МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ДИАГНОСТИКЕ ПОСЛЕОПЕРАЦИОННОЙ КОГНИТИВНОЙ ДИСФУНКЦИИ В КАРДИОХИРУРГИЧЕСКОЙ КЛИНИКЕ

This article describes the methodological approaches to the diagnosis of cognitive dysfunctions (CD), including postoperative cognitive dysfunction (POCD), accepted and used in everyday practice of Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases, Kemerovo. The importance and the need for adequate and timely diagnosis of the pre- and postoperative CD, using both screening neuropsychological scales and specialized tests. The importance of the POCD to choose treatment strategies and evaluate the effectiveness of the therapy was shown. Particular attention in this regard should be given to patients with a planned heart surgery with cardiopulmonary bypass (CPB).В настоящей статье описываются методические подходы к диагностике когнитивных нарушений (КН), в том числе послеоперационной когнитивной дисфункции (ПОКД), общепринятых и используемых в повседневной практике ФГБНУ НИИ КПССЗ. Подчеркивается важность и необходимость адекватной и своевременной диагностики пред- и послеоперационных КН с помощью как скриннинговых нейропсихологических шкал, так и специализированных тестов. Показана значимость проблемы ПОКД для выбора терапевтической тактики и оценки эффективности проводимой терапии. Особое внимание в этом отношении должно быть уделено больным с планируемой операцией на сердце в условиях искусственного кровообращения (ИК)

ГОДОВАЯ ДИНАМИКА НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ У ПАЦИЕНТОВ, ПЕРЕНЕСШИХ КОРОНАРНОЕ ШУНТИРОВАНИЕ С ИСКУССТВЕННЫМ КРОВООБРАЩЕНИЕМ

Purpose. To study the dynamics of neurophysiological parameters in patients undergoing on-pump coronary artery bypass grafting 1 year follow-up. Materials and methods. Eighty-one patients with coronary artery disease (CAD) aged 47 to 68 years were included. All the patients underwent neuropsychological and electroencephalographic (EEG) study 3–5 days before, 7–10 days and 1 year after on-pump CABG. The cases of early and long-term postoperative cognitive dysfunction (POCD) were defined by arbitrary criterion, such as 20 % parameters decline in 20 % of tests of all neuropsychological test battery. High-resolution monopolar EEG recordings (62 channels) with closed and open eyes were made using encephalograph «NEUVO», Compumedics, USA. Artifact-free EEG fragments were divided into 2-s epochs and underwent Fourier transformation. EEG spectral power in the frequency band of 4–50 Hz were obtained. The data were log-transformed to normalize the distribution. Statistical processing was performed by using the t-test (Statistica 6.0). Results. The incidence of early POCD was 70 %, long-term POCD – 68 %, of which 51 % were patients with early POCD. The increase of low-frequency theta activity power was found at 7–10 days after CABG in the open and closed eyes, as well as alpha and beta1 activity power with eyes open. One year after CABG the power values of these rhythms decreased, but not reaching the baseline, and were higher than before surgery. Conclusion. The clinical manifestations of early and long-term POCD associated with signs of cortical dysfunction revealed by EEG dynamic changes after on-pump CABG 1 year follow-up.Цель. Изучение годовой динамики нейрофизиологических показателей у пациентов, перенесших коронарное шунтирование (КШ) с искусственным кровообращением (ИК). Материалы и методы. Обследован 81 пациент с ишемической болезнью сердца (ИБС) в возрасте от 47 до 68 лет за 3–5 дней до, на 7–10-е сутки и через 1 год после КШ в условиях ИК. Всем больным проводилось нейропсихологическое и электроэнцефалографическое (ЭЭГ) исследование. Случаи ранней и стойкой послеоперационной когнитивной дисфункции (ПОКД) были зарегистрированы на основании 20 %-ного снижения показателей в 20 % тестов из всей нейропсихологической батареи. Фоновую ЭЭГ с закрытыми и открытыми глазами регистрировали монополярно в 62 стандартных отведениях системы 10–20 с помощью энцефалографа «NEUVO», Compumedics, USA. Методом быстрого преобразования Фурье были получены значения спектральной мощности ЭЭГ в частотной полосе 4–50 Г ц. Для нормализации распределения данных показатели мощности ЭЭГ ритмов перед статистической обработкой логарифмировали. Статистическую обработку проводили с помощью t-критерия Стьюдента по программе Statistica 6.0. Результаты. Частота развития ранней ПОКД составила 70 %, а стойкой ПОКД – 68 %, из этих больных 51 % – пациенты с ранней ПОКД. На 7–10-е сутки после КШ увеличилась мощность низкочастотной тета-активности при закрытых и открытых глазах, а также альфа- и бета1-активности при открытых глазах. Через год после КШ значения мощности биопотенциалов указанных ритмов снижаются, однако, не достигая исходного уровня, остаются выше, чем до операции. Заключение. Клинические проявления ранней и стойкой ПОКД ассоциированы с признаками корковой дисфункции, выявляемыми по динамическим изменениям ЭЭГ в течение года после КШ в условиях ИК

Анализ распределения плотности источников тока (sLORETA) у пациентов после когнитивной реабилитации с применением двойной задачи в раннем послеоперационном периоде коронарного шунтирования

Highlights. For the first time, the method of standardized low resolution electromagnetic tomography – sLORETA was used to assess the neurophysiological correlates of the success of cognitive rehabilitation using dual task to recover the brain functions affected by ischemia during cardiac surgery.The patients who were successfully rehabilitated have demonstrated lower postoperative values of resting state theta activity within the right hemisphere, indicating the transfer effect, which is an important component of successful cognitive rehabilitation.Aim. Visualization and monitoring of brain ischemia is important for the diagnosis of cerebrovascular diseases. The aim of the study was to evaluate the possibilities and applicability of the method of standardized low resolution electromagnetic brain tomography – sLORETA for analyzing brain electrical activity in patients undergoing cognitive rehabilitation using dual tasks to recover impaired brain functions during ischemia associated with cardiac surgery.Methods. The study included 16 male patients (45–75 years old) who were admitted for planned coronary artery bypass grafting (CABG) to the Clinic at the Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases. Clinical and neurophysiological examinations were performed 2–3 days before CABG and 1 week after surgery. All patients underwent cognitive rehabilitation that started at postoperative day 3 or 4 and lasted until discharge, the outcome was assessed as well. Monopolar EEG (62 channels) was recorded at rest in a sitting position with eyes closed in a light- and noise-insulated room using a Neuvo SynAmps2 Amplifier. Data processing of EEG background activity for sLORETA analysis was performed using the EEGLAB in MATLAB software (The MathWorks, Natick, MA, USA). The sLORETA algorithms were used to calculate dynamic cross spectrum and current source density within the analyzed frequency range (4–6 Hz). Statistical analysis of current source density indicators was carried out by using the method of statistical non-parametric mapping in the sLORETA software package, and the difference between the current source density in the pre- and postoperative period (after cognitive rehabilitation) was calculated as well.Results. Cognitive rehabilitation was successful in 44% (7 patients) of cases. The differences have been revealed between the groups with successful and unsuccessful cognitive rehabilitation by using sLORETA. The group with unsuccessful cognitive rehabilitation demonstrated higher current source density estimates in theta rhythm compared with the successful rehabilitation group, it was most pronounced (t>- 8.42; p<0.004) in the right hemisphere – Brodmann area 22, temporal lobe and superior temporal gyrus.Conclusion. The sLORETA method demonstrated the positive effect of cognitive training on changes in the spatial patterns of brain activity in patients undergoing onpump CABG. The successful cognitive rehabilitation was associated with lower postoperative resting state theta activity within the right hemisphere, indicating the transfer effect, which is an important component of successful cognitive rehabilitation.Основные положения. Впервые метод стандартизованной электромагнитной томографии низкого разрешения (sLORETA, standardized low resolution brain electromagnetic tomography) применен для оценки нейрофизиологических коррелятов успешности курса когнитивной реабилитации с использованием двойной задачи для восстановления функций мозга при ишемии, связанной с кардиохирургическим вмешательством.При успешно проведенной когнитивной реабилитации выявлены более низкие послеоперационные показатели мозговой активности покоя в низкочастотном тета-диапазоне, локализованные в структурах правого полушария, что может отражать эффект трансфера – важного компонента успешной когнитивной реабилитации.Цель. Визуализация и контроль ишемических изменений мозгового вещества важны для диагностики цереброваскулярных заболеваний. Целью работы явилась оценка возможностей и применимости метода стандартизованной электромагнитной томографии низкого разрешения (sLORETA) для анализа электрической активности головного мозга у пациентов, прошедших курс когнитивной реабилитации с использованием двойной задачи для восстановления функций мозга при ишемии, связанной с кардиохирургическим вмешательством.Материалы и методы. В исследовании включены 16 пациентов мужского пола (45–75 лет), которые поступили для планового коронарного шунтирования (КШ) в НИИ КПССЗ (Кемерово, Россия). Клинические и нейрофизиологические обследования проведены за 2–3 дня до и через неделю после вмешательства. Всем больным начиная с 3–4 суток послеоперационного периода и до выписки из стационара выполнен курс когнитивной реабилитации и оценена его успешность. Монополярную электроэнцефалограмму (ЭЭГ) в 62 стандартных отведениях регистрировали с помощью усилителя Neuvo SynAmps2 в состоянии покоя в положении сидя с закрытыми глазами в условиях свето- и шумоизолированной комнаты. Подготовка данных для количественного анализа фоновой ЭЭГ-активности методом sLORETA проведена с помощью программного обеспечения EEGLab и MATLAB. С использованием алгоритмов sLORETA рассчитаны динамический кросс-спектр и плотность источников тока в анализируемом частотном диапазоне (4–6 Гц). Статистический анализ показателей плотности источников тока проведен в пакете sLORETA с помощью метода статистического непараметрического картирования, рассчитан контраст плотности источников тока в до- и послеоперационном периоде.Результаты. Для 44% (n = 7) пациентов курс когнитивной реабилитации был успешен.  При рассмотрении показателей ЭЭГ-активности, полученных с помощью sLORETA, обнаружены различия между группами с успешной и неуспешной когнитивной реабилитацией. Высокая плотность источников тока тета-1-ритма в группе с неуспешной когнитивной реабилитацией по сравнению с группой с успешно завершенным тренингом была наиболее выражена (t>–8,42; p<0,004) в таких структурах правого полушария, как поле Бродмана 22, темпоральная доля и верхняя темпоральная извилина.Заключение. Метод sLORETA позволил продемонстрировать положительное влияние курса когнитивного тренинга на изменения пространственных паттернов мозговой активности у пациентов, перенесших КШ в условиях искусственного кровообращения. При успешно проведенной когнитивной реабилитации выявлены более низкие послеоперационные показатели осцилляторной мозговой активности покоя в низкочастотном тета-диапазоне, локализованные в правых темпоральных отделах коры. Эти результаты могут отражать эффект трансфера – важного компонента успешной когнитивной реабилитации

Влияние предоперационного когнитивного расстройства на изменения электрической активности головного мозга у пациентов, перенесших одномоментное вмешательство на каротидных и коронарных артериях

HighlightsThe presence of preoperative mild cognitive impairment (MCI) in patients undergoing combined carotid endarterectomy and coronary artery bypass grafting is associated with an increased theta activity at the frontal and parieto-occipital regions of both hemispheres after surgery. AbstractAim. To study the impact of preoperative cognitive impairment on changes in electrical activity of the brain in patients undergoing combined carotid endarterectomy and coronary artery bypass grafting.Methods. Sixty-three patients undergoing combined carotid endarterectomy (CAE) and coronary artery bypass grafting (CABG) were included in the study. The patients were divided into three groups, depending on the preoperative cognitive functions: without cognitive impairment (n = 17), with MCI (n = 29), and with severe cognitive impairment (n = 17). High-resolution electroencephalography (EEG) (62 channels, bandpass filtered between 0.1–50.0 Hz, sampling rate of 1000 Hz) was performed 3–5 days before and 7–10 days after surgery.Results. Patients with severe cognitive impairment at baseline presented with higher theta activity at the frontal region of the left hemisphere compared to patients without cognitive impairment and patients with MCI (p = 0.048). At the same time, patients with MCI showed the most pronounced theta activity increase after surgery compared to preoperative levels at the frontal and parieto-occipital cortical regions of both the left and right hemispheres (p≤0.05). Postoperative changes of theta activity in patients with severe cognitive impairment were minimal and statistically insignificant.Conclusion. Patients without severe preoperative cognitive impairment presented with higher grade brain dysfunction in the form of increased theta activity at the frontal and parieto-occipital regions after combined CAE and CABG. A smaller decrease in theta power after surgery in patients with severe preoperative cognitive impairment, on the one hand, can indicate compensation after cerebral ischemia and resistance to hypoperfusion during on-pump cardiac surgery, and on the other, can be a manifestation of the ceiling effect and insufficiency of brain functional reserves.Основные положенияНаличие предоперационного умеренного когнитивного расстройства у пациентов, перенесших одномоментное вмешательство на каротидных и коронарных артериях, ассоциировано с выраженным послеоперационным увеличением тета-активности во фронтальных и парието-окципитальных отделах обоих полушарий. РезюмеЦель. Изучено влияние предоперационного когнитивного расстройства на изменения электрической активности головного мозга у больных, перенесших одномоментное вмешательство на каротидных и коронарных артериях.Материалы и методы. В исследовании участвовали 63 пациента, перенесших одномоментно каротидную эндартерэктомию и коронарное шунтирование с применением искусственного кровообращения. В зависимости от предоперационного состояния когнитивных функций участники разделены на три группы: без когнитивного расстройства (n = 17), с умеренным (n = 29) и тяжелым (n = 17) когнитивным расстройством. Электроэнцефалография высокого разрешения (62 канала, полоса пропускания 0,1–50,0 Гц, частота дискретизации 1 000 Гц) проведена за 3–5 дней и на 7–10-е сутки после вмешательства.Результаты. Установлено, что до операции у пациентов с тяжелым когнитивным расстройством показатели тета-активности во фронтальных отделах левого полушария были выше, чем у лиц без когнитивного расстройства и с умеренным когнитивным нарушением (p = 0,048). При этом после вмешательства у пациентов с умеренным когнитивным расстройством наблюдалось максимально выраженное увеличение тета-активности по сравнению с предоперационным уровнем во фронтальных и парието-окципитальных отделах коры левого и правого полушарий (p≤0,05). Тогда как у лиц с тяжелым когнитивным расстройством послеоперационные изменения тета-ритма были минимальны и не достигали статистической значимости.Заключение. Пациенты без тяжелых форм предоперационного когнитивного дефицита после одномоментного вмешательства на каротидных и коронарных артериях демонстрируют большую выраженность мозговой дисфункции по показателям тета-активности фронтальных и парието-окципитальных областей коры мозга. При этом меньшая выраженность изменений тета-ритма после операции у больных с тяжелым предоперационным когнитивным расстройством, с одной стороны, может быть индикатором компенсации хронической ишемии головного мозга и устойчивости к гипоперфузии при искусственном кровообращении, с другой – проявлением потолочного эффекта и недостаточности функциональных резервов

Sex characteristics of cognitive functions assessed by the MMSE and MoCA scores in patients with coronary artery disease

Aim. To study the sex characteristics of cognitive functions in a cohort of patients undergoing coronary artery bypass grafting (CABG) by comparing the results of Mini-mental state examination (MMSE) and Montreal Cognitive Assessment (MoCA) scores.Material and methods. The prospective cohort study included 272 people, including 74 women aged 41 to 82 years, who were admitted to the Research Institute of Complex Issues of Cardiovascular Diseases for CABG surgery. All patients underwent clinical, laboratory, electrophysiological and ultrasound examinations. The Charlson comorbidity index (CCI) was calculated. Assessment of cognitive functions was carried out using the MMSE and MoCA scores. All types of statistical analysis were performed using the STATISTICA 10 program (StatSoft Inc., USA).Results. It was found that women scheduled for CABG have an older age and a higher CCI score compared to men (p=0,008). According to the MMSE, the likelihood of moderate and severe cognitive impairment in men compared with women was 1,36 times higher (odds ratio (OR), 1,35; 95% confidence interval (CI), 0,79-2,32, Z=1,11, p=0,27). The MoCA scores showed that half of the male (49%) and female (50%) participants had severe cognitive impairment. The likelihood of moderateand severe cognitive impairment in men compared with women was 1,33 times higher (OR, 1,33; 95% CI, 0,68-2,59, Z=0,841, p=0,40). According to subtests of the MoCA, men were better in naming (p=0,002), abstraction (p=0,005), and women outperformed men in verbal fluency (p=0,04). Regression analysis revealed that the most significant negative predictors for cognitive status as measured by the MMSE and MoCA scores for men and women were age and CCI.Conclusion. Women scheduled for CABG, having the worst clinical and demographic indicators, are comparable with men in cognitive status using the MMSE score. The MoCA score shows sex differences in naming, abstraction, and verbal fluency domains and revealed a higher percentage of severe cognitive disorders (up to 50%) compared to the MMSE score (7-9%). In male and female candidates for CABG, age and comorbidities are negatively associated with cognitive status

PREDICTORS OF PERSISTANT POST-OPERATION COGNITIVE DYSFUNCTION IN 2 TYPE DIABETES PATIENTS AFTER CORONARY BYPASS GRAFTING

Aim. To study predictors of long-term post-operation cognitive dysfunction (POCD) in patients with diabetes mellitus 2 type (DM), underwent coronary bypass grafting (CBG) under on-pump conditions.Material and methods. Totally, 54 men included, with DM 2 type, underwent scheduled on-pump CBG, at the age 45-69 y.o. All patients, together with standard clinical assessment, were neurophysiologically tested on the 3-5th day after operation, on 7-14th day and in 1 year after CBG. As factors, suggestively significant for persistent POCD development, were selected: integral parameter of patents adherence to treatment, moderate cognition disorders (MCD) before operation, anxiety level (AL) and progression of carotid arteries (CA) stenoses, measured in 1 year before the operation.Results. In DM2 patients after on-pump CBG, the following most significant factors were identified as predictors for POCD: CA stenoses progression, high AL, low integral parameter of adherence; this allows for high probability level of prediction of POCD in 1 year after CBG.Conclusion. The obtained data demonstrated significance of the factors as CA stenoses progression, high LA and low adherence to treatment for development of persistent POCD in DM2 patients after on-pump CBG