CC BY
16чувствительность эндотелия к напряжению сдвига, а также приводит к снижению линейной скорости кровотока в плечевой артерии по результатам пробы с реактивной ги-перимией.
3. Эффективность эндотелийпротективного воздействия Ранолазина у больных стабильной стенокардией напряжения зависит от исходной выраженности дисфункции эндотелия.
Список литературы.
1. Оганов, Р.Г. Профилактика сердечно-сосудистых и других неинфекционных заболеваний — основа улуч- шения демографической ситуации в России / Р.Г. Ога- нов, Г.Я. Масленникова // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. — 2005. — № 3. — С.4—9
2. Карпов Ю. А., Сорокин Е.В. Стабильная ИБС: стратегия и тактика лечения. 3-е изд. М.:МИА, 2012.
3. Ланкин В.З., Тихазе А. К., Беленков Ю. Н. Антиоксиданты в комплексной терапии атеросклероза: pro et contra. Кардиология. - 2004; 2; С. 72-81.
4. Шарова В. Г., Замяткина О. В., Давыдова М.В., Шатунов А.А., Харченко А.В. Метаболиты в комплексной терапии больных острым инфарктом миокарда. Российский кардиологический журнал. 1-ый международный образовательный форум «Российские дни сердца». М.2013; С. 2-4.
5. Aslam S, Gray D. Ranolazine (Ranexa) in the treatment of chronic stable angina. Adv. Ther. 2010; 27 (4): С. 193-201.
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРЕ- И ПОСТНАТАЛЬНОЙ СТРУКТУРНОЙ ЗРЕЛОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА В НОРМЕ И ПРИ ВЕНТРИКУЛОМЕГАЛИИ ПО ДАННЫМ ДИФФУЗОННО-ВЗВЕШЕННОЙ МРТ
Коростышевская Александра Михайловна 1,
д.м.н., с.н.с., зав. отделением медицинской диагностики Василькив Любовь Михайловна 1,
м.н.с.,
Цыденова Дарья Владимировна 1,
лаборант,
Курганова Анастасия Сергеевна 2,
интерн НГУ, Савелов Андрей Александрович 1
к.ф-м.н., с.н.с.
1 Институт «Международный томографический центр» СО РАН ул. Институтская, 3 А, Новосибирск, 630090, Россия 2 Новосибирский государственный университет ул. Пирогова, 2, Новосибирск, 630090, Россия
Аннотация: Цель исследования - провести мультифокальный количественный анализ пространственной и временной динамики показателей структурной зрелости головного мозга плодов и детей в норме и при вентрикуломегалии на основе ДВ-МРТ. Выявлено постепенное снижение показателей диффузии во всех структурах головного мозга с увеличением гестационного срока и постнатального возраста, в каудо-краниальном и дорсо-фронтальном пространственном направлениях. Отмечены более высокие показатели диффузии белого вещества полушарий у плодов при изолированной вентрикуломегалии по сравнению с контрольной группой.
Благодарности: Работа выполнена при финансовой поддержке ФАНО России по проекту 0333-2014-0003 в рамках МРТ исследований и гранта РНФ по проекту №14-3500020 в части работ по анализу базы данных.
Ключевые слова: диффузионно-взвешенные изображения, МРТ плода, миелини-зация, изолированная вентрикуломегалия
Annotation: The goal of this study was to assess spatial-temporal trajectories of brain maturation in normal fetuses and children across a wide age range based on a harmonized DWI protocol enabling compatibility of measurement in both pre- and post-natal brain examinations. We also compared temporal trajectories of both fetal and postnatal white matter (WM) maturation between normal controls and subjects with isolated ventriculomegaly (IVM). This study validates the high concordance of the gradual temporal and spatial pre- and postnatal dynamic changes of diffusion values in the brainstem and subcortical structures, with the lag of maturation in frontal WM compared to occipital WM in the prenatal period. Microstructural WM abnormalities associated with IVM are more pronounced in the fetal brain and decrease with maturation.
Acknowledgements: FASO Russia (project 0333-2014-0003) for MRI studies, Russian Science Foundation (project # 14-35-00020) for database analysis.
Key words: diffusion-weighted magnetic resonance imaging, fetal MRI, brain maturation, isolated ventriculomegaly
Введение: Магнитно-резонансная томография (МРТ) и ультразвуковое исследование (УЗИ) являются высокоинформативными методами, позволяющими оценивать морфологические изменения, диагностировать широкий спектр врожденных пороков развития и заболеваний головного мозга у плодов и детей. Однако эти методы не позволяют достоверно судить о микроструктурных изменениях в процессе созревания мозговой ткани. Диффузионно-взвешенная МРТ (ДВ-МРТ) основана на регистрации хаотического движения молекул воды в тканях, характеристики которого меняются с увеличением количества липидов и снижением содержания воды в процессе миелини-зации [1, 2]. Микроструктурная организация головного мозга изменяется и вследствие активных процессов клеточной пролиферации, формирования сети нервных волокон в белом веществе и коре [4, 5, 6], что также влияет на диффузионные свойства мозговой ткани, которые можно количественно оценить с помощью построения карт измеряемого коэффициента диффузии (ИКД) по результатам ДВ-МРТ.
Изолированная вентрикуломегалия (ИВМ) - наиболее распространенная аномалия развития головного мозга, которая проявляется в виде увеличения размеров одного или обоих боковых желудочков (более 10 мм) без видимой сопутствующей патологии головного мозга. ИВМ встречается у 1-2 % новорожденных и, в ряде случаев, не имеет никаких клинических проявлений в постнатальном периоде. Прогноз, как правило, хуже при значительном или прогрессивном увеличении размеров желудочков [3], что, вероятно, может быть связано с нарушением структурной зрелости мозгового вещества, которое невозможно зарегистрировать УЗ и МРТ методами.
В литературе опубликовано ограниченное число статей на тему неинвазивных методов оценки и количественных критериев зрелости головного мозга плодов и детей, а также возможностей ДВ-МРТ в данной области.
Цель исследования - на основе ДВ-МРТ провести мультифокальный количественный анализ показателей структурного созревания головного мозга плодов 20-35 недели гестации и детей 0 - 6 лет в норме и при вентрикуломегалии.
Материалы и методы: В исследование включены результаты МРТ, выполненной на 1,5Т томографе «Achieva» фирмы «Philips» у 47 плодов и 58 детей (из которых 25 плодов и 42 ребенка без патологии головного мозга, 22 и 16, соответственно, с ИВМ). МР-обследование плода выполнялось во II (после 18 недели) и III триместрах беременности; средний срок гестации - 26 недель. Возраст обследованных детей составил от 0 до 6 лет, средний возраст - 4 года. Были выделены четыре возрастных периода: 20 - 27 и 28 - 35 недель гестации, 0 - 2 и 2 - 6 лет. Основным показанием к проведению МРТ плода являлось подозрение или выявление признаков аномалий развития ЦНС по данным пренатального УЗИ; у детей - направление от врача. Исследование проводилось 34
под контролем и при сопровождении этического комитета Института «Международный томографический центр» СО РАН.
При проведении МРТ головного мозга плодов использовали 16-канальную фазированную катушку Torso-XL. Обследование выполняли без применения седации матери и плода, в максимально комфортном положении пациентки лежа на спине, головой вне магнита. Для обследования головного мозга детей использовалась 16-канальная головная SENSE-катушка с применением анестезиологического пособия. В протокол импульсных последовательностей были включены тонкосрезовые высококачественные Т2-ВИ с использованием сверхбыстрой последовательности типа SSh-T2-TSE (ТЕ = 90 и 120 мс) в трех ортогональных плоскостях, толстосрезовые высоковзвешенные Т2-ВИ (SSh-MRCP) и строго сагиттально ориентированная динамическая импульсная последовательность (DYN-B-FFE). Дополнительно применялись ST1-FFE и SSh-EPI импульсные последовательности.
Для получения ДВИ выполняли диффузионно-взвешенную одноимпульсную эхо-планарную последовательность (SSh DWI) в аксиальной плоскости со следующими параметрами сканирования: TR/TE = 2695/64, толщина среза 5 мм, размер матрицы 144x240, поле обзора 290 мм, и различными значениями b-фактора (у плодов - 0, 150, 300, 450 и 500 с/мм2, у детей - 0, 500, 1000 с/мм2). Продолжительность сканирования при получении ДВИ составляла 66 с. Если ДВИ были искажены двигательными артефактами, выполнялось повторение импульсной последовательности. На основе полученных ДВИ производилось автоматические построение параметрических карт измеряемого коэффициента диффузии (ИКД-карт) с использованием программного обеспечения рабочей станции томографа.
Измерение и оценка количественных показателей диффузии головного мозга проводилась по оригинальному алгоритму измерения абсолютных значений коэффициента диффузии (интенсивность сигнала на ИКД-картах) и статистической обработки полученных результатов. Измерения производились в следующих анатомических структурах головного мозга: мост, симметричные участки полушарий мозжечка, таламусов, белого вещества лобных, затылочных долей и полуовальных центров (рис. 1). Площадь области измерения (выделенного вручную региона интереса) варьировала в зависимости от размеров головного мозга и исследуемой области.
Рисунок 1. Измерение абсолютного значения ИКД на ИКД-карте (*10~б мм2/с) путем выделения региона интереса в мосте и полушариях мозжечка (а), таламусах, лобных и затылочных долях (б), полуовальных центрах (в).
Для проверки достоверности полученных результатов в тех же участках головного мозга измеряли интенсивность сигнала на серии ДВИ при различных значениях градиента диффузии. При статической обработке количественных данных путем регрессионного анализа значений интенсивности сигнала на ДВИ при различных значениях градиента диффузии были получены абсолютные значения ИКД, которые соответствовали коэффициенту диффузии на ИКД-карте (х 10-3 мм2/с), и доверительные интервалы ИКД (± 81).
Для исключения из исследования ДВИ, которые были получены с артефактами, производилось вычисление средневзвешенного ИКД (ИКД) и его доверительного интервала (± 8) по формулам:
ИКД;
ИКД = -^- , 5 =
где ИКД - средневзвешенное ИКД, 5 - доверительный интервал средневзвешенного ИКД, ИКД; - ИКД в индивидуальном исследовании, 5i - доверительный интервал ИКД в индивидуальном исследовании. В последующем, для каждой исследуемой области головного мозга сравнивались значения ИКД, полученные в индивидуальном эксперименте, со средневзвешенным ИКД и его доверительным интервалом.
Для каждого отдела головного мозга определяли зависимость ИКД от возраста с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Достоверность различий ИКД между правым и левым полушарием, а также между исследованными отделами головного мозга оценивали с помощью ^теста Стьюдента для независимых выборок с уровнем значимости P<0,05.
Результаты: У здоровых плодов и детей коэффициент диффузии между правыми и левыми симметричными участками головного мозга различался недостоверно (р<0,05), поэтому для последующего анализа использовали усредненное значение ИКД обеих сторон. Во всех возрастных периодах значения ИКД в белом веществе полушарий головного мозга плодов были достоверно выше (Р<0,05) показателей в таламусе, полушариях мозжечка и мосте (рис. 2). У плодов и детей с возрастом (с 20 недели до 6 лет) наблюдалось статистически значимое (Р<0,05) снижение ИКД во всех исследованных отделах головного мозга: в мосте на 60 %, полушариях мозжечка - 58 %, таламусе -59, полуовальных центрах - 57, затылочных долях - 59 %, лобных долях - 58 % (рис. 2, табл.).
Таблица
Средние значения ИКД (*103 мм2/с) в периоды с 20-27 неделю, 28-35 неделю, в
20-27 недель 28-35 недель 0-24 месяца Более 24 месяцев
Полуовальный центр 1,479±0,068 1,396±0,087 0,978±0,029 0,85±0,02
Лобная доля 1,424±0,07 1,35±0,09 1,005±0,03 0,828±0,02
Затылочная доля 1,372±0,064 1,32±0,063 0,99±0,063 0,817±0,028
Таламус 1,289±0,085 1,046±0,082 0,864±0,027 0,762±0,024
Полушария мозжечка 1,304±0,095 1,152±0,082 0,777±0,0217 0,761±0,017
Мост 1,252±0,111 0,917±0,143 0,794±0,0346 0,753±0,038
Тал а м у с
— Полушария мозжечка
-Белое вещество
I естационный срок (недели)
Возраст (месяцы)
Рисунок 2. Абсолютные значения измеряемого коэффициента диффузии по ИКД-карте (х 103 мм2/с) и стандартного отклонения по ДВИ в различных участках головного мозга плодов и детей без аномалий ЦНС.
Необходимо отметить, что ИКД в лобных долях достоверно выше показателей в затылочных долях и сохраняет высокие значения вплоть до рождения. Значения ИКД в таламусе превышали показатели в мосте, но были меньше, чем в полушариях мозжечка у плода, при этом после рождения их значения выравнивались.
При изолированной ВМ было выявлено достоверно значимое (р<0,01) превышение коэффициента диффузии в участках белого вещества головного мозга в сравнении с соответствующими участками мозговой ткани у плодов с нормальным развитием ЦНС во всех возрастных периодах: в лобных долях -1,47±0,082 и 0,85±0,014 мм2/с, в затылочных долях -1,42±0,057 и 0,85±0,017 мм2/с, соответственно. При этом в процессе постнатального созревания мозговой ткани повышение значений ИКД в белом веществе полушарий при ИВМ постепенно нивелируется, приближаясь к таковым в контрольной группе в период с 2 до 6 лет (рис. 3).
1,6
1,5
1,4
и —/ 1,3
1Е 1,2
5
о
* 1,1
5 1
0,9
0,8
0,7
• Лобная доля норма Лобна доля ВМ
• Затылочная доля норма Затылочная доля ВМ
20-27
28-35
<24
>24
Гестационный срок (недели) Возраст (месяцы)
Рисунок 3. Значения ИКД (х103 мм2/с) в белом веществе полушарий при нормальном развитии головного мозга и при вентрикуломегалии.
Обсуждение: Выявленное постепенное ограничение диффузии с увеличением возраста отражает динамику созревания головного мозга и региональные особенности процессов миелинизации. Это подтверждается зарубежными исследованиями: процес-
37
сы миелинизации протекают от центра к периферии, в каудально-краниальном направлении и от затылочных областей к лобно-височным. [9, 10].
В проведенном исследовании достоверно значимое превышение показателя диффузии у плодов с ИВМ, в сравнении с плодами с нормальным развитием головного мозга, определялось только в лобных и затылочных долях. Причиной может быть наличие внеклеточного отека и/или задержка миелинизации.
Таким образом, МРТ является высокоинформативным методом не только в диагностике пороков внутриутробного развития головного мозга, а также в оценке процессов созревания мозговой ткани и выявлении отклонений микроструктурной организации вторичного и первичного характера. Результаты исследования количественных показателей развития головного мозга требуют дальнейшего анализа и накопления базы данных для получения стандартизированных и релевантных критериев оценки структурного развития головного мозга по данным ДВИ, которые могли бы использоваться в качестве маркера гестационной и возрастной зрелости мозгового вещества.
Благодарности: Работа выполнена при финансовой поддержке ФАНО России по проекту 0333-2014-0003 в рамках МРТ исследований и гранта РНФ по проекту №14-3500020 в части работ по анализу базы данных.
Список использованной литературы:
1. Deoni S. C., Mercure E., Blasi A., Gasston D., Thomson A., Johnson M., Williams S. C., Murphy D. G. Mapping infant brain myelination with magnetic resonance imaging // J. Neurosci. 2011. Vol. 31, № 2. P. 784-791.
2. Girard N., Chaumoitre K. The brain in the belly: what and how of fetal neuroimag-ing? // J. Magn. Reson. Imaging. 2012. Vol. 36, № 4. P. 788-804.
3. Melchiorre, K., Liberati, M., Celentano, C., Domizio, S., Puglielli, C. et al. Neurological outcome following isolated 10-12 mm fetal ventriculomegaly // Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. - 2012. - V. 94. - N. 4. - P. 311-312.
4. Volpe J. J. Neuronal proliferation, migration, organization, and myelination // Neurology of the Newborn. Philadelphia; Pa, 2008. P. 51-118.
5. Cartry C., Viallon V., Hornoy P., Adamsbaum C. Diffusion-weighted MR imaging of the normal fetal brain: marker of fetal brain maturation // J. Radiol. 2010. Vol. 91, № 5. P. 561-566.
6. Sartor A., Arthurs O., Alberti C., Belarbi N., Tilea B., Boizeau P. Oury J. F., ElmalehBerges M., Gressens P., Sebag G., Alison M. Apparent diffusion coefficient measurements of the fetal brain during the third trimester of pregnancy: how reliable are they in clinical practice? // Prenatal Diagnosis. 2014. Vol. 34, № 4. P. 357-366.
