cardiovascularКардиоваскулярная терапия и профилактикаCardiovascular Therapy and Prevention1728-88002619-0125«SILICEA-POLIGRAF» LLC10.15829/1728-8800-2021-2915cardiovascular-2915Research ArticleИССЛЕДОВАНИЯ В КАРДИОЛОГИИСвязь церебральной гипоперфузии и нарушений целостности белого вещества в зонах водоразделов у пациентов с постоянной формой фибрилляции предсердийWhite matter integrity of watershed areas is potentially influenced by hypoperfusion in the presence permanent atrial fibrillationhttps://orcid.org/0000-0001-5203-4497КрупенинП. М.KrupeninP. M.

Москва

Pavel Mikhaylovich Krupenin — MD

krupenin_p_m@student.sechenov.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4741-1988ПерепеловВ. А.PerepelovV. A.

Москва

Vsevolod Andreevich Perepelov— MD

vsevolod.perepelov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1951-930XПерепеловаУ. М.PerepelovaE. M.

Москва

Elena Mikhaylovna Perepelova — MD, PhD

elena_perepelova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6928-2355БордовскийС. П.BordovskyS. P.

Москва

Sergey Petrovich Bordovsky — MD

sbordoche@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-0307-5828СидоровЕ. В.SidorovE. V.

Оклахома-Сити

Evgeny Vadimovich Sidorov — MD, PhD, Professor.

Oklahoma City

evgeny-sidorov@ouhsc.eduhttps://orcid.org/0000-0002-9097-898XПреображенскаяИ. С.PreobrazhenskayaI. S.

Москва

Irina Sergeevna Preobrazhenskaya — MD, PhD, Professor

IrinaSP2@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7330-633XВоскресенскаяО. Н.VoskresenskayaO. N.

Москва

Olga Nikolaevna Voskresenskaya — MD, PhD, Professor

vos-olga@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5938-8917СоколоваА. А.SokolovaA. A.

Москва

Anastasiya Andreevna Sokolova — MD, PhD, Professor

sokolovastasya2@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6241-2711НапалковД. А.NapalkovD. A.

Москва

Dmitry Alexandrovich Napalkov — MD, PhD, Professor

dminap@mail.ruФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)Sechenov First Moscow State Medical UniversityЦентр медицинских наук, Университет ОклахомыUniversity of Oklahoma Medical Science Center20211507202120429152915Copyright © Крупенин П.М., Перепелов В.А., Перепелова У.М., Бордовский С.П., Сидоров Е.В., Преображенская И.С., Воскресенская О.Н., Соколова А.А., Напалков Д.А., 20212021Крупенин П.М., Перепелов В.А., Перепелова У.М., Бордовский С.П., Сидоров Е.В., Преображенская И.С., Воскресенская О.Н., Соколова А.А., Напалков Д.А.Krupenin P.M., Perepelov V.A., Perepelova E.M., Bordovsky S.P., Sidorov E.V., Preobrazhenskaya I.S., Voskresenskaya O.N., Sokolova A.A., Napalkov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cardiovascular.elpub.ru/jour/article/view/2915Цель

Цель. Проверить гипотезу об изменениях белого вещества, вызванных церебральной гипоперфузией, у пациентов с фибрилляцией предсердий (ФП) и представить статистические вычисления для расчета размера выборки в будущих исследованиях.

Материал и методы

Материал и методы. В исследование были включены 30 пациентов с ФП, находящиеся на госпитализации, которым были проведены магнитно-резонансная томография (МРТ) со стандартными последовательностями и диффузионно-тензорная (ДТ) МРТ. Данные ДТ МРТ были проанализированы с помощью стандартного анализа области интереса (region of interest (ROI) analysis) в программном обеспечении Olea Sphere и с помощью наложения маски водоразделов в наборе инструментов FSL после нелинейного преобразования изображений в пространство Монреальского неврологического института (MNI space). Для сравнения характеристик диффузии в подгруппах использовался критерий Уилкоксона.

Результаты

Результаты. Средний возраст участников составлял 73 года (69-78), у 18 (60%) пациентов имелись умеренно выраженные признаки церебральной микроангиопатии (степень 1 по визуальной шкале Fazekas). У 21 пациента была установлена пароксизмальная форма ФП. Анализ данных показал снижение целостности белого вещества в теменнозатылочных зонах водоразделов со статистически значимым увеличением средней диффузии (p=0,039) и незначимым снижением фракционной анизотропии (p=0,056). Ранговая величина эффекта в сравниваемых областях была либо небольшой (0,2), либо незначимой, а статистическая мощность находилась в диапазоне 0,05–1.

Заключение

Заключение. Фибрилляция предсердий может иметь патофизиологически обоснованный механизм, влияющий на целостность белого вещества в зонах водоразделов.

Aim

Aim. To test a hypothesis of hypoperfusion-induced white matter changes in patients with atrial fibrillation (AFib) and to present statistics to compute sample size for the upcoming studies.

Material and methods

Material and methods. We included 30 inpatients with AFib and investigated them with magnetic resonance imaging (MRI) with standard sequencies and diffusion tensor imaging (DTI). DTI data were analyzed with conventional ROI analysis in the Olea Sphere software and with watershed areas (WSA) mask in the FSL toolbox after nonlinear transformation of images to the Montreal Neurological Institute (MNI) space. Wilcoxon test was used to compare diffusion characteristics across subgroups.

Results

Results. Median age of participants was 73 years (69-78), 18 (60%) patients had moderate signs of small vessel disease with Fazekas score of one. Twenty-one patients had paroxysmal AFib. Analysis of WSA revealed decreased white matter integrity in the parieto-occipital cortical WSA with a pattern of significantly increased mean diffusivity (p=0,039), and marginally significant decrease in fractional anisotropy (p=0,056). Rank-based effect size across areas under comparison was either small (0,2) or negligible, and with statistical power in the range of 0,05-1.

Conclusion

Conclusion. Atrial fibrillation could have pathophysiologically feasible mechanism to affect white matter integrity in the watershed areas.

 

 

фибрилляция предсердийводоразделыцеребральная микроангиопатиядиффузионно-тензорная визуализацияцелостность белого веществаatrial fibrillationwatershed areassmall vessel diseasediffusion tensor imagingwhite matter integrityНастоящее исследование было выполнено в рамках исследовательского проекта РФФИ № 19-015-00383. Спонсор оказал финансовую поддержку для проведения исследования и не участвовал в подготовке статьи, дизайне исследования, сборе, анализе и интерпретации данных, написании отчета и в решении о публикации статьиThe reported study was funded by RFBR according to the research project № 19-015-00383ReferencesLippi G, Sanchis-Gomar F, Cervellin G. Global epidemiology of atrial fibrillation: An increasing epidemic and public health challenge. Int J Stroke. 2021;16(2):217-21. doi:10.1177/1747493019897870.Lippi G, Sanchis-Gomar F, Cervellin G. Global epidemiology of atrial fibrillation: An increasing epidemic and public health challenge. Int J Stroke [Internet]. 2021 Feb 19;16(2):217–21. Available from: 10.1177/1747493019897870Masuda J, Yutani C, Ogata J, et al. Atheromatous embolism in the brain. Neurology. 1994;44(7):1231. doi:10.1212/WNL.44.7.1231.Masuda J, Yutani C, Ogata J, Kuriyama Y, Yamaguchi T. Atheromatous embolism in the brain. Neurology [Internet]. 1994 Jul;44(7):1231–1231. Available from: 10.1212/WNL.44.7.1231Caplan LR, Hennerici M. Impaired Clearance of Emboli (Washout) Is an Important Link Between Hypoperfusion, Embolism, and Ischemic Stroke. Arch Neurol. 1998;55(11):1475. doi:10.1001/archneur.55.11.1475.Caplan LR, Hennerici M. Impaired Clearance of Emboli (Washout) Is an Important Link Between Hypoperfusion, Embolism, and Ischemic Stroke. Arch Neurol [Internet]. 1998 Nov 1;55(11):1475. Available from: 10.1001/archneur.55.11.1475Gardarsdottir M, Sigurdsson S, Aspelund T, et al. Atrial fibrillation is associated with decreased total cerebral blood flow and brain perfusion. Europace. 2018;20(8):1252-1258. doi:10.1093/europace/eux220.Gardarsdottir M, Sigurdsson S, Aspelund T, Rokita H, Launer LJ, Gudnason V, et al. Atrial fibrillation is associated with decreased total cerebral blood flow and brain perfusion. EP Eur [Internet]. 2017;1–7. Available from: 10.1093/europace/eux220Mangla R, Kolar B, Almast J, Ekholm SE. Border Zone Infarcts: Pathophysiologic and Imaging Characteristics. RadioGraphics. 2011;31(5):1201-14. doi:10.1148/rg.315105014.Mangla R, Kolar B, Almast J, Ekholm SE. Border Zone Infarcts: Pathophysiologic and Imaging Characteristics. RadioGraphics [Internet]. 2011 Sep;31(5):1201–14. Available from: 10.1148/rg.315105014Shao IY, Power MC, Mosley T, et al. Association of Atrial Fibrillation With White Matter Disease. Stroke. 2019;50(4):989-91. doi:10.1161/STROKEAHA.118.023386.Shao IY, Power MC, Mosley T, Jack C, Gottesman RF, Chen LY, et al. Association of Atrial Fibrillation With White Matter Disease. Stroke [Internet]. 2019 Apr;50(4):989–91. Available from: 10.1161/STROKEAHA.118.023386Mayasi Y, Helenius J, McManus DD, et al. Atrial fibrillation is associated with anterior predominant white matter lesions in patients presenting with embolic stroke. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2018;89(1):6-13. doi:10.1136/jnnp-2016-315457.Mayasi Y, Helenius J, McManus DD, Goddeau RP, Jun-O’Connell AH, Moonis M, et al. Atrial fibrillation is associated with anterior predominant white matter lesions in patients presenting with embolic stroke. J Neurol Neurosurg Psychiatry [Internet]. 2018 Jan;89(1):6–13. Available from: 10.1136/jnnp-2016-315457Stefansdottir H, Arnar DO, Aspelund T, et al. Atrial Fibrillation is Associated With Reduced Brain Volume and Cognitive Function Independent of Cerebral Infarcts. Stroke. 2013;44(4):1020-5. doi:10.1161/STROKEAHA.12.679381.Stefansdottir H, Arnar DO, Aspelund T, Sigurdsson S, Jonsdottir MK, Hjaltason H, et al. Atrial Fibrillation is Associated With Reduced Brain Volume and Cognitive Function Independent of Cerebral Infarcts. Stroke [Internet]. 2013 Apr;44(4):1020–5. Available from: 10.1161/STROKEAHA.12.679381Tournier J-D, Smith R, Raffelt D, et al. MRtrix3: A fast, flexible and open software framework for medical image processing and visualisation. Neuroimage. 2019;202:116137. doi:10.1016/j.neuroimage.2019.116137.Tournier J-D, Smith R, Raffelt D, Tabbara R, Dhollander T, Pietsch M, et al. MRtrix3: A fast, flexible and open software framework for medical image processing and visualisation. Neuroimage [Internet]. 2019 Nov;202:116137. Available from: 10.1016/j.neuroimage.2019.116137Smith SM, Jenkinson M, Johansen-Berg H, et al. Tract-based spatial statistics: Voxelwise analysis of multi-subject diffusion data. Neuroimage. 2006;31(4):1487-505. doi:10.1016/j.neuroimage.2006.02.024.Smith SM, Jenkinson M, Johansen-Berg H, Rueckert D, Nichols TE, Mackay CE, et al. Tract-based spatial statistics: Voxelwise analysis of multi-subject diffusion data. Neuroimage [Internet]. 2006 Jul;31(4):1487–505. Available from: 10.1016/j.neuroimage.2006.02.024Smith SM. Fast robust automated brain extraction. Hum Brain Mapp. 2002;17(3):143-55. doi:10.1002/hbm.10062.Smith SM. Fast robust automated brain extraction. Hum Brain Mapp [Internet]. 2002 Nov;17(3):143–55. Available from: 10.1002/hbm.10062Jenkinson M, Beckmann CF, Behrens TEJ, et al. FSL. Neuroimage. 2012;62(2):782-90. doi:10.1016/j.neuroimage.2011.09.015.Jenkinson M, Beckmann CF, Behrens TEJ, Woolrich MW, Smith SM. Fsl. Neuroimage [Internet]. 2012;62(2):782–90. Available from: 10.1016/j.neuroimage.2011.09.015Schirmer MD, Giese A-K, Fotiadis P, et al. Spatial Signature of White Matter Hyperintensities in Stroke Patients. Front Neurol. 2019;10:1-10. doi 10.3389/fneur.2019.00208.Kenichi Oishi, Andreia V. Faria, Peter C M van Zijl SM. MRI Atlas of Human White Matter-Academic Press [Internet]. Elsevier B.V.; 2011. 266 p, ISBN 9780123820822.Oishi K, Faria AV, van Zijl PCM, Susumu M. MRI Atlas of Human White Matter-Academic Press. Elsevier B. V.; 2011. 266 p. ISBN: 9780123820822.Ben-Shachar M, Lüdecke D, Makowski D. effectsize: Estimation of Effect Size Indices and Standardized Parameters. J Open Source Softw [Internet]. 2020 Dec 23;5(56):2815. Available from: 10.21105/joss.02815Ben-Shachar M, Lüdecke D, Makowski D. Effectsize: Estimation of Effect Size Indices and Standardized Parameters. J Open Source Softw. 2020;5(56):2815. doi:10.21105/joss.02815.Mollan KR, Trumble IM, Reifeis SA, Ferrer O, Bay CP, Baldoni PL, et al. Precise and accurate power of the rank-sum test for a continuous outcome. J Biopharm Stat [Internet]. 2020 Jul 3;30(4):639–48. Available from: 10.1080/10543406.2020.1730866Mollan KR, Trumble IM, Reifeis SA, et al. Precise and accurate power of the rank-sum test for a continuous outcome. J Biopharm Stat. 2020;30(4):639-48. doi:10.1080/10543406.2020.1730866.Pasi M, van Uden IWM, Tuladhar AM, de Leeuw F-E, Pantoni L. White Matter Microstructural Damage on Diffusion Tensor Imaging in Cerebral Small Vessel Disease. Stroke [Internet]. 2016 Jun;47(6):1679–84. Available from: 10.1161/STROKEAHA.115.012065Pasi M, van Uden IWM, Tuladhar AM, et al. White Matter Microstructural Damage on Diffusion Tensor Imaging in Cerebral Small Vessel Disease. Stroke . 2016;47(6):1679-84. doi:10.1161/STROKEAHA.115.012065.van der Zwan A, Hillen B. Review of the variability of the territories of the major cerebral arteries. Stroke [Internet]. 1991 Aug;22(8):1078–84. Available from: 10.1161/01.STR.22.8.1078van der Zwan A, Hillen B. Review of the variability of the territories of the major cerebral arteries. Stroke. 1991;22(8):1078-84. doi:10.1161/01.STR.22.8.1078.van der Zwan A, Hillen B. Review of the variability of the territories of the major cerebral arteries. Stroke. 1991;22(8):1078-84. doi:10.1161/01.STR.22.8.1078.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.