series of longitudinal FDG-PET scans in post-mortem (PM) verified cognitively normal elderly (NL) followed to the onset of Alzheimer's-type dementia (DAT), and in patients with mild DAT with progressive cognitive deterioration. Four NL subjects and three patients with mild DAT received longitudinal clinical, neuropsychological and dynamic FDG-PET examinations with arterial input functions. NL subjects were followed for 13 ± 5 years, received FDG-PET examinations over 7 ± 2 years, and autopsy 6 ± 3 years after the last FDG-PET. Two NL declined to mild cognitive impairment (MCI), and two developed probable DAT before death. DAT patients were followed for 9 ± 3 years, received FDG-PET examinations over 3 ± 2 years, and autopsy 7 ± 1 years after the last FDG-PET. Two DAT patients progressed to moderate-to-severe dementia and one developed vascular dementia. The two NL subjects who declined to DAT received a PM diagnosis of definite AD. Their FDG-PET scans indicated a progression of deficits in the cerebral metabolic rate for glucose (CMRglc) from the hippocampus to the parietotemporal and posterior cingulate cortices. One DAT patient showed AD with diffuse Lewy body disease (LBD) at PM, and her last in vivo PET was indicative of possible LBD for the presence of occipital as well as parietotemporal hypometabolism. Progressive CMRglc reductions on FDG-PET occur years in advance of clinical DAT symptoms in patients with pathologically verified disease. The FDG-PET profiles in life were consistent with the PM diagnosis.

Our goal was to ascertain the involvement of the temporal lobe in the preclinical (not yet diagnosable) stages of dementia of the Alzheimer's type (DAT) by using MRI-derived volumes. We assessed anatomical subdivisions of the temporal lobe on three groups of carefully screened age- and education-matched elderly individuals: 27 normal elderly (NL), 22 individuals with minimal cognitive impairment (MCI), who did not fulfill DAT criteria but were regarded at high risk for future DAT, and 27 DAT individuals. We found hippocampal volume reductions of 14% for the MCI and 22% for the DAT group compared to the NL group. Utilizing regression analyses and after accounting for gender, head size, age, generalized atrophy (CSF), and other temporal lobe subvolumes, the hippocampal volume separated NL from MCI individuals, correctly classifying 74%. For NL and MCI groups combined the hippocampal volume was the only temporal lobe subvolume related to delayed recall memory performance. When contrasting MCI and DAT individuals, the fusiform gyrus volume uniquely improved the ability of the hippocampal volume to separate MCI from DAT individuals from 74 to 80%. Our cross-sectional data suggest that, within the temporal lobe, specific hippocampal volume reductions separated the group at risk for DAT from the normal group. By the time impairments are sufficient to allow a diagnosis of DAT to be made, in addition to the medial temporal lobe volume reductions, the lateral temporal lobe is also showing volume reductions, most saliently involving the fusiform gyrus.