Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса исследования кровотока головного мозга в норме и при патологических состояниях (литературныйобзор) 15
1.1. Современное представление об изучении опухолей области основания черепа 15
1.2. Методы изучения кровоснабжения головного мозга (методы нейровизуализации)
1.2.1 Прямая церебральная ангиография 17
1.2.2 КТ-ангиография 18
1.2.3 Реоэнцефалография и ультразвуковые методики 20
1.2.4 MP-ангиография 21
1.2.5 Радионуклидные методы 23
1.2.6 MP-перфузия 25
1.2.7 СКТ-перфузия 26
1.3. Резюме 29
Глава 2. Общая характеристика клинических наблюдений и методика исследования 31
2.1. Общая характеристика клинических наблюдений 31
2.2. Характеристика методов исследования больных
2.2.1 Магнитно-резонансная томография 39
2.2.2 Компьютерная томография 43
2.2.3 СКТ-перфузия 45
2.2.4 Прямая церебральная ангиография 49
2.3. Критерии оценки полученных данных 50
Глава 3. Особенности МРТ и КТ в диагностике опухолей основания черепа 54
3.1. Лучевые характеристики менингиом з
3.2. Лучевые характеристики неврином 57
3.3. Лучевые характеристики хордом . 61
3.4. Лучевые характеристики аденом гипофиза 63
3.5. Клинические примеры редких наблюдений .65
Глава 4. Оценка гемодинамических свойств различных опухолей основания черепа 74
4.1. Общая характеристика перфузионных исследований пациентов с опухолями основания черепа 74
4.1.1. Опухоли с наиболее высокими перфузионными показателями 76
4.1.2. Опухоли с умеренно повышенными перфузионными показателями 86
4.1.3. Опухоли с перфузионными показателями близкими к норме 88
4.1.4. Опухоли с низкими перфузионными показателями
4.2. Прямая церебральная ангиография и перфузионная КТ в изучении кровоснабжения менингиом основания черепа 90
4.3. Сравнительный анализ источников кровоснабжения опухолей основания черепа с применением МРА высокого разрешения прямой церебральной ангиографии 98
4.4. Дифференциальная диагностика опухолей основания черепа .100
Заключение и обсуждение полученных результатов 103
Выводы 111
Практические рекомендации .112
Список сокращений 113
Список литературы
- Реоэнцефалография и ультразвуковые методики
- Магнитно-резонансная томография
- Лучевые характеристики хордом .
- Прямая церебральная ангиография и перфузионная КТ в изучении кровоснабжения менингиом основания черепа
Реоэнцефалография и ультразвуковые методики
Прямая церебральная ангиография (ЦАГ) является одной из первых методик оценки мозгового кровообращения у нейрохирургических больных за более чем вековую ее историю. ЦАГ является «золотым стандартом» в оценке сосудистой сети высоковаскуляризированных новообразований и играет важную роль планировании эмболизации рупных опухолей и опухолей, когда хирургический доступ питающим артериям затруднителен (например, менингиомы, расположенные в области основания черепа) [87]. К несомненным преимуществам ангиографии можно отнести возможность раздельного контрастирования отдельных сосудов, кровоснабжающих опухоль, например, изолированно ветвей внутренней и наружной сонных артерий [17, 145]. Для определения необходимости предоперационной эмболизации следует оценить сосудистую сеть опухоли, а для выбора оптимального хирургического подхода необходимо точно определить анатомическое положение дурального прикрепления (в случаях менингиом) и визуализировать основные питающие артерии, а также отношение самих магистральных артерий к опухоли [3, 4]. Благодаря прямой ангиографии удалось выделить два основных источника кровоснабжения менингиом при параселлярной локализации и в области СЧЯ. К первому самому частому источнику кровоснабжению относятся группы менингиальных артерий, например, такая как, средняя оболочечная артерия и глазная артерия. В зависимости от преимущественной локализации менингиом в СЧЯ удалось выделить наиболее часто питающие оболочечные артерии [17]: крыло основной кости - верхняя челюстная и средняя оболочечная артерии, бугорок и площадка основной кости - глазная артерия, наклоненный отросток и кавернозный синус - менингиальные ветви сифона ВСА.
Следует отметить, что ЦАГ демонстрирует только макроскопический кровоток по относительно крупным артериям и не способна визуализировать состояние микроскопического капиллярного кровотока в опухоли, от обилия которого чаще сего зависит степень профузного кровотечения из ткани образования при его парциальном удалении [24].
Однако, ЦАГ является технически сложной и высокоинвазивной методикой (требует интраартериального введения йодсодержащего контрастного вещества), подвергает пациента, медицинский персонал облучению и не оказывает анатомических связей с мягкотканными структурами головного мозга. При этом ЦАГ отличается высокой трудозатратностью и стоимостью из-за необходимости использования специализированного рентгенологического операционного комплекса внутриартериальным введением контрастных препаратов и применением дорогостоящих расходных материалов (катетеры, проводники), а успех исследования во многом зависит от опыта и умения врача [21, 26]. Таким образом, поиск альтернативных малоинвазивных или неинвазивных методик для точной диагностики кровоснабжения высоковаскуляризированных опухолей остается актуальной задачей.
Большим прорывом в диагностике интракраниальных новообразований стала компьютерная томография (КТ), которая вошла в практику в середине 70-х годов. КТ впервые позволила получить неинвазивным путем данные б анатомических структурах мозга, локализовать размеры очагов поражения, ранее не определяемых при простых рентгенологических исследованиях, а также определять изменения мозга, развивающиеся результате атрофических процессов [3, 12]. Появление в 90-х годах спиральных компьютерных томографов (СКТ) делало возможным использование методик спирального сканирования с тонкими срезами, с последующими 2D и 3D реформатами, а также методов динамического сканирования с болюсным введением контрастного препарата [15, 17, 115]. При СКТ исследовании стало доступным получение данных о расположении опухоли, воздействии ее на окружающие анатомические структуры мозга, а также визуализация сосудистой сети опухоли [59]. КТ-ангиография является более безопасной методикой (без необходимости выполнения артериальной пункции или манипуляций с катетером) и не связана со значительными рисками для пациентов, кроме тех, которые обусловлены с введением йодированного контрастного вещества. После получения изображений данные КТ-ангиографии могут быть оценены любой плоскости на 2D-реформатах и 3D-реконструкциях. Все это является важным преимуществом КТ-ангиографии по сравнению с традиционной ЦАГ [69].
Более широкое применение КТА получила в исследовании пациентов с цереброваскулярными заболеваниями: для выявления аневризм, сосудистых мальформаций и оценке последствий при ишемических поражениях [34, 41, 51, 96, 102, 131, 142, 159]. В литературе есть ряд публикаций об использовании КТА в оценке анатомических взаимоотношений магистральных артерий с опухолями, сосудистой сети у пациентов интракраниальными новообразованиями (в основном для визуализации источников кровоснабжения менингиом) [95].
Однако, применение диагностике КТ-ангиографии, к метода визуализации кровоснабжения опухоли, имеет целый ряд ограничений, связанных больше с особенностями самих питающих артерий. В большинстве случаев с базально расположенными опухолями, кровоснабжающие артерии локализуются либо костях основания черепа, лио имеют поверхностное оболочечное расположение, то существенно затрудняет дальнейшую постобработку полученных ангиограмм — и артерии, и кости имеют высокие показатели плотности. Вот почему при использовании такой методики сложно оценить источники кровоснабжения большинства опухолей основания черепа [17].
Магнитно-резонансная томография
Теоретические основы метода перфузионной КТ (ПКТ) были описаны L. Axel в 1979 г., уже через 7 лет после появления первого аппарата КТ [54], однако использование ПКТ в клинической практике стало возможным лишь в 1990–е гг. с внедрением мультиспиральных КТ–сканеров с высокой скоростью получения изображений и усовершенствованием программного обеспечения. В настоящее время проокол ПКТ являтся стандартным для большинства современных аппаратов, а возможности новой методики продолжают интенсивно изучаться [154].
Сущность метода перфузионной К заключается в количественном измерении мозгового кровотока путем оценки изменения рентгеновской плотности ткани во время прохождения внутривенно введенного контрастного вещества (КВ) [16, 18].
Существует целый ряд методов анализа временных зависимостей концентрации КВ для получения количественных оценок тканевой гемодинамики, которые зависят от принятой модели кинетики КВ [70, 86]. Среди них можно выделить метод моментов, метод касательной и метод обратной свертки, широко применяемые производителями КТ сканеров, а также метод С. Patlak, учитывающий выход КВ за пределы сосудистого русла при нарушении гематоэнцефалического рьера (ГЭБ) и использующий я оценки микроваскулярной проницаемости позднюю временную фазу изменения контрастирования ткани [27]. Различными исследователями используются разные объемы и концентрации контрастного препарата, а также разная скорость его введения, что, в свою очередь, также влияет на конечный результат [121]. Еще одним источником расхождений являются такие естественные факторы, как масса тела пациента, объем введенного КВ и т.п. [120, 122]. Поэтому приведение перфузионных исследований и их анализа к стандартному протоколу является актуальным и позволит сравнивать между собой данные, полученные на различных аппаратах у различных больных [79]. В Таблице 1.1 представлены гемодинамические параметры полученные у условно-здоровых добровольцев при проведении исследований разными авторами [18]. Таблица 1.1 - Гемодинамические тканевые параметры, полученные разными авторами в нормальном глубинном сером веществе головного мозга Авторы CBV, мл/100 г CBF, мл/100 г/мин MTT, с Область измерения Sorensen А. и Reimer P. [33] 4-5 50-60 4-5 Kudo К., et. al. [31] — 52,75-66,73 — Срез мозга Kealey S., et. al. [26] 3,1 ± 1,8 65,1 ± 22,6 2,9 ± 0,8 Небольшая( 40 пикселей)область вскорлупе Schaefer P., et. al. [34] 4 2,94 ± 0,45 60 17,94 Весь мозг 3 3 пикселя
В последнее время отмечен рост числа публикаций, посвященных клиническому п рименению перфузионной КТ [13, 25, 67, 77, 85, 118, 133, 153, 161], а также в литературе широко обсуждается вопрос о точности измерений перфузионных параметров методом ПКТ, где результаты перфузионной КТ сопоставляли с результатами модельных исследований [63], данными однофотонной КТ [151], КТ с применением стабильного и зотопа ксенона [132, 155] и данными позитронно-эмиссионной томографии [106], в которых исследователями был сделан вывод о хорошей корреляции описанных методик. Корниенко В.Н. и Пронин И.Н. считают, что использование количественного анализа перфузионных характеристик опухоли на дооперационном этапе дает возможность с высокой степенью вероятности определить выраженность кровоснабжения в опухолях. Так, например, менингиомы, которые гомогенно накапливают контрастный препарат при стандартном КТ исследовании, на перфузионных картах отличаются по характеру распределения кровотока внутри опухоли [16]. Исследования перфузионных параметров в солидной части новообразований позволяют количественно определить особенности гемодинамических изменений, патогномоничные для определенных гистологических форм опухолей [4, 5, 88, 90, 117, 144]. Дополнительным важным оценочным критерием ПКТ является определение матрикса и взаимоотношение опухолей с крупными сосудами и венами. Полученные данные о степени кровоснабжения интракраниальных новообразований дают возможность оценить риск интраоперационной кровопотери и спланировать оперативный доступ и объем оперативного вмешательства. Кроме того, с учетом данных о степени кровоснабжения в солидной части церебральных опухолей, полученных при КТ перфузии, можно провести дифференциальный диагноз [5, 66, 91], но публикаций посвященных диагностике опухолей основания с большой выборкой количества пациентов крайне мало [44, 127].
Таким образом, проведенный анализ данных литературы показал: - несмотря на достаточно большое количество работ, посвященных изучению новообразований головного мозга различными методами исследования, отсутствуют четкие патогномоничные рентгенологические при знаки, позволяющие дифференцировать первичные опухоли основания черепа по гемодинамическим характеристикам; - отсутствуют основанные на рациональном алгоритме диагностические стандарты, которые позволили бы с большой достоверностью различать опухолевые поражения головного мозга области основания черепа и способствовали бы оптимизации тактики лечения больных.
В этой связи, безусловно актуальными являются исследования, в которых был бы реализован комплексный диагностический одход, позволяющий осуществлять уточняющую диагностику у больных с опухолевыми поражениями головного мозга с применением КТ и МРТ, новых методик и программ: КТ-перфузия, МР-ангиография высокого разрешения. Подобный подход позволил бы разработать ациональный алгоритм обследования ольных с опухолями основания черепа, повысить качество диагностики, и оптимизировать тактику лечения.
Лучевые характеристики хордом .
Прямая церебральная ангиография (ЦАГ) проводилась 31 пациенту по стандартной методике с катетеризацией бедренной артерии по методу Сельдингера. Далее к атетер проводился под флюороскопическим контролем в интересующий сосудистый бассейн мозга (селективная ангиография) или отдельный сосуд (суперселективная ангиография), после чего выполнялось внутриартериальное введение контрастного вещества с серийной съемкой черепа в соответствующей проекции. В качестве контрастного агента вводился препарат с концентрацией йода 300 мг/мл. Зарегистрированные видеосигналы оцифровывались путем компьютерной обработки серии изображений: производилось вычитание из каждого серийного изображения, так называемой “маски” - первого изображения в серии, полученного до введения контрастного препарата, в результате на изображениях серии остаются четкие контуры сосудов, заполняемых контрастным веществом по мере его прохождения по сосудистой системе без изображения костных структур. Во время артериальной ф азы ангиографии контрастировались поверхностные, глубокие церебральные артерии и артериолы, во время венозной фазы - поверхностные и глубокие вены. В 9 случаях методика ЦАГ производилась в комбинации с артериальной ПКТ (аПКТ) у пациентов с крупными базальными менингиомами. После получения визуальной информации о состоянии сосудистой сети опухоли катетер устанавливался в восходящую дугу аорты и больного с соблюдением всех правил асептики переводили в расположенный по соседству кабинет СКТ. Протокол аПКТ включал в себя обзорную КТ головы для определения области интереса и перфузионную КТ-серию болюсным введением контрастного препарата концентрацией йода 240 мг/мл, в объеме 20 мл со скоростью введения 5 мл/с с помощью автоматического инъектора. Динамическое сканирование области интереса начинали за 5 секунд до введения КВ. Последующие КТ срезы, каждый толщиной 5 мм, получали на 4-х уровнях в течении 50 секунд с интервалом в 1 секунду. Параметры сканирования составляли 80 кВ, 200 мА. Общая продолжительность комбинированного исследования не превышала 40-60 мин. Суммарная доза, полученная пациентом во время комбинированного исследования, не превышала 12 мЗв, общее количество контрастного препарата, введенного внутриартериально, не превышало 50 мл. Далее катетер удалялся с наложением асептической повязки больной после 10- 15-минутного мониторинга переводился в нейрохирургическое отделение. Каких-либо осложнений в ходе проведения комбинированного исследования отмечено не было. Перфузионные карты CBF, CBV и МТТ, как и в случае с ПКТ, получали путем дальнейшей обработки на рабочей станции.
Демографические и клинические характеристики материала и результаты измерений гемодинамических параметров заносились в базу данных, созданную в Microsoft Excel (Office 2007). Полученные данные подвергались статистической обработке с помощью комплекта компьютерных программ Microsoft Excel 2007, пакета программ STATISTICA 10.0 for Windows. Для анализа данных, полученных при обработке протоколов исследования, применялись методы описательной статистики (среднее, стандартное отклонение, медиана, квантили и т.п.), сравнительного анализа (U-критерия Манна-Уитни), корреляционного и ROC-анализа [8]. Изучение связей между факторами-причинами и признаками откликами уществлялось посредством корреляционного анализа с использованием для расчета качественных признаков рангового коэффициента корреляции Спирмена.
Для классификации опухолей по гемодинамике (результаты измерения BF, BV, МТТ, PS) использовали ROС-анализ (Receiver operator characteristic). В основе ROC-анализа лежит построение операционной характеристики классификатора или ROC-кривой, оторая и используется ля бинарной классификации. Операционная кривая показывает зависимость количества правильно классифицированных объектов количества неверно классифицированных объектов. Функции распределения измеренных гемодинамических параметров для представителей двух разных классов опухолей пересекаются, определяя области истинно позитивных (RP), ложнонегативных (WN), истинно негативных (RN) и ложнопозитивных (WP) результатов классификации. На величину соответствующих областей влияет порог отсечения (отсекающее значение -cutoff). Каждому значению порога отсечения соответствуют определенные значения чувствительности (sensitivity) и специфичности (specifity) классификации. Чувствительность теста определяется долей истинно положительных предсказаний в суммарном количестве больных: Чувствительность = RP/RP + WN Эта величина характеризует способность теста как можно точнее отфильтровывать пациентов второго класса. Под специфичностью теста понимают долю истинно негативных случаев среди пациентов первого класса: Специфичность = RN/RP + WP Эта величина характеризует способность теста обнаруживать пациентов второго класса. Кроме того, на основе данных для оценки чувствительности и специфичности еста можно рассчитать и его диагностическую точность. Точность теста - это доля правильных результатов теста (то есть сумма истинно положительных и истинно отрицательных результатов) среди всех исследованных больных: Точность = (RP + RN) /(RP + RN + WP + WN)
Исходя из значений чувствительности и специфичности, соответствующих последовательному изменению отсекающего значения от минимального (нулевая чувствительность) до максимального (100% специфичность) можно построить характеристическую кривую (ROC-кривая), которая показывает зависимость количества верно диагностированных положительных случаев от количества неверно диагностированных отрицательных случаев (ось Х=100%-специфичность, ось У=чувствительность). Идеальный диагностический тест (классификация) должен иметь Г-образную форму характеристической кривой. Чем ближе проходит характеристическая кривая к значению 0,1 (идеальная чувствительность), тем выше эффективность теста. Наоборот, чем меньше кривая напоминает форму буквы «Г», т.е. чем ближе она проходит к диагонали графика ("бесполезный тест"), тем эффективность теста меньше [8].
Прямая церебральная ангиография и перфузионная КТ в изучении кровоснабжения менингиом основания черепа
Как говорилось ранее, менингиомы — наиболее часто встречающиеся интракраниальные новообразования среди пухолей неглиального происхождения. Хотя выделяют два основных источника кровоснабжения опухоли, наиболее распространенным принято считать питание из оболочечных менингеальных артерий. Длительно растущие менингиомы с инфильтративным ростом лио анапластические менингиомы могут получать дополнительное кровоснабжение из пиальных ветвей артерий интракраниального бассейна (второй источник кровоснабжения). Определение степени кровоснабжения опухоли является необходимым этапом в тактике хирургического лечения и обоснованием к показанию предварительной эмболизации питающих артерий опухоли на дооперационном этапе как метода предотвращения интраоперационной кровопотери. Главным методом визуализации сосудистой сети менингиом головного мозга все еще остается прямая церебральная ангиография (ЦАГ), в ходе которой катетеризируются и контрастируются с использованием рентгеноконтрастных препаратов церебральные сосуды. При этом цель ангиографической диагностики не только выявление питающих артерий (или матрикса) менингиомы, но и визуализация особенностей оттока крови из новообразования и взаимоотношений опухоли с магистральными интракраниальными синусами. Следует отметить, что ЦАГ демонстрирует только макроскопический кровоток по относительно крупным артериям и не способна визуализировать состояние микроскопического капиллярного кровотока в опухоли, от обилия которого чаще всего зависит степень профузного кровотечения из ткани образования при его парциальном удалении.
Широкое применение в нейрохирургической клинике методов малоинвазивной оценки перфузионного кровотока в новообразованиях головного мозга, к которым относится внутривенная перфузионная КТ (ПКТ), обладающая наряду с высокой информативностью целым рядом технических недостатков, математических допущений и приближений в ходе вычисления количественных показателей кровотока, снижающих точность числовых значений перфузии, позволило нам предположить, что сочетание модифицированной методики введения контрастного препарата в качестве дополнительного метода в ходе проведения прямой ЦАГ нивелирует недостатки внутривенной ПКТ и откроет новые возможности оценки количественных показателей мозговой гемодинамики.
В нашей работе впервые в мировой практике проведено пилотное комбинированное исследование степени васкуляризации менингиом головного мозга методами прямой ЦАГ и внутриартериальной ПКТ.
Комбинированное исследование с применением прямой церебральной ангиографии (ЦАГ) последующей внутриартериальной перфузионной КТ (АПКТ) было проведено 9 пациентам с менингиомами головного мозга. Во всех случаях показаниями к прямой ЦАГ были большие размеры опухоли, глубинное расположение с обрастанием магистральных артерий основания мозга предположение об обильном кровоснабжении менингиомы. Проведение комбинированного исследования опухолевого кровотока было одобрено локальным этическим комитетом ФГАУ «ННПЦН им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России. Методика проведения комбинированного исследования подробно описана в Главе 2.
В результате прямой церебральной ангиографии, со съемкой в прямой и боковой проекциях, мы получали данные о расположении магистральных сосудов и архитектонике сосудистой сети опухоли (Рисунок 4.11). Во всех случаях отмечался выраженный кровоток опухоли визуализацией питающих менингиому сосудов. В основном ри базальной локализации главными источниками кровоснабжения новообразований были менингеальные ветви сифона внутренних сонных артерий, средняя оболочечная и глазная артерии. В капиллярную фазу определялось формирование плотного «контрастного пятна», что предполагало наличие обильноо капиллярного кровотока в опухолевой структуре.
Церебральная ангиография (боковая проекция): крупная менингиома большого крыла основной кости с обильным кровоснабжением из ветвей верхнечелюстной артерии (А, Б, В — артериальная фаза); внутренняя сонная артерия стенозирована При артериальной ПКТ мы регистрировали быстрое прохождение болюса КВ по интракраниальным сосудам, соответствующее фазам прямой ЦАГ, в связи с чем получали короткие, «компактные» по времени кривые контрастирования на графиках артериальной и венозной составляющих (Рисунок 4.12). При этом отмечался высокий по значениям плотности пик контрастирования и быстрый переход постконтрастной части графика в базовую линию.