臨床的に有意な記憶力低下が起こる前の認知機能障害者の心室異常を調べるために、表面ベースの形態測定法を適用した

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Neuroimage Clin.2020 Jul;27:102338. S2213-1582(20)30175-3. doi: 10.1016/j.nicl.2020.102338.Epub 2020-07-05.

臨床的に有意な記憶力低下が起こる前の認知機能障害者の心室異常を調べるために、表面ベースの形態測定法を適用した

Applying surface-based morphometry to study ventricular abnormalities of cognitively unimpaired subjects prior to clinically significant memory decline.

Qunxi Dong
Wen Zhang
Cynthia M Stonnington
Jianfeng Wu
Boris A Gutman
Kewei Chen
Yi Su
Leslie C Baxter
Paul M Thompson
Eric M Reiman
Richard J Caselli
Yalin Wang

PMID: 32683323 DOI: 10.1016/j.nicl.2020.102338.

抄録

心室容積（VV）は、アルツハイマー病（AD）研究において広く用いられている構造磁気共鳴イメージング（MRI）バイオマーカーである。VVの異常な肥大は臨床的に有意な記憶力低下の前に検出することができます。しかし、VVでは心室小領域の拡大の詳細をピンポイントで捉えることはできません。ここでは、全体が接続された3D心室形状モデルを生成し、VVではアクセスできない多くの心室表面変形情報をエンコードする心室形態計測解析システム（VMAS）を紹介する。VMASには、自動セグメンテーションアプローチと表面ベースの多変量モーフォメトリー統計が含まれている。我々は、認知障害者（CU）グループの2つの独立したデータセットにVMASを適用した。我々の知る限りでは、正常な高齢者と臨床的に有意な記憶力低下が間近に迫っている高齢者を区別する心室の異常を検出した初めての研究である。アリゾナ州APOEコホートでは、ベースライン受診後2年以内に臨床的に有意な記憶障害へと進行したCU群18名（進行群）と、ベースライン受診後4年以上の認知安定度を有するCU群20名（非進行群）を含む38名のメンバーにおいて、両心室形態学的な有意差が初めて示された。VMASでは、アルツハイマー病神経画像化イニシアチブ（ADNI）対象者44名（中二病進行者18名 vs 中二病非進行者26名）の両側心室形態測定においても、同一包摂基準で有意な差が検出された。実験の結果、CU進行者では心室前角領域が両側に影響を受け、左室ではより顕著に影響を受けていることが示された。VMASは、サブリージョンレベルでの病勢進行を追跡し、前臨床段階での薬理学的介入の効果を測定することができる可能性がある。

Ventricular volume (VV) is a widely used structural magnetic resonance imaging (MRI) biomarker in Alzheimer's disease (AD) research. Abnormal enlargements of VV can be detected before clinically significant memory decline. However, VV does not pinpoint the details of subregional ventricular expansions. Here we introduce a ventricular morphometry analysis system (VMAS) that generates a whole connected 3D ventricular shape model and encodes a great deal of ventricular surface deformation information that is inaccessible by VV. VMAS contains an automated segmentation approach and surface-based multivariate morphometry statistics. We applied VMAS to two independent datasets of cognitively unimpaired (CU) groups. To our knowledge, it is the first work to detect ventricular abnormalities that distinguish normal aging subjects from those who imminently progress to clinically significant memory decline. Significant bilateral ventricular morphometric differences were first shown in 38 members of the Arizona APOE cohort, which included 18 CU participants subsequently progressing to the clinically significant memory decline within 2 years after baseline visits (progressors), and 20 matched CU participants with at least 4 years of post-baseline cognitive stability (non-progressors). VMAS also detected significant differences in bilateral ventricular morphometry in 44 Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) subjects (18 CU progressors vs. 26 CU non-progressors) with the same inclusion criterion. Experimental results demonstrated that the ventricular anterior horn regions were affected bilaterally in CU progressors, and more so on the left. VMAS may track disease progression at subregional levels and measure the effects of pharmacological intervention at a preclinical stage.