Периваскулярные пространства, также известные как пространства Вирхова-Робина, представляют собой интерстициальные пространства, заполненные жидкостью, окружающие стенки мелких проникающих сосудов. Накопленные данные свидетельствуют о том, что тяжесть периваскулярных пространств в базальных ганглиях (ПВС-БГ) связана с сосудистыми нарушениями и сосудистым когнитивным снижением. Однако связь между тяжестью ПВС-БГ и региональным объемом серого вещества (ОСМ) и кровотоком в сером веществе (КСМ) остается неясной. В данном исследовании изучалась связь между тяжестью ПВС-БГ и ОСМ/КСМ, а также сердечно-сосудистым риском у пожилых людей с нормальной когнитивной функцией.

Методы:
В исследование было включено 734 добровольца. МРТ проводилась на 3.0 Т с использованием псевдонепрерывной артериальной спин-метки (pCASL) для анализа КСМ и сагиттальной изотропной Т1-взвешенной последовательности для анализа ОСМ. Изображения 406 участников были проанализированы для изучения связи между тяжестью ПВС-БГ и ОСМ/КСМ. Значения P, скорректированные на ложный открытый курс (FDR), менее 0.05 считались значимыми. Изображения 254 участников использовались для изучения связи между тяжестью ПВС-БГ и сердечно-сосудистым риском. ПВС-БГ оценивались по 5-балльной шкале. Тяжесть ПВС-БГ классифицировалась как легкая (балл <3) и тяжелая (балл ≥3). Сердечно-сосудистый риск оценивался с использованием шкалы общего сердечно-сосудистого риска Фраммингема (FGCRS).

Результаты:
Тяжелые периваскулярные пространства в базальных ганглиях были связаны с меньшим ОСМ и КСМ в нескольких кортикальных областях (P FDR <0.05) и большим объемом в билатеральном хвостатом ядре, pallidum и putamen (P FDR <0.05). Участники с тяжелыми ПВС-БГ чаще имели более высокий сердечно-сосудистый риск по сравнению с участниками с легкими ПВС-БГ (60.71% против 42.93%; P =0.02).

Заключение:
У пожилых людей с нормальной когнитивной функцией тяжелые ПВС-БГ связаны с меньшим кортикальным ОСМ и КСМ, большим подкорковым ОСМ и более высоким сердечно-сосудистым риском.

Введение
Периваскулярные пространства, также известные как пространства Вирхова-Робина, представляют собой интерстициальные пространства, заполненные жидкостью, окружающие стенки мелких проникающих сосудов. Накопленные данные свидетельствуют о том, что тяжесть периваскулярных пространств в базальных ганглиях (ПВС-БГ) связана с сосудистыми нарушениями и сосудистым когнитивным снижением. Однако связь между тяжестью ПВС-БГ и региональным объемом серого вещества (ОСМ) и кровотоком в сером веществе (КСМ) остается неясной. В данном исследовании изучалась связь между тяжестью ПВС-БГ и ОСМ/КСМ, а также сердечно-сосудистым риском у пожилых людей с нормальной когнитивной функцией.

Материалы и методы
МРТ:
МРТ исследования когорты A проводились на 3.0 Т сканере GE MRI (GE Discovery MR750, GE Healtchare, Милуоки, США). Протоколы МРТ для когорты A включали три последовательности: аксиальную Т2-PROPELLER (TR/TE = 7,912/92 мс; толщина среза = 4 мм; FOV = 256 × 256 мм²), аксиальную pCASL (TR/TE = 4,886/10.5 мс; FOV = 240 × 240 мм²; толщина среза = 4 мм; задержка после метки = 2,025 мс; продолжительность метки = 1,450 мс) и сагиттальную 3D BRAVO (TI/TR/TE = 400/6.9/2.6 мс; FOV = 256 мм² × 256 мм²; толщина среза = 1.1 мм; размер матрицы = 256 × 256). МРТ исследования когорты B проводились на другом 3.0 Т сканере GE MRI (GE SIGNA PET/MR, GE Healthcare Systems, Чикаго, США). Протоколы МРТ для когорты B были аналогичны протоколам когорты A.

Обработка данных ASL:
Карты КСМ были созданы на рабочей станции GE AW 4.5 с использованием программного обеспечения 3D ASL Functool kit. Данные были предварительно обработаны с использованием SPM12, реализованного на MATLAB. Сначала карты КСМ были совмещены с 3D Т1-взвешенными изображениями. Затем 3D Т1-взвешенные изображения были сегментированы на серое вещество, белое вещество и цереброспинальную жидкость (ЦСЖ) на основе вероятностных карт тканей в каждом вокселе, а затем нормализованы в шаблон Монреальского неврологического института (MNI). После этого пространственно нормализованные изображения были сглажены с использованием изотропного гауссовского ядра фильтра с шириной на половине максимума (FWHM) 6 мм. Затем была создана маска серого вещества с пороговым значением 0.5. Наконец, использовался атлас Hammers для извлечения КСМ 68 областей мозга.

Морфометрический анализ:
Морфометрический анализ на основе 3D Т1-взвешенных изображений проводился с использованием CAT12, реализованного на SPM12. Сначала стандартный конвейер использовался для сегментации 3D Т1-взвешенных изображений на серое вещество, белое вещество и ЦСЖ. Затем 3D Т1-взвешенные изображения были нормализованы в шаблон MNI и сглажены с использованием изотропного гауссовского ядра фильтра с FWHM 8 мм. Затем атлас Hammers использовался для извлечения ОСМ 68 областей мозга.

Оценка ПВС-БГ:
Периваскулярные пространства в базальных ганглиях были идентифицированы в соответствии со стандартами для отчетов о сосудистых изменениях на нейровизуализации. Они были визуально оценены на аксиальных Т2-взвешенных изображениях на заранее определенном срезе (первый срез над передней комиссурой в БГ) обученным оценщиком. Затем 82 (20%) участника были случайным образом выбраны и визуально оценены другим оценщиком. Оба оценщика были лишены клинической информации. Только поражения, соответствующие следующим условиям, считались ПВС-БГ: поражения с сигналом, подобным ЦСЖ (гиперинтенсивные на Т2 и гипоинтенсивные на Т1, и подавленные на инверсионной релаксации с подавлением жидкости); поражения с линейной, круглой или овальной формой; поражения с четкими границами; максимальный диаметр поражений <3 мм; поражения без массового эффекта; и поражения в областях, снабжаемых проникающими артериями. Периваскулярные пространства в базальных ганглиях оценивались по 5-балльной шкале: балл 0 для отсутствия ПВС-БГ, балл 1 для <10 ПВС-БГ, балл 2 для 10–20 ПВС-БГ, балл 3 для 20–40 ПВС-БГ и балл 4 для >40 ПВС-БГ. Оба полушария были подсчитаны, и записывался балл полушария с более высоким баллом. Для статистического анализа тяжесть ПВС-БГ была классифицирована как легкая (балл <3) или тяжелая (балл ≥3).

Оценка сердечно-сосудистого риска:
FGCRS рассчитывался на основе возраста, пола, холестерина высокой плотности, общего холестерина, систолического артериального давления (САД), диабета и истории курения. Сердечно-сосудистый риск был разделен на две категории для статистического анализа: низкий (FGCRS <17) и высокий (FGCRS ≥17).

Статистический анализ:
Статистический анализ проводился с использованием SPSS (версия 20, IBM Inc., Армонк, Нью-Йорк, США). Категориальные переменные тестировались с использованием критерия χ² и описывались в процентах и частоте. Непрерывные переменные тестировались с использованием t-критерия Стьюдента или U-критерия Манна-Уитни и описывались с использованием среднего значения и стандартного отклонения. Согласованность между оценщиками тяжести ПВС-БГ оценивалась с использованием значения каппа (κ). Использовались однофакторные линейные модели для анализа различий в ОСМ и КСМ между группами с легкими и тяжелыми ПВС-БГ с учетом возраста, пола, сканера и общего внутричерепного объема (ОВЧО). Логистический регрессионный анализ использовался для оценки различий в сердечно-сосудистом риске между группами с легкими и тяжелыми ПВС-БГ.

Результаты
Согласованность между оценщиками:
Согласованность между оценщиками была высокой для оценки тяжести ПВС-БГ (κ =0.883). Оба оценщика достигли консенсуса по классификации 81 изображения.

Периваскулярные пространства в базальных ганглиях, объем серого вещества и церебральный кровоток:
Всего в анализ ОСМ и КСМ было включено 406 участников (169 мужчин и 237 женщин, средний возраст: 69.44 ± 7.89 лет). Морфометрический анализ показал, что группа с тяжелыми ПВС-БГ имела значительно меньший ОСМ по сравнению с группой с легкими ПВС-БГ в билатеральной латеральной затылочной доле, билатеральной прямой извилине, правой орбитофронтальной извилине, правой задней височной доле и правой нижней средней височной доле (P FDR <0.05, скорректировано на возраст, пол, сканер и ОВЧО). Кроме того, группа с тяжелыми ПВС-БГ также показала значительно больший объем в билатеральном хвостатом ядре, pallidum и putamen (P FDR <0.05, скорректировано на возраст, пол, сканер и ОВЧО).

ПВС-БГ и сердечно-сосудистый риск:
Всего в анализ между тяжестью ПВС-БГ и сердечно-сосудистым риском было включено 254 участника (107 мужчин и 147 женщин, средний возраст: 71.27 ± 7.77 лет). Тяжелые ПВС-БГ были связаны с мужским полом (P =0.023) и возрастом (P <0.001). Участники с тяжелыми ПВС-БГ чаще имели гипертонию (P =0.032), более высокое САД (P =0.001) и более высокий общий холестерин (P =0.001). Участники с тяжелыми ПВС-БГ в два раза чаще имели высокий сердечно-сосудистый риск по сравнению с участниками с легкими ПВС-БГ (P =0.02; OR, 2.06; 95% ДИ, 1.12–3.77).

Обсуждение
Это исследование показало, что ПВС-БГ связаны с сердечно-сосудистым риском и региональными различиями в КСМ и ОСМ. Это исследование продвинуло исследования нескольких групп, связав ПВС-БГ с сосудистым когнитивным снижением с использованием большей популяции когнитивно здоровых пожилых людей.

Предыдущие МРТ исследования показали отсутствие связи между ПВС-БГ и общемозговым атрофией. Однако в посмертных исследованиях была обнаружена сильная связь между ПВС и весом мозга. Это исследование выявило, что группа с тяжелыми ПВС-БГ имела значительно меньший объем в затылочной доле, височной доле, орбитофронтальной извилине и прямой извилине. В затылочной доле и задней височной доле эти области показали меньший объем, связанный с когнитивным снижением и дефицитом пространственной обработки. Кроме того, височная доля также уязвима к сосудистым нарушениям. Орбитофронтальная извилина и прямая извилина связаны с эмоциями и когнитивной функцией. Также наблюдался значительно больший объем в билатеральном хвостатом ядре, pallidum и putamen в группе с тяжелыми ПВС-БГ. Такие объемные различия у пожилых людей ранее не сообщались. Больший объем базальных ганглиев отражает функциональные изменения в кортико-базально-таламической цепи и наблюдался у пациентов с когнитивными и поведенческими нарушениями.

После учета КСМ с региональным ОСМ было обнаружено ограниченное пространственное перекрытие между паттернами ОСМ и КСМ. По сравнению с группой с легкими ПВС-БГ, группа с тяжелыми ПВС-БГ показала широко распространенное гипоперфузию в коре, за исключением правой амигдалярной области и правой передней средней височной доли. Таким образом, предполагалось, что ПВС-БГ связаны с изменением перфузии всего мозга, а не локальными изменениями. Связь между ПВС-БГ и КСМ согласуется с предыдущими исследованиями, показывающими, что КСМ отрицательно связан с ПВС-БГ. Однако результаты противоречат МРТ исследованию 132 пациентов с клиникой памяти, в котором не было обнаружено связи между ПВС-БГ и общемозговой перфузией. Это расхождение может быть объяснено различиями в популяции исследования. Нормальная кора имеет относительно высокий КСМ для обеспечения метаболической активности коры. Наличие церебральной гипоперфузии может поставить пожилых людей под риск нейронных повреждений. Другое исследование показало, что даже легкое нарушение КСМ может способствовать когнитивному снижению у пожилых людей. Эти данные привели авторов исследования к мысли, что тяжелые ПВС-БГ, ранее считавшиеся нормой при старении, могут быть признаком патологии.

Анализ объема серого вещества и церебрального кровотока в этом исследовании показал, что у людей с тяжелыми ПВС-БГ наблюдается хроническая мозговая атрофия и гипоперфузия. Поэтому важно поддерживать здоровье мозга, контролируя тяжесть ПВС-БГ. Результаты показали, что ПВС-БГ связаны с многочисленными сердечно-сосудистыми факторами риска, такими как возраст, пол и гипертоническая ангиопатия, что согласуется с предыдущими исследованиями. Это исследование также продемонстрировало связь между тяжестью ПВС-БГ и сердечно-сосудистым риском, предполагая, что ПВС-БГ могут использоваться в качестве маркера для прогнозирования сердечно-сосудистого риска. Будущие исследования могут изучить, связаны ли КСМ, ОСМ и сердечно-сосудистые параметры независимо с ПВС-БГ, или существуют ли взаимодействия между этими различными биомаркерами.

Это исследование сосредоточено на когнитивно здоровых людях и представляет некоторые новые выводы, которые могут указать направления для будущих исследований. Существует растущий объем данных о том, что дисфункция церебральных микрососудов и мозговая гипоперфузия играют ключевые роли в патогенезе деменции. Однако связь между базовыми ПВС-БГ и нейродегенеративными заболеваниями все еще нуждается в проверке. Кроме того, результаты подчеркивают важность контроля сердечно-сосудистого риска у людей с тяжелыми ПВС-БГ, что может иметь как общественное, так и клиническое значение. Это исследование важно для понимания эволюции заболеваний, связанных с ПВС-БГ, и может улучшить будущие решения по лечению.

Ограничения исследования:

1. Визуальная система оценки была зависима от наблюдателя. Автоматизированная количественная оценка ПВС-БГ была более эффективной и объективной.
2. Исследователи использовали количество классических ПВС-БГ для отражения нагрузки ПВС-БГ. Однако неясно, будут ли одиночные, крупные и опухолевидные ПВС-БГ более значимыми в клинической практике, чем многочисленные мелкие ПВС-БГ.
3. FGCRS был основан на европейской популяции, что может повлиять на его обобщение на китайскую популяцию.
4. Сердечно-сосудистые факторы риска были категориально обработаны в этом исследовании. Связь между ПВС-БГ и сердечно-сосудистыми факторами риска может быть лучше выявлена путем анализа тяжести сердечно-сосудистых заболеваний и продолжительности воздействия.

Заключение
Это исследование показало, что у когнитивно здоровых пожилых людей наличие тяжелых ПВС-БГ связано с меньшим кортикальным ОСМ и КСМ, большим подкорковым ОСМ и более высоким сердечно-сосудистым риском. Это исследование подчеркивает важность раннего выявления для понимания эволюции заболеваний, связанных с ПВС-БГ.