Toomsoo tegi oma doktoritöö raames esmakordselt Eestis ulatusliku aju-ultraheliuuringu, mis võimaldab näha keskajus toimuvaid muudatusi. Doktoritöö tulemused kinnitasid, et ultraheliuuring on hea variant Parkinsoni tõve diagnoosimiseks.

Toomsoo selgitas, et kuna Parkinsoni tõbi on hiiliva algusega ja selle esimesed sümptomid on sageli mittespetsiifilised, siis diagnoositakse haigus tavaliselt alles mõne aasta jooksul pärast esmaste sümptomite tekkimist. "Esmassümptomiteks võivad olla ka nn mittemotoorsed sümptomid, mis võivad esineda ka ilma Parkinsoni tõveta, näiteks lõhnatundlikkuse alanemine, kõhukinnisus, unehäired ja depressioon," loetles Toomsoo.

Parkinsoni tõve diagnoositakse kliinilistes tingimustes. Rutiinseid radioloogilisi ega laboratoorseid diagnoosimeetodeid kasutusel pole – põhjuseks on nende hind ja ka piisava tõenduspõhise teabe puudumine. Üheks uuenduslikemaks Parkinsoni tõve diagnoosimise meetodiks peetakse transkraniaalset aju ultraheliuuringut.

Toomsoo on Eestis esimene, kes seda meetodit Parkinsoni tõve diagnoosimiseks ja uurimiseks kasutas. Tema doktoritöös tehtud uurimuse eesmärk oli näidata aju ultraheliuuringu abil Parkinsoni tõve korral keskajus asuvas musttuumas tekkivaid muutusi, mis aitaksid seda haigust diagnoosida. Lisaks uuris ta ultraheliuuringu tulemuste seoseid depressiivsete sümptomite esinemisega. Toomsoo uuringus osales kokku 300 Parkinsoni tõvega patsienti ja 200 kontrollisikut.

Tööst selgus, et aju musttuum sisaldab dopamiinirakke, mis Parkinsoni tõve põdejatel haiguse edenedes hävinevad. Läbi kolju tehtava ultraheliuuringu käigus on võimalik mõõta musttuuma piirkonna suurust ja kinnitada selle kajarikkuse asümmeetria alusel Parkinsoni tõve diagnoosi. Uuringul määrati ultraheli diagnostiline väärtus haigete eristamiseks tervetest; see ühtib teistes riikides saadud tulemustega: tähtsaim tulemuse mõjutaja on vanus. Lisaks näidati uuringul vasaku ja parema ajupoole erinevust, mis on seoses esmassümptomite tekkimise poolega.

Lisaks aitab ultraheliuuring kirjeldada depressiivsete sümptomite ilmnemist Parkinsoni-haigetel ajutüves asuvate raphe tuumade ehhogeensuse esinemise põhjal. Raphe tuumad osalevad virgatsaine serotoniini tootmisel – selle vähenemisel kahjustuse korral võivad tekkida depressiooni sümptomid. Uuring näitas, et ultraheliuuring võimaldab hinnata raphe tuumade terviklikkust ja see on hea meetod varjatud depressioonisümptomite väljaselgitamiseks.