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[数据分析基础] STROKE:网络中枢节点受缺血性脑卒中影响的程度预测认知恢 [复制链接]

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发表于 前天?17:27 |只看该作者 |倒序浏览

背景与目的:

目前研究中,尚不能明确哪些因素决定了缺血性中风后认知能力恢复的潜力。脑网络的枢纽区域,也就是所谓的核心,受梗死影响的程度可能是一个关键因素。据此,研究者开发了一个损伤影响评分(lesion impact score),通过整合梗死面积信息和健康脑网络拓扑结构来评估脑网络中枢的损伤情况。并验证损伤影响评分是否能反映患者脑网络结构紊乱情况,并评估它能否预测认知功能恢复。

方法:

纳入75例无卒中前认知障碍征象的缺血性脑卒中患者,且在住院期间均有认知障碍的征象。卒中后5周(±1周)进行头部磁共振成像及神经心理学检查。1年后重复进行神经心理测试,评估认知恢复情况。利用DWI数据重建脑网络结构,由90个灰质区域(即网络节点)组成。从44名认知健康的成年人的脑网络数据中得到一个标准大脑网络图,计算每个节点的中心得分。对于每位患者,研究者通过将受梗塞区域影响的节点体积百分比与相应结点的中心评分(hub-score)相乘,得出损伤影响评分。以患者最大受损区域的损伤影响评分作为预后预测指标。

结果:

患者的病灶冲击评分越高,表明更大梗死灶影响了中心评分更大的节点,这与整体脑网络效率较低有关(β=?0.528(0.776??0.277)<0.001),与年龄、脑容量、梗死体积和白质高信号强度程度无关。然而,较低的损伤影响评分是卒中后1年认知恢复的独立预测因子(优势比0.434[0.1930.978]=0.044)。

结论:

本文引入一个结合梗死面积和大脑网络拓扑结构信息的损伤影响评分来预测卒中后的认知功能的长期恢复情况,该评分在临床中也有使用价值。

前言:

急性缺血性中风后,高达75%的患者患有认知障碍,约有一半的人认知能力可得到恢复。然而,目前还不清楚哪些患者会康复,以及中风究竟如何影响认知功能。缺血性脑卒中的发生部位可能是导致认知障碍的一个重要因素。在“枢纽”位置上的小病灶中风也会对认知功能产生严重的影响,这也是某些大脑区域被认为具有枢纽意义的原因之一,它们与其他区域高度相连,当其受损时,会导致所谓的“断开综合症”(例如,角回梗死导致的Gerstmann综合征)。

通过功能磁共振成像(fMRI)和弥散加权成像(DWI)可以评估脑区功能或结构连接。这些大脑网络的性质可以用图论来描述。利用图论,可以将脑网络描述为由边(即白质束)连接节点(即脑区)的组合,可以计算出脑网络的组织属性(如全局效率,是衡量全球网络集成的一个指标)。某些大脑区域由于其中心位置和与其他区域(也称为网络中枢)的连通性,对脑网络内信息的整合至关重要。早期的研究表明,在这些中心区域模拟目标病灶比在网络中随机模拟病灶更能降低脑网络的全局效率。这些理论构建已经在脑卒中患者的功能磁共振成像中得到证实,脑网络中枢的病变与功能连接的广泛破坏(甚至在对侧半球)与脑网络全局效率下降有关。

几项针对脑卒中患者的研究表明,缺血性脑卒中后仅有少量功能网络紊乱的患者有更高的认知恢复机会。功能网络紊乱与认知恢复之间的联系在很大程度上是由梗死灶在脑网络中的位置决定的,即梗死灶是否影响网络中枢。

因此,假设缺血性中风对网络中枢的影响程度决定了中风后认知恢复的潜力。为验证这个假设,研究者用一个标准的脑网络拓扑图将每个病人的分割梗死区覆盖,通过损伤影响评分来总结网络节点枢纽缺血性损伤的程度,

从而:

(1)评估损伤影响评分是否与脑网络整体效率较低有关

(2)评估损伤影响评分是否可以预测中风后5周的认知障碍情况,以及中风后1年的认知恢复情况。

方法:

入组标准

纳入2016年7月至2017年5月间荷兰蒂尔堡的伊丽莎白·特韦斯特登医院,正在纵向、前瞻性、脑卒中后认知恢复的预测(PROCRAS)研究的患者。

PROCRAS研究包括年龄在50岁及以上的患者,临床诊断为急性缺血性中风,住院期间有认知功能障碍,蒙特利尔的认知得分<26分。

PROCRAS的排除标准:中风前有认知障碍(老年人认知衰退调查问卷≥3.6)、中风发作前在日常生活活动中依赖别人、预期寿命的< 1年、严重中风预计需要长期护理设施、无法参加神经心理学评估(例如:由于严重的失语症或不配合),并且有脑部MRI的禁忌症。

卒中后5周(±1周),患者接受详细的神经心理评估和脑MRI检查,包括DWI序列。卒中后1年重复进行神经心理学评估。

110例符合本研究条件,在卒中后5周进行完整的神经心理学和MRI评估。其中35例患者因MRI未见梗死灶(n=24),或梗死灶仅位于幕下区域或单纯累及脑白质、不累及任何预定的网络节点(n=11)而被排除在本分析之外。余下75例患者均有卒中后5周的认知资料,70例患者1年后认知状况资料(5例患者因撤销同意n=3和死亡n=2而未重新评估)。因此75例患者中有5例因DWI数据不完整或图像质量较差被排除在网络分析之外。

磁共振扫描参数

扫描采用Philips Intera 3T扫描仪,在卒中后5周对患者进行标准化扫描。

DWI序列参数:TR=7891ms,TE=87ms,体素2.00×2.00×2.00 mm3,50个梯度方向(b=1500s/mm2)和7个b=0s/mm2方向,层数为70层。

使用44名认知健康的成年人DWI数据来构建标准网络拓扑图(请参阅“标准网络拓扑图”部分)。参数:TR=66381ms,TE=73ms,体素1.72×1.72×2.50 mm3,翻转角90°,连续扫描48层, 45个梯度方向(b=1200s/mm2 )和1个 b=0s/mm2方向(3次激励)。

梗死灶分割

梗死体积和梗死部位的测定采用如下方法。

(1)首先,由一名训练有素的专业人员在T2-flair图像上手工分割与临床症状相对应的梗死灶,然后由第二名专业人员使用MeVisLab(MeVis Medical Solutions AG, Bremen, Germany)软件进行复查。两名评分者都对神经心理学数据不知情,但在住院期间可以获得临床数据。其他序列用于支持其他病变识别,符合国际神经影像学血管报告标准。??

(2)使用内部开发的图像配准软件(RegLSM:http://www.metavcimap.org将梗死段转化为T1 1mm MNI-152(蒙特利尔神经研究所)脑模板,配准使用elastix工具箱,配准过程包括线性配准和非线性配准。作为中间步骤,配准针对特定年龄的大脑模板,这在27名老年受试者中提供更准确的配准。将原发病灶的坐标图直接配准到MNI-152空间,以防止中间插值,提高配准精度。所有结果的视觉质量检查均由一名评审人员(Dr Weaver)进行,必要时进行手动调整。结果图被用来计算总梗死灶体积大小。由于梗死体积是在标准空间中计算的,所有体积均按脑大小和形状的差异进行了归一化。此外,在病灶图上叠加自动解剖标记图谱(AAL),来确定90个皮质和皮质下灰质区域(即网络节点)内的梗死体积。


篇幅限制,阅读全文请点击链接 https://mp.weixin.qq.com/s/yErkZRZ_-WNpQOoxFJLRqw


原文:

Extent to Which Network Hubs Are Affected byIschemic Stroke Predicts Cognitive Recovery

HP Aben, GJ Biessels, NA Weaver, JM Spikman… -Stroke, 2019 - Am Heart Assoc

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