The Clock Drawing Test in the detection of cognitive impairment: Validation studies for the Portuguese population

Abstract

The Clock Drawing Test (CDT) is a popular neuropsychological instrument for the identification of cognitive decline, particularly Alzheimer’s disease (AD). The use of this test lacked specific validation studies for the Portuguese population, and that was the purpose of this project. The CDT showed good psychometric properties in all parameters assessed. The three selected scoring systems (Rouleau, Cahn and Babins) presented an adequate internal consistency, always higher for the Babins scoring system: α=.548 and α=.560 (Rouleau); α=.547 and α=.559 (Cahn); α=.883 and α=.901 (Babins). Interrater reliability was addressed in a subsample of 70 Mild Cognitive Impairment (MCI) patients and revealed a high correlation between two raters with opposite experience in neuropsychology. The analysis of construct validity of the CDT was conducted through exploratory and confirmatory factor analysis. The Rouleau and Cahn scoring systems presented a factorial structure of a single factor, while the Babins scoring system revealed a three factor structure: time-setting (representation of time), display characteristics (representation of numbers and global gestalt), and planning (clock face and correct placement of numbers). The scores according to the three factors were statistically different between the three groups, following an expected pattern: controls>MCI>AD. The CDT showed overall high convergent validity with the Mini-Mental State Examination (MMSE) and the Montreal Cognitive Assessment (MoCA), as well as good concurrent validity with specific measures of depression, psychopathology and functionality. The performance of controls and MCI patients on the CDT was also significantly correlated with frontal/executive, memory, attentional, visuoconstructive and language tasks, as well as with the different MoCA domains. The CDT was able to discriminate the most common types of degenerative dementia, particularly AD, Frontotemporal dementia, dementia with Lewy bodies (DLB), vascular dementia and Parkinson’s disease dementia. The presence of specific qualitative errors (conceptual deficit and stimulus-bound) confirmed its sensitivity for AD and DLB. Unfortunately, the discrimination between MCI patients and controls was in line with the tendency of international results, revealing a poor diagnostic accuracy for milder forms of cognitive impairment. Following an international recommendation, we analysed the association of the CDT with the MMSE. We developed adequate norms (according to age and education) and conducted a validation study for MCI and AD patients. Our results showed that the association of both scores significantly differentiated all groups with good to excellent diagnostic accuracy for AD (84 to 87%), although with lower values for MCI (64 to 67% for MCI). The study of the CDT was complemented with the correlation with biological variables and biomarkers of disease in MCI patients. By correlating CDT scores with regional cerebral blood flow (rCBF) measured by single-photon emission computed tomography (SPECT), we observed that the performance of MCI patients who later developed dementia correlated with brain perfusion median 3 years before the onset of dementia; also, stimulus-bound and conceptual deficit errors correlated with decreased rCBF in regions of interest for AD. On the other hand, the analysis of cerebrospinal fluid biomarkers showed that CDT scores correlated with Aβ42, an association that supports the value of the CDT as a state marker. The longitudinal assessment of these patients showed that the Babins scoring system was able to distinguish patients who converted from patients who remained stable, and was able to detect changes from baseline to follow-up in our sample. Also, future converters presented a higher rate of stimulus-bound and conceptual deficit errors at baseline, a result that was in line with our previous studies. The second part of this project focused on a preliminary approach to a biopsychosocial perspective. We presented the relevance of comprehensive geriatric assessment in dementia and developed a first validation study of the Biopsychosocial Assessment Method (Portuguese acronym MAB), an instrument created with the purpose of collecting multidimensional information about the individual. Such data may then be used for the development of a personalized intervention plan. The results with cognitively healthy population and clinical groups with cognitive impairment (MCI and mild AD) showed that the MAB has good psychometric properties. The MAB total score presented 93% sensitivity and 57% specificity for the identification of AD patients, while the score on the psychological area resulted in a diagnostic accuracy of 67% for MCI and 87% for AD. We concluded that the MAB is a valid instrument for use in clinical contexts and it is brief and easy to administer to healthy and cognitively impaired older patients.

O Teste do Desenho do Relógio (TDR) é um instrumento neuropsicológico popular para a identificação de défice cognitivo, particularmente Doença de Alzheimer (DA). A utilização deste teste carecia de estudos específicos de validação para a população portuguesa, sendo esse o objetivo deste projeto. O TDR apresentou boas propriedades psicométricas em todos os parâmetros avaliados. Os três sistemas de cotação utilizados (Rouleau, Cahn e Babins) apresentaram uma consistência interna adequada, sempre mais elevada no sistema de Babins: α=.548 e α=.560 (Rouleau); α=.547 e α=.559 (Cahn); α=.883 e α=.901 (Babins). O acordo intercotadores, analisado numa amostra de 70 doentes com Défice Cognitivo Ligeiro (DCL), revelou uma correlação elevada entre dois avaliadores com experiência oposta em neuropsicologia. A análise da validade de construto do TDR foi efetuada através da análise fatorial exploratória e confirmatória. Os sistemas de Rouleau e Cahn apresentaram uma estrutura de fator único, enquanto o sistema de Babins revelou uma estrutura de três fatores: marcação das horas (representação das horas), características do mostrador (representação dos números e gestalt global), e planeamento (mostrador do relógio e colocação correta dos números). As pontuações de acordo com os três fatores foram estatisticamente diferentes entre os três grupos analisados, seguindo um padrão expectável: controlos>DCL>DA. O TDR apresentou validade convergente com os resultados no Mini-Mental State Examination (MMSE) e Montreal Cognitive Assessment (MoCA), assim como uma boa validade concorrente com medidas específicas de depressão, psicopatologia e funcionalidade. O desempenho de controlos e doentes com DCL correlacionou-se igualmente com tarefas frontais/executivas, de memória, atenção, capacidade visuoespacial e linguagem, assim como com os diferentes domínios do MoCA. O TDR foi capaz de discriminar os tipos mais frequentes de demência, particularmente DA, Demência Frontotemporal, Demência com Corpos de Lewy (DCLewy), demência vascular e Doença de Parkinson com demência. A presença de erros qualitativos específicos (stimulus-bound e défice conceptual) confirmou a sensibilidade do TDR para DA e DCLewy. Contudo, a discriminação entre doentes com DCL e controlos seguiu a tendência da maioria dos estudos internacionais, com uma acuidade diagnóstica pobre para formas mais ligeiras de défice cognitivo. Seguindo recomendações internacionais, analisamos a potencialidade da associação entre o TDR e o MMSE. Desenvolvemos dados normativos (de acordo com idade e escolaridade) e realizamos um estudo de validação em doentes com DCL e DA. A associação destes dois resultados distinguiu significativamente todos os grupos, com uma acuidade diagnóstica boa a excelente para DA (84 a 87%), embora com valores mais modestos para DCL (64 a 67%). O estudo do TDR foi complementado com a correlação com variáveis biológicas e biomarcadores de doença em doentes com DCL. A correlação dos resultados do TDR com valores de perfusão sanguínea cerebral, determinada através de tomografia computorizada de emissão de fotão único (SPECT) mostrou que os resultados de doentes que desenvolveram demência se correlacionavam com alterações na perfusão cerebral em média 3 anos antes da conversão, e que os erros stimulus-bound e défice conceptual se correlacionavam com hipoperfusão em áreas de interesse de DA. Por outro lado, a análise de biomarcadores de líquido cefalorraquidiano demonstrou que os resultados no TDR se correlacionavam com os valores de Aβ42, uma associação que suporta o valor deste teste enquanto marcador de estado. A análise longitudinal destes doentes permitiu verificar que o sistema de Babins foi capaz de distinguir os doentes que converteram no futuro daqueles que permaneceram estáveis, e identificou mudanças da baseline para o follow-up. Os doentes que converteram apresentaram ainda taxas mais elevadas de erros stimulus-bound e défice conceptual na baseline, um resultado que está em linha com os estudos prévios. Numa segunda fase, fizemos uma abordagem preliminar à perspetiva de avaliação biopsicossocial. Apresentamos a temática da avaliação geriátrica global aplicada à demência e desenvolvemos um primeiro estudo de validação do Método de Avaliação Biopsicossocial (MAB), um instrumento que fornece informação multidimensional acerca do indivíduo, com vista ao desenvolvimento de um plano de intervenção personalizado. Os resultados com população cognitivamente saudável e grupos clínicos com defeito cognitivo (DCL e DA ligeira) demonstraram que o MAB tem boas propriedades psicométricas. A pontuação global apresentou 93% de sensibilidade e 57% de especificidade para a identificação de doentes com DA ligeira, enquanto a área psicológica demonstrou uma acuidade diagnóstica de 67% para DCL e 87% para DA. Concluímos que o MAB é um instrumento válido para uso em contextos clínicos, sendo breve e fácil de aplicar a população geriátrica, com ou sem défice cognitivo.