Cerebral hemodynamics and cognitive performance in carotid artery disease

Background and aim: The inter-relationships between atherosclerotic disease of internal carotid artery (ICA), surgical revascularization and cognitive outcome are not fully understood. The aim of this study was to explore the relationship between cerebral hemodynamics and neurocognitive functioning in patients with high-grade ICA stenosis undergoing carotid endarterectomy (CEA). Materials and methods: Patients with history of transient ischemic attack within the past 6 months and ipsilateral high-grade stenosis of ICA undergoing CEA were prospectively enrolled. Cerebral vasomotor reactivity (CVR) to hypercapnia was measured through transcranial Doppler ultrasonography. Coloured Progressive Matrices plus Complex Figure Copy Test, and phonemic plus categorical Verbal Fluency tests were performed to test cognitive functions of right and left hemispheres, respectively. Cerebral hemodynamics and cognitive functions were assessed before and 6 months after CEA. Results: One hundred and eighty-three patients were included. The mean age was 73.1 (6.9) years and 122 (66.7%) were males. Before CEA, patients had decreased CVR on the side of ICA stenosis and reduced performance in the cognitive tests exploring the ipsilateral cerebral hemisphere. At 6 months from CEA, cerebral hemodynamics and neurocognitive functioning were significantly improved. The performance change in cognitive tests exploring the revascularized hemisphere was inversely associated with pre-operative ipsilateral CVR and positively associated with the improvement in cerebral hemodynamics. Conclusions: In patients with symptomatic high-grade ICA stenosis, cognitive performance was enhanced at 6 months since CEA. The cognitive improvement was related to the increase in CVR on the side of stenosis correction and predicted by baseline cerebral hemodynamic status. Cerebral hemodynamics may be an independent and potentially reversible determinant of cognitive dysfunction in severe carotid artery disease.

Obiettivi: Le connessioni tra malattia aterosclerotica dell’arteria carotide interna (ACI), rivascolarizzazione chirurgica ed abilità cognitive non sono ancora completamente chiarite. L’obiettivo dello studio è stato esplorare la relazione tra emodinamica cerebrale e funzioni neuro-cognitive in pazienti con stenosi severa dell’ACI trattati con endarterectomia carotidea (EAC). Materiali e metodi: Pazienti con anamnesi di attacco ischemico transitorio nei precedenti 6 mesi e stenosi ipsilaterale di grado severo dell’ACI trattati con EAC sono stati reclutati. La reattività vasomotoria cerebrale (RVC) all’ipercapnia è stata misurata tramite ultrasonografia Doppler transcranica. Le Matrici Colorate Progressive ed il Test della Copia della Figura Complessa, ed i test di Fluenza Verbale fonologica e categoriale sono stati somministrati per valutare le funzioni cognitive degli emisferi cerebrali destro e sinistro, rispettivamente. Emodinamica cerebrale e funzioni cognitive sono state valutate prima e 6 mesi dopo l’intervento di EAC. Risultati: Centottantatre pazienti sono stati inclusi. L’età media è risultata 73.1 (6.9) anni e 122 (66.7%) erano maschi. Prima dell’EAC, i pazienti hanno mostrato una ridotta RVC dal lato della stenosi dell’ACI e ridotte abilità nei test cognitivi relativi all’emisfero cerebrale ipsilaterale. A 6 mesi dall’EAC, l’emodinamica cerebrale e le funzioni neurocognitive sono risultate significativamente migliorate. La variazione nei risultati ottenuti nei test cognitivi relativi all’emisfero rivascolarizzato è risultata inversamente associata alla RVC pre-operatoria e positivamente associata al miglioramento dell’emodinamica cerebrale. Conclusioni: Nei pazienti con stenosi severa sintomatica della ACI, le abilità cognitive sono migliorate dopo 6 mesi dell’EAC. Il miglioramento cognitive è risultato essere associato all’incremento della RVC dal lato della correzione chirurgica e predetto dallo stato emodinamico cerebrale pre-operatorio. L’emodinamica cerebrale può essere un determinante indipendente e potenzialmente reversibile della disfunzione cognitiva nella malattia aterosclerotica carotidea.