Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 7
1.1. Гемодинамические и метаболические события, связанные с ишемией головного мозга 7
1.2. Стадии нарушения мозговой перфузии g
1.3. Характеристика зон ишемического поражения 10
1.4. Диагностика нарушений перфузии методами ОФЭКТ, ПЭТ, перфузионной КТ, КТ с ксеноном, ДВ-МРТ и ПВ-МРТ
ГЛАВА 2. Материал и методы 27
2.1. Общая характеристика клинических наблюдений 27
2.2. Методика проведения МРТ 29
2.3. Методика проведения КТ 38
2.4. Методика проведения ОФЭКТ 39
ГЛАВА 3. Семиотика перфузионных нарушений по данным МРТ, ОФЭКТ И КТ 41
3.1. ДВ-МРТ и ПВ-МРТ в контрольной группе и при ишемическом инсульте 41
3.2. ОФЭКТ в контрольной группе, при ишемическом инсульте, и стенозе сонных артерий 66
3.3. КТ в контрольной группе, при ишемическом инсульте и стенозе сонных артерий 82
3.4. МРТ, ОФЭКТ и КТ в группе пациентов до и после операции с применением АИК
Обсуждение полученных результатов 100
Заключение 106
Выводы 107
Практические рекомендации 108
Список использованной литературы
- Стадии нарушения мозговой перфузии
- Диагностика нарушений перфузии методами ОФЭКТ, ПЭТ, перфузионной КТ, КТ с ксеноном, ДВ-МРТ и ПВ-МРТ
- Методика проведения КТ
- ОФЭКТ в контрольной группе, при ишемическом инсульте, и стенозе сонных артерий
Стадии нарушения мозговой перфузии
Перфузия, или регионарный мозговой кровоток, отражает количество крови, проходящее через участок ткани мозга за единицу времени [116]. В норме регионарный МК составляет около 50-70 мл на 100 г ткани головного мозга в 1 мин. Снижение уровня кровотока до 70-80% от нормы приводит к торможению белкового синтеза и наступлению, так называемого, первого критического уровня снижения перфузии. Снижение уровня кровотока до 50% или второй критический уровень приводит к активации анаэробного гликолиза, развитию лактат-ацидоза.
При достижении МК уровня 20 мл/100 г в 1 мин (третий критический уровень) снижается синтез АТФ, формируется энергетическая недостаточность, нарушается ионный транспорт, происходит дестабилизация клеточных мембран и избыточный выброс возбуждающих нейротрансмиттеров.
Когда уровень МК падает ниже порогового уровня 10-15 мл/100 г в 1 мин, в ишемической ткани запускается каскад биохимических реакций, приводящих к увеличению внутриклеточной осмолярности [33, 34,38].
Быстрый приток внеклеточной жидкости вызывает цитотоксический отек [134], в результате парализуются клеточные функции, происходит повреждение цитоплазматических мембран нейронов, развивается их аноксическая деполяризация, происходит необратимое повреждение ткани мозга [5].
В дальнейшем, в результате просачивания белковых макромолекул и молекул воды во внесосудистое пространство при реперфузии, развивается вазогенный отек [22, 52], что также ухудшает общее состояние ишемического очага. Скорость наступления необратимых ишемических изменений ткани зависит от степени снижения перфузии в ней. При падении уровня кровотока ниже 10 мл/100 г в 1 мин необратимые изменения наступают в течение 6-8 минут.
Стадии нарушения перфузии головного мозга С точки зрения развития нарушений кровотока в области инсульта, можно выделить стадии: «нищей» перфузии, «роскошной» перфузии и постишемической гипоперфузии.
Перфузию, соответствующую зоне «ишемической полутени» (пенумбры), обычно обозначают как стадию «нищей» перфузии - снижение уровня кровотока в этой зоне не сопровождается пропорциональным уменьшением уровня кислорода в мозге [3,5,48].
Недостаточное поступление кислорода компенсируется усилением его экстракции из артериальной крови [48]. При этом ионный гомеостаз в клетках не нарушается. Жизнеспособность пенумбры зависит от коллатерального кровотока, её ткань может претерпевать развитие в ту или иную сторону: при хорошем развитии коллатералей происходит уменьшение зоны инфаркта, при плохом - её расширение. Рост объёма инфаркта происходит за счет пенумбры [48].
При восстановлении (возрастании) уровня кровотока в ишемизированной ткани (через коллатерали или путем реперфузии) через 2 минуты или более после развития инсульта, начинается стадия гиперемии или «роскошной» перфузии. На этой стадии кислород поступает к очагу ишемии в количестве, превышающем реальные потребности. «Роскошная» перфузия может возникать в результате обильного коллатерального кровотока, реканализации окклюзированной артерии, высвобождения из ишемизированной ткани вазоактивных и противовоспалительных метаболитов, снижения вязкости крови, изменения нейрогенных механизмов вазодилатации и др. Различные механизмы обусловливают многообразие изменений параметров мозговой гемодинамики. Уровень кровотока на этой стадии может быть повышен (гиперперфузия), сохранен или снижен (так называемая относительная «роскошная» перфузия).
За стадией «роскошной» перфузии следует снижение мозгового кровотока ниже доишемического уровня - постишемическая гипоперфузия. На стадии постишемической гипоперфузии происходят метаболические изменения в ишемизированной ткани, обусловленные активацией микроглии и синтезом противовоспалительных факторов, ведущих к нарушениям микроперфузии.
Отмечается также резкое падение метаболизма в интактных участках мозга, удаленных от очага ишемии, но функционально связанных с данной областью, а также угнетение интегральной синаптической активности.
В целом, происходит неполная реперфузия ранее ишемизированной ткани - феномен «невосстановленного кровотока». В его основе лежат повышение вязкости крови и внутрисосудистой свёртываемости, микрососудистая окклюзия за счет сдавления капилляров астроцитами, повышение внутричерепного давления.
В дальнейшем, в результате отека ишемизированных клеток мозга, тканевое гидростатическое значение может подниматься до 88 мм рт. ст. что ведет к сдавлению капилляров мозга (в здоровом головном мозге просвет капилляров закрывается при давлении 30-35 мм рт. ст.). Кроме того, клинический опыт свидетельствует, что за сдавлением капиллярного русла отечными клетками мозга следует нарушение ГЭБ [69, 70]. При частичном восстановлении кровотока за счет коллатералей развиваются мозаичные изменения уровня перфузии - в ядре и пенумбре возникает чередование областей гиперемии и гипоперфузии. При небольших степенях ишемии до необратимого инфаркта может пройти несколько часов (как правило, 3-6 часов). Быстрое восстановление кровотока помогает предотвратить инфаркт, но сроки медикаментации ограничены: введение тромболитических препаратов через некоторое время опасно, поскольку может способствовать расширению зоны отека, что ведет к компрессии функционирующих капилляров.
Диагностика нарушений перфузии методами ОФЭКТ, ПЭТ, перфузионной КТ, КТ с ксеноном, ДВ-МРТ и ПВ-МРТ
При проведении перфузионной КТ аксиальный срез устанавливается на уровне базальных ганглиев, чтобы включить как можно больше супратенториальных сосудистых территорий, обычно пораженных при инсульте.
Выбирая различные ROI, можно количественно измерять кровоток и сравнивать его с контралатеральной стороной. В начале анализа выбирается ROI над верхним сагиттальным синусом. Этот ROI подвергается анализу на протяжении всего исследования, используя методику «адаптации пороговых значений» для получения кривых зависимости изменения сигнала от времени.
После проведения анализа построенных артериальных кривых, вычисленные перфузионные параметры преобразуются в соответствующие карты (МК, МОК, МТТ или ТТР), интенсивность изображения и цвет на которых выбирается в соответствии с определенной шкалой. Полученные карты позволяют проводить количественную оценку перфузионных параметров.
Перфузионное исследование занимает менее 1 минуты. Полученные изображения можно хранить и изучать как обычные изображения КТ, а также в виде цветных перфузионных изображений. При построении изображений можно подавлять сигнал от крупных сосудистых образований.
Для оценки кровотока у пациентов с ишемическим инсультом чаще используются относительные значения МК, МОК и МТТ (то есть проводиться сравнение показателей ишемического очага со значениями, полученными в контралатеральной стороне или у здорового человека). Использование относительных значений позволяет избежать недооценки параметров перфузии головного мозга.
Перфузионная КТ включает в себя две основные методики: перфузионная КТ перфузионного объёма (perfused-blood-volume perfusion СТ) и динамическая перфузионная КТ (first pass, single-detector dynamic perfusion CT) [29].
Первая методика, характеризующаяся высоким разрешением, позволяет получать взвешенные изображения мозговой ткани целиком. Методика включает в себя получение обычного КТ-изображения, КТ-ангиографию мозга (для одновременного получения информации о состоянии артерий и тканевой перфузии при введении болюса йодированного контрастного вещества). Перфузионная КТ перфузионного объёма с КТ-ангиографией является легкой и доступной методикой.
Недостатком методики является невозможность определения параметров МТТ и ТТР, важных в оценке ишемизированной ткани [29].
Другая методика - динамическая перфузионная КТ - позволяет получать серии изображений, демонстрирующих прохождение болюса контрастного вещества через мозговую ткань с течением времени. Эта информация позволяет строить кривые ослабления сигнала от контрастного вещества с течением времени и по их относительным величинам и формам определять перфузионные параметры головного мозга. Другими словами, динамическая перфузионная КТ объединяет в себе преимущества обычной КТ (скорость, доступность, чувствительность к кровоизлияниям) [29, 44] с возможностями, доступными при КТ с ксеноном (физиологические показатели) - см. ниже.
Недостатком динамической перфузионной КТ является ограниченная область анатомического покрытия - один уровень для обычных и односпиральных КТ. Мультиспиральные томографы позволяют получать до 16 срезов, но не позволяют охватить весь мозг при динамическом многофазном исследовании, поэтому методика не вполне подходит для исследования, если область нарушения кровотока заранее не известна [29, 44]. КТ с ксеноном [16, 128] позволяет вычислять абсолютные значения МК и, по данным некоторых авторов [44], различать области обратимой и необратимой ишемии.
КТ с ксеноном в качестве контраста использует вдыхаемый нерадиоактивный ксенон [44]. Через сосудистое русло последний попадает в головной мозг, измерение его концентрации позволяет судить о МК. Ксенон - свободно диффундирующий трейсер, измерения кровотока при КТ с ксеноном производятся преимущественно в фазе вымывания. КТ с ксеноном позволяет получать информацию независимо от выбора артерии сравнения (что необходимо при перфузионной КТ) [44].
Главным недостатком КТ с ксеноном являются возможные нарушения сознания пациента в результате воздействия вдыхаемого ксенона на организм (затруднение дыхания, головная боль, нарушения сознания), что является препятствием к применению КТ с ксеноном в клинической практике [44, 50].
МРТ [6, 8, 17, 18] является наиболее поздним по времени разработки способом визуализации, имеющим свои достоинства и недостатки [13, 72, 77, 81, 86, 88, 125]. Одно из достоинств - высокая чувствительность в выявлении даже небольших количеств контрастного вещества, особенно в капиллярах, где скорость кровотока невелика (0,5-1,5 мм/с), а фракция объёма составляет 2-10% [94, 95]. Другое достоинство метода - его неинвазивность и безопасность для пациента, что позволяет проводить расширенные и многократные исследования [101].
Основным недостатком МРТ является нелинейное соотношение между показателями концентрации контрастного агента и интенсивности сигнала [25,44,50,68].
Несмотря на это, в последнее время для изучения перфузии головного мозга стали использоваться MP-методики, основанные на эффекте магнитной восприимчивости, позволяющем выбирать пространственное и временное разрешение, необходимые для определения перфузии по принципу объема. В 90-х годах XX века МРТ развивалась, в основном, в направлениях высокоскоростной градиент-эхо томографии и высокоскоростной эхо планарной томографии. Эти методики позволили значительно увеличить скорость получения данных при МРТ [87, 97, 99].
Для оценки перфузии головного мозга широкое распространение в последние годы получили диффузионно-взвешенные [9, 13, 102] и перфузионно-взвешенные [74] изображения, получаемые при МРТ [56, 71, 90, 103,110,118,120,127].
Импульсные диффузионно-взвешенные последовательности [20, 123] используют нанесение градиентов до и после импульса 180 спин-эхо последовательности для дефазировки и рефазировки спинов. В случае отсутствия диффузии в исследуемом регионе спины полностью рефокусируются ко времени эха, и градиенты не изменяют амплитуды сигнала.
Если в ткани присутствует диффузия, спины прецессируют с различными частотами, двигаясь вдоль градиентов и не полностью рефокусируются ко времени эха, что приводит к потере сигнала. Причем степень падения сигнала пропорциональна диффузии в исследуемой области. Чем меньше диффузия, тем меньше падение сигнала, и тем светлее исследуемая область на ДВИ по сравнению с тканью с более высоким уровнем диффузии [107, 108].
Во многих работах показано [3, 43, 49, 83], что диффузия молекул воды в ткани головного мозга составляет треть от таковой в спинномозговой жидкости, в которой молекулы воды диффундируют более свободно. Показано, что КД белого вещества меньше, если направление получаемых измерений (срезов) перпендикулярно направлению волокна, и больше, если измерения параллельны. Это явление названо «анизотропной диффузией» [114] и связано с тем, что диффузия является величиной напряжения (тензорной величиной).
Методика проведения КТ
Полученные данные говорят о наличии тесной взаимосвязи между размерами области нарушенной перфузии в головном мозге и клиническим состоянием больного. ПВ-МРТ, таким образом, является эффективным диагностическим инструментом для оценки не только параметров нарушения перфузии мозга, но и непосредственно клинического состояния больного.
Иллюстрацией могут служить следующие примеры. Больной М., 75 лет, при поступлении жалобы на выраженную слабость в левых конечностях, онемение в них, головную боль давящего характера в затылочной области, нарушение речи в виде затруднения произнесения слов («ощущение каши во рту»). АД 200/120 мм рт. ст., ЧСС 76 ударов в минуту. В неврологическом статусе: левосторонняя гемианопсия, сглажена левая носогубная складка, незначительная девиация языка влево, левосторонний гемипарез в руке до 1 балла, в ноге - до 3-х, оживление рефлексов с сухожилий мышц, изменение тонуса по спастическому типу, наличие патологических знаков: Бабинского, Россолимо слева. Левостороння болевая гемигипестезия. NIH при осмотре на 4-е сутки: 5 баллов. Через 14 дней после начала заболевания в статусе: отмечается нарастание силы в левых конечностях (в руке 2 балла, в ноге - 4), отмечается оживление рефлексов с сухожилий мышц, изменение тонуса по спастическому типу. Пациент отмечает субъективное улучшение чувствительности в левых конечностях, значительно улучшилась речь, NIH 2 балла. Заключение: острое нарушение мозгового кровообращения по ишемическому типу в бассейне правой средней мозговой артерии. Атеросклероз сосудов сердца, мозга, аорты. Гипертоническая болезнь II ст.
Больной Н., 60 лет, был доставлен бригадой скорой помощи с работы, где был найден в бессознательном состоянии с выраженным нарушением речи и слабостью в правых конечностях. Мерцательная аритмия. При осмотре в неврологическом отделении: пациент в бессознательном состоянии, загружен, сенсомоторная афазия, правосторонний гемипарез до 0 баллов в руке, в ноге 1-2, симптомы Бабинского, Гофмана, Россолимо справа, оживление рефлексоь с сухожилий мышц справа. Вследствие тяжести состояния больного не удается проверить чувствительность и провести пробы на координацию. При осмотре на 4-е сутки NIH: 13 баллов. Осмотр на 14 сутки не выявил видимой динамики. Больной в сознании, выраженная сенсомоторная афазия, сохраняется правосторонний гемипарез (в руке 1 балл, нога 2 балла), сохраняются патологические знаки Бабинского, Гофмана, Россолимо, высокий мышечный тонус в правых конечностях по спастическому типу. N1H: 12 баллов. Заключение: острое нарушение мозгового кровообращения в бассейне левой средней мозговой артерии по тромбоэмболическому типу. Мерцательная аритмия.
Таким образом, результаты проведенных нами MP-исследований можно резюмировать следующим образом. Несоответствие размеров очага инсульта по данным ПВИ с его величиной на ДВИ явилось очевидным прогностическим признаком дальнейшего роста очага инсульта.
У 80% пациентов, имевших несоответствие размеров очага на ПВИ и ДВИ, на повторных ДВИ отмечалось увеличение размеров очага инсульта.
В группе пациентов с последующим ростом очага на ДВИ задержка ТТР была не менее 4 с. При этом у пациентов, имевших несоответствие размеров очага на ПВИ и ДВИ, но не имевших увеличения размеров очага при повторном исследовании, задержка ТТР не превышала 4 с.
Все пациенты с отсутствием несоответствия размеров очага на ПВИ и ДВИ имели значения задержки ТТР, не превышающие 4 с, причем 15 из 17 этих пациентов (88%) имели значения задержки ТТР, не превышавшие 3 с.
Таким образом, задержка ТТР не менее 4 секунд в нашем исследовании явилась еще одним прогностическим признаком последующего роста очага инфаркта. Кроме того, даже в случае наличия несоответствия размеров очага на ПВИ и ДВИ, значения задержки ТТР, не превышающие 4 с, являлись хорошим прогностическим признаком для пациента - размер очага не увеличивался.
Сопоставление клинических данных и данных МРТ показало, что значения ТТР хорошо кореллируют с оценкой клинического состояния пациента по шкале NIH. В нашем исследовании, чем длительнее была задержка ТТР, тем сильнее выражены клинические нарушения у пациента и тем в меньшей степени уменьшается острота состояния (оценка в баллах по шкале NIH).
ОФЭКТ в контрольной группе, при ишемическом инсульте, и стенозе сонных артерий
При проведении перфузионной КТ мы измеряли перфузионные параметры: МК, МОК и МТТ. Под МК (собственно перфузией) понимается, как указывалось выше, количество крови, проходящее через определенное количество ткани мозга (выраженное в единицах массы или объема) за единицу времени. МОК представляет собой количество крови, находящееся в определенном количестве ткани мозга во время прохождения через него болюса контрастного вещества.
МТТ в идеальной модели так соотносится с МОК и МК: МК=МОК/МТТ. Однако, при различных патологических состояниях, в том числе при ишемии головного мозга, этот соотношение может нарушаться.
При оценке перфузионных параметров с помощью перфузионной КТ нами использовались следующие шкалы: МК - значения от 0 до 120 мл/100 г/мин; МОК - значения от 0 до 8 мл/100 г; МТТ - значения от 0 до 10 с.
В своей работе мы исходили из того, что на сегодняшний день практически отсутствуют исследования, посвященные количественной оценке параметров перфузии мозга с помощью перфузионной КТ. С другой стороны, приводимые в работах некоторых авторов относительные значения снижения параметров кровотока по сравнению с контралатеральной стороной головного мозга также не всегда могут служить достоверными показателями для оценки ишемии, так каг в контралатеральной стороне может наблюдаться гиперемия, связанная с активацией коллатерального кровотока.
Поэтому нами были обследованы 15 пациентов (контрольная группа), не имевших цереброваскулярной патологии, которым исследования головного мозга проводились в ходе других обследований. Полученные средние значения (±SD) для разных уровней и примеры изображений и перфузионных карт приведены выше (рис. 37-40). Среднее значение МК в белом веществе лобных долей мозга составило 21,88±4,47 мл/100 г/мин в правом полушарии и 21,35±4,54 мл/100 г/мин в левом полушарии. Примерно такие же значения были получены в височных долях: 20,36±4,18 мл/100 г/мин и 21,94±3,96 мл/100 г/мин соответственно. Несколько ниже были измеренные значения МК в затылочных долях; показатели МК в белом веществе там составили: 19,91±4,20 мл/100 г/мин (справа) и 19,91 ±4,70 мл/100 г/мин (слева).
В целом средние значения МК белого вещества головного мозга: правое полушарие 20,72±4,45 мл/100 г/мин, левое полушарие 21,07±4,40 мл/100 г/мин.
Среднее значение МК в таламусе составило 54,22±8,26 мл/100 г/мин в правом полушарии и 56,83±6,84 мл/100 г/мин в левом полушарии.
Значения МК белого вещества, полученные на перфузионной КТ в контрольной группе, были ниже нормальных значений перфузии белого вещества головного мозга (25-35 мл/100 г/мин [5, 113]). Средние значения кровотока в сером веществе таламусов укладывались в границы общепринятой нормы мозгового кровотока (50-70 мл/100 г/мин [5, 113]), однако, с учетом SD, также были несколько ниже стандартных показателей. Полученные нами значения находят своё подтверждение в работах других авторов. По данным [61, 63] нормальные значения МК, рассчитанные на основании перфузионной КТ, колеблются от 14,7±4,1 мл/100 г/мин (белое вещество головного мозга) до 39,0±10,3 мл/100 г/мин (серое вещество головного мозга). Это подтверждает перфузионной наличие систематической ошибки при проведении перфузионной КТ (гл. 1 «Обзор литературы»).
Выявленная небольшая асимметрия кровотока (несколько большие значения МК в левом полушарии по сравнению с правым) может объясняться тем, что абсолютное большинство обследованных были правшами.
Средние значения МОК белого вещества головного мозга составили: в лобной доле 2,05±0,34 мл/100 г (справа) и 1,93±0,30 мл/100 г (слева); в височной доле 2,13±0,31 мл/100 г (справа) и 2,29±0,38 мл/100 г (слева); в затылочной доле 2,10±0,38 мл/100 г (справа) и 2,05±0,51 мл/100 г (слева). В целом по белому веществу средние значения МОК: правое полушарие 2,09±0,34 мл/100 г; левое полушарие 2,09±0,40 мл/100 г. В сером веществе таламусов значения МОК составили: 4,10±0,41 мл/100 г (справа) и 4,25±0,48 мл/100 г (слева). Нами также были вычислены средние значения МТТ серого и белого вещества. В белом веществе МТТ составило: лобная доля - 6,24±0,67 с (справа) и 6,55±0,86 с (слева); височная доля - 7,19± 1,19 с (справа) и 7,40±0,74 с (слева); затылочная доля - 6,92±0,96 с (справа) и 6,18±0,86 с (слева). В среднем МТТ в белом веществе головного мозга: 6,78±0,94 с в правом и 6,71 ±0,82 с в левом полушариях. Полученные значения МТТ в сером веществе таламусов: 4,6±0,61 с (правый) и 4,53±0,62 с (левый).
В дальнейшем мы использовали полученные нами значения параметров перфузии головного мозга при оценке перфузии у пациентов основной группы в качестве показателей сравнения. За норму принимались средние значения МК, МОК и МТТ для белого и серого вещества в интервале ±SD. 3.3.2. КТ в группе с ишемическим инсультом
Задержка МТТ рассчитывалась как разница (выраженная в процентах) между МТТ у пациента с инсультом и средним МТТ в контрольной группе для соответствующей области головного мозга.
Больной К., мужчина 53 лет, поступил с жалобами на периодические головокружения, головные боли, слабость в руке. Клинический диагноз: атеросклероз брахицефальных артерий. Критический ( 90%) стеноз начального отдела правой ВСА. Стеноз 80% сифона левой ВСА. Дисциркуляторная энцефалопатия III ст. состояние после ОНМК в бассейне правой среднемозговой артерии (2000 г.), гипертоническая болезнь II ст. При поступлении пульс 62 уд. в мин, АД 140/80 мм рт. ст. При эхо-КГ -гипертрофия левого желудочка.
Пульсация артерий в/к и н/к сохранена на всех уровнях. В проекции правой ВСА - грубый систолический шум. Больному проведено дуплексное сканирование, КТ-ангиография, MP-ангиография, рентгеноконтрастная артериография. Определен критический ( 90%) стеноз начального отдела правой ВСА за счет «мягкой» бляшки. Протяженность стеноза - 3 см. Стеноз левой ВСА гемодинамически незначимый (40-50%) и стеноз сифона левой ВСА 80%. Киста в проекции внутренней капсулы справа после перенесенного ОНМК по ишемическому типу в бассейне правой СМА. В перивентрикулярных и конвекситальных отделах с обеих сторон - мелкие очаги сосудистого генеза. Наружная и внутренняя гидроцефалия.
