Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние и проблемы лучевой; диагностики неопухолевых неиродегенеративных заболеваний головного мозга (обзор литературы) 12-33
1.1. Краткие сведения об этиологии, патогенезе, клинике нейродегенеративных заболеваний головного мозга 13-18
1.2. Возможности лабораторной и инструментальной диагностики нейродегенеративных заболеваний головного мозга
1.3. Возможности лучевых методов диагностики нейродегенеративных заболеваний головного мозга 20-33
1.3.1. Рентгеновская компьютерная томография 21
1.3.2. Радионуклидная диагностика (ОФЭКТ и ПЭТ). 22-25
1.3.3. Магнитно-резонансная томография 25-33
1.3.3.1. Возможности традиционной МРТ 25-28
1.3 3.2. Магнитно-резонансная спектроскопия по водороду 29-31
1.3.3.3. Методика диффузионной тензорной МРТ. 31-33
Глава 2. Клинический! материал и методы исследований 34-62
2.1. Общая характеристика обследованных больных 34-3 8
2.2. Методики оценки неврологического дефицита 38-40
2.3. Методики лабораторных исследований 40
2.4. Методики высокопольной магнитно-резонансной томографии 40-
2.4.1. Особенности применения традиционных импульсных последовательностей 41-43
2.4.2. Методика диффузионной тензорной МРТ 45-50
2.4.3. Получение 3D MPRAGE.
2.5. Методы статистической оценки результатов диффузионной тензорной-МРТ 52-62
2.5.1. Статистическая обработка полученных данных с использованием пакета программного обеспечения FSL 52-57
2.5.2. Количественная оценка с использованием стандартного приложения "Neuro 3D" 57-60
2.5.3. Статистическая обработка данных, полученных при работе с встроенным приложением «Neuro 3D» на рабочей станции Siemens 60-61
Глава 3. Результаты комплексного мр исследования с применением методики диффузионной тензорной мрт у пациентов с рассеянным склерозом 62-85
3.1. Оценка изменений головного мозга у пациентов с рассеянным склерозом с использованием стандартных импульсных последовательностей 62-70
3.2. Анализ изменений фракционной анизотропии 68-83
3.2.1. Анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга в группе пациентов с рассеянным склерозом 68-76
3.2.2. Сравнительный анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга у пациентов с рассеянным склерозом в активной и неактивной фазе 76-80
3.2.3. Сравнительный анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга у пациентов в динамике 80-83
3.3. Сравнительная оценка клинико-неврологических проявлений и MP-семиотики у больных с рассеянным склерозом 83-85
Глава 4. Результаты комплексного мр исследования с применением методики диффузионной тензорной МРТ у пациентов с эпилепсией 85-92
4.1. Оценка изменений головного мозга у пациентов с эпилепсией с использованием стандартных импульсных последовательностей 85-87
4.2. Анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга в группе пациентов с эпилепсией 87-92
Глава 5. Результаты комплексного мр исследования с применением методики диффузионной тензорной мрт у пациентов с болезнью альцгеймера и болезнью паркинсона... 93-106
5.1. Оценка изменений головного мозга у пациентов с состояниями, сопровождающимися деменцией (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона) с использованием стандартных импульсных последовательностей 93-96
5.2. Анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга в группе пациентов с болезнью Паркинсона 96-102
5.3. Анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга в группе пациентов с болезнью
Альцгеймера 103-106
Глава 6. Обсуждение полученных результатов 107-118
Выводы 119
Практические рекомендации 121
Список литературы
- Возможности лабораторной и инструментальной диагностики нейродегенеративных заболеваний головного мозга
- Методики высокопольной магнитно-резонансной томографии
- Анализ изменений фракционной анизотропии
- Анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга в группе пациентов с болезнью Паркинсона
Введение к работе
Актуальность проблемы
Вопросы этиологии и патогенеза неопухолевых нейродегенеративных заболеваний головного мозга, таких как рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, эпилепсия в настоящее время не изучены до конца, и являются почвой для многочисленных научных исследований (Артемьев Д.В., 2001; Ананьева Н.И., 2005; Трофимова Т.Н., 2005; Холин А.В., 2007).
По статистике, средний возраст, в котором начинает развиваться рассеянный склероз – от 20 до 40 лет, его распространенность – 50-100 случаев на 100 тыс. населения. В мире насчитывается более 2 млн. больных рассеянным склерозом, в России – около 200 тыс., в Петербурге, по разным данным, от 20 до 25 тыс. (Баркхоф Ф., 2001; Акимов Г.А., 2004). Болезнь Альцгеймера, как правило, обнаруживается у людей старше 65 лет, общемировая заболеваемость на оценивалась в 26,6 млн. человек (Гаврилова С.И., 2002). Количество больных паркинсонизмом в популяции во всем мире на 100 000 человек в целом составляет 200-300 человек, и в основном это люди в возрасте от 40 до 70 лет (Артемьев Д.В., 2001; Литвиненко И.В., 2006). Численный показатель распространенности эпилепсии составляет 5-10 случаев болезни на 1000 населения. Эта цифра не включает в себя фебрильные судороги, которые встречаются у 5% детей, и однократные приступы. Распространенность эпилепсии в целом по всем возрастным группам составляет 5% (Одинак М.М., 2009).
В настоящее время достигнут определенный прогресс в изучении патогенеза и диагностики нейродегенеративных заболеваний. Это обусловлено в первую очередь широким внедрением в клиническую практику новейших методов и методик нейровизуализации (рентгеновской компьютерной и магнитно-резонансной томографии, магнитно-резонансной спектроскопии, позитронно-эмиссионной томографии, однофотонной эмиссионной компьютерной томографии), которые позволили раскрыть и понять механизмы дегенеративных, дистрофических процессов, изучить структуру, особенности метаболизма мозга при различных патологических состояниях (Трофимова Т.Н., 1998; Банникова Е.A., 2004; Поздняков А.В., 2002; Окользин А.В., Фокин В.А., 2008; Станжевский А.А., 2009; Grotta J.C., 1999). Тем не менее, во многих случаях, особенно на ранних стадиях патологического процесса, анализ результатов методов нейровизуализации далеко не всегда позволяет однозначно определить патологическое звено при том или ином нозологическом типе нейродегенеративного процесса. Анализ данных литературы свидетельствует о том, что неблагоприятные исходы лечения указанных заболеваний в значительной степени связаны с их поздним выявлением, сложностями дифференциальной диагностики, отсутствием объективных критериев оценки результатов лечения (Литвиненко И.В., 2004; Farber N.B., 2002; Zheng X.N et al., 2004; Siegert R.J., 2005).
Наибольший интерес среди исследователей в диагностике нейродегенеративных заболеваний вызывает МРТ (Холин А.В., 2000; Одинак М.М., 2004; Литвиненко И.В., 2006; Позндяков А.В., 2006; Griffin C.M., 2001). Появление новой методики на основе магнитного резонанса – диффузионной тензорной МР-трактографии – подтолкнуло отечественных и зарубежных исследователей к активному изучению её возможностей в оценке микроструктурных свойств белого вещества головного мозга.
Однако, опыт применения диффузионной тензорной МРТ и МР-трактографии в диагностике неопухолевых нейродегенеративных заболеваний на большой группе пациентов в отечественной литературе практически отсутствует. Вместе с тем, авторы сходятся во мнении, что эта методика способна дополнить объем и качество получаемой диагностической информации (Устюжанина М.К., 2007; Корниенко В.Н., 2010; Мирошниченко А.Н., 2011). Cледует отметить, что среди зарубежных ученых также нет единого мнения о возможностях количественной МР-трактографии в диагностике и прогнозе развития рассеянного склероза (Virtanen S.N. et al., 2011), болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона (Wu Y. et al., 2006; Hong Y.G. et al., 2010) и эпилепсии (Schepherd D.M. et al., 2007; Ahmadi M.E. et al., 2009).
Отсутствует единый методический подход при проведении диффузионной тензорной МРТ; не до конца уточнено место этой методики в комплексной лучевой диагностике. Не разработаны показания к применению диффузионной тензорной МРТ. В отечественной литературе практически отсутствуют сведения по изучению изменений показателей фракционной анизотропии различных структур головного мозга при данных патологиях и в норме, которые можно определять, проводя диффузионную тензорную МРТ.
Исходя из вышеизложенного, целью настоящего исследования является усовершенствование диагностики некоторых нейродегенеративных заболеваний головного мозга с помощью оценки поражения проводящих путей на основе применения диффузионной тензорной МРТ.
Для достижения указанной цели были определены следующие задачи:
1. Разработать методику измерения количественных показателей диффузионной тензорной МРТ и оценить её эффективность в определении изменения вещества головного мозга на микроструктурном уровне.
2. Изучить возможности количественной диффузионной тензорной МРТ в определении изменений вещества головного мозга на микроструктурном уровне.
3. На основе количественной диффузионной тензорной МРТ разработать методику оценки показателей фракционной анизотропии в норме и при патологических изменениях.
4. Провести клинико-лучевые сопоставления и на этой основе уточнить прогностическую значимость диффузионной тензорной МРТ в оценке нейродегенеративных заболеваний головного мозга.
Научная новизна
Проведен анализ результатов исследований больных с рассеянным склерозом, болезнью Альцгеймера, болезнью Паркинсона, эпилепсией, а также лиц без патологических изменений с применением методики диффузионной тензорной МРТ, благодаря чему выявлены изменения белого вещества головного мозга, не видимые на традиционных МР-томограммах.
Разработана новая методика обработки данных диффузионного тензора в применении к неопухолевым нейродегенеративным заболеваниям головного мозга, при помощи которой можно получить точные количественные значения коэффициента фракционной анизотропии и таким образом выявить наличие повреждения определенных проводящих путей при конкретной патологии.
Установлены варианты значений показателей фракционной анизотропии головного мозга в норме и при патологических изменениях, которые позволяют оценивать степень выраженности повреждения проводящих путей.
Изучены возможности прогнозирования течения некоторых нейродегенеративных заболеваний головного мозга по изменению коэффициента фракционной анизотропии, отражающего степень поражения проводящих путей. Впервые предложено использовать результаты диффузионной тензорной МРТ в качестве прогностического критерия поражения проводящих путей у больных с рассеянным склерозом: снижение коэффициента фракционной анизотропии может свидетельствовать о начале обострения заболевания, до того как возникли изменения в белом веществе головного мозга, видимые на традиционных МР-томограммах.
Практическая значимость
На основе проведенного исследования отработана методика сбора информации диффузионного тензора при выполнении МРТ. Разработана и внедрена в клиническую практику методика обработки информации диффузионной тензорной МРТ. Определены показатели коэффициента фракционной анизотропии головного мозга в норме и при некоторых неопухолевых нейродегенеративных заболеваниях головного мозга. Сформулированы практические рекомендации по применению этой методики МРТ с целью повышения эффективности диагностики рассеянного склероза, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, эпилепсии.
Использование предложенных методик у пациентов с данными заболеваниями позволяет повысить достоверность диагностики, что может существенно влиять на лечебную тактику.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Диффузионная тензорная МРТ является эффективной методикой в определении изменений вещества головного мозга на микроструктурном уровне, которые не видимы на традиционных МР-томограммах.
2. Методика позволяет провести количественную оценку интересующих зон и областей и подтвердить вовлечение в патологический процесс белого вещества головного мозга.
3. МР-трактография – это дополнительная методика лучевой диагностики при первичном обследовании пациентов с рассеянным склерозом, эпилепсией, болезнью Альцгеймера, болезнью Паркинсона, а также в контроле за эффективностью проводимого лечения.
4. Разработанная методика обработки данных диффузионной тензорной МРТ позволяет количественно и качественно оценивать микроструктурные нарушения в головном мозге, что является значимым критерием в определении степени вовлечения его структур в патологический процесс и возможном прогнозировании дальнейшего течения заболевания.
Реализация результатов работы
Результаты диссертационного исследования используются в практической работе отделений магнитно-резонансной томографии кафедры рентгенологии и радиологии, в клинике нервных болезней, областной клинической больницы, а также внедрены в учебный процесс на кафедре рентгенологии и радиологии Военно-медицинской академии.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: кафедре рентгенологии и радиологии Военно-медицинской академии (2008, 2009, 2010), заседаниях Санкт-Петербургского радиологического общества (2009), научной конференции ГВКГ им. Н.Н. Бурденко (2009), IX Всероссийской научно-практической конференции «Поленовские чтения» (2010), Невском радиологическом форуме (2011). По теме диссертации опубликовано 14 работ, из них 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. Внедрено 2 рационализаторских предложения (№12428/9 от 17.11.2010 и №12431/9 от 17.11.2010).
Личный вклад автора в выполнение данной работы
Автором лично проведено комплексное МР-исследование 118 пациентов. Детальному анализу были подвергнуты результаты МРТ с использованием традиционных импульсных последовательностей, с получением диффузионно-тензорных изображений.
Результаты комплексного обследования составили содержание работы и легли в основу положений, выносимых на защиту.
Тема диссертационного исследования тесно согласуется с научно-исследовательской работой кафедр: рентгенологии и радиологии; нервных болезней. Автор является исполнителем по теме НИР (Военно-медицинская академия, шифр «Тракт» № VMA.03.12.08.0609/0180), основные направления которых перекликаются с материалами диссертационного исследования.
Во всех совместных исследованиях по теме диссертации автору принадлежит формулирование общей цели и задач работы, а также анализ полученных данных.
Объем и структура диссертации
Диссертационная работа изложена на 152 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 66 отечественных и 199 иностранных авторов. Работа содержит 12 таблиц, 47 рисунков и 1 диаграмму.
Возможности лабораторной и инструментальной диагностики нейродегенеративных заболеваний головного мозга
Болезнь Паркинсона - хроническое прогрессирующее дегенеративное заболевание центральной нервной системы, клинически проявляющееся нарушением произвольных движений.
Болезнь Паркинсона относится к первичному, или идиопатическому, паркинсонизму. Различают также вторичный паркинсонизм, который может быть обусловлен различными причинами, например энцефалитом, избыточным приемом лекарственных препаратов, атеросклерозом сосудов головного мозга. Понятие "паркинсонизм" применяется к любому синдрому, при котором наблюдаются характерные для болезни Паркинсона неврологические нарушения (Артемьев, Д.В., 2001).
В России, по разным данным, насчитывается от 117000 до 338000 больных болезнью Паркинсона (Левин О.С., 2003). После деменции, эпилепсии и церебрососудистых заболеваний болезнь Паркинсона является наиболее частой проблемой пожилых людей, о чем свидетельствует ее распространенность в России (2006 год): 1,8:1000 в общей популяции, 1,0:100 в популяции тех, кому за 70, 1,0:50 в популяции тех, кому за 80 (Литвиненко И.В., 2006).
Происхождение болезни Паркинсона остается до конца не изученным, тем не менее в качестве причины заболевания рассматривается сочетание нескольких факторов: старение, наследственность, некоторые токсины и вещества. По данным некоторых авторов, повышенный уровень гомоцистеина, который является аминокислотой с эксайтотоксическим эффектом в ЦНС, представляет собой фактор риска развития сосудистых заболеваний и деменции, в частности, болезни Паркинсона (И.В. Литвиненко и соавт., 2010).
Согласно современным представлениям, наряду с болезнью Паркинсона (идиопатический или первичный паркинсонизм) выделяют симптоматический паркинсонизм (вторичный — токсический, нейролептический, сосудистый, посттравматический, постинфекционный, неопластический); и "пар 15 кинсонизм плюс", развивающийся при наследственных нейродегенератив-ных заболеваниях, таких, как оливопонтоцеребеллярная атрофия, болезнь Гентингтона. Считается, что приблизительно 60% - 80% случаев паркинсонизма приходятся на болезнь Паркинсона (Артемьев, Д.В., 2001). В настоящее время в связи с высокой частотой цереброваскулярной патологии увеличилось число случаев сосудистого паркинсонизма, который может развиваться как следствие перенесенных острых нарушений мозгового кровообращения, или быть проявлением дисциркуляторной энцефалопатии 3 стадии (Дамулин И.В., 2006, Суслина З.А. и соавт., 2006). При этом наиболее высокая заболеваемость инсультом отмечена в крупных городах России (Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2003; Скоромец А.А. и соавт., 2003; Одинак М.М. и соавт., 2003, 2007). В настоящее время изучение взаимосвязи паркинсонизма и когнитивных нарушений является одним из приоритетных направлений исследований в клинической неврологии. Однако до настоящего времени не разработана современная комплексная оценка когнитивных расстройств при болезни Паркинсона и синдромах паркинсонизма с учетом клинико-лабораторных, нейропсихологических данных, результатов нейровизуализа-ции, компьютерной ЭЭГ. Поэтому актуальной проблемой неврологии является совершенствование диагностики и коррекции когнитивных нарушений при болезни Паркинсона и синдромах паркинсонизма (Литвиненко И:В., 2006).
Хроническое прогрессирующее заболевание нервной системы, возникающее преимущественно в молодом и среднем возрасте - рассеянный склероз (PC). Это довольно распространенное заболевание. В мире, по разным данным, насчитывается около 3 млн. больных PC. В России зарегистрировано около 200 тыс. Распространение PC неодинаково в различных регионах. До недавнего времени было принято выделять три зоны, различающиеся по степени заболеваемости (G.Kurtzke, 1993). Зона высокого риска - более 30 случаев PC на 100 000 населения. К этой зоне относятся регионы, расположенные выше 30-й параллели на всех континентах. Зона среднего риска — от 5 до 29 случаев и зона низкого риска - менее 5 случаев на 100 000 населения. В России заболеваемость PC находится в пределах 20-40 случаев на 100 000 населения (Головкин В.И. , 2000; Бисага Г.Н., 2001). Ежегодно наблюдается увеличение числа пациентов с PC за счет истинного роста заболеваемости, а также за счет повышения качества диагностики и расширения возможностей терапии. Известно, что риск развития PC связан с местом проживания, принадлежности к определенной расе, этнической группе. В большей степени болезнь распространена среди лиц белого населения Земли. PC редко встречается в Японии, Корее, Китае.
Статистический анализ показал, что чаще рассеянным склерозом болеют женщины, и у них заболевание начинается в среднем на 1—2 года раньше. У мужчин преобладает неблагоприятная прогрессирующая форма течения заболевания (Головкин В.И., 2000; Гордеев Я.Я., 1998; Гусев Е.И., 2004).
Причины возникновения PC точно не выяснены. На сегодняшний день наиболее общепринятым является мнение, что PC может возникнуть в результате случайного сочетания у данного человека ряда неблагоприятных внешних и внутренних факторов. К неблагоприятным внешним факторам относятся частые вирусные и бактериальные инфекции, влияние токсичных веществ, радиации, особенности питания, геоэкологическое место проживания, особенно его влияние на организм детей, травмы, частые стрессовые ситуации. Генетическая предрасположенность к PC, вероятно, связана с сочетанием у данного индивидуума нескольких генов, обусловливающих нарушения прежде всего в системе иммунорегуляции (Шамрей Р.К., 1968; Головкин В.И., 2000).
В настоящий момент пересмотрена концепция патогенеза PC, по которой деструкция- нервной ткани обусловлена не только аутоиммунной- демие-линизацией и олигодендропатией, но и диффузными процессами нейродеге-нерации (Баркхоф Ф., 2001; DeracheN., 2005; Hesseltine S.M., 2006).
Методики высокопольной магнитно-резонансной томографии
Обследование больных начинали с применения быстрой поисковой программы (Localizer), с получением ориентировочных срезов головного мозга в сагиттальной, аксиальной и корональной плоскостях. Эти изображения в дальнейшем использовали для выполнения срезов в других плоскостях. Для лучшего сопоставления данных, полученных с помощью различных импульсных последовательностей в аксиальной плоскости, мы заранее сохранили и применяли традиционные ИП с одним и тем же полем обзора (230 мм), одинаковой матрицей (192x256), одинаковой толщиной среза (5 мм), межсрезовым расстоянием (gap 30% или 1,5 мм) и одинаковым размером векселя. Угол наклона срезов и их центры совпадали, чтобы добиться визуализации одного и того же вокселя. Угол наклона выбирали стандартно, для того чтобы добиться максимально возможного соответствия данных в различных точках динамического исследования. Линия наклона всего блока срезов проходила через нижнюю точку валика и колена мозолистого тела.
Далее использовалась импульсная последовательность pd+T2 ВИ, с помощью которой- проводилась предварительная оценка состояния структур и вещества головного мозга.
Параметры pd+T2 ВИ с использованием последовательности спинового эха: TR=2900 мс, ТЕ=14/86 мс, угол отклонения - 180, толщина среза - 5 мм, количество срезов - 19, матрица - 192x256 пикселей, FOV=230 мм, одно повторение, время сбора данных 2 мин 24 с. Изображения, взвешенные по протонной плотности, и Т2-ВИ (pd+T2 или dual echo), как правило, не несли дополнительной информации, но например использовались для того, чтобы определить количество бляшек рассеянного склероза у пациентов с этим заболеванием.
Для диагностики внутримозговых кровоизлияний, отека, глиозных изменений использовали специальную импульсную последовательность .инверсия-восстановление (TIRM или FLAIR).
Параметры импульсной последовательности TIRM: время повторения (TR) - 7840 мс, время эхо (ТЕ) - 114 мс, время инверсии (ТІ) - 2500 мс, поле обзора (FOV) - 230 мм, матрица - 192x256, угол отклонения - 180, толщина среза - 5 мм, количество срезов - 19, время - 2 мин 38 с. Все вышеперечисленные импульсные последовательности использовали для проведения1 дифференциальной диагностики с опухолями головного мозга или с внутримозговыми кровоизлияниями, а также другими патологическими морфологическими изменениями.
Таким образом, использованная нами методика и алгоритм применения стандартных импульсных последовательностей позволили исключить объемные и другие патологические образования головного мозга. Также мы могли сравнивать pd+T2-BHn TIRM с постконтрастными ТІ-ВИ у пациентов с рассеянным склерозом- для определения соотношения количества (и локализации) активных (накапливающих контрастное вещество) и неактивных очагов. Преконтрастные Т1-ВИ выполняли при исследовании пациентов с рассеянным склерозом, сравнивая их затем с постконтрастными изображениями для объективной оценки активности патологического процесса. При этом применяли методику вычитания из постконтрастных изображений прекон-трастных (цифровая субтракция). Параметры сканирования были точно такие же, как и в преконтрастной серии. Время повторения и количество повторений не менялось. Сканирование после введения контрастного вещества начиналось с отсрочкой 5 минут.
Параметры ТІ-ВИ с использованием турбо-спин-эхо последовательности со следующими параметрами: TR=500 мс, ТЕ=14 мс, FOV-230 мм, матрица —192x256, угол отклонения — 90, толщина среза - 5 мм, количество срезов - 19, одно повторение, время сканирования — 1 мин 28 с.
Диффузия является результатом теплового движения молекул. В магнитно-резонансной томографии диффузия характеризует движение молекул воды в ткани. Для создания диффузионно-взвешенных изображений определенные молекулы делаются чувствительными (различимыми) к диффузионному измерению. Благодаря этому может быть измерено движение молекул за определенный период времени. Использование сильных градиентных импульсов «отмечает» каждую молекулу воды в системе и их положение в направлении используемого градиента.
Диффузионно-тензорная визуализация (ДТВ) - магнитно-резонансная методика, которая позволяет получить информацию об интеграции структур белого вещества головного мозга и связях между этими структурами. Диффузионно-тензорные изображения (ДТИ) позволяют оценить диффузию молекул воды в биологических тканях. Об изотропной диффузии говорят, когда молекулы воды (протоны) диффундируют во всех направлениях одинаково, то есть, когда на их пути нет барьеров. При условии наличия таковых - например, миелиновая- оболочка проводящего нервного волокна — молекулы воды перемещаются преимущественно в одном направлении (по ходу волокна), и называется такая диффузия анизотропной (Рис. 1).
Для описания свойств диффузии, изменяющихся со сменой направления, используется математика тензоров. Диффузионные свойства молекул воды в веществе описываются девятью значениями (Dxx, Dxy, Dxz...) переменной Dij с индексами і и j, которые заменяют одну из букв х, у, z. Набор из девяти чисел Dij называется тензором второго порядка и может быть записан в виде таблицы: Dxx Dxy Dxz D = Dyx Dyy Dyz Dzx Dzy Dzz Тензор диффузии симметричен, и благодаря этому, для характеристики диффузионных свойств молекул воды (протонов) в ткани, достаточно шести коэффициентов тензора - трех диагональных и трех недиагональных. Они точно определяют форму эллипсоида диффузии, его размеры, ориентацию и положение в пространстве (вокселе) (Рис. 2)
Анализ изменений фракционной анизотропии
Из таблицы 7 и графика 1 видно, что коэффициент фракционной анизотропии во всех очагах рассеянного склероза снижен приблизительно в 2 раза, по сравнению с коэффициентом фракционной анизотропии в «контрольной» зоне, что обусловлено демиелинизирующим процессом в них. При этом разница между значениями КФА в «активных» и «неактивных» очагах составила приблизительно 20% (больше в «неактивных»). КФА в очагах с «диффузным» типом накопления контраста оказался выше, чем в очагах, с «кольцевидным» типом накопления, что вероятно обусловлено большей сохранностью миелиновой оболочки в очагах с «диффузным» типом накопления.
Из таблицы 7 также следует, что наши данные по сравнительному анализу значений коэффициента фракционной анизотропии в очагах рассеянного склероза незначительно отличаются от результатов других авторов. Различия могут быть обусловлены применяемым оборудованием, индукцией магнитного поля, градиентами, параметрами сканирования (время повторения, время эхо, время инверсии), объемом выборки, неоднородностью группы и т.д.
Для демонстрации различий коэффициента фракционной анизотропии приводим клиническое наблюдение. Больная N, 29 лет. Рассеянный склероз, активная фаза. Больна 5 лет, за это время перенесла 4 обострения. Выполнена МРТ. В левой теменной доле определяются два очага, интенсивно накапливающих контрастное вещество по типу «кольца» (а, стрелка). На ТІ-ВИ (в, стрелка) видно, что очаг (стрелка) замещен глиальной тканью, вокруг определяется зона отека (б, в, стрелки). КФА в «кольце», накапливающем контраст (а - ТІ-ВИ, г - карта фракционной анизотропии) равен 0,173±0,026, что свидетельствует об относительной сохранности проводящих путей в нем (рис. 30).
Больная N, 29 лет. Рассеянный склероз, активная фаза. Два очага в левой теменной доле, интенсивно накапливают контрастное вещество по типу «кольца» (а). На ТІ-ВИ (в) очаг (стрелка) замещен глиальной тканью, вокруг определяется зона отека (б, в). Таким образом, коэффициент фракционной анизотропии различается в разных типах очагов PC, что свидетельствует о различном состоянии (и сохранности) аксонов нервных клеток, проходящих через тот или иной очаг.
Анализ фракционной анизотропии с применением программного пакета функциональной статистической обработки данных (FSL) у пациентов (16 человек) с PC в динамике показал статистически значимое (р 0,05) снижение коэффициента фракционной анизотропии у одних и тех же пациентов в различных зонах интереса в разных временных точках (с интервалом 1 год), (Рис. 31). Следует отметить, что первая временная точка - это произвольно выбранное время исследования, а не первое сканирование в дебют заболевания.
Иллюстрация результатов статистической обработки данных с помощью FSL - снижение фракционной анизотропии в белом веществе лобных долей, р 0,005 (а - аксиальная плоскость) и колене мозолистого тела (б - аксиальная плоскость, в - корональная плоскость), (обведено).
Был измерен коэффициент фракционной анизотропии в указанных зонах. Результаты отражены на графике 2.
Из приведенного графика видно, что коэффициент фракционной анизотропии в первой временной точке был снижен в указанных зонах. Снижение коэффициента фракционной анизотропии в колене мозолистого тела и в полуовальном центре у пациентов в первой временной точке не превышало 5%. Значения во второй временной точке оказались снижены на 4,5%. При ретроспективном измерении коэффициента фракционной анизотропии у трех пациентов было выявлено его снижение конкретно в зонах, где в последующем появились очаги рассеянного склероза (рис. 32).
Пациент К. МРТ, pd-ВИ, аксиальная плоскость (рис. 32). Дебют заболевания в 2005 году, три обострения (2005, 2006, 2009 г.г.). В первой временной точке (а) в белом веществе полуовального центра по ходу тракта отмечается незначительное снижение коэффициента фракционной анизотропии (по сравнению с нормальным значением в этой локализации). Во второй временной точке (б) в этом участке определяется очаг рассеянного склероза (стрелка).
Пациент К. МРТ, pd-ВИ в разных временных точках (разница 6 месяцев). Иллюстрация возникновения нового очага рассеянного склероза: в первой временной точке (а, стрелка) интенсивность MP-сигнала соответствует неизмененному белому веществу, во второй временной точке (б, стрелка) отчетливо визуализируется очаг рассеянного склероза.
Пациент Д. МРТ, Т2-ВИ, аксиальная плоскость (рис. 33). Дебют заболевания в 2007 году, три обострения. Появление «нового» очага рассеянного склероза было зафиксировано при втором контрольном сканировании. При измерении КФА в этом участке во второй временной точке (б) было отмечено его снижение (0,396±0,039), а в первой временной точке коэффициент фракционной анизотропии соответствовал значениям неизмененного белого вещества, характерных для этой зоны (0,428±0,053).
Также имело место снижение коэффициента фракционной анизотропии в колене мозолистого тела, хотя новых активных очагов там во 2-й временной точке не появилось.
Обобщая результаты проведенного анализа, можно сделать предположение, что признаки очаговой демиелинизации могут быть определены с применением импульсной последовательности DTI раньше, чем с применением традиционных ИП.
Обобщая результаты исследования всех 64 пациентов с рассеянным склерозом, полученные по данным сканирования с использованием традиционных ИП, можно сделать вывод о том, что визуализация проявлений демиелинизирующего заболевания (в частности — рассеянного склероза) эффективна с точки зрения определения количества очагов PC и их пространственной диссеминации. Однако при проведении корелляционного анализа нами установлено, что четкой связи между этими показателями и типом течения и стадией (активная, неактивная) заболевания нет. Найдена зависимость клинических проявлений заболевания, характеризуемых показателями по шкале оценки степени инвалидизации (EDSS - Kurtzke J.F. 1983), от локализации очагов PC. Установлено, что активность процесса характеризуется накоплением-контрастного вещества «активными» очагами при его введении. Однако, не у всех пациентов это индицирует обострение заболевания. Нередко накопление контрастного вещества в очагах демиелинизации происходит после клинического регресса обострения, и сохраняется в фазе ремиссии. В" нашем исследовании лишь у 6 из 14 обследованных пациентов в стадии обострения (по клиническим данным) выявлено накопление контрастного вещества.
При использовании методики диффузионной тензорной магнитно-резонансной томографии, мы выяснили, что снижение коэффициента фракционной анизотропии характерно не только для участков демиелинизации (очагов.PG), но также для неизмененного белого вещества. Снижение КФА в некоторых зонах головного мозга имеет определенную связь с состоянием функциональных систем организма, и, соответственно, показателями по шкале оценки степени инвалидиза-ции (EDSS). Анализ данных, полученных при обследовании пациентов»с заболеванием в активной стадии показал, что при накоплении контрастного вещества очагом, PC по сплошному типу в нем присутствует снижение КФА, однако оно значительно меньше, чем в центре очага, накапливающего контраст по периферии, что говорит о наличии сохранных проводящих путей в таком очаге.
При ретроспективном анализе изменений фракционной, анизотропии у пациентов с рассеянным склерозом в динамике установлено, что «снижение КФА имело место — во второй и третьей контрольных временных точках — в колене мозолистого тела и белом веществе полуовального центра (где не появилось «новых» очагов PC). Это соответствовало ухудшению состояния пациентов: С учетом трех клинических случаев, когда мы наблюдали снижение КФА в первой и второй временных точках, конкретно в местах, где в третьей временной точке появился «новый» очаг PC, можно говорить о том, что патологический процесс в месте появления очага рассеянного склероза начинается раньше, чем это становится видно на МР-томограммах с традиционными импульсными последовательностями. Таким образом, можно говорить о наличии патологических микроструктурных изменений проводящих путей головного мозга, расположенных вне очаговых поражений. Наиболее чувствительной РШ для выявления таких изменений является диффузионная тензорная визуализация. Также для визуализации очагов рассеянного склероза целесообразно использование pd-ВИ.
Анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга в группе пациентов с болезнью Паркинсона
При сопоставлении оценок по шкалам оценки психического статуса, лобной дисфункции, Маттиса и показателей коэффициента фракционной анизотропии между ними обнаружена статистически значимая корелляция. Снижение коэффициента фракционной анизотропии, выявленное в белом веществе лобных долей и полуовального центра, выраженное в процентном соотношении больше (до 32% и 35% соответственно), чем в других зонах интереса, свидетельствует о наличии дегенеративного процесса в этих структурах, которые по данным многих авторов являются основным звеном в патогенезе болезни Альцгеймера, как первичного нейродегенеративного процесса.
Суммируя результаты, полученные при исследовании пациентов с болезнью Альцгеймера и болезнью Паркинсона, можно сделать предварительный вывод о том, что более значимое снижение фракционной анизотропии при неизме 106 ненном белом веществе головного мозга присутствует у пациентов более старшей возрастной группы с длительным течением заболевания и оно соответствует клиническим проявлениям (когнитивным нарушениям у пациентов с болезнью Альцгеймера и болезнью Паркинсона, наличием депрессивных расстройств при БП болезнью Паркинсона). Также, изменение микроструктур в базальных ядрах у пациентов с болезнью Паркинсона, сопровождающейся депрессивными расстройствами, обусловливает снижение фракционной анизотропии в этой локализации, свидетельствуя о причастности таламуса к формированию депрессии, в частности при данной патологии. Если рассматривать группу больных болезнью Паркинсона, дифференцируя её по возрастным параметрам и морфологическим изменениям белого и серого вещества мозга, видимым на традиционных MP-томограммах, можно говорить о микроструктурном повреждении белого вещества лобных, теменных долей, черной субстанции, присутствующем уже в начальных стадиях заболевания у пациентов с еще не выраженными дегенеративными и атрофическими изменениями головного мозга. Аналогично в случае с больными болезнью Альцгеймера - значительное снижение фракционной анизотропии соответствуют более выраженным атрофическим изменениям вещества головного мозга. Однако, ввиду отсутствия разброса по возрастному показателю (все больные в пределах 67-83 лет), корреляционную зависимость по этому признаку нам оценить не удалось.
Дифференциальная диагностика неопухолевых заболеваний головного мозга имеет в настоящее время большое медицинское и социальное значение, потому как, несмотря на развитие высокотехнологичных методов нейровизуализации, по прежнему является непростой задачей. Она зависит от возможности выделения в ходе диагностики пациента различных критериев, позволяющих на основе полученной информации соотнести выявляемые изменения с той или иной патологией.
Своевременная диагностика рассеянного склероза и ранняя терапия заболевания позволяют существенно затормозить его развитие, предотвратить быстрое наступление нетрудоспособности. Сложность ранней диагностики рассеянного склероза связана, в частности, с тем, что при последующем обострении могут появиться новые симптомы, а прежние - не повториться. В мире общепринятой считается оценка клинического статуса больных с помощью шкалы состояния функциональных систем (FSS) и расширенной шкалы оценки инвалидности по J.F. Kurtzke, 1983 (EDSS). Критерии МакДональда (McDonald et al., 2001), позволяют раньше поставить диагноз «рассеянный склероз», так как МРТ отражает как диссеминацию во времени (появление нового очага, накапливающего контраст в новом месте как минимум через 3 месяца после начала заболевания, или появление нового Т2 очага по сравнению с первоначальной МРТ, выполненной не ранее, чем через 30 дней) и пространстве (W. MacDonald et A. Hallidey, 1977). Тем не менее, по данным многих авторов, во многих случаях диагноз ставится поздно, и это препятствует своевременному началу терапии (Головкин В.И., Поздняков А.В., Камынин Ю.Ф., Мартене И.С., 2010).
По результатам наших исследований, у пациентов с ремиттирующим и рецидивирующе-ремиттирующим типами течения рассеянного склероза была обнаружена MP-семиотика, которая при сопоставлении с данными анамнеза, в соответствии с критериями МакДональда, давала оценку клинической картины заболевания (наличие у пациентов обеих подгрупп МР-признаков демиелинизирующего процесса в виде гиперинтенсивных на Т2-ВИ и TIRM очагов в белом веществе головного мозга). Наши данные о присутствии корреляционной связи между локализацией очагов и степенью неврологических нарушений у больных рассеянным склерозом (диаграмма 1) совпадают со статистическими данными многочисленных научных исследований (Н.В. Нуднов и др., 1998): именно локализация очагов рассеянного склероза играет основную роль в формировании клинической картины заболевания — тяжести течения, выраженности неврологических расстройств.
![Возможности совмещенной позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии в диагностике глиальных опухолей головного мозга [Электронный ресурс]](/i/i/4485/203355.png "Возможности совмещенной позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии в диагностике глиальных опухолей головного мозга [Электронный ресурс] Бойков Игорь Валерьевич")
