Закономірності структурних змін мозку при ХОЗЛ з різним рівнем легеневої функції
Анотація
Передумови
Дослідити закономірності структурних змін головного мозку у хворих на хронічну обструктивну хворобу легень (ХОЗЛ) з різним рівнем порушень функції легенів та асоціації цих закономірностей із когнітивними функціональними дефіцитами за допомогою морфометрії на основі вокселів (VBM) та просторової статистики на основі тракту (TBSS) аналізи на основі структурної МРТ з високою роздільною здатністю та дифузійного тензорного зображення (DTI).
Методи
Загалом 115 праворуких учасників (26 важких, 29 середньотяжких та 29 хворих на ХОЗЛ та група порівняння з 31 особою без ХОЗЛ) пройшли тести на когнітивну (Монреальську когнітивну оцінку [MoCA]) та легеневу функцію (обсяг форсованого видиху в 1 с [ОФВ1]) та пройшов МРТ-сканування. Аналізи VBM та TBSS використовувались для виявлення змін щільності сірої речовини (GMD) та цілісності білої речовини (WM) у пацієнтів із ХОЗЛ. Крім того, проводили кореляційний аналіз між цими змінами параметрів візуалізації та когнітивними та легеневими функціональними порушеннями.
Результати
Не було значної різниці в структурі мозку між групами порівняння та хворими на ХОЗЛ легкого ступеня. У пацієнтів з помірним ХОЗЛ спостерігалася атрофія лівої середньої лобової звивини та правої окулярної частини/трикутної частини нижньої лобової звивини, а зміни ЗМ були присутніми головним чином у верхній та задній променевій короні, мозолистому тілі та цингулумі. У пацієнтів з важкою формою ХОЗЛ спостерігались найширші зміни ГМД та ЗМ. Деякі зміни сірої речовини (ГМ) та ЗМ корелювали з показниками MoCA та ОФВ1.
Висновки
Ці результати дозволяють припустити, що у пацієнтів з ХОЗЛ спостерігаються прогресуючі структурні порушення як у ГМ, так і у ЗМ, а також порушені рівні функції легенів, що підкреслює важливість ранніх клінічних втручань.
Передумови
Хронічна обструктивна хвороба легень (ХОЗЛ) - це хронічний прогресуючий синдром обмеження повітряного потоку, який часто супроводжується різноманітними позалегеневими ускладненнями. Порушення функції центральної нервової системи є одним із таких позалегеневих ускладнень [1]. Даг та ін. [2] та Лопес-Торрес та ін. [3] показали, що когнітивна функція знижується у хворих на ХОЗЛ; Інь та ін. [4] виявив, що когнітивні порушення у хворих на ХОЗЛ суттєво не відрізняються за статтю, регіоном, освітою, станом куріння або вживанням алкоголю. Механізм когнітивних порушень, пов’язаних із ХОЗЛ, може бути пов’язаний з неврологічними пошкодженнями, спричиненими гіпоксією [5], обструкцією дихальних шляхів (вимірюється об’ємом форсованого видиху за 1 с [ОФВ1]) [6] та медіаторами запалення [7, 8]. Однак дослідження на цю тему просто пропонували асоціацію, а не причинний зв’язок [9]; механізми патології мозку та когнітивних порушень, швидше за все, будуть складними та багатофакторними [10] і недостатньо зрозумілі.
На сьогодні дослідження нейровізуалізації виявили зміни у структурі мозку, метаболізмі та функції у пацієнтів із ХОЗЛ. Ортапамук та ін. [11] встановили, що перфузія кровотоку в лобовій та тім’яній частках хворих на ХОЗЛ була значно знижена на SPECT. Попередні дослідження показали, що завдання та стан спокою префронтальних мереж хворих на ХОЗЛ можуть бути визначені за допомогою досліджень функціонального магнітно-резонансного дослідження (fMRI), і виявлено аномальну активацію багатьох областей мозку [12, 13]. Чжан та ін. встановили, що сіра речовина (ГМ) хворих на ХОЗЛ варіюється в багатьох регіонах мозку, таких як лімбічна та паралімбічна системи [14]. Крім того, у пацієнтів зі стабільною ХОЗЛ виявлено дифузне пошкодження білої речовини (ЗМ) [15].
Попередні нейроанатомічні дослідження хворих на ХОЗЛ базувались головним чином на класифікації насичення киснем [16]. Ступінь тяжкості захворювання стратифікували насиченням киснем, розмір вибірки був відносно невеликим, а діапазон пошкоджень у ЗМ відображався лише величиною дробової анізотропії (ФА), яка недостатньо вичерпна [15], вводячи таким чином упередженість у результати. Керівні принципи Глобальної ініціативи з хронічної обструктивної хвороби легенів (GOLD) рекомендують класифікувати ступінь тяжкості ХОЗЛ на основі легеневої функції (вимірюваної за допомогою ОФВ1) [17], а не насичення киснем. У цьому дослідженні ми використовували більший обсяг вибірки, ніж попередні дослідження, і розділили пацієнтів на кілька підгруп на основі функції легенів. Метою цього дослідження було вивчити закономірності структурних змін мозку у хворих на ХОЗЛ з різним рівнем порушень функції легенів та асоціації цих закономірностей з дефіцитом когнітивних функцій. Ми висунули гіпотезу, що пацієнти з ХОЗЛ матимуть різний ступінь структурних порушень як у ГМ, так і у ВМ відповідно до рівня легеневої функції, і що ці структурні порушення будуть корелювати з когнітивними функціональними дефіцитами.
Методи
Предмети
У дослідженні взяли участь 115 праворуких осіб (26 важких, 29 середніх та 29 хворих на ХОЗЛ та група порівняння з 31 особи без ХОЗЛ). Група порівняння складалася повністю з добровольців із громади, а пацієнти з ХОЗЛ були набрані з легеневої клініки та стаціонарного відділення Першої афілійованої лікарні Медичного університету Аньхоя з березня 2013 року по грудень 2016 року. ХОЗЛ діагностували та класифікували відповідно до ЗОЛОТА 2013 року настанови [17]. Критеріями виключення були такі: (1) інші захворювання легенів; (2) супутні захворювання, такі як судинні ускладнення діабету, печінкова недостатність, серцево-судинні захворювання, неврологічні захворювання, злоякісні пухлини, обструктивне апное сну або інші захворювання, які, як відомо, впливають на пізнання; (3) 80 мм рт.ст .; легка гіпоксія визначалася як 60 мм рт. ст
94%; легку гіпоксію визначали як 90% ≤ SaO2 ≤ 94% [19].
Пацієнти проходили стандартизований тест на легеневу функцію із застосуванням сухого спірометра протягом 24 годин до сканування МР (Erich Jaeger GmbH, Hoechberg, Німеччина), через 15 хв після вдихання 400 мкг сальбутамолу (Ventolin; GlaxoSmithKline; Лондон, Великобританія); реєстрували вимушену життєву ємність (FVC), FEV1 та співвідношення FEV1/FVC. Для пацієнтів із співвідношенням FEV1/FVC Таблиця 1 Демографічні та клінічні характеристики учасників
Аналіз VBM
Атрофію ГМ оцінювали за допомогою модульованого VBM за допомогою статистичного параметричного картографування 12 (SPM12, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12) [25]. 3D-структурні дані були сегментовані на ГМ, ЗМ та ліквор за допомогою програмного забезпечення VBM12, а ГМ-зображення, вирівняні за Прокрустами, були сформовані за допомогою жорсткого перетворення. Ці компоненти були нормалізовані до стандартного простору Монреальського неврологічного інституту за допомогою афінних та нелінійних реєстрацій та диффеоморфної анатомічної реєстрації з використанням експонентованого алгоритму алгебри Лі. SPM12 використовувався для згладжування зображень за допомогою 8-мм ядра Гауса. F-тест використовувався для спочатку виявлення ділянок ГМ, що відрізняються між чотирма групами, і проводили пост-hoc аналізи для пошуку попарних відмінностей між групами (важкі проти порівняння, помірні проти порівняння, легкі проти порівняння, важкі проти помірних тощо). Рівень значущості був встановлений на рівні 30 вокселів [26], а для багаторазового порівняння було застосовано корекцію помилок з урахуванням сімейної помилки (FWE). Аналізи були скориговані з урахуванням віку, статі, рівня освіти, індексу маси тіла (ІМТ), статусу куріння, індексу куріння та балів WMH.