Análisis de conectividad estructural cerebral en demencia frontotemporal, usando imágenes de resonancia de difusión

Luis Fernando Enriquez Santacruz; Pablo Alexander Reyes Gavilan; Andrea Rueda

doi:10.24050/19099762.n25.2019.1332

Análisis de conectividad estructural cerebral en demencia frontotemporal, usando imágenes de resonancia de difusión

Translated title of the contribution: Cerebral strutural onnetivity analysis in frontotemporal dementia using diffusion resonane imaging

Luis Fernando Enriquez Santacruz
, Pablo Alexander Reyes Gavilan
, Andrea Rueda

Research output: Contribution to journal › Article › peer-review

Abstract

The progression of cognitive deficits in frontotemporal dementia (FTD) is accompanied by white matter
deterioration. However, the impact of neuronal loss on the connectivity of the structural network in the FTD and its variants is not
well understood yet. This study aimed to evaluate the potential of structural brain connectivity, in the identification of alterations
and changes produced by the FTD and its variants, and the relevance of these measures for its differentiation. A total of 137
studies of dMRI divided as follows: 20 patients with semantic dementia (SD), 20 with progressive primary aphasia (PPA), 52 with
behavioral variant (bvFDT) and 45 controls were part of the study. The structural connectivity derived from dMRI was estimated
for the whole brain. Two types of analysis were executed: topological measures by graph theory and network-based statistic.
Global topological organization in the 3 variants of FTD was significantly altered compared to controls, as seen in measures like
connection strength, path length and global efficiency. The bvFTD was characterized by a preferential interhemispheric alteration
focused on the frontal region of the left hemisphere. In the PPA a few alterations were detected in the inferior frontal gyrus.
While patients with SD showed a greater extension of altered networks, due to high disconnections in the temporal lobe in both
hemispheres. The global alterations of the structural networks suggest a change in the efficiency of information exchange between
brain regions. Likewise, the location of these changes can be related with the neuropathological progress of the FTD

Translated title of the contribution	Cerebral strutural onnetivity analysis in frontotemporal dementia using diffusion resonane imaging
Original language	Spanish
Pages (from-to)	35-51
Journal	Revista Ingeniería Biomédica
Volume	13
Issue number	25
DOIs	https://doi.org/10.24050/19099762.n25.2019.1332
State	Published - Jun 2019

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10.24050/19099762.n25.2019.1332

https://revista.eia.edu.co/index.php/BME/article/download/1332/1266License: Unspecified

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@article{35afa049a2b74910b545941479c14224,

title = "An{\'a}lisis de conectividad estructural cerebral en demencia frontotemporal, usando im{\'a}genes de resonancia de difusi{\'o}n",

abstract = "La progresi{\'o}n de los d{\'e}ficits cognitivos en la demencia frontotemporal (DFT) se acompa{\~n}a de deterioro de la sustancia blanca. El impacto de la p{\'e}rdida neuronal en la conectividad de la red estructural en la DFT y sus variantes a{\'u}n no se comprende de manera rigurosa. Se evalu{\'o} el potencial del an{\'a}lisis de conectividad estructural cerebral, a partir de im{\'a}genes de difusi{\'o}n (dMRI), en la identificaci{\'o}n de alteraciones producidas por la DFT y sus variantes, y la relevancia para su diferenciaci{\'o}n. Un total de 137 estudios de dMRI divididos en: 20 pacientes con demencia sem{\'a}ntica (DS), 20 con afasia progresiva primaria (APP), 52 con variante comportamental (bvDFT) y 45 controles fueron investigados. La conectividad estructural se estim{\'o} para todo el cerebro. Se emplearon dos tipos de an{\'a}lisis: medidas topol{\'o}gicas por teor{\'i}a de grafos y network-based statistic. La organizaci{\'o}n topol{\'o}gica en las 3 variantes se vio significativamente alterada respecto de los controles, en las medidas de fuerza de conexi{\'o}n, longitud de camino y eficiencia global. La bvDFT se caracteriz{\'o} por una alteraci{\'o}n preferencial interhemisf{\'e}rica centrada en la regi{\'o}n frontal del l{\'o}bulo izquierdo. En la APP se detectaron peque{\~n}as alteraciones en el giro frontal inferior. Mientras que los pacientes con DS mostraron una mayor extensi{\'o}n de redes alteradas, con desconexiones en el l{\'o}bulo temporal de ambos hemisferios. Las alteraciones globales de las redes estructurales sugieren un cambio en la eficiencia de intercambio de informaci{\'o}n, adem{\'a}s de que la localizaci{\'o}n de dichos cambios se puede asociar con el progreso neuropatol{\'o}gico de la DFT.",

author = "\{Enriquez Santacruz\}, \{Luis Fernando\} and \{Reyes Gavilan\}, \{Pablo Alexander\} and Andrea Rueda",

year = "2019",

month = jun,

doi = "10.24050/19099762.n25.2019.1332",

language = "Espa{\~n}ol ",

volume = "13",

pages = "35--51",

journal = "Revista Ingenier{\'i}a Biom{\'e}dica",

issn = "1909-9762",

number = "25",

}

TY - JOUR

T1 - Análisis de conectividad estructural cerebral en demencia frontotemporal, usando imágenes de resonancia de difusión

AU - Enriquez Santacruz, Luis Fernando

AU - Reyes Gavilan, Pablo Alexander

AU - Rueda, Andrea

PY - 2019/6

Y1 - 2019/6

N2 - La progresión de los déficits cognitivos en la demencia frontotemporal (DFT) se acompaña de deterioro de la sustancia blanca. El impacto de la pérdida neuronal en la conectividad de la red estructural en la DFT y sus variantes aún no se comprende de manera rigurosa. Se evaluó el potencial del análisis de conectividad estructural cerebral, a partir de imágenes de difusión (dMRI), en la identificación de alteraciones producidas por la DFT y sus variantes, y la relevancia para su diferenciación. Un total de 137 estudios de dMRI divididos en: 20 pacientes con demencia semántica (DS), 20 con afasia progresiva primaria (APP), 52 con variante comportamental (bvDFT) y 45 controles fueron investigados. La conectividad estructural se estimó para todo el cerebro. Se emplearon dos tipos de análisis: medidas topológicas por teoría de grafos y network-based statistic. La organización topológica en las 3 variantes se vio significativamente alterada respecto de los controles, en las medidas de fuerza de conexión, longitud de camino y eficiencia global. La bvDFT se caracterizó por una alteración preferencial interhemisférica centrada en la región frontal del lóbulo izquierdo. En la APP se detectaron pequeñas alteraciones en el giro frontal inferior. Mientras que los pacientes con DS mostraron una mayor extensión de redes alteradas, con desconexiones en el lóbulo temporal de ambos hemisferios. Las alteraciones globales de las redes estructurales sugieren un cambio en la eficiencia de intercambio de información, además de que la localización de dichos cambios se puede asociar con el progreso neuropatológico de la DFT.

AB - La progresión de los déficits cognitivos en la demencia frontotemporal (DFT) se acompaña de deterioro de la sustancia blanca. El impacto de la pérdida neuronal en la conectividad de la red estructural en la DFT y sus variantes aún no se comprende de manera rigurosa. Se evaluó el potencial del análisis de conectividad estructural cerebral, a partir de imágenes de difusión (dMRI), en la identificación de alteraciones producidas por la DFT y sus variantes, y la relevancia para su diferenciación. Un total de 137 estudios de dMRI divididos en: 20 pacientes con demencia semántica (DS), 20 con afasia progresiva primaria (APP), 52 con variante comportamental (bvDFT) y 45 controles fueron investigados. La conectividad estructural se estimó para todo el cerebro. Se emplearon dos tipos de análisis: medidas topológicas por teoría de grafos y network-based statistic. La organización topológica en las 3 variantes se vio significativamente alterada respecto de los controles, en las medidas de fuerza de conexión, longitud de camino y eficiencia global. La bvDFT se caracterizó por una alteración preferencial interhemisférica centrada en la región frontal del lóbulo izquierdo. En la APP se detectaron pequeñas alteraciones en el giro frontal inferior. Mientras que los pacientes con DS mostraron una mayor extensión de redes alteradas, con desconexiones en el lóbulo temporal de ambos hemisferios. Las alteraciones globales de las redes estructurales sugieren un cambio en la eficiencia de intercambio de información, además de que la localización de dichos cambios se puede asociar con el progreso neuropatológico de la DFT.

U2 - 10.24050/19099762.n25.2019.1332

DO - 10.24050/19099762.n25.2019.1332

M3 - Artículo

SN - 1909-9762

VL - 13

SP - 35

EP - 51

JO - Revista Ingeniería Biomédica

JF - Revista Ingeniería Biomédica

IS - 25

ER -

Análisis de conectividad estructural cerebral en demencia frontotemporal, usando imágenes de resonancia de difusión

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