Роль церебрального резерва, оцененного с помощью диффузионно-взвешенной магнитно-резонансной томографии, в определении реабилитационного потенциала острого периода ишемического инсульта

Фракционная анизотропия (FA), оцененная с помощью диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томогрфии (дМРТ), рассматривается в качестве перспективного биомаркера при ишемическом инсульте (ИИ). В основе настоящего исследования лежит предположение, что оценка показателей FA различных трактов белого вещества головного мозга позволит прогнозировать основные аспекты реабилитационного потенциала даже без определения структурно-функциональной основы данных влияний.

Цель исследования – изучить диагностическую значимость изменения показателей FA для оценки различных аспектов реабилитационного потенциала в остром периоде ИИ.

Пациенты и методы. Обследовано 100 пациентов с ИИ и 10 лиц без инсульта и когнитивных нарушений. Всем больным выполняли дМРТ, оценивали индикаторы реабилитационного потенциала на 3-й, 10-й день заболевания и при выписке.

Результаты и обсуждение. Наибольшей ценностью в отношении функционального исхода острого периода ИИ обладают показатели FA ипсилатеральных верхнего продольного и цингулярного пучков, FA и размер очага инфаркта, асимметрия FA (rFA) цингулярного пучка, кортико-спинального тракта (на уровне колена внутренней капсулы и моста) и передней ножки внутренней капсулы, а также FA валика мозолистого тела и колена внутренней капсулы интактного полушария. Микроструктура данных зон детерминирует состояние большинства реабилитационных доменов. В отношении глобального исхода целостность ассоциативных трактов пораженного полушария обладает большей ценностью по сравнению с микроструктурой интактного полушария и rFA. Тракты интактного полушария имеют особое значение для восстановления сложных реабилитационных сфер, таких как когнитивный статус, бытовые и социальные навыки, что необходимо для обеспечения независимости пациента.

Заключение. Показатели FA исследованных трактов представляются приемлемым для клинической практики биомаркером различных аспектов реабилитационного потенциала в остром периоде ИИ. 

1. Puig J, Blasco G, Schlaug G, et al. Diffusion tensor imaging as a prognostic biomarker for motor recovery and rehabilitation after stroke. Neuroradiology. 2017 Apr;59(4):343-351. doi: 10.1007/s00234-017-1816-0. Epub 2017 Mar 14.

2. Stebbins GT, Murphy CM. Diffusion tensor imaging in Alzheimer's disease and mild cognitive impairment. Behav Neurol. 2009;21(1): 39-49. doi: 10.3233/BEN-2009-0234.

3. Lindenberg R, Renga V, Zhu LL, et al. Structural integrity of corticospinal motor fibers predicts motor impairment in chronic stroke. Neurology. 2010 Jan 26;74(4):280-7. doi: 10.1212/WNL.0b013e3181ccc6d9.

4. Park CH, Kou N, Boudrias MH, et al. Assessing a standardised approach to measuring corticospinal integrity after stroke with DTI. Neuroimage Clin. 2013 Apr 11;2:521-33. doi: 10.1016/j.nicl.2013.04.002. eCollection 2013.

5. Song J, Nair VA, Young BM, et al. DTI measures track and predict motor function outcomes in stroke rehabilitation utilizing BCI technology. Front Hum Neurosci. 2015 Apr 27; 9:195. doi: 10.3389/fnhum.2015.00195. eCollection 2015.

6. Puig J, Pedraza S, Blasco G, et al. Wallerian degeneration in the corticospinal tract evaluated by diffusion tensor imaging correlates with motor deficit 30 days after middle cerebral artery ischemic stroke. AJNR Am J Neuroradiol. 2010 Aug;31(7):1324-30. doi: 10.3174/ajnr.A2038. Epub 2010 Mar 18.

7. Thomalla G, Glauche V, Koch MA, et al. Diffusion tensor imaging detects early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after ischemic stroke. Neuroimage. 2004 Aug;22(4): 1767-74.

8. Stinear CM, Barber PA, Petoe M, et al. The PREP algorithm predicts potential for upper limb recovery after stroke. Brain. 2012 Aug;135(Pt 8):2527-35. doi: 10.1093/brain/aws146. Epub 2012 Jun 10.

9. Stinear CM, Byblow WD, Ackerley SJ, et al. PREP2: A biomarker-based algorithm for predicting upper limb function after stroke. Ann Clin Transl Neurol. 2017 Oct 24;4(11):811-820. doi: 10.1002/acn3.488. eCollection 2017 Nov.

10. Kim SH, Jang SH. Prediction of aphasia outcome using diffusion tensor tractography for arcuate fasciculus in stroke. AJNR Am J Neuroradiol. 2013 Apr;34(4):785-90. doi: 10.3174/ajnr.A3259. Epub 2012 Oct 4.

11. Kulesh A, Drobakha V, Kuklina E, et al. Tract-Specific Fractional Anisotropy, and Brain Morphometry in Post-Stroke Cognitive Impairment. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2018 Jul;27(7):1752-1759. doi: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2018.02.004. Epub 2018 Mar 30.

12. Кулеш АА, Дробаха ВЕ, Куклина ЕМ и др. Когнитивная траектория пациентов в восстановительном периоде ишемического инсульта: роль нейровоспаления и структурных церебральных факторов. Казанский медицинский журнал. 2017;(4):513-8. doi: 10.17750/KMJ2017-513.

13. Baron RM, Kenny DA. The moderator– mediator variable distinction in social psychological research: Conceptual, strategic, and statistical considerations. J Pers Soc Psychol. 1986 Dec;51(6):1173-82.

14. Mandonnet E, Sarubbo S, Petit L. The Nomenclature of Human White Matter Association Pathways: Proposal for a Systematic Taxonomic Anatomical Classification. Front Neuroanat. 2018 Nov 6;12:94. doi: 10.3389/ fnana.2018.00094. eCollection 2018.

15. Schiemanck SK, Kwakkel G, Post MW, et al. Predictive value of ischemic lesion volume assessed with magnetic resonance imaging for neurological deficits and functional outcome poststroke: A critical review of the literature. Neurorehabil Neural Repair. 2006 Dec;20(4): 492-502. doi: 10.1177/1545968306289298.

16. Schmahmann JD, Pandya DN, Wang R, et al. Association fibre pathways of the brain: parallel observations from diffusion spectrum imaging and autoradiography. Brain. 2007 Mar; 130(Pt 3):630-53. Epub 2007 Feb 9. doi: 10.1093/brain/awl359.

17. Jang SH, Jang WH. Ideomotor Apraxia Due to Injury of the Superior Longitudinal Fasciculus. Am J Phys Med Rehabil. 2016 Aug; 95(8):e117-20. doi: 10.1097/PHM.0000000000000483.

18. Jang SH, Chang CH, Jung YJ, et al. Bilateral injury of the superior longitudinal fasciculus in a patient with Balint syndrome. Neurology. 2016 Oct 4;87(14):1519-1520.

19. Koyama T, Domen K. Diffusion Tensor Fractional Anisotropy in the Superior Longitudinal Fasciculus Correlates with Functional Independence Measure Cognition Scores in Patients with Cerebral Infarction. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2017 Aug;26(8): 1704-1711. doi: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2017.03.034. Epub 2017 May 3.

20. Ramsey LE, Siegel JS, Lang CE, et al. Behavioural clusters and predictors of performance during recovery from stroke. Nat Hum Behav. 2017;1. pii: 0038. doi: 10.1038/s41562-016-0038. Epub 2017 Feb 17.

21. Dong G, Li H, Potenza MN. Short-Term Internet-Search Training Is Associated with Increased Fractional Anisotropy in the Superior Longitudinal Fasciculus in the Parietal Lobe. Front Neurosci. 2017 Jun 29;11:372. doi: 10.3389/fnins.2017.00372. eCollection 2017.

22. Bubb EJ, Metzler-Baddeley C, Aggleton JP. The cingulum bundle: Anatomy, function, and dysfunction. Neurosci Biobehav Rev. 2018 Sep; 92:104-127. doi: 10.1016/j.neubiorev.2018. 05.008. Epub 2018 May 16.

23. Lebel C, Gee M, Camicioli R, et al. Diffusion tensor imaging of white matter tract evolution over the lifespan. Neuroimage. 2012 Mar;60(1):340-52. doi: 10.1016/j.neuroimage.2011.11.094. Epub 2011 Dec 8.

24. Santiago C, Herrmann N, Swardfager W, et al. White Matter Microstructural Integrity Is Associated with Executive Function and Processing Speed in Older Adults with Coronary Artery Disease. Am J Geriatr Psychiatry. 2015 Jul;23(7):754-63. doi: 10.1016/j.jagp.2014.09.008. Epub 2014 Sep 28.

25. Cox SR, Ritchie SJ, Tucker-Drob EM, et al. Ageing and brain white matter structure in 3,513 UK Biobank participants. Nat Commun. 2016 Dec 15;7:13629. doi: 10.1038/ncomms13629.

26. Кайлева НА, Кулеш АА, Горст НХ и др. Роль интактного полушария в определении реабилитационного потенциала в остром периоде ишемического инсульта: диффузионно-перфузионная модель. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2019; 11(1):28-35. doi: 10.14412/2074-2711-2019-1-28-35.

27. Nanda P, Banks GP, Pathak YJ, et al. Connectivity-based parcellation of the anterior limb of the internal capsule. Hum Brain Mapp. 2017 Dec;38(12):6107-6117. doi: 10.1002/hbm.23815. Epub 2017 Sep 14.

28. Кулеш АА, Кайлева НА, Горст НХ и др. Связь между интегральной оценкой магнитно-резонансных маркеров церебральной болезни мелких сосудов, клиническим и функциональным статусом в остром периоде ишемического инсульта. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2018; 10(1):24-31. doi: 10.14412/ 2074-2711-2018-1-24-31

29. Кулеш АА, Дробаха ВЕ, Шестаков ВВ. Церебральная спорадическая неамилоидная микроангиопатия: патогенез, диагностика и особенности лечебной тактики. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2018; 10(4):13-22. doi: 10.14412/2074-2711-2018-4-13-22.

30. Парфенов ВА, Остроумова ТМ, Остроумова ОД и др. Диффузионно-тензорная магнитно-резонансная томография в диагностике поражения белого вещества головного мозга у пациентов среднего возраста с неосложненной эссенциальной артериальной гипертензией. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2018;10(2):20-6. doi: 10.14412/2074-2711-2018-2-20-26

31. Granziera C, Ay H, Koniak SP, et al. Diffusion tensor imaging shows structural remodeling of stroke mirror region: results from a pilot study. Eur Neurol. 2012;67(6):370-6. doi: 10.1159/000336062. Epub 2012 May 17.

32. Murase N, Duque J, Mazzocchio R, et al. Influence of interhemispheric interactions on motor function in chronic stroke. Ann Neurol. 2004 Mar;55(3):400-9. doi: 10.1002/ana.10848.

33. Tuch DS, Salat DH, Wisco JJ, et al. Choice reaction time performance correlates with diffusion anisotropy in white matter pathways supporting visuospatial attention. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Aug 23;102(34):12212-7. Epub 2005 Aug 15. doi: 10.1073/pnas.0407259102.