Материалы и методы
В число участников вошли 37 229 человек с результатами диффузионно-взвешенной визуализации (DWI) из британского биобанка, в том числе 3399 с самостоятельными сообщениями о цереброваскулярных расстройствах и 33 830 здоровых субъектов.
Были определены обучающая когорта (60% здоровых субъектов), проверочная когорта (20% здоровых субъектов) и тестовая когорта (20% здоровых субъектов и лиц с самоотчетами о цереброваскулярных расстройствах).
Исследования DWI проводились в 3х центрах визуализации в Великобритании.
Возраст белого вещества головного мозга был оценен на основе исследований DWI с использованием модели глубокого обучения трехмерной сверточной нейронной сети.
Оценка сосудистого риска (0, 1, 2 или 3+) была присвоена каждому участнику на основании наличия или отсутствия артериальной гипертонии, сахарного диабета, гиперхолестеринемии, ожирения и курения.
У каждого участника определяли генотип АРОЕ (основной генетический фактор риска болезни Альцгеймера).
7 нейропсихологических тестов оценивали когнитивные функции, в том числе 3 - скорость обработки информации, 2 - память и 2 - исполнительную функцию.
Глобальная когнитивная функция была оценена на основании всех 7 тестов.
У 1409 пациентов с исходным и последующим DWI-сканированием (в среднем 2,25 года наблюдения) исследователи оценивали результаты в продольном направлении с течением времени.
Результаты
-
Модель глубокого обучения использовалась для оценки возраста белого вещества головного мозга на основе исследований DWI.
-
Возраст белого вещества головного мозга и хронологический возраст показали четкую корреляцию с коэффициентом корреляции Пирсона 0,902.
-
Средняя абсолютная ошибка составила 2,84 года.
-
Оценка сосудистого риска значительно коррелировала с более высоким возрастом белого вещества головного мозга (WMBAG).
-
Участники без сосудистых факторов риска имели среднее значение WMBAG, равное -0,56, что позволяет предположить, что возраст их белого вещества в среднем на 1,5 меньше, чем их хронологический возраст.
-
Участники с 1, 2 или 3 или более сосудистыми факторами риска имели среднее значение WMBAG -0,02, 0,64 и 1,29 соответственно.
-
Диабет имел самую сильную связь с увеличением WMBAG.
-
У мужчин, но не у женщин, ожирение было связано со значительно более высоким WMBAG.
-
Мужчины, но не женщины, с 3 или более факторами риска, имели значительно более высокий WMBAG.
-
После коррекции Бонферрони базовый уровень WMBAG был значительно связан со скоростью обработки, исполнительной функцией и глобальным познанием.
-
Гипертония, диабет и курение были связаны со снижением скорости обработки информации и снижением исполнительной функции, опосредованной WMBAG.
-
В лонгитюдном исследовании не было обнаружено значимой связи между изменением WMBAG и сосудистыми факторами риска или когнитивным статусом.
Ограничения
Оценка сосудистых факторов риска основывалась исключительно на количестве факторов риска.
Средний интервал наблюдения в 2,25 года может быть слишком коротким, чтобы выявить значительные изменения в структуре мозга или когнитивных функциях.
Цереброваскулярные и нейродегенеративные патологии могут сосуществовать в стареющем мозге; сложно провести различие между их влиянием на белое и серое вещество.
Заключение
Авторы разработали модель глубокого обучения для оценки возраста белого вещества головного мозга на основе МРТ-исследований головного мозга с использованием диффузионно-взвешенной визуализации (DWI).
Разница в возрасте белого вещества головного мозга (WMBAG), т. е. разница между возрастом белого вещества головного мозга и хронологическим возрастом, была в значительной степени связана с цереброваскулярными факторами риска.
И артериальная гипертония, и сахарный диабет были связаны со снижением когнитивных функций, особенно со снижением исполнительной функции и замедлением скорости обработки информации.
Источник: medscape.com/viewarticle/968950#vp_1