Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы неировизуализации в оценке тяжести и прогнозировании исходов черепно- мозговой травмы (обзор литературы) 13
1.1. Социальное значение проблемы черепно-мозговой травмы (в мире и России) 13
1.2. Роль методов нейровизуализации в исследованиях пациентов с ЧМТ 15
1.3. Классификации ЧМТ 16
1.4. РольКТ в исследовании ЧМТ, КТ-классификация 20
1.5. Роль МРТ в исследовании ЧМТ 22
1.6. МРТ-классификация ЧМТ 27
1.7. Другие методы нейровизуализации 28
1.8. Диффузионно-тензорная МРТ и МР-трактография со структурной и количественной оценкой повреждений 29
1.8.1 Диффузные аксональные повреждения 29
1.8.2. Диффузионно-тензорная МРТ в исследованиях пациентов с ЧМТ 31
1.9. Оценка церебральной гемодинамики с помощью количественных методов 32
1.10. Радиационная безопасность 38
Глава 2. Клинические наблюдения и методы исследования 42
2.1. Клинические наблюдения 42
2.1.1. Клинические наблюдения с исследованием проводящих путей головного мозга с помощью ДТ МРТ в норме и при ДАП 49
2.1.2. Клинические наблюдения с исследованием регионарного мозгового кровотока при помощи КТ-перфузии 51
2.1.3. Клинические наблюдения с исследованием мозгового кровообращения в динамике травматической болезни
мозга методом КТ-перфузии 52
2.2. Методы исследования 52
2.2.1. Компьютерная томография 52
2.2.2. Магнитно-резонансная томография 56
Глава 3. Данные нейровизуализации локализации и уровня повреждения мозга с учетом механизмов травмы, тяжести состояния пострадавших и исходов 61
3.1. Сопоставление чувствительности КТ и МРТ 61
3.2. Расширенная МРТ градация уровня поражения мозга 68
3.3. Обсуждение 93
Глава 4. Количественная и качественная оценка состояния проводящих путей головного мозга с помощью диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии в норме и при диффузных аксональных повреждениях 98
4.1. Исследование структуры мозолистого тела и кортикоспинальных трактов в остром периоде ЧМТ 98
4.2. Динамическое исследование структуры мозолистого тела и кортикоспинальных трактов 105
4.3. Обсуждение 127
Глава 5. Особенности регионарного мозгового кровотока при тяжелой травме мозга 134
5.1. Результаты 134
5.2. Обсуждение 147
Глава 6. Клиническое и прогностическое значение компьютерно- томографического исследования мозгового кровообращения в динамике травматической болезни мозга 154
6.1. Результаты 154
6.1.1. Динамика регионарного мозгового кровотока в полушарных структурах мозга 154
6.1.2. Показатели кровотока в стволе мозга 169
6.1.3. Исследования кровотока в стволе мозга в динамике 1 6.2. Приложение к главе 6 182
6.3. Обсуждение 189
Заключение 195
Выводы 210
Практические рекомендации 212
Список литературы
- Роль методов нейровизуализации в исследованиях пациентов с ЧМТ
- Клинические наблюдения с исследованием проводящих путей головного мозга с помощью ДТ МРТ в норме и при ДАП
- Расширенная МРТ градация уровня поражения мозга
- Динамическое исследование структуры мозолистого тела и кортикоспинальных трактов
Введение к работе
Актуальность проблемы
В большинстве развитых стран черепно-мозговая травма (ЧМТ) является основной причиной смерти и инвалидизации в популяции до 44 лет [Коновалов А.Н. и соавт., 1998-2002; Лихтерман Л.Б. и соавт.,1998; Яковенко И.В., 2008]. Согласно данным ВОЗ (2004), основная причина тяжелой ЧМТ в разных странах - это дорожно-транспортные происшествия (ДТП).
При дорожно-транспортных травмах доминируют механизмы ускорения-замедления в разных сочетаниях с ротационным компонентом и ударно-противоударными воздействиями, что обусловливает преобладание в структуре ЧМТ диффузных аксональных повреждений (ДАП), наряду с очаговыми и многоочаговыми ушибами мозга и внутричерепными кровоизлияниями [Корниенко В.Н. и соавт., 2003,2009; Ахадов Т.А. и соавт., 2005, Трофимова Т.Н. и соавт., 2005; Доровских Г.Н., 2007, Крылов В.В.и соавт., 2010; Gennarelli Т., 1982, 1986; Reilly P. and Bullock R., 2005].
До последнего времени не было метода точной прижизненной диагностики распространенности и тяжести ДАП, поскольку КТ и рутинные МРТ слабо дифференцировали такого рода повреждения [Gentry L., et al.,1988; Kelly A., et al., 1988]. Было показано, что при КТ-исследованиях только у 10% пациентов с ДАП в остром периоде выявляется классическая картина диффузного повреждения, характеризующаяся точечными геморрагиями в области мозолистого тела, на границе белого и серого вещества больших полушарий, а также в области ствола, чаще среднего мозга [Blumbergs P.,et al., 1994,1995]. В остром периоде, при микроструктурных повреждениях белого вещества, подкорковых образований, ствола мозга, которые не сопровождаются микрогеморрагиями, компьютерная томография обладает низкой чувствительностью. Данные отсроченных КТ могут быть относительно нормальными или характеризоваться атрофией мозга с расширением желудочков и субарахноидальных пространств [Whyte J.,et al., 1993; Diaz-Marchan P., et al.,1996]. Поэтому актуальным является использование более чувствительных методов диагностики диффузного аксонального повреждения мозга.
Применение МРТ в режимах T2-FLAIR и Т2*градиентного эха позволило более точно диагностировать и прогнозировать исходы тяжелой ЧМТ в зависимости от уровня повреждения полушарных и стволовых структур мозга [Firsching R., et al., 2001, Mannion R., et al.,2007]. Было показано, что диффузионно-взвешенная МРТ (ДВИ) выявляет повреждения, невидимые даже на Т2, Т2* и T2-FLAIR МРТ [Huisman Т., et al.,2003]. Внедрение такого метода, как диффузионно-тензорная МРТ (ДТ МРТ), открыло новые возможности в количественной и качественной оценке повреждений проводящих путей головного мозга, получении их трехмерных изображений, и, тем самым, в клинических условиях, in vivo, визуализации степени выраженности ДАП [Liu A., et al.,1999; Arfanakis К., et.al.,2002; Huisman T.,et al. 2004; Wilde E.,et al.,2006; Benson R., et.al., 2007; Kim J., et.al.,2008].
Было выявлено, в частности, что изменение показателей ДТ МРТ отражает последовательность процессов дегенерации аксонов и миелиновых оболочек проводящих путей, приводящих к их деструкции и атрофии через несколько месяцев и даже лет после ДАЛ [Naganawa S., et al., 2004; Knaap M. van der, 2005; Xu J., et al., 2007; Rutgers D., et al., 2008; Sidaros A., et.al.,2008; SugiyamaK., et al., 2009].
До последнего времени не было динамических исследований проводящих путей головного мозга с трехмерной реконструкцией как мозолистого тела, так и кортикоспинальных трактов при тяжелой степени ДАЛ. Остаются неясными также вопросы о том, какая степень деструкции проводящих путей приводит к грубым расстройствам сознания, дезинтеграции психической деятельности и нарушениям двигательных функций, возможно ли с помощью ДТ МРТ идентифицировать не только дегенерацию, но и регенерацию мозга в процессе восстановления нарушенных функций мозга.
В патогенезе ЧМТ большое значение имеет исследование нарушения мозгового кровообращения. Со времен классических работ Kety S., Schmidt С. [1948] постоянно ведутся поиски наиболее адекватных в клинике методов количественной оценки объемного регионарного мозгового кровотока, с использованием радиоактивного Хе, позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), однофотонной эмиссионной томографии (ОФЭКТ), компьютерной томографии со стабильным ксеноном (КТ Хе), КТ перфузии, перфузионно-взвешенной МРТ и др. [Кондаков Е.Н.,1973; Кривошапкин А.Л., 1982; Гайдар Б.В. 1984,1990; Глазман Л.Ю., и соавт., 1988; Шахнович А.Р. и соавт., 1996; Пронин И.Н. и соавт., 2005, 2007; Lassen N.A., et al.,1966,1976; Axel L. et al., 1980; Konig M. et al.,1998; Ritter A., et al., 1999; Latchaw R. et al., 2002; Haacke E., et al.,2010]. Каждый из этих методов имеет свои недостатки и преимущества, обусловленные разной доступностью, соотношением цены и качества, безопасностью для пациентов и.т.д. Перфузионная КТ - один из сравнительно новых методов малоинвазивной визуализации и количественного картирования мозгового кровотока, который может быть использован у пациентов с различной тяжестью состояния при сосудистых, опухолевых заболеваниях и травматических поражениях головного мозга [Пронин И.Н. и соавт., 2005; Axel L.,1980; Konig М. et al.,1998; Wintermark M. et al., 2001, 2004, 2005].
В литературе имеются единичные сообщения о применении КТ-перфузии в оценке количественных показателей объемного регионарного мозгового кровотока, а также их прогностического значения при тяжелой черепно-мозговой травме. Однако, в них не учитывался доминирующий вид очагового или диффузного повреждения мозга, не были проведены исследования кровотока в стволе мозга.
Таким образом, актуальным является изучение структурных нарушений мозга с помощью разных последовательностей МРТ, а также состояния церебральной гемодинамики методом КТ-перфузии, что позволит выявить новые звенья патогенеза и критерии прогноза, а также оптимизировать диагностический алгоритм при тяжелой ЧМТ.
Цель исследования
Изучить структурные и гемодинамические нарушения головного мозга при тяжелой черепно-мозговой травме по данным динамических клинических и компьютерно-магнитно-резонансно-томографических исследований.
Задачи исследования
1. Исследовать взаимосвязь тяжести, локализации и уровня повреждения
полушарных и стволовых структур мозга по данным клинических, КТ и МРТ
сопоставлений.
-
Изучить клиническое значение диффузионно-тензорной МРТ при диффузных и очаговых повреждениях мозга.
-
Исследовать динамику структурных повреждений проводящих путей головного мозга на модели диффузного аксонального повреждения.
4. Определить особенности регионарного полушарного мозгового
кровотока и кровотока в стволе мозга по данным перфузионной компьютерной
томографии при очаговых и диффузных повреждениях мозга в остром периоде
ЧМТ и в динамике.
5. Изучить прогностическое значение структурных и гемо динамических
изменений головного мозга и разработать показания к динамическим КТ и
МРТ-исследованиям с целью оптимизации диагностического алгоритма при
тяжелой черепно-мозговой травме.
Научная новизна
Впервые предложена расширенная МРТ классификация локализации и уровня повреждения ствола мозга и полушарных корково-подкорковых структур, данные которой достоверно коррелируют с клинической оценкой тяжести состояния пострадавших по шкале комы и исходов Глазго, что свидетельствует о ее прогностическом значении.
Получены новые данные о патогенезе и динамике диффузных и очаговых повреждений мозга, количественных и качественных изменениях проводящих путей головного мозга.
Впервые показано, что диффузное аксональное повреждение, являясь пусковым механизмом дегенеративных изменений проводящих путей с их последующей атрофией, может рассматриваться в качестве клинической модели многомерного «расщепления мозга» с нарушением комиссуральных (межполушарных), ассоциативных (внутриполушарных) и проекционных (корково-подкорковых и подкорково-стволовых) трактов белого вещества.
Результаты исследования дополнили современную концепцию травматической болезни мозга новыми данными о структурной перестройке проводящих путей головного мозга в разные сроки после травмы с учетом динамики клинического состояния и исходов.
Изучены особенности регионарного мозгового кровотока и его взаимосвязь с тяжестью диффузного и очагового повреждения, смещениями и сдавлениями мозга.
Впервые, с помощью КТ-перфузии, установлены количественные параметры объемного кровотока в стволе мозга у пострадавших в коме вследствие травмы с учетом динамики и исходов травматической болезни.
Практическая значимость
Разработанные показания к использованию разных последовательностей МРТ (ТІ, Т2, T2-FLAIR, диффузионно-взвешенное изображение - ДВИ, градиентное эхо Т2* (SWAN), ДТ МРТ), а также перфузионной КТ позволяют оптимизировать диагностический алгоритм при тяжелой ЧМТ.
Сопоставление клинических признаков тяжести травмы и ее исходов, количественных и качественных показателей структурных повреждений мозга и сопутствующих изменений кровотока определило важные в практическом отношении прогностические критерии. Полученные данные позволяют использовать их для оптимизации тактики лечения тяжелой ЧМТ, что позволит улучшить ее исходы.
Разработанная классификация локализации и уровня поражения мозга с использованием разных последовательностей МРТ может быть полезным инструментом для создания банка данных по черепно-мозговой, проведения клинических исследований сравнительной эффективности методов интенсивной терапии и нейрохирургии.
Положения, выносимые на защиту
Среди основных причин тяжелой черепно-мозговой травмы доминируют дорожно-транспортные происшествия с преобладающим механизмом ускорения-замедления в разных сочетаниях с ротационным компонентом и ударно-противоударными воздействиями, что обусловливает преобладание в ее структуре диффузных аксональных повреждений (ДАЛ), наряду с очаговыми и многоочаговыми ушибами мозга и внутричерепными кровоизлияниями.
Применение МРТ в режимах T2-FLAIR, ДВИ, ДТИ повышает возможности нейровизуализации негеморрагических повреждений белого вещества, подкорковых образований, таламуса и ствола мозга, что следует учитывать при построении диагностического алгоритма.
Расширенная МРТ-классификация локализации и уровня повреждения ствола мозга и полушарных корково-подкорковых структур достоверно коррелирует с клинической оценкой тяжести состояния пострадавших по шкале комы и исходов Глазго, повышая прогностическое значение метода.
Диффузное аксональное повреждение является пусковым механизмом дегенеративных изменений проводящих путей с их последующей атрофией и может рассматриваться в качестве клинической модели многомерного «расщепления мозга» в результате повреждения комиссуральных, ассоциативных и проекционных трактов белого вещества.
Компьютерная томография в режиме перфузии обеспечивает быструю и прогностически значимую оценку объемного кровотока в полушарных и стволовых структурах мозга, наиболее низкие уровни которого регистрируются в очагах геморрагического повреждения.
Показатели объемного кровотока в стволе мозга у больных с тяжелой, средней тяжести и легкой травмой мозга характеризуются определенной стабильностью диапазона, и их критическое снижение наблюдается только при первичных геморрагических и вторичных дислокационных повреждениях ствола.
Применение диффузионно-тензорной МРТ и перфузионной компьютерной томографии в динамике с учетом биомеханики травмы и клинического состояния пациента существенно расширяют возможности диагностики и прогноза структурных и гемодинамических нарушений при черепно-мозговой травме и выбора лечебной тактики.
Апробация работы
Представленные в работе результаты доложены на: 1-ой научно -практической конференции нейрохирургов и неврологов Северо-Запада России. (Калининград 2005); IV съезде нейрохирургов России (Москва 2006); 31 Конгрессе Европейского общества нейрорадиологов (Geneva, Switzerland, 2006); V Международной конференции «Высокие технологии XXI века» (Бенидорм, Испания, 2006); Невском радиологическом форуме «Новые горизонты» (С.-Петербург, 2007); 5 Конгрессе нейрохирургов стран Причерноморья (Краснодарский край, Россия, 2007); 32 Конгрессе Европейского общества нейрорадиологов (Genoa, Italy, 2007); 13 Европейском мультидисциплинарном нейротравматологическом конгрессе (Heidelberg, Germany, 2008); 6 Конгрессе нейрохирургов стран Причерноморья (Istanbul, (Turkey, 2009); III Всероссийском национальном конгрессе «Радиология 2009» (Москва, 2009); Невском радиологическом форуме (С.-Петербург, 2009); V съезде нейрохирургов России (Уфа, 2009); Международной конференции по последним достижениям нейротравматологии (ICRAN-2010, С.-Петербург, 2010); Всемирном конгрессе нейрорадиологов (Bologna, Italy,2010); 14 Европейском конгрессе нейрохирургов (Rome, Italy, 2011); Невском радиологическом форуме (С.-Петербург, 2011); Сибирском международном нейрохирургическом форуме (ICRAN, Новосибирск, 2012); 9 Азиатском Конгрессе нейрохирургов (Istanbul, Turkey,2012); на сессии Ученого Совета НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН по итогам научно-исследовательских работ (Москва, 2011).
Официальная апробация диссертации состоялась 13 декабря 2012 года на расширенном заседании проблемной комиссии №3/12 НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н.Бурденко РАМН.
Публикации
Материалы диссертации опубликованы в виде 80 печатных работ в отечественных и зарубежных научных изданиях, 12 глав в 8 монографиях, включая одну монографию в соавторстве, а также 14 публикаций в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из 6 глав, включает следующие разделы: введение, обзор литературы, клинические наблюдения и методы исследования,
результаты собственных исследований и их обсуждение, заключение, выводы, практические рекомендации, указатель литературы, включающий 288 источников (52 отечественных и 236 зарубежных). Диссертация изложена на 250 страницах и содержит 36 таблиц и 86 рисунков.
Внедрение результатов работы Основные положения работы внедрены в лечебно-диагностическую практику ФГБУ «НИИ Нейрохирургии им.акад.Н.Н.Бурденко» РАМН. Публикация результатов в рецензируемых журналах, монографиях под редакцией академика РАН и РАМН А.Н.Коновалова (2005,2012), академика РАН и РАМН А.А.Потапова (2003), академика РАМН В.Н.Корниенко (2006,2008,2009). Выступления на российских и международных конференциях, включение новых данных о патогенезе, диагностических и прогностических критериев травматической болезни мозга в лекционные программы курсов и обучающих семинаров повышения квалификации нейрохирургов, рентгенологов, неврологов, анестезиологов-реаниматологов, лекционную программу обучающих курсов Всемирной федерации нейрохирургических обществ.
Роль методов нейровизуализации в исследованиях пациентов с ЧМТ
В 1970-х годах при внедрении компьютерной томографии (КТ) стало возможным визуализировать изменения мозга in vivo. В 1980-х появились магнитно-резонансные томографы с разнообразными технологиями визуализации структуры и функций мозга. Технологический прогресс лег в основу экспоненциального улучшения качества изображения, которое продолжается до сих пор. Начало XXI века является «золотым» временем нейровизуализации с ее современными возможностями изучения структурно-функциональной целостности мозга и понимания фундаментальных основ функционирования мозга в норме и при патологии. При ЧМТ необходимо выяснить механизм травматического повреждения, распространенность, степень поражения головного мозга и черепа. Своевременно установив эти факторы, возможно избежать многих осложнений, скорректировать мероприятия по защите головного мозга от необратимых изменений [23]. Различные методы неировизуализации играют важнейшую роль в выявлении повреждений, их классификации , оценке распространенности, сортировке пациентов для экстренных хирургических вмешательств или консервативного лечения. Наиболее современные модальности КТ и МРТ позволяют глубже понимать патофизиологию ЧМТ, определять первичность и вторичность повреждений мозга [127,210а]. Первичные повреждения мозга возникают в результате непосредственного воздействия травмирующих факторов, вторичные являются результатом воздействия таких факторов, как нарушение проницаемости ГЭБ, отека, набухания, повышения интракраниалыюго давления, смещений и деформаций мозга, гипотензии, гипоксии, нарушения осмотического гомсостаза и т.д. Вторичные факторы могут быть предупреждены или излечены, что зависит от своевременной и правильной диагностики, организации и качества нейрохирургической помощи [40,127,210а].
Широкое применение различных методов визуализации показало, что один метод исследования не может быть чувствительным для всех форм ЧМТ и ее последствий, а также оценки широкого спектра патофизиологических реакций мозга, возникающих в разные периоды после травмы. Основой для построения классификации повреждений при травме должна быть клинико-морфологическая характеристика ЧМТ [40]. Долгое время делались попытки оптимально классифицировать ЧМТ, и до века неировизуализации основной акцент был сделан на клинических проявлениях, продолжительности комы, посттравматической амнезии, неврологических и вегетативных расстройствах, а также на результатах патоморфологических исследований погибших от ЧМТ [15,16,19,27,28,29,39,50]. В эру компьютерной томографии были разработаны классификации, основанные на прижизненной морфологической характеристике травмы мозга. Так, была разработана КТ-классификация, согласно которой, выделены разной степени тяжести очаговые ушибы и диффузные повреждения, внутричерепные кровоизлияния и гематомы [19,22,50].
Кроме того, с учетом характера и опасности инфицирования внутричерепного содержимого, ЧМТ делят на закрытую и открытую. К первой относят повреждения, при которых отсутствуют нарушения целостности покровов головы, либо имеются раны мягких тканей без повреждения апоневроза. Переломы костей свода, не сопровождающиеся ранением мягких тканей, включены в закрытые повреждения черепа. К открытой относят повреждения, при которых имеются раны мягких покровов головы с повреждением апоневроза, переломы костей свода с ранением прилежащих тканей, либо переломы основания черепа, сопровождающиеся кровотечением или ликвореей (из носа или уха). При целостности твердой мозговой оболочки открытую ЧМТ относят к непроникающей, а при нарушении ее целостности - к проникающей [29,50].
Исходя из разработок НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко, классификацию ЧМТ следует основывать на ее биомеханике, виде, типе, характере, форме, тяжести повреждений, клинической фазе, периоде течения, а также исходе травмы [39,50].
По биомеханике различают ЧМТ: 1) ударно-противоударную,2) ускорения-замедления, 3) сочетанную. По виду повреждения: 1) очаговые, 2) диффузные, 3) сочетанные. По генезу повреждения мозга при ЧМТ дифференцируют: 1) первичные повреждения - очаговые ушибы и размозжения мозга, диффузные аксональные повреждения, первичные внутричерепные гематомы, разрывы ствола, множественные виутримозговые геморрагии, 2)
Клинические наблюдения с исследованием проводящих путей головного мозга с помощью ДТ МРТ в норме и при ДАП
Для оценки КТ-признаков диффузного аксонального повреждения мозга использовали классификацию Marshall L., et al., (1991) [184].
Очаговые ушибы корково-подкорковой локализации оценивали по следующей КТ - градации [22]: 1 - очаг низкой плотности, 2- геморрагический очаг смешанной плотности, 3 - внутримозговые гематомы на фоне очага смешанной плотности.
Наличие и локализацию субарахноидального кровоизлияния (САК) оценивали по следующим категориям: 0 - нет, 1 - конвекситальное, 2 -базальное, 3 - конвекситальное + базальное. Учитывали также наличие внутрижелудочкового кровоизлияния.
Состояние мезенцефальных цистерн оценивали по следующим категориям: 0 - нормальные, 1 - умеренное сужение, 2 - асимметричная деформация, 3 - грубое сужение и/или деформация, 4 - не визуализируются.
Исходы оценивали через 6 месяцев после травмы по шкале исходов Глазго: хорошее восстановление, умеренная инвалидизация, глубокая инвалидизация, вегетативное состояние, смерть [154].
Исследования были проведены на МРТ 1.5Т (Signa Excite, GE) и З.ОТ (General Electric Signa HDxt) в режимах ТІ, Т2, Т2-FLAIR, градиентного эха (Т2 , 2D, 3D или SWAN), режиме диффузии (b=1000) (в аксиальной проекции). При наличии больших объемов внутримозговых очагов повреждения или интракраниальных скоплений крови при необходимости выполнялись сагиттальная и фронтальная проекции.
Диффузионно-тензорную МРТ проводили с использованием импульсной последовательности ДВ SE ЕРІ в трех проекциях со следующими параметрами - для МРТ 1,5Т: TR/TE, мсек - 8000/93,2; направления диффузионного градиента и повторы - 6/4; матрица - 256/256; толщина среза/зазор, мм - 5/0; поле обзора, см /размер вокселя (ммЗ) - 24/1,9x1,9x5; 27 срезов; всего 189 изображений; продолжительность исследования- 4 мин в одной проекции [44]; для MPT 3,0Т TR/TE, мсек - 8000/96; направления диффузионного градиента и повторы - 33/2; матрица - 256/256; толщина среза/зазор, мм - 4/0; поле обзора, см /размер вокселя (ммЗ) - 24/1,9x1,9x4; продолжительность исследования - 3 мин. 40сек. в одной проекции.
Для исследования, представленного в главе 4, всего проведено 84 МРТ-исследования с применением ДТ МРТ (в том числе и повторных). Из них 75 на MPT 1.5Т (Signa Excite, GE) и 9 на МРТ ЗТл (General Electric Signa HDxt).
ДТ MPT выполняли для шести направлений диффузионного градиента, после чего данные пересылались на рабочую станцию Advantage 4.3, оснащенную специализированным программным обеспечением для обработки ДТИ и трактографии.
Были получены показатели измеряемого коэффициента диффузии (ИКД) и фракционной анизотропии (ФА) билатерально: в колене и валике мозолистого тела, в заднем бедре внутренней капсулы (ЗБВК), ножках мозга, на уровне моста (по ходу пирамидных, в частности, кортикоспинальных трактов, КСТ). Области интереса устанавливали вручную в проекции изучаемых анатомических структур вне зависимости от наличия или отсутствия очагов повреждения, и они включали количество пикселей, соответствующее размерам изучаемой анатомической структуры на данном срезе. Средние показатели ИКД и ФА со стандартными отклонениями были получены как для пациентов, так и для контрольной группы в одних и тех же анатомических структурах.
Фракционная анизотропия характеризует пространственную ориентацию волокон и обозначает насколько больше диффузия вдоль одного направления по сравнению с другими, и используется как количественный показатель степени диффузионной анизотропии [69,214,215,246]. Величина ФА колеблется от 0 до 1, где 0 - это максимальная изотропная диффузия в идеальной сфере, 1 58 максимальная анизотропная диффузия в гипотетическом длинном цилиндре с минимальным диаметром. Диффузионная анизотропия меняется в разных отделах белого вещества, отражая различие миелинизации волокон, диаметра, направленности. Измеряемый коэффициент диффузии отражает общее диффузионное движение воды, измеряется в мм2/сек (Рис. 2.7а).
На двухмерных цветных картах ФА зоны высокой анизотропии (например, мозолистое тело) представлены ярко красным, низкой - серое вещество - голубым и желтым (Рис.2.76). Направление наиболее высокой диффузии может быть визуализировано при помощи 3-х цветов и графически показано на двухмерных картах, при этом красный цвет показывает доминантную ориентацию диффузии слева направо (комиссуральные волокна), зеленый - спереди - назад (ассоциативные волокна), синий - сверху вниз (проекционные) (Рис.2.7в). Были сделаны 3D реконструкции кортикоспинальных трактов и мозолистого тела для пациентов и здоровых добровольцев (Рис.2.7г,д).
Рис. 2.7. Диффузионно-тензорная МРТ здорового добровольца: а - ИКД-карта; б - карта фракционной анизотропии; в - 20-структурная карта с применением цветового кодирования; г - 3D реконструкция мозолистого тела; д - 3D реконструкция кортикоспинальных трактов. Для построения трехмерного изображения мозолистого тела (МТ) первоначальное определение зоны интереса осуществлялось на среднесагиттальном уровне вокруг МТ на двухмерных картах фракционной анизотропии. Построение трехмерных изображений кортикоспинальных трактов (КСТ) осуществлялось с определения начальной зоны интереса на уровне моста, по ходу КСТ с двух сторон, и конечной зоны интереса на 5-10 мм ниже уровня моторной коры. Выбор комиссуральных и проекционных трактов для трехмерного построения был обусловлен тем, что мозолистое тело сравнительно легко выделяется при ДТ МРТ на среднесагиттальном уровне с использованием цветной карты фракционной анизотропии (ФА), а кортикоспинальные тракты имеют достаточно четкую однонаправленность. Другие тракты более трудны для выделения, особенно с условием высокой повторяемости и воспроизведения [200,281].
При повторных исследованиях зоны интереса на уровне моста в большинстве случаев были меньше, чем при исследованиях в остром периоде, это было необходимым условием при трактографии для исключения других, параллельно идущих, соседних трактов, при наблюдавшейся валлеровской дегенерации и уменьшении объема КСТ [282].
Данные обследования и результатов лечения всех пациентов были занесены в электронную базу данных. Статистическая обработка полученных данных и анализ результатов исследования выполнены с использованием программы Excel и прикладных статистических пакетов STATISTICA 6.0, 8.0 for Windows, «R». Расчет проводился для относительных, абсолютных и ранговых величин. Данные статистического анализа: минимальные и максимальные значения, средние значения, ошибки средних, медианы, стандартные отклонения, 10% и 90% персентили, коэффициенты ранговой корреляции Спирмена, уровни статистической значимости заносили в таблицы. Для выявления статистической достоверности различий между измерениями в зонах интереса справа и слева у пациентов и контрольных объектов был применен t-критерий Стьюдента. Различия в группах определяли также при помощи критерия однородности %2, а также критерия однородности Wilcoxon (различия признавались существенными при р 0,05). Для исследования зависимости между ИКД, ФА и ШКГ, ШИТ был произведен расчет коэффициентов ранговой корреляции Спирмена.
Расширенная МРТ градация уровня поражения мозга
Повторные ДТ МРТ проведены 22 пострадавшим, из них 9 пациентам - в сроки от 4 до 9 недель, 13-й пациентам - в сроки от 3 до 36 месяцев. Кроме того, у трех пациентов МРТ исследования были выполнены три и более раз.
Анализ первых МРТ-исследований, выполненных в сроки от 2 до 21 суток после травмы показал, что только у четырех из 22 пациентов были признаки полушарных повреждений, а у 18 пациентов, наряду с полушарными повреждениями, выявляли признаки повреждения ствола на уровне среднего мозга (п=16) и моста (п=2) (Табл.4.10).
Качественный анализ данных ДТ МРТ с построением трехмерных изображений проводящих путей показал, что при первом исследовании в сроки от 2 до 22 суток после травмы у четырех пациентов структура мозолистого тела и у пяти пациентов структура кортикоспинальных трактов не отличалась от аналогичных изображений у здоровых добровольцев (Рис.4.3, 4.4). Причем нормальные трехмерные структуры МТ и КСТ при первом исследовании наблюдались как у пациентов с благоприятным исходом, так и с исходом в тяжелую инвалидизацию.
Ж.,ЗО лет, (см.рис.4.3). З года после травмы . T2-FLAIR MPT (а) -выраженных изменений не выявляет, ТІ MPT (б) - атрофия мозолистого тела, трактография (в) - частичное истончение и потеря волокон МТ. Исход - умеренная инвалидизация.
У трех пациентов при повторном исследовании через месяц после травмы структура МТ оставалась нормальной, один из них к этому времени достиг хорошего восстановления, один - умеренной инвалидизации и состояние третьего соответствовало тяжелой инвалидизации. При оценке этого пациента через три года после травмы было установлено, что он достиг хорошего восстановления (Табл. 4.10, наблюдение №7).
Основные шзактернстшаї анализируемой группы пострадавших. гЛп Возраст пол шкг-в первие сутюі Длительность коша(СУЙ МРТ-шнные повторных ксслспований Клинические данные ШИГ" Змес ШИГ" 3кес
Поражение ствола Кортико-сшгдалыще тракты Мозолистое тело 1 24 и 5 8 " Норма Норма Восстановление ориентировки к 32 дню. Регрессирующий умеренный гешпарез справа. Хорошее восстановление 2 1? ж 6 15 + Асимметрия, кужесггоава Норма Восстановление ориентировки к ЗР дню. Дизартрия, легкие гештаоез слеш, атаксия Умереннаяинвалидизацня 3 9 « 3 + Отсутствие визуализации справа, истончение Частичная атрофия Восстановление ориентировки к 36 дню после травмы. Глубокий геыипзреэ слева. Тяжелая нквалтщизацпя 4 30 ж 5 7 - Норма Частичная атрофия К \ мес, контакт, амнестическая спутанность более 3 мес, когнитивные вличностные нарушения. Без парезов. Тяжелая швали дизацнл Згода; умереннаяИНВЗДНЙНїДЦІЯ
Хуже справа Частичнаяатрофия Восстановление ориентировки к 3.5 ыес Личностные и когнитивные нарушения Глубокийгемшарез слеза. Тяжелая иквадндшацня 6 мес: умеренная инвалидизацна, гешшарез слева
Норма Часті гчная атрофия Ориентировка восстановлена позже 3 М«- после травмы. Без пзоаов. Тджелая инвалидизацня 7 34 ы 4 20 + Хуже справа Норна К 1 пес. контакт, ориентировка позже 3 мес, гемнгнрез СЛЄЕЗС регрессом к 1 году. Тяжелая ннвзлидшация 3 года: хорошее восстановление
S 29 б б + Хуже слеза Частичная атрофия К І мес. понимание речи, к 2 мес. попытки к речи, ориентировка позже 3 мес, Глубокий" гемитпрез справа. Тяжелаяі отвалиагсиция 3 года: тяжелая инвалидизацня, гемипарга справа 9 20ж 5 17 + Двустороннее истончение, кужесправа Частичная атрофия Более 2 мес бессознательное состояние, гнперкннетнческий мупим. Понимание речи через 2,5 нес Тетрапарез Тяжелая инвалиднззцнл 4 года: тяжелая иналидизация, гемипарез (плетня?) слева 10 22 4 17 + Хуже слева Тотальная атрофия Бессознательное состояние до 42 дня после травмы. К 3 мес. - афазия, геииплегнд справа. Тяжелая ннвалндкзацня 8мес: тяжелая ннвалиднзацая,тетрапарез, грубее справа
11 35 S 16 + Хуже справа Тотальная атрофия Понимание речи с 32 дня, попытки кречн с 61 дня, далее - керсаковекий синдром с аспонтан-ноетью более 10 мес. Тетрапарез. грубее слева. Тяжелая пнваяишшцня і год тяжелая іИЕалндюация,геграгарез
Ж., 19лет, №ист.бол.З346/10. Автоавария. Кома 6 баллов. МРТ-исследование пациентки с ЦАП и благоприятным исходом (умеренная инвалидизация: легкая левосторонняя пирамидная симптоматика, легкая дизартрия). При 1-ом исследовании (2 сут. после травмы) в режиме ТІ (а) определялась небольшая субдуральная гематома в левой лобно-теменной области; в режиме SWAN (б) выявлялись множественные микрогеморрагии и отек в области корпуса мозолистого тела и поясной извилины слева; на карте ФА (в) в сагиттальной проекции - снижение анизотропии в средних отделах МТ. Грубых изменений МТ при трактографии при 1-ом исследовании не выявлено (г, д), отмечалась легкая асимметрия кортикоспинальных трактов - некоторое истончение справа (е).
Через три месяца после травмы 10 из 12 этих пациентов оставались глубокими инвалидами с психическими и неврологическими нарушениями, двое восстановились до умеренной инвалидизации. У семи других пациентов в сроки от 3 до 20 недель после травмы и комы длительностью от 6 до 22 суток наблюдалось значительное обеднение и потеря волокон мозолистого тела с признаками выраженной его атрофии (Рис. 4.7, 4.8). Четверо из этих 7 пациентов через два месяца после травмы еще оставались в вегетативном состоянии и трое - в состоянии глубокой инвалидизации с признаками грубых психических и неврологических нарушений.
Puc.4.8. M., 34 года, №ист.бол.344/07.(См.рис.4.7). Динамика данных МР-трактографии у того же пациента. 1ое исследование (5 сут.) определяется дефект в области валика мозолистого тела, легкая асимметрия КСТ (а -в). 2е исследование (22 сут.) - г-е - укорочение и уменьшение количества волокон МТ, асимметрия КСТ - уменьшение количества волокон слева. 3е исследование (через 1год, 7 мес.) - ж- и - практически полное отсутствие восходящих волокон от мозолистого тела, не визуализируется левый КСТ.
Один из этих 7 пациентов скончался через 7 мес, будучи в вегетативном состоянии; 5 - оставались в состоянии тяжелой инвалидизации (грубые психические и неврологические расстройства, одна пациентка в состоянии тяжелой инвалидизации (гемипарез) восстановилась до умеренно выраженных когнитивных и эмоционально-личностных расстройств (Табл.4.10, наблюдения №10-14, 20-21, Рис.4.9).
Динамическое исследование структуры мозолистого тела и кортикоспинальных трактов
Следует отметить, что по данным КТ-перфузионного исследования, причиной увеличения объема правого полушария мозга являлись повышение объемного мозгового кровотока в сочетании с отеком мозга, о чем свидетельствуют также данные исследования с помощью диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии. Как показали последующие МРТ исследования, сочетание двух патофизиологических феноменов в остром периоде - стойкой гиперемии и отека, обусловили развитие патоморфологических (кистозно-атрофических) изменений мозга и стойкой неврологической симптоматики (рис. 6.13). При ЭЭГ исследовании (через 1,5 года) в лобных отделах правого полушария выражены признаки угнетения корковой активности (уплощение ЭЭГ, преходящее замедление наряду с частой активностью), характерные, в частности, для атрофического процесса. Слева, больше в височно-лобно-центральных областях, акцентированы двухфазные и тета-вспышки эпилептиформного типа, указывающие на вероятное наличие фокуса раздражения в базально-височных (близко к средней линии) отделах левой гемисферы.
Динамика данных МРТ у пациентки 17 лет после тяжелой травмы и удаления субдуральной гематомы правой лобно-височной локализации. МРТ в режиме T2-FLAIR на 3 сутки после травмы (а), через 1,5 месяца (б), через 7 месяцев (в). Прослеживается нарастающая атрофия лобной и височной долей справа.
Параллельно у той же пациентки прослеживали изменения трактов и обнаружили укорочение волокон в различных отделах мозолистого тела, больше справа при первом и втором МРТ-исследованиях. Однако исследования через 7 месяцев и через полтора года снова визуализировали частично утраченные волокна, что не может быть объяснено только уменьшением отека или улучшением диффузии вдоль аксонов (Рис.6.14).
МРТ-трактография в динамике у пациентки 17 лет с тяжелой ЧМТ, состояние после удаления субдуральной гематомы справа. Изменение структуры кортикоспинальных трактов (верхний ряд) и мозолистого тела (вид слева - средний ряд, справа - нижний ряд) в разные сроки после травмы (3 сутки; 1,5; 7; 18 месяцев).
У 24 пациентов исследования кровотока были проведены как в полушарных структурах, так и в стволе, на уровне среднего мозга: четверо из них были с легкой травмой (13 - 15 баллов по ШКГ) и 20 -в коме (8 и менее баллов по ШКГ). Параметры rCBF в стволе у пострадавших с легкой травмой находились в пределах 17,1 - 38,6 мл/100г/мин (в среднем 25,2±7). Значения rCBF у 7 из 20 пациентов, находившихся при поступлении в коме, и исходы которых были благоприятными, варьировали в пределах 18,5 - 51,4 мл/100г/мин (в среднем 26,4±8).
У 13 из 20 пациентов, исходы которых были неблагоприятными, параметры кровотока были от 4,0 до 42,9 мл/100г/мин (в среднем 27,6±7), из них у трех были первичные повреждения ствола, и кровоток в зонах повреждений был от 4,0 до 12,2 мл/100г/мин, у одного пострадавшего было вторичное повреждение ствола (9,2 - 14,5 мл/100г/мин) (Рис.6.15, 6.16).
M., 36 лет. Мист.бол.03/12. Вторичное повреждение ствола. Огнестрельное ранение. Множественные геморрагические очаги повреждения по ходу раневого канала, САК, ВЖК. Состояние после двухсторонней декомпрессивной трепанации. КТ(а), КТ-АГ (б) и КТ-перфузия (в,г) на 16 сутки после травмы: срыв механизмов ауторегуляции, ШКГ - 3, транстенториальное вклинение, латеральное смещение, вторичная ишемия, летальный исход. Снижение параметров rCBF в области правых отделов среднего мозга до 3,6 мл/100г/мин, в лобных и височных областях до 3,0-4,2 мл/100г/мин.
Низкие значения rCBF (12,2 мл/100г/мин) были выявлены у пациента с ДАП и наличием геморрагического очага в зрительном бугре и ножке мозга справа на фоне комы (5 баллов по ШКГ), при этом на уровне левой ножки значение кровотока было 30,1 мл/100г/мин (Рис.6.17). В последующем этот пациент вышел из комы, однако в неврологическом статусе сохранялся глубокий стойкий левосторонний гемипарез.
При динамических МРТ-исследованиях (на 33, 77 сутки) в правой ножке (в зоне геморрагического повреждения и редукции rCBF) отмечалось формирование кисты, а при МР-трактографии - нарастающая дегенерация правого кортикоспинального тракта (Рис.4.16,4.17, глава 4).
Анализ данных показал, что у пациентов с легкой травмой величины кровотока в стволе мозга находились в более узком диапазоне (от 18 до 38 мл/ЮОг/мин), чем аналогичные показатели у пациентов в коме и, особенно, с неблагоприятными исходами (Рис.6.18).
Параметры кровотока (rCBF) в стволе мозга у пациентов в коме с благоприятными (п=7, обозначены синим) и неблагоприятными исходами (п=13, обозначены красным), а также у пациентов с легкой травмой в сознании (п=4, обведены красным овалом). Диапазон кровотока от 18 до 38 мл/100г/мин выделен розовым цветом.
Исследования кровотока в динамике на уровне среднего мозга проведены у 18 пациентов в коме, из них у 8 пациентов были благоприятные исходы, а у -10 неблагоприятные. Параметры кровотока в трех сосудистых бассейнах, а также подкорковых ядрах, таламусе и стволе представлены на гистограммах на рис.6.26 и 6.27 приложении к главе 6.
У 8 пациентов в коме с благоприятными исходами на 1 - 5 сутки после травмы показатели CBF находились в пределах 18,5 - 42,9 мл/100/г/мин. При повторных исследованиях на 8 - 27 сутки, после выхода из комы, величины кровотока находились в пределах 18,6 - 49,6 мл/100г/мин, а средние значения не отличались от аналогичных показателей при первом исследовании на фоне комы.
В другом наблюдении (м., 47 л) в результате автоаварии была получена сочетанная травма: ДАП, геморрагический ушиб мозжечка, кровоизлияния в четвертый и боковые желудочки, САК, окклюзионная гидроцефалия, перелом ребер, ушиб органов грудной клетки и брюшной полости, аспирация, перелом правой вертлужиой впадины с вывихом бедра. Шок, сопор 10 баллов по ШКГ. На рис.6.21 (а - в) представлены данные КТ на 3 сутки при поступлении пострадавшего в институт. В связи с наличием внутрижелудочкового кровоизлияния и окклюзионной гидроцефалии установлен наружный вентрикулярный дренаж, продолжена интенсивная терапия, включая ИВЛ, инотропную поддержку. С 6 суток на фоне экстракраниальных осложнений состояние больного прогрессивно ухудшалось с развитием комы до 4 баллов (на 15 сутки), наблюдалась нарастающая внутричерепная гипертензия (ВЧД до 30 мм рт.ст.), гемодинамика поддерживалась большими дозами катехоламинов. При этом на КТ выявлялись признаки диффузного отека и ишемии в бассейне обеих средних и задних мозговых артерий ( CBF - 9,5 и 17,2 мл/100 г/мин). В то же время показатели кровотока на уровне ножек мозга находились в нормальных пределах 32,8 - 34,4 мл/100г/мин (Рис.6.21 (г-е). На 17 сутки при развитии атонической комы (3 балла по ШКГ, мидриаз, исчезновение всех рефлексов стволового уровня) зона ишемии охватила как бассейны обеих средних мозговых артерий, так и конечные, а также центральные ветви задних мозговых артерий, вовлекая в область ишемии ствол мозга, (рис. 6.21 (ж - и), 6.22,6.23) - показатели rCBF на уровне ножек мозга были в пределах 9,2 -14,5 мл/100г/мин, а КТ- ангиография свидетельствовала о сохранении кровотока только в некоторых ветвях средних мозговых артерий, передних мозговых, а также верхних и нижних мозжечковых артерий.
