Brain changes associated with dementia and mild cognitive impairment after stroke

Nor-COAST er en stor, prospektiv multisenter studie som i perioden 2015-2017 inkluderte pasienter med akutt hjerneslag ved totalt fem sykehus i Norge; St Olavs hospital, Bærum sykehus, Ålesund sykehus, Oslo Universitetssykehus, og Haukeland Universitetssykehus. MR undersøkelse av hjernen ble gjort i akutt fase av sykdommen og etter 18 mnd. oppfølging, og deretter etter 3 år hos et utvalg av pasientene. Pasientene har gjennomgått en grundig medisinsk kartlegging som inkluderer andre sykdommer, fysisk aktivitet og risikofaktorer for hjerte-kar sykdom med mer. 815 pasienter ble inkludert i Nor-COAST studien, og 352 pasienter har studiespesifikk MR undersøkelse ved baseline. Det var to hovedmål med dette PhD arbeidet. Primærmålet var å identifisere hjernebildemarkører for utvikling av demens og mild kognitiv svikt etter hjerneslag. I tillegg hadde vi tre delmål; 1. På baseline MR undersøkelsen, det vil si den første, studiespesifikke MR undersøkelsen ville vi identifisere baseline MR markører som er assosiert med kognitiv svikt på den kliniske undersøkelsen 3 mnd etter hjerneslaget. 2. Identifisere en kombinasjon av CT og MR markører som er assosiert med kognitiv svikt på undersøkelsen 3 mnd etter hjerneslaget. 3. Se på i hvilken grad nevrodegenerative og vaskulære faktorer førte til kognitiv svikt etter hjerneslaget. To av de tre arbeidene som inngår i PhD besvarer hovedmålet. Artikkel 2 og 3 besvarer også delmål 1. I stedet for delmål 2, så vi på relasjonen mellom kognitiv svikt før hjerneslaget og sammenhengen med hjerneforandringer som pasientene hadde før de fikk det akutte hjerneslaget. Dette ble artikkel en i Schellhorn’ s doktorgrad. Alle tre artikler i dette PhD-arbeidet er publisert i 2021, og dato for disputas er 17.02.22. I den første artikkelen evaluerte vi den nevrodegenerative og vaskulære sykdomsbyrden som ble funnet på hjerne MR og vurderte sammenhengen mellom patologiske bildefunn før hjerneslag og kognitiv svikt før hjerneslag, mens vi også lette etter potensielle kjønnsforskjeller. Alle bilder ble vurdert ved bruk av et utvalg av anerkjente, internasjonalt publiserte, visuelle skalaer for vurdering av hjernepatologi. Artikkel 1 viste at hjernepatologi var veldig vanlig i vår hjerneslagpopulasjon, med høyere forekomst hos menn. 2/3 av alle inkluderte hadde patologiske funn i hjernen allerede før hjerneslaget. Vaskulær patologi og blandet patologi var assosiert med kognitiv svikt før hjerneslag. I den andre artikkelen brukte man de samme visuelle scoringene som i artikkel en, og i tillegg ble det beregnet et semi-automatisk mål på volum av hjerneslaget. Vi undersøkte sammenhengen mellom bilde markørene, og forekomsten av kognitiv svikt tre måneder etter hjerneslag, og fant at høysignalforandringer i hvit substans, medial temporallapps atrofi og hjerneslag i venstre hjernehalvdel var assosiert med utviklingen av kognitiv svikt. Størrelsen av hjerneslaget i kombinasjon med utbredelsen av hvit substans forandringer har betydning for utviklingen av demens 3 måneder etter et hjerneslag. Det vil si at man som radiolog og kliniker kan få en indikasjon på hvilke pasienter som har økt risiko for å utvikle demens tidlig i forløpet dvs når man ser størrelsen på hjerneslaget og omfanget av kroniske hjerneforandringer, spesielt forandringene i hvit substans. Dette er nyttig informasjon for de som tar hånd om pasientene og kan få betydning for videre behandling og oppfølging. I den tredje artikkelen testet vi en maskinlæringsmodell basert på både kliniske funn og bildefunn, som til sammen gir økt risiko for utvikling av demens 3mnd etter hjerneslag. Vi undersøkte den optimale sammensetningen av prediktorene og fant at tidlig utviklingen av alvorlig kognitiv svikt etter hjerneslag kan forutsies med god sikkerhet ved bruk av modellen. Prediktorene består hovedsakelig av bildefunn, i tillegg til tre grunnleggende kliniske opplysninger: alvorlighetsgrad av hjerneslaget, bruk av blodplatehemmere og utdanning. Denne PhD studien, med de tre gjennomførte arbeider, har gitt funn som kan være direkte anvendelige i klinikken, og som viser at MR bilder som tas i perioden rett etter akutt hjerneslag med enkle analyser kan få betydning for videre behandling. Resultatene viste generelt at markører av cerebrovaskulær patologi var sterkest og mest konsistent assosiert med kognitiv svikt både før og kort tid etter hjerneslag (3 mnd). En kombinasjon av bildemarkører og kliniske faktorer tillater prediksjon av kognitiv svikt etter hjerneslag. I fremtiden kan disse bildefunnene brukes i rutinen i klinikken for å identifisere pasienter som er i fare for å utvikle kognitiv svikt etter hjerneslag. Dette forutsetter en MR undersøkelse i den akutte fasen av hjerneslaget det vil si innen et par dager. Vi finner at størrelsen av hjerneslaget i kombinasjon med utbredelsen av hvit substans forandringer har betydning for utviklingen av demens 3 måneder etter et hjerneslag. Det vil si at man som radiolog og kliniker kan få en indikasjon på hvilke pasienter som har økt risiko for å utvikle demens tidlig i forløpet når man ser størrelsen på hjerneslaget og omfanget av kroniske hjerneforandringer, spesielt forandringene i hvit substans. Dette er nyttig informasjon for de som tar hånd om pasientene og kan få betydning for videre behandling og oppfølging. Vi er allerede i gang med å tenke framover i forhold til disse resultatene. Selv om det med relativt enkle metoder kan gjøres bildevurderinger i klinikken, som kan bidra til å identifisere risikopasienter for utvikling av kognitiv svikt, er dette likevel ikke innarbeidet i rutinen. De fleste steder tar man CT i akuttfasen, og ved oppfølging av hjerneslag. Dermed blir slik evaluering som vi har gjort her, ikke mulig. Det andre er at på de stedene der MR brukes i oppfølgingen, er de visuelle metodene ikke innarbeidet i klinikken. Vi ønsker nå å jobbe videre med metoder som enkelt kan implementeres i klinikken, der det er mer automatisk evaluering av hjernepatologi, størrelse på hjerneslag og automatisk evaluering av risiko som bygger dette PhD arbeidet. Vi har fått midler til en 3-årig post doc som starter i 2022, der det er et innovasjonspotensial. Vi håper at pasienter med høy risiko for kognitiv svikt i fremtiden kan oppdages ved hjelp av blant annet metodene beskrevet i denne avhandlingen. Det behøves også mulighet for tidlig behandling eller forebyggende tiltak som kan tilpasses den enkelte slagoverlevende.