Evaluation of vascular reactivity to overcome limitations of neurovascular uncoupling in BOLD fMRI of malignant brain tumors

Abstract

Чувствительность предоперационных функциональных МРТ (фМРТ) может быть ограничена ослаблением BOLD-ответа (Blood-Oxygen-Level-Dependent), обусловленным патологической вазореактивностью и нейроваскулярным рассогласованием в злокачественных опухолях мозга и перитуморальной зоне. В нашем исследовании мы попытались преодолеть эти ограничения при помощи теста задержки дыхания и более точно локализовать функционально значимые зоны коры, расположенные рядом с опухолями мозга. Локальная вазореактивность с применением парадигмы задержки дыхания и аналогичным блоковым дизайном, как при моторных и речевых тестах, была определена у 5 здоровых добровольцев и 3 пациентов в предоперационном периоде (у 2 пациентов с глиомами высокой степени злокачественности и у 1-с единичным метастазом). Была создана модель анализа BOLD фМРТ, основанная на когерентности, учитывающая измененную гемодинамику в перитуморальной зоне. Карты активации, вычисленные с применением когерентной модели, показали клинически значимые зоны активации, не выявлявшиеся при стандартных методах обработки фМРТ. Таким образом, нейроваскулярное рассогласование, оказывающее влияние на точность BOLD фМРТ-ответа вблизи опухолей мозга, может быть частично преодолено с помощью включения в BOLD-анализ независимого измерения вазореактивности при применении теста задержки дыхания. Исследования поддержаны грантом РФФИ №17-54-33018/17. Ключевые слова: BOLD фМРТ, опухоли мозга, сосудистая реактивность, задержка дыхания, нейрохирургия.

Detection and Mitigation of Neurovascular Uncoupling in Brain Gliomas

“…Additional approaches that have been investigated to lessen the effects of NVU are the following: (1) A coherence-based simulation incorporating BH CVR and tb-fMRI activation using identical block designs [115]. (2) A voxel-based BH CVR calibration approach [67,116,117].…”