Objective: To analyze and compare the results of cerebral cortex mapping with task-based (tb-fMRI) and resting-state functional MRI in patients with glioma of eloquent cortical areas.
Material and methods: There were 55 patients (24 men and 31 women aged 24 - 74 years, median 39) with glial tumors. In 26 patients, the tumor was located in motor areas. Twenty-nine patients had lesions of Broca and Wernicke's areas. All patients underwent preoperative tb-fMRI and rs-fMRI. Then, resection of tumor was carried out in all cases.
Results: Comparison of fMRI and rs-fMRI activation maps was assessed by calculating the Dice coefficient for inclusive speech and motor cortex masks and exclusive masks without brainstem, cerebellum, subcortical nuclei. Inclusive Dice coefficient for motor cortex ranged from 0.11 to 0.50, for speech cortex - from 0.006 to 0.240 (p<0.05). In case of exclusive masks, this value ranged from 0.15 to 0.55 for motor cortex and from 0.004 to 0.205 for speech cortex (p<0.05).
Conclusion: When comparing the results of cortical mapping in patients with glial tumors, the use of hemispheric exclusive and inclusive masks did not significantly increase activation maps matching. Probably, low degree of correspondence was associated with different genesis of activations, as well as with high variability of speech cortex.
Цель исследования: Провести анализ и сопоставление результатов картирования коры головного мозга с помощью двух методов функциональной магнитно-резонансной томографии — стимул-зависимой (фМРТс) и в состоянии покоя (фМРТп) у пациентов с глиальными опухолями, расположенными в области функционально значимых зон коры головного мозга.
Материал и методы: В исследовании приняли участие 55 пациентов с глиальными опухолями (мужчин — 24, женщин — 31) в возрасте от 24 до 74 лет (медиана — 39 лет). У 26 человек опухоль располагалась в моторной области, у 29 — в зонах Брока и Вернике. Всем пациентам накануне операции проведено МРТ в режимах фМРТс, фМРТп, T1 по специально разработанному протоколу. В последующем всем произведено удаление опухоли.
Результаты: Соответствие карт активации, полученных на основе двух функциональных методов МРТ, оценивали на основе вычисления коэффициентов Дайса (D) с использованием различных масок речевой и моторной коры (как инклюзивных, так и эксклюзивных, исключающих ствол мозга, мозжечок, подкорковые ядра). Значения коэффициента Дайса при анализе данных, полученных со всего мозга, для моторной коры находились в диапазоне от 0,11 до 0,50, для речевой — от 0,006 до 0,240 (p<0,05). При интеграции эксклюзивных масок для моторной коры значения составили от 0,15 до 0,55, для речевой коры — от 0,004 до 0,205 (p<0,05).
Заключение: При сопоставлении результатов картирования коры головного мозга пациентов с глиальными опухолями использование полушарных эксклюзивных и инклюзивных масок не позволило существенно увеличить степень соответствия карт активации, полученных на основе применения двух функциональных магнитно-резонансных методов. Вероятно, невысокая степень соответствия связана с разностью генеза активации, а также с высокой вариативностью расположения речевой коры.
Keywords: Dice coefficient; brain MRI; brain mapping; functional MRI; preoperative planning; resting state fMRI.