УДК 612:616
ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ РЕОРГАНИЗАЦИИ СТРУКТУР ГОЛОВНОГО МОЗГА У БОЛЬНЫХ РАССЕЯННЫМ СКЛЕРОЗОМ (ПО ДАННЫМ ПОЗИТРОННО-ЭМИССИОННОЙ ТОМОГРАФИИ) © 2010 г. Г. В. Катаева, Л. Н. Прахова, А. Г. Ильвес, А. Д. Коротков
Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН, Санкт-Петербург Поступила в редакцию 21.07.2009 г.
Изучали функциональную реорганизацию коры головного мозга у больных рассеянным склерозом (РС).
Относительная оценка уровня скорости метаболизма глюкозы (СМГ) в областях интереса (ОИ), соответствующих анатомо-функциональному строению мозга, получена по результатам исследования методом позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) в группах здоровых испытуемых (31 человек) и больных РС с ремиттирующим и прогрессирующими типами заболевания (59 и 39 человек соответственно).
Анализ факторной структуры полученных паттернов распределения СМГ позволил сделать вывод о наличии общих черт с факторной структурой другого функционального показателя — регионального мозгового кровотока (рМК), что свидетельствует о том, что получаемые факторные решения, в первую очередь, отражают функциональную организацию головного мозга.
Отличия, выявляемые в факторных структуры распределения СМГ у больных РС с различными типами заболевания, при сравнении как с факторной структурой нормы, так и между собой, позволяют предположить, что уже на ранних этапах заболевания, несмотря на тесную анатомическую и функциональную связь, существующую в норме между базальными ганглиями, у больных РС происходит функциональное разобщение этих структур.
Биполярность выявленных факторов, возможно, отражает разнонаправленность происходящих процессов: относительное снижение функциональной активности в областях, непосредственно отвечающих за выполнение нарушенных функций, вызванное деафферентацией указанных областей, и ее компенсаторное относительное повышение — в функционально связанных зонах.
Перспективным методом анализа многомерных данных, каковыми являются нейровизуализацион-ные изображения, получаемые методами магнитно-резонансной и позитронно-эмиссионной томографии (МРТ и ПЭТ), является факторный анализ. Логика факторного анализа позволяет не только статистически уменьшить число рассматриваемых параметров — элементов матрицы изображения (точек) или областей интереса (ОИ), отражающих средние значения интенсивности сигнала (в случае МРТ) или уровень накопления радиофармпрепарата (в случае ПЭТ), которые отражают анатомическое строение или исследуемые физиологические процессы, но и интерпретировать получаемые факторы, т.е. попытаться выявить независимые, не наблюдаемые непосредственно причины, определяющие значения изучаемых величин в различных точках или областях интереса (ОИ).
В настоящей работе представлены возможности факторного анализа при изучении рассеянного склероза (РС), тяжелого аутоиммунного демиели-низирующего заболевания, поражающего в основном лиц молодого возраста и характеризующегося неуклонно прогрессирующей множественной нев-
рологической симптоматикой, быстро приводящей к инвалидизации.
Основным методом нейровизуализации при РС до сих пор является традиционная МРТ, которая, в первую очередь, выявляет очаги демиелинизации, а также позволяет обнаружить некоторые другие структурные изменения головного мозга у больных РС: (1) так называемое "грязное белое вещество" — диффузный компонент нейропатологического процесса, и (2) атрофию мозговой паренхимы, проявляющуюся в увеличении объема желудочков головного мозга и субарахноидальных пространств, и в уменьшении объема мозговой паренхимы.
Оценка роли метаболических нарушений ЦНС в формировании клинической картины РС — прерогатива другого метода нейровизуализации — ПЭТ, и, в частности, ПЭТ-исследования скорости метаболизма глюкозы (СМГ). К настоящему времени установлено, что при РС происходит как глобальное, так и региональное снижение СМГ, коррелирующее со снижением общего индекса когнитивных нарушений, а также выявлена взаимосвязь между нарушениями памяти и билатеральным снижением СМГ в лобных долях, гиппокампе и таламусе, что указывает на наличие при когнитивных нарушениях функ-
ционального разобщения корковых и субкортикальных структур. Однако механизмы развития неврологической симптоматики при РС изучены недостаточно, хотя и известно, что когнитивные нарушения при РС и неврологический дефицит могут развиваться независимо друг от друга [1—6].
Проведенный нами ранее анализ результатов ПЭТ-исследований метаболизма глюкозы у части рассматриваемой в настоящей работе выборки испытуемых [7—9], позволил сделать вывод о наличии не зависящего от типа течения РС (ремиттирующего (РТ РС) или прогрессирующего (ПР РС)) снижения метаболизма глюкозы во фронтальной коре (преимущественно в доминантном полушарии), и о распространении снижения СМГ лобной коры в группе больных с прогрессирующим типом также и на правое полушарие и теменную кору, степень которого зависит от длительности и тяжести заболевания. Распространяющиеся регионарные изменения СМГ в сером веществе головного мозга, выявленные при развитии очаговых неврологических симптомов (пирамидных, мозжечковых и чувствительных нарушений), свидетельствуют о более выраженном вовлечении коры и подкоркового серого вещества в патологический процесс. При ПР РС, по сравнению с ремиттирующим типом, характер изменений СМГ принципиально отличается: имеют место не только зоны относительного снижения функциональной активности — в областях, непосредственно отвечающих за выполнение нарушенных функций (кора мозжечка — при мозжечковых нарушениях, передние отделы лобной коры — при тазовых нарушениях), что, вероятнее всего, вызвано деафферентацией указанных областей, но и зоны ее относительного повышения - в областях, функционально связанных со структурами, отвечающими за выполнение нарушенных функций. Это позволило говорить о развитии функциональной реорганизации серого вещества головного мозга, компенсаторно развивающейся у больных с прогрессирующими типами заболевания.
Для дальнейшего изучения функциональной реорганизации коры головного мозга у больных РС и сравнения его с таковой в норме был применен метод факторного анализа, результаты которого изложены далее.
МЕТОДИКА
Основная группа состояла из 98 пациентов, обследованных в клинике ИМЧ РАН (64 женщины, 34 мужчины), в возрасте от 11 до 60 лет (средний возраст 35 ± 10), с определенным, согласно критериям Мак-Дональда [10], диагнозом РС, ранее подтвержденным МРТ Тип течения РС был определен как ремиттирующий — у 59, и прогрессирующий — у 39 человек (из них первично-прогрессирующий тип был у 11, ремиттирующе-прогрессирующий или вторично-прогрессирующий — у 28 пациентов).
Длительность заболевания колебалась в пределах от 1 до 30 лет (средняя длительность 8 ± 7 лет). Средний балл обследованной группы больных по расширенной шкале инвалидизации ББ88 [11] составил 3.5 балла и колебался от 0 до 6.5. Все больные находились в стадии клинической ремиссии.
Контрольная группа состояла из 31 человека в возрасте от 18 до 63 лет (19 мужчин, 12 женщин), принимавших участие в исследованиях, посвященных картированию различных функций человеческого мозга, проводившихся в ИМЧ РАН в рамках различных исследовательских программ, а также ретроспективно отобранных из числа обследованных в клинике ИМЧ РАН пациентов с диагнозами: остеохондроз шейного отдела, невроз, "вегето-сосудистая дистония", у которых при ПЭТ- и МРТ-обследова-нии не было выявлено нарушений метаболизма глюкозы в головном мозге. У здоровых испытуемых жалоб на здоровье и наличие психологических проблем, а также патологии при терапевтическом и неврологическом обследовании и наличия в анамнезе заболеваний нервной системы выявлено не было. Перед исследованием было получено письменное информированное согласие всех испытуемых. Исследования соответствовали положениям Хельсинкского соглашения и были одобрены этическим комитетом ИМЧ РАН.
Перед исследованием для всех обследуемых по результатам теста Олфилда [12] проводилась оценка право- или леворукости. В основной группе левору-кими были 2 человека. В контрольной группе лево-рукими были 4 человека, к амбидекстрам можно было отнести 7 человек.
ПЭТ-процедура и статистический анализ. Исследования проводились на позитронно-эмиссионном томографе РС2048-15В (фирма ВсапёНгошх, Швеция). В качестве относительной оценки СМГ использовались значения накопления 18F-FDG, выраженные в процентах от среднего уровня накопления во всем мозге, попавшем в поле зрения томографа.
Для автоматизации выбора ОИ индивидуальные ПЭТ-изображения приводились (путем сдвига, поворота и сжатия или растяжения вдоль трех осей) к стандартной форме — координатному пространству стереотаксического атласа Талайрака [13], для которого было обрисовано 66 ОИ (по 33 на каждое полушарие), следующих анатомо-функциональному строению головного мозга (см. рисунок).
Для выявления факторной структуры исследуемых данных использовался метод главных факторов с последующим варимакс-вращением. Компонента (фактор) включалась в факторное решение в случае выполнения критерия Кайзера (т.е. если ее собственное значение было больше 1). Исходная переменная считалась входящей в компоненту, если ее нагрузка по данной компоненте была больше 0.45. После получения факторного решения факторы проверялись на значимость согласно следующему
Стандартные области интереса, обрисованные согласно стереотаксическому атласу.
Изв. - извилина; CA — гиппокамп; CER — мозжечок; FA — латеральная часть прецентральной изв. (ПБ 4); FII — нижняя часть нижней лобной изв. (ПБ 45, 47); FIS — верхняя часть нижней лобной изв. (ПБ 44, 45); FMI — нижняя часть средней лобной изв. (ПБ 46); FMM — средняя часть средней лобной изв. (ПБ 9); FMS — верхняя часть средней лобной изв. (ПБ 6, 8); FSI — нижняя часть верхней лобной изв. (ПБ 10); FSM — средняя часть верхней лобной изв. (ПБ 9); FSS — верхняя часть верхней лобной изв. (ПБ 8); FULG — язычковая изв. и верхняя часть веретеновидной изв. (ПБ 18, 19, 37); GA — угловая изв. (ПБ 39); GCA — передняя часть поясной изв. (ПБ 24, 32); GCP — задняя часть поясной изв. (ПБ 23
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.