Medical Radiology and Radiation Safety. 2020. Vol. 65. No. 4. P. 43–47

S.S. Aleksanin, S.V. Serebryakova, I.M. Levashkina

Neocortex (Frontal and Temporal Lobe) Discirculatory Lesions of the Chernobyl Accident Liquidators at the Remote Period (Based on Diffusion Tensor MRI Data)

A.M. Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine EMERCOM of Russia, S-Petersburg, Russia
E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Abstract

Purpose: To find the distinctive features of the white matter tracts’ structural changes for Chernobyl accident liquidators with ebcephalopathy at the remote period using DT-MRI methods.

Material and methods: Chernobyl accident liquidators group (41 subjects) and group of control (49 subjects), all subjects with stage II of encephalopathy, mean age of liquidators’ group 68.3 ± 6.9 years, gropup of control — 68.6 ± 5.8 years. All subjects were clinically examined to confirm encephalopathy stage, hypertension, diabetes (and prove patients of both groups have comparable level of damage of those deseases), as well as with routine MRI and DT-MRI protocols. According routine MRI results, all subjects of both groups had high level of discirculatory damages: multifocal lesions of white matter and periventricular leukoaraiosis, mixed replacement hydrocephalus.

Results: Liquidator’s group average fraction anisotropy coefficient (CFA) had shown statistically significant reduction in four frontal and temporal lobe tracts of neocortex if compare with average CFA in the group of control: superior longitudinal fasciculi (р < 0.02); front sections of corona radiata (р < 0.02); anterior horn of internal capsule (р < 0.01), inferior longitudinal fasciculi (р < 0.01).

Conclusion: Frontal and temporal lobe tracts of neocortex, responsible for cognitive processes, are the most sensible to accident liquidation negative factors. Cerebral structure changes, found for group of liquidators, are similar to elder people with encephalopathy, but are clnically more strongly marked, what proves hyoptesis of early aging of liquidators’ brain structures.

Key words: nuclear accidents, Chernobyl Nuclear Power Plant, Chernobyl accident liquidator, diffusion-tensor MRI (DT‑MRI), fraction anysotropy (FA), cognitive disorders, discirculatory encephalopathy

For citation: Aleksanin SS, Serebryakova SV, Levashkina IM. Neocortex (Frontal and Temporal Lobe) Discirculatory Lesions of the Chernobyl Accident Liquidators at the Remote Period (Based on Diffusion Tensor MRI Data). Medical Radiology and Radiation Safety. 2020;65(4):43-7 (In Russ.).

DOI: 10.12737/1024-6177-2020-65-4-43-47

Список литературы / References

1. Подсонная ИВ, Ефремушкин ГГ, Желобецкая ЕД. Биоэлектрическая активность головного мозга у ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской АЭС, страдающих дисциркуляторной энцефалопатией и артериальной гипертензией. Журн. неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2012;10:33-8. [Podsonnaia IV, Efremushkin GG, Zhelobetskaia ED. The bioelectric activity of the brain in discirculatory encephalopathy and arterial hypertension developed in the Chernobyl nuclear disaster liquidators. S.S. Korsakov J  Neurol Psychiatry. 2012;10:33-8 (In Russ.)].  
2. Бычковская ИБ, Гильяно НЯ, Федорцова РФ, Бедчер ФС. Об особой форме радиационной нестабильности. Радиационная биология. Радиоэкология. 2005;47(6):688-93. [Bychkovskaya IB, Giliano NYa, Fedortseva RF, Bedcher FS. About special form of radiation instability. Radiation Biology. Radioecology. 2005;47(6):688-93. (In Russ.)].  
3. Левашкина ИМ, Алексанин СС, Серебрякова СВ, Грибанова ТГ. О влиянии малых и средних доз радиации на структуру проводящих путей головного мозга у ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС в отдаленном периоде (по данным рутинной и диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии). Радиационная гигиена. 2017;10(4):23-30. [Levashkina IM, Aleksanin SS, Serebryakova SV, Gribanova TG. Low and mean radiation doses impact on the cerebral tracts structure of the Chernobyl accident liquidators in the remote period (based on routine and diffusion-tensor magnetic resonance imaging data). Radiation Hygiene. 2017;10(4):23-30. (In Russ.)].  
4. Ушаков ИБ, Бубеев ЮА. Стресс смертельно опасных ситуаций — особый вид стресса. Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2011;(4):5-8 [Ushakov IB, Bubeev YuA.  Stress of deathful conditions as a special kind of stress. Medico-Biological and Socio-Psychological Problems of Safety in Emergency Situations. 2011;(4):5-8 (In Russ.)].  
5. Игошина ТВ. Психофизиологическое обоснование применения метода ингаляции ксенона при коррекции невротических, связанных со стрессом расстройств у лиц опасных профессий. Дисс.канд. мед. наук. М. 2017. 147 с. [Igoshina TV. Psychophysiological rationale for the use of the xenon inhalation method for the correction of neurotic stress-related disorders in persons with dangerous occupations [dissertation]. Moscow. 2017. 147 p. (In Russ.)].  
6. Ушаков ИБ, Федоров ВП. Воздействие факторов чернобыльской аварии на психоневрологический статус ликвидаторов-вертолетчиков. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2018;63(4):22-32. [Ushakov IB, Fyodorov VP. Impact of Chernobyl Accident Factors on Psychoneurological Status of Liquidators — Helicopter-Pilots. Medical Radiology and Radiation Safety. 2018;63(4):22-32. (In Russ.)].  
7. Оганесян НМ, Карапетян АГ. Отдаленные медицинские последствия аварии на ЧАЭС: биологический возраст и качество жизни ликвидаторов. Медико-биологические проблемы жизнедеятельности. 2014;1(11):90-7. [Hovhannisyan NM, Karapetyan AG. The remote medical consequences of failure on Chernobyl NPP: biological age and quality of the life of liquidators.  Medical and Biological Problems of Life Activity. 2014;1(11):90-7. (In Russ.)].  
8. Китаев СВ, Попова ТА. Принципы визуализации диффузионного тензора и его применение в неврологии. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2012;6(1):48-53. [Kitaev SV, Popova TA. Principles of diffusion tensor imaging and its application to neuroscience. Annals of Clinical and Experimental Neurology. 2012;6(1):48-53. (In Russ.)].  
9. Viviano RP, Hayes JM, Pruitt P, Fernandez ZJ, van der Grond J, et al. Aberrant memory system connectivity and working memory performance in subjective cognitive decline. NeuroImage. 2018. DOI: doi.org/10.1016/j.neuroimage. 2018.10.015.
10. Левашкина ИМ, Серебрякова СВ, Тихомирова ОВ, Китайгородская ЕВ. Диагностические критерии пороговых значений фракционной анизотропии в оценке риска когнитивных нарушений у пациентов с дисциркуляторной патологией головного мозга. Лучевая диагностика и терапия. 2019;2:59-65. DOI:  10.22328/2079- 5343-2019-10-2-59-65. [Levashkina IM, Serebryakova SV, Tikhomirova OV, Kitaigorodskaya EV. Threshold fraction anisotropy level and vascular dementia prediction for subjects with diagnosed encephalopathy. Diagnostic radiology and radiotherapy. 2019;2:59-65. (In Russ.)].  
11. Mori S, Wakana S, Nagae-Poetscher LM, Van Zijl PCM.MRI atlas of human white matter. Elsevier. 2010. 284 p.
12. Zakszewski E, Adluru N, Tromp do PM, Kalin N, Alexander AL. A diffusion-tensor-based white matter atlas for rhesus macaques. PLoS ONE. 2014;9(9). DOI: 10.1371/journal.pone.0107398.
13. Catani M, Thiebaut de Schotten M. A diffusion tensor imaging tractography atlas for virtual in vivo dis-sections. Cortex. 2008;44(8):1105-32. DOI: 10.1016/j.cortex.2008.05.004.
14. Liu J, Liang P, Yin L, Shu N, Zhao Т, Xing Y, et al. White Matter Abnormalities in Two Different Subtypes of Amnestic Mild Cognitive Impairment. PLoS One. 2017;12(1). DOI: 10.1371/journal.pone.0170185.
15. Серебрякова СВ, Алексанин СС, Левашкина ИМ. Оценка риска когнитивного снижения при дисциркуляторной энцефалопатии у ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС в отдаленном периоде с помощью диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии. Под ред. С.С. Алексанина. Методические рекомендации. — СПб.: ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова. 2019. 34 с. [Serebryakova SV, Aleksanin SS, Levshkina IM, eds. Cognitive decline risk and the consequenses assessment for Chernobyl accident liquidators with diagnosed encephalopathy using diffusion-tensor MRI. 1st ed. St.-Petersburg: The Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine EMERCOM of Russia; 2019. 34 p. (In Russ.)].  

PDF (RUS) Полная версия статьи

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Financing. The study had no sponsorship.
Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.
Contribution. Article was prepared with equal participation of the authors.
Поступила: 15.08.2020. Принята к публикации: 01.09.2020.
Article received: 15.08.2020. Accepted for publication: 01.09.2020.