Surface-based morphometry of the cerebral cortex in cognitive impairments of varying severity in patients with age-related cerebral small vessel disease

Elena I. Kremneva; Кремнева Елена Игоревна; Elena I. Kremneva; Larisa A. Dobrynina; Добрынина Лариса Анатольевна; Larisa A. Dobrynina; Kamila V. Shamtieva; Шамтиева Камила Витальевна; Kamila V. Shamtieva; Victoria V. Trubitsyna; Трубицына Виктория Владимировна; Victoria V. Trubitsyna; Zukhra S. Gadzhieva; Гаджиева Зухра Шарапутдиновна; Zukhra S. Gadzhieva; Angelina G. Makarova; Макарова Ангелина Геннадьевна; Angelina G. Makarova; Maria M. Tsypushtanova; Цыпуштанова Мария Михайловна; Maria M. Tsypushtanova; Marina V. Krotenkova; Кротенкова Марина Викторовна; Marina V. Krotenkova

doi:10.17816/DD631162

Поверхностная морфометрия коры полушарий большого мозга при когнитивных нарушениях разной степени тяжести у пациентов с возраст-зависимой церебральной микроангиопатией

Авторы: Кремнева Е.И.¹, Добрынина Л.А.¹, Шамтиева К.В.¹, Трубицына В.В.¹, Гаджиева З.Ш.¹, Макарова А.Г.¹, Цыпуштанова М.М.¹, Кротенкова М.В.¹
Учреждения:
1. Научный центр неврологии
Выпуск: Том 5, № 3 (2024)
Страницы: 436-449
Раздел: Оригинальные исследования
URL: https://journal-vniispk.ru/DD/article/view/310029
DOI: https://doi.org/10.17816/DD631162
ID: 310029

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Обоснование. Анализ структурных магнитно-резонансных изображений играет ключевую роль в оценке основного субстрата когнитивных расстройств при спорадической возраст-зависимой церебральной микроангиопатии, обусловливающей до 45% всех случаев деменции. Разнообразие результатов применения магнитно-резонансной морфометрии при церебральной микроангиопатии требует расширенных исследований и сопоставления с клиническими данными.

Цель исследования ― оценка особенностей атрофии головного мозга при когнитивных нарушениях у пациентов с церебральной микроангиопатией методом поверхностной морфометрии.

Материалы и методы. Проведено проспективное исследование с оценкой пациентов с церебральной микроангиопатией и когнитивными расстройствами различной степени тяжести (субъективные, умеренные и деменция) и группы добровольцев, сопоставимой по полу и возрасту. Оценка включала анализ признаков церебральной микроангиопатии по данным магнитно-резонансной томографии с расчётом общего индекса церебральной микроангиопатии и обработкой Т1mpr-изображений методом поверхностной морфометрии с общей и региональной количественной оценкой головного мозга, включая толщину коры полушарий большого мозга.

Результаты. В основную группу вошли 173 пациента с церебральной микроангиопатией, в группу контроля ― 47 здоровых добровольцев. По мере нарастания выраженности структурных изменений головного мозга и тяжести когнитивных расстройств отмечалось достоверное (p <0,05) уменьшение толщины коры отдельных регионов по схожему паттерну, а именно: поясных извилин, преимущественно задних их отделов; медиальных и средних отделов лобных долей; различных участков коры островка; височно-теменных областей (особенно надкраевых извилин). Объём самогó головного мозга (общий объём, объём серого и белого вещества) при церебральной микроангиопатии имел значимые различия только с контролем, но не между группами пациентов с разной тяжестью когнитивных расстройств. Объём гиперинтенсивного белого вещества значимо различался между группами с деменцией и умеренными когнитивными расстройствами, деменцией и субъективными когнитивными расстройствами (p <0,0001).

Заключение. Полученные в ходе исследования данные подтверждают вторичный/смешанный характер атрофии при церебральной микроангиопатии. Большое разнообразие регионов со значимым истончением коры ограничивает уточнение прогрессирования когнитивных расстройств при церебральной микроангиопатии по их атрофии. Это позволяет использовать количественное измерение коры только как вспомогательный метод при оценке прогнозирования течения церебральной микроангиопатии.

Ключевые слова

церебральная микроангиопатия, поверхностная морфометрия, когнитивные нарушения, атрофия, магнитно-резонансная томография

Полный текст

Pantoni L., Gorelick P.B. Cerebral small vessel disease. Cambridge University Press, 2014.
Gorelick P.B., Scuteri A., Black S.E., et al. Vascular contributions to cognitive impairment and dementia: A statement for healthcare professionals from the American Heart Association/American Stroke Association // Stroke. 2011. Vol. 42, N 9. P. 2672–2713. EDN: PIHATP doi: 10.1161/STR.0b013e3182299496
Duering M., Biessels G.J., Brodtmann A., et al. Neuroimaging standards for research into small vessel disease-advances since 2013 // Lancet Neurol. 2023. Vol. 22, N 7. P. 602–618. EDN: AEXCGU doi: 10.1016/S1474-4422(23)00131-X
Jagust W.J., Zheng L., Harvey D.J., et al. Neuropathological basis of magnetic resonance images in aging and dementia // Ann Neurol. 2008. Vol. 63, N 1. P. 72–80. doi: 10.1002/ana.21296
Godin O., Maillard P., Crivello F., et al. Association of white-matter lesions with brain atrophy markers: The three-city Dijon MRI study // Cerebrovascular diseases. 2009. Vol. 28, N 2. P. 177–184. doi: 10.1159/000226117
Peres R., De Guio F., Chabriat H., et al. Alterations of the cerebral cortex in sporadic small vessel disease: A systematic review of in vivo MRI data // J Cerebral Blood Flow Metabolism. 2016. Vol. 36, N 4. P. 681–695. doi: 10.1177/0271678X15625352
Tuladhar A.M., van Norden A.G., de Laat K.F., et al. White matter integrity in small vessel disease is related to cognition // NeuroImage Clin. 2015. Vol. 7. P. 518–524. doi: 10.1016/j.nicl.2015.02.003
Bethlehem R.A., Seidlitz J., White S.R., et al. Brain charts for the human lifespan // Nature. 2022. Vol. 604, N 7906. P. 525–533. EDN: BEAJBV doi: 10.1038/s41586-022-04554-y
Ashburner J., Friston K.J. Voxel-based morphometry: The methods // Neuroimage. 2000. Vol. 11, N 6. P. 805–821. doi: 10.1006/nimg.2000.0582
Dale A.M., Fischl B., Sereno M.I. Cortical surface-based analysis. I. Segmentation and surface reconstruction // Neuroimage. 1999. Vol. 9, N 2. P. 179–194. doi: 10.1006/nimg.1998.0395
Goto M., Abe O., Hagiwara A., et al. Advantages of using both voxel-and surface-based morphometry in cortical morphology analysis: A review of various applications // Magnetic Res Med Sci. 2022. Vol. 21, N 1. P. 41–57. EDN: VWVUEU doi: 10.2463/mrms.rev.2021-0096
Дамулина А.И., Коновалов Р.Н., Кадыков А.С. Значение воксель-ориентированной морфометрии в изучении умеренных когнитивных расстройств // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2015. Т. 9, № 3. С. 42–48. EDN: VKPNWD
Ozzoude M., Ramirez J., Raamana P.R., et al. Cortical thickness estimation in individuals with cerebral small vessel disease, focal atrophy, and chronic stroke lesions // Front Neurosci. 2020. Vol. 14. P. 598868. EDN: QRNNGX doi: 10.3389/fnins.2020.598868
Mo Y., Huang L., Qin R., et al. Decreased cortical thickness and normal regional homogeneity underlying cognitive impairment in cerebral small vessel disease // Adv Neuro. 2022. Vol. 1, N 1. P. 48. doi: 10.36922/an.v1i1.48
Bookstein F.L. “Voxel-based morphometry” should not be used with imperfectly registered images // Neuroimage. 2001. Vol. 14, N 6. P. 1454–1462. doi: 10.1006/nimg.2001.0770
Staals J., Booth T., Morris Z., et al. Total MRI load of cerebral small vessel disease and cognitive ability in older people // Neurobiology Aging. 2015. Vol. 36, N 10. P. 2806–2811. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2015.06.024
Gaser C., Dahnke R., Kurth K., et al. CAT-A computational anatomy toolbox for the analysis of structural MRI data // BioRxiv. 2022. doi: 10.1101/2022.06.11.495736
Desikan R.S., Ségonne F., Fischl B., et al. An automated labeling system for subdividing the human cerebral cortex on MRI scans into gyral based regions of interest // Neuroimage. 2006. Vol. 31, N 3. P. 968–980. doi: 10.1016/j.neuroimage.2006.01.021
Smith E.E., Beaudin A.E. New insights into cerebral small vessel disease and vascular cognitive impairment from MRI // Current opinion in neurology. 2018. Vol. 31, N 1. P. 36–43. doi: 10.1097/WCO.0000000000000513
Добрынина Л.А., Гаджиева З.Ш., Кремнева Е.И., и др. Выживаемость, изменения когнитивных функций и состояния головного мозга у пациентов с церебральной микроангиопатией (болезнью мелких сосудов): 5-летнее наблюдение // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2022. Т. 16, № 4. С. 18–28. EDN: EZEIVD doi: 10.54101/ACEN.2022.4.3
Кремнева Е.И., Максимов И.И., Добрынина Л.А., Кротенкова М.В. Оценка микроструктуры белого вещества головного мозга по данным диффузионной магнитно-резонансной томографии при церебральной микроангиопатии // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2020. Т. 14, № 1. С. 33–43. EDN: RXKAYI doi: 10.25692/ACEN.2020.1.4
Gasquoine P.G. Localization of function in anterior cingulate cortex: From psychosurgery to functional neuroimaging // Neurosci Biobehavioral Rev. 2013. Vol. 37, N 3. P. 340–348. doi: 10.1016/j.neubiorev.2013.01.002
Добрынина Л.А., Гаджиева З.Ш., Морозова С.Н., и др. Управляющие функции мозга: функциональная магнитно-резонансная томография с использованием теста Струпа и теста серийного счета про себя у здоровых // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2018. Т. 118, № 11. С. 64–71. EDN: YRLKTZ doi: 10.17116/jnevro201811811164
Сергеева А.Н., Селиверстова Е.В., Добрынина Л.А., и др. Импульсное спиновое маркирование артериальной крови (PASL) в получении перфузионных и функциональных данных: возможности метода // Российский электронный журнал лучевой диагностики. 2019. Т. 9, № 1. С. 148–159. EDN: ZJQHTK doi: 10.21569/2222-7415-2019-9-1-148-159
Liu R., Wu W., Ye Q., et al. Distinctive and pervasive alterations of functional brain networks in cerebral small vessel disease with and without cognitive impairment // Dementia and geriatric cognitive disorders. 2019. Vol. 47, N 1-2. P. 55–67. doi: 10.1159/000496455
Aribisala B.S., Hernandez M.C., Royle N.A., et al. Brain atrophy associations with white matter lesions in the ageing brain: The Lothian birth cohort 1936 // Eur Radiol. 2013. Vol. 23, N 4. P. 1084–1092. EDN: UYIACD doi: 10.1007/s00330-012-2677-x
LADIS Study Group. 2001–2011: A decade of the LADIS (Leukoaraiosis and DISability) Study: What have we learned about white matter changes and small-vessel disease? // Cerebrovascular Dis. 2011. Vol. 32, N 6. P. 577–588. doi: 10.1159/000334498
Lawrence A.J., Patel B., Morris R.G., et al. Mechanisms of cognitive impairment in cerebral small vessel disease: Multimodal MRI results from the St George’s cognition and neuroimaging in stroke (SCANS) study // PloS One. 2013. Vol. 8, N 4. P. e61014. doi: 10.1371/journal.pone.0061014
Кремнева Е.И. Возраст-зависимая церебральная микроангиопатия: МРТ-эквиваленты когнитивных расстройств, тяжести течения и механизмов прогрессирования: Дис. … д-ра мед. наук: 3.1.24; 3.1.25. Место защиты: ФГБНУ «Научный центр неврологии». Москва, 2023. Режим доступа: https://neurology.ru/upload/medialibrary/e7e/kas58vctp2as9tqb8pobkp30jztwpbrt/Kremneva-Elena-Igorevna-_-dissertatsiya.pdf. Дата обращения: 21.04.2024.
Struyfs H., Sima D.M., Wittens M. Automated MRI volumetry as a diagnostic tool for Alzheimer’s disease: Validation of icobrain dm // Neuroimage Clin. 2020. Vol. 26. P. 102243. doi: 10.1016/j.nicl.2020.102243
Wonderlick J.S., Ziegler D.A., Hosseini-Varnamkhasti P., et al. Reliability of MRI-derived cortical and subcortical morphometric measures: Effects of pulse sequence, voxel geometry, and parallel imaging // Neuroimage. 2009. Vol. 44, N 4. P. 1324–1333. doi: 10.1016/j.neuroimage.2008.10.037

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рис. 1. Визуальное отображение результатов поверхностной морфометрии после статистического анализа изображений групп контроля и Фазекас 2 (первый ряд, Ф2), контроля и Фазекас 3 (средний ряд, Ф3), Фазекас 2 и Фазекас 3 (нижний ряд) в программе CAT12 с выделением красно-жёлтой градации цвета (согласно шкале) регионов со значимо большими различиями толщины коры между группами (FWE, pcorr <0,05). L ― левое полушарие, R ― правое полушарие.

Скачать (362KB)

Метаданные

3. Рис. 2. Результаты поверхностной морфометрии: a ― сравнение толщины коры между пациентами групп контроля и субъективных когнитивных расстройств (субКР) и деменции; b ― внутри группы церебральной микроангиопатии ― между умеренными когнитивными расстройствами (УКР) и деменцией, субъективными (субКР) и умеренными (УКР) когнитивными расстройствами. Жёлто-красным цветом закодированы регионы, где толщина коры достоверно больше для группы контроля (a), умеренных когнитивных расстройств по сравнению с деменцией (b, вверху) и субъективных когнитивных расстройств по сравнению с умеренными (b, внизу) соответственно (FWE, pcorr <0,05). L ― левое полушарие; R ― правое полушарие большого мозга.

Скачать (448KB)

Метаданные

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация