CC BY
26
Russian pediatric journal (Russian journal). 2020; 23(5) DOI: http://dx.doi.org/10.18821/1560-9561-2020-23-5-291-298
291
ORIGINAL ARTICLE
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2020 УДК 617.51-001.4-053.2-073.756.8:681.31
Ахадов Т.А., Семенова Н.А., Валиуллина С.А., Манжурцев А.В., Божко О.В., Мельников И.А., Ублинский М.В., Хусаинова Д.Н., Ахлебинина М.И.
Магнитно-резонансная томография в оценке тяжёлой черепно-мозговой травмы и прогнозировании восстановления головного мозга у детей
ГБУЗ «НИИ неотложной детской хирургии и травматологии» Департамента здравоохранения города Москвы, 119180, Москва, Россия
Введение. В России около 250 тыс. пациентов госпитализируются в стационар с черепно-мозговой травмой (ЧМТ), из них 6% — с ЧМТ тяжелой степени. Около 50% пациентов имеют неблагоприятные исходы.
Цель работы — определить прогностическую значимость магнитно-резонансной томографии (МРТ) в диагностике тяжелой ЧМТ в остром периоде у детей.
Материалы и методы. Обследовано 356 детей с тяжелой ЧМТ. Компьютерная томография головы выполнена у 284 детей. У 260 детей проведена МРТ: с получением FLAIR, мультипланарных T1- и Т2-взвешенных, 2D- и 3D-изотропных, взвешенных по магнитной восприимчивости и диффузионно-взвешенных изображений, магнитно-резонансная спектроскопия и функциональная МРТ.
Результаты. МРТ была выполнена в первые 24 ч после травмы у 221 (62,1%) ребенка, в пределах 48 ч — у 42 (11,8%), до 72 ч — у 60 (16,8%) и до 7 сут — у 33 (9,3%) от момента травмы. Выявлены повреждения базальных отделов лобных (74%), височных (79%), теменных (25%) и затылочных (5%) долей головного мозга, мозжечка (10%). Последовательность SWI выявила корреляцию между числом и объемом кровоизлияний и исходами. Среднее значение исчисляемого коэффициента диффузии (ИКД) в головном мозге предсказало исход в 81% случаев. Щ-магнитно-резонансная спектроскопия выявила снижение соотношения NAA/Cr, увеличение отношения Glx/Glu и появление сигнала лактата. Функциональная МРТ у 36 детей в коматозном состоянии была проведена только с аудиостимуляцией. Гемодинамический ответ был получен у 25 пациентов. В первые 2 сут после травмы скорость полушарного и регионарного кровотока увеличивалась на 56%. Заключение. Сложность диагностики значимых повреждений головного мозга для прогнозирования неврологических и когнитивных исходов является основной проблемой при тяжелой ЧМТ. МРТ — это основной метод визуализации, обеспечивающий точный прогноз исхода ЧМТ у детей.
Ключевые слова: дети; магнитно-резонансная томография; черепно-мозговая травма; диффузионно-взвешенные изображения; магнитно-резонансная спектроскопия; функциональная МРТ.
Для цитирования: Ахадов Т.А., Семенова Н.А., Валиуллина С.А., Манжурцев А.В., Божко О.В., Мельников И.А., Ублинский М.В., Хусаинова Д.Н., Ахлебинина М.И. Магнитно-резонансная томография в оценке тяжёлой черепно-мозговой травмы и прогноза восстановления головного мозга у детей. Российский педиатрический журнал. 2020; 23(5): 291-298. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/1560-9561-2020-23-5-291-298
Участие авторов: концепция и дизайн исследования — Ахадов T.A., Семенова Н.А., Валиуллина С.А.; сбор и обработка материала — Божко О.В., Мельников И.А., Ахлебинина М.И.; статистическая обработка — Ахадов T.A., Хусаинова Д.Н., Ублинский М.В., Манжурцев А.В.; написание текста — Ахадов T.A.; редактирование — Ахадов T.A.; утверждение окончательного варианта статьи — Ахадов T.A., Валиуллина С.А. Ответственность за целостность всех частей статьи — все соавторы.
Tolibdzhon A. Akhadov, Nataliya A. Semenova, Svetlana A. Valiullina, Andrey V. Manzhurtsev, Olga V. Bozhko, Ilya A. Melnikov, Maksim V. Ublinskiy, Daria N. Khusainova, Maria I. Akhlebinina
Magnetic resonance imaging in assessing severe traumatic brain injury and predicting brain recovery in children
Research Institute of Emergency Pediatric Surgery and Traumatology, Moscow, 119180, Russia
Introduction. In Russia, about 250 thousand patients are hospitalized with a traumatic brain injury, 6% of them show severe head injury. About 50% of patients have adverse outcomes.
Aim of this work. To investigate the prognostic value of magnetic resonance imaging (MRI) in the diagnosis of severe head injury (SHI) in children during the acute period.
Materials and methods. 356 SHI children were examined. Computed tomography (CT) was performed in 284 children. MRI was performed with a Philips Achiev 3T scanner to obtain multiplanar T1 and T2WI, 2D and 3D isotropic images, FLAIR, SWI, DWI, MRS, and fMRI.
Results. MRI studies were performed in 221 children (62.1%) in the first 24 hours after injury, within 48 hours — in 42 (11.79%), up to 72 hours — in 60 (16.85%), and up to 7 days — in 33 (9.26%) after injury. The following damages were identified: basal sections of the frontal (74%), temporal (79%), less often — parietal (25%) and occipital (5%) lobes, cerebellum (10%). The SWI sequence revealed a correlation between the number and volume of hemorrhages and outcomes. The average value of the diffusion coefficient predicted outcome in 81% of cases. 1H MRS revealed a decrease in the ratio of NAA/Cr, an increase in the ratio of Glx/ Glu, and the appearance of the signal of lactate. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) was performed in 36 children in a coma only with audio stimulation. A hemodynamic response was obtained in 25 patients. In the first 2 days after injury, the hemispheric and regional blood flow velocity increased by 56%.
Для корреспонденции: Ублинский Максим Вадимович, канд. биол. наук, науч. сотр. ГБУЗ «НИИ неотложной детской хирургии и травматологии» ДЗМ, Москва, Е-mail: maxublinsk@mail.ru
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ
Conclusion. The complexity of diagnosing significant details of brain damage that can predict neurological and cognitive outcomes is a major problem in severe SHI. MRI is the main imaging method that provides an accurate prognosis of head injury outcomes.
Keywords: magnetic resonance imaging; traumatic brain injury; diffusion-weighted images; magnetic resonance spectroscopy; functional MRI.
For correspondence: Ublinskiy Maxim V., MD, Ph.D., radiologist, scientific researcher, Clinical and Research Institute of Emergency Pediatric Surgery and Trauma (CRIEPST), Moscow, Russian Federation; E-mail: maxublinsk@mail.ru For citation: Akhadov T.A., Semenova N.A., Valiullina S.A., Manzhurtsev A.V., Bozhko O.V., Melnikov I.A., Ublinskiy M.V., Khusainova D.N., Akhlebinina M.I. Magnetic resonance imaging in assessing severe traumatic brain injury and predicting brain recovery in children. Rossiyskiy Pediatricheskiy Zhurnal (Russian Pediatric Journal). 2020; 23(5): 291-298. (In Russian). DOI: http://dx.doi.org/10.18821/1560-9561-2020-23-5-291-298
Contribution: research concept and design — Akhadov T.A., Semenova N.A., Valiullina S.A.; collection and analysis of data — Bozhko O.V., Mel'nikov I.A., Akhlebinina M.I.; statistical analysis — Akhadov T.A., Khusainova D.N., Ublinskiy M.V., Manzhurtsev A.V.; writing text — Akhadov T.A.; editing — Akhadov T.A. Approval of the final version of the article — Akhadov T.A., Valiullina S.A. Responsibility for the integrity of all parts of the article — all co-authors.
Acknowledgment. The study had no sponsorship. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Information about the authors:
Akhadov T.A, https://orcid.org/0000-0002-3235-8854
Semenova N.A., https://orcid.org/0000-0001-6641-0668
Valiullina S.A., https://orcid.org/0000-0002-1622-0169
Manzhurtsev A.V., https://orcid.org/0000-0001-5022-9952
Bozhko O.V., https://orcid.org/0000-0002-4709-9461
Melnikov I.A., https://orcid.org/0000-0002-2910-3711
Ublinskiy M.V., https://orcid.org/0000-0002-4627-9874
Khusainova D.N., https://orcid.org/0000-0002-1698-0547
Akhlebinina M.I., https://orcid.org/0000-0001-9862-3609
Received: September 17, 2020 Accepted: October 23, 2020 Published: November 06, 2020
Введение
Черепно-мозговая травма (ЧМТ) является актуальной проблемой не только здравоохранения, но и государства в целом. Ежегодно в мире от нее погибает 1,5 млн человек, а 2,4 млн становятся инвалидами. Тяжелая ЧМТ (ТЧМТ) — одна из основных причин возникновения тяжелых неврологических и психических расстройств у детей, требующих длительного лечения и реабилитации. Ежегодно в России травму головы получают более 270 тыс. детей, около 100 тыс. госпитализируются, из них 3-5% с тяжелой травмой, 5 тыс. приобретают инвалидность. Улучшение качества диагностики, совершенствование реанимационных, нейрохирургических и реабилитационных мероприятий увеличивают долю детей, выживших после ТЧМТ. Своевременное прогнозирование исходов ТЧМТ и оптимизация на этой основе ранней реабилитации детей с ТЧМТ позволяет улучшить исходы травмы [1-6].
В остром периоде ЧМТ с помощью нейровизуализа-ции можно определить наличие и степень тяжести травмы, оценить риски развития вторичных изменений и осложнений. Показаниями к нейровизуализации являются нарушения сознания, потеря сознания более чем на 5 мин, очаговый неврологический дефицит, неадекватное психическое состояние, проникающая травма черепа, признаки перелома основания или вдавленного перелома черепа, часть из них включена в шкалу комы Глазго (ШКГ) [5-9]. Однако даже у пациентов с полным отсутствием клинических данных имеется высокая степень риска и вероятность того, что при нейровизуализации могут быть выявлены внутримозговые кровоизлияния.
Основная проблема при ЧМТ — выбор методов диагностики для прогнозирования, способных предсказать её исходы. Компьютерная томография (КТ) остается методом выбора для первоначальной оценки острой ЧМТ. Однако она, предоставляя информацию о степени тяжести и типе
поражения головного мозга, не отвечает на многие вопросы патофизиологических изменений, что не позволяет прогнозировать неврологические и когнитивные исходы.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) является более чувствительным методом, чем КТ, в выявлении травматических повреждений на ранней стадии, связанных с гипоксической энцефалопатией и диффузными аксональными повреждениями (ДАП). Имеются доказательства, что МРТ превосходит КТ в выявлении большинства видов травматических поражений, особенно после введения в алгоритм исследования новых методов, таких как изображения, взвешенные по магнитной восприимчивости (SWI), диффузионно-взвешенные и диффузионно-тензорные изображения (ДВИ/ДТИ), магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) и функциональная МРТ (фМРТ) [10-14]. Эти методы не только обеспечивают понимание патофизиологических изменений при ЧМТ, но и улучшают точность долгосрочного прогнозирования исходов. Роль МРТ в остром периоде ЧМТ как прогностического метода пока полностью не раскрыта. Она широко не используется, т.к. до конца не ясно: какие специфические поражения у пациентов с ЧМТ имеют прогностическую значимость, что сохраняет предубежденность в использовании МРТ в остром периоде травмы [10, 14]. Одним из значимых факторов, определяющих прогноз ЧМТ, является ДАП, которое в большинстве случаев обусловливает тяжесть повреждения головного мозга.
ДАП по топике делится на типы:
• ДАП1 — полушария головного мозга;
• ДАП2 — полушария головного мозга и мозолистое тело;
• ДАП3 — средний мозг, дорсолатеральный отдел, мост и продолговатый мозг.
По тяжести ДАП делится:
• степень I — поражены только полушария;
Russian pediatric journal (Russian journal). 2020; 23(5) DOI: http://dx.doi.org/10.18821/1560-9561-2020-23-5-291-298
ORIGINAL ARTICLE
• степень II — односторонние поражения ствола мозга на любом уровне с/или без супратенториальных поражений;
• степень III — двусторонние поражения среднего мозга с или без супратенториальных поражений;
• степень IV — двусторонние поражения моста с или без поражений меньших степеней [15].
Из-за разнообразия подходов к интерпретации поражений головного мозга, вызванных ЧМТ, и корреляции их с неблагоприятными долгосрочными исходами результаты таких исследований до настоящего времени были переменными и противоречивыми. Мы стремимся систематизировать собственные данные МРТ при ЧМТ у детей, которые значительно коррелируют со смертностью и неврологическим исходом.
Цель работы — определить прогностическую значимость МРТ в диагностике ТЧМТ в остром периоде у детей.
Материалы и методы
Исследование проводилось в соответствии с Хельсин-ской декларацией Всемирной медицинской ассоциации. Все испытуемые (если их возраст на момент исследования достиг 15 лет) или их законные представители подписывали добровольное информированное согласие. Дизайн исследования одобрен локальным этическим комитетом.
Обследовано 356 детей с ТЧМТ. Среди них преобладали мальчики — 216 человека (60,7%), девочек было 140 (39,3%). Суммарная летальность за период с 2010 по 2020 г. среди детей (n = 356) с ТЧМТ составила 8,98% (n = 32). Возраст пациентов варьировал от 2 мес до 18 лет (средний возраст 9,2 ± 1,4 года).
КТ головы в остром периоде ТЧМТ выполнена у 284 пациентов на компьютерном томографе «Brilliance CT16 Philips». Сканирование черепа проводилось с максимальным снижением показателей для минимизации дозы облучения с шагом 0,75 мм при толщине среза 0,75 мм, интервалом реконструкции 2 или 3 мм. KV и MAS подбирались в зависимости от веса и возраста пациента. Диапазон эффективной дозы был от <1 мЗв до 6 мЗв.
МРТ, в том числе с внутривенным контрастированием (n = 260, 73% из 356), была проведена на томографе «Phillips Achieva 3 Тл» с получением мультипланарных T1- и Т2-ВИ, 2D- и 3D-изотропных изображений, FLAIR, SWI, ДВИ/ДТИ, МРС, фМРТ, магнитно-резонансной ангиографии в различных вариантах и/или перфузионной МРТ.
Результаты
Сроки выполнения первичной МРТ варьировали от 40 мин до 72 ч после травмы. В первые 24 ч МРТ была выполнена у 221 (62,1%) ребенка, в пределах 48 ч — у 42 (11,8%), до 72 ч — у 60 (16,8%) и до 7 сут — у 33 (9,3%).
По механизму получения ЧМТ распределилась следующим образом: ДТП — 216 (60,7%), кататравма — 115 (32,3%), прочие — 23 (6,4%), огнестрельное ранение — 2 (0,6%). Изолированная ТЧМТ была только у 2 детей, у остальных — в составе политравмы.
ЧМТ считалась тяжелой, когда оценка по ШКГ была 8 баллов и ниже. У больных со смещением срединных структур более 12 мм тяжесть оценивалась менее 6 баллов. По данным МРТ чаще повреждались полюсно-ба-зальные отделы лобных (74%) и височных долей (79%), реже теменные доли (25%), мозжечок (10%) и затылочные доли (5%). В ряду тяжелых повреждений были ушибы
мозга, эпи-, субдуральные и внутримозговые гематомы, субарахноидальные кровоизлияния. У всех пострадавших отмечались ДАП III (n = 221 (62,1% )) и IV (n = 135 (37,9%)) степени (рис. 1).
При ДТИ установлено значимое увеличение исчисляемого коэффициента диффузии (ИКД) и снижение фракционной анизотропии (ФА) в конвекситально-базальных лобных и височных долях, коре, задней части и перешейке поясной извилины, мозолистом теле (колено, валик и тело), верхнем продольном пучке и лучистом венце, наружной капсуле, передней и задней ножках внутренней капсулы, шпорной борозде и околошпорной зоне, предклиньи и миндалинах, семиовальном центре, зрительном бугре (рис. 2).
Значения ИКД в белом веществе были значительно уменьшены у детей с ТЧМТ и плохими исходами (70,8 ± 13,4 х10-3 мм2/с) по сравнению с теми, у кого была ТЧМТ и благоприятный исход (81,8 ± 3,7 х10-3 мм2/с; р < 0,05). В 81% случаев ИКД правильно предсказал исход ЧМТ. По данным диффузионно-тензорной МР-трактографии, кроме видимого обеднения трактов (рис. 3), значения индекса ФА в диапазоне 0-1 коррелировали с баллами по ШКГ и резко возрастали (в течение 1 нед) после травмы, свидетельствуя о цитотоксическом отеке.
Щ-МРС в острой и подострой фазах выявила снижение соотношения NAA/Cr (NAA и Cr — интенсивности сигналов N-ацетиласпартата и креатинфосфата + креатина) в среднем мозге, зрительном бугре и ростральных отделах ствола; снижение NAA при одновременном росте (около 60%) миоинозитола и Glx (суммарный сигнал глу-тамата и глутамина), неизменном уровне холинсодержа-щих соединений (Cho) обнаружено в глубинных отделах белого вещества мозга; снижение NAA, повышение Cho (представлено в табл. 1), увеличение Glx/Glu (Glx — глу-тамат + глутамин, Glu — глутамат), появление лактата (рис. 4) отмечалось в колене и передней трети мозолистого тела. По данным 31Р-МРС выявлено повышение уровня неорганического фосфата и уменьшение уровней макро-эргических фосфатов (АТФ и фосфокреатина).
фМРТ из-за тяжести ЧМТ в остром и подостром периоде у детей, находящихся в коматозном состоянии (n = 36), проводилась только с аудиостимуляцией (рис. 5). Ответ различной выраженности, зависевший от тяжести состояния, получен у 25 пациентов.
МР-перфузия показала, что после травмы в первые 2 сут скорость полушарного и регионарного кровотока увеличивалась на 56%, а ее нормализация наступала на 7-10-е сутки.
Обсуждение
МРТ в остром периоде ЧМТ у детей позволяет выявить структурные и функциональные повреждения головного мозга, что повышает точность неврологического и патофизиологического диагноза у критических пациентов и может дать информацию для прогнозирования исхода [10, 16, 17]. Для первичного выявления патологии используются Т1-и Т2-ВИ, FLAIR. ДАП — самый частый вид первичного травматического поражения головного мозга и наиболее распространенная причина негативного исхода ЧМТ [18].
Последовательность SWI до 6 раз чувствительнее, чем Т2-ВИ или любые другие виды изображений, в выявлении очень мелких кровоизлияний и способствует прогнозированию клинического исхода [6, 9, 15]. Имеется значимая
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ
Рис. 1. МРТ пациентки 4 лет, 6 ч после кататравмы. Кома, 6 баллов по ШКГ, ДАП III степени.
Сравнительная возможность визуализации очагов ДАП при различных импульсных последовательностях: а — аксиальная проекция Т2-ВИ, в правом зрительном бугре видны гипоинтенсивные очаги; б — аксиальная проекция FLAIR, кроме правого зрительного бугра очаги ДАП имеются в обеих височных долях; в — сагиттальная проекция FLAIR, центральный срез — очаги ДАП видны в лобной доле. Аксиальная (г), корональная (д) и сагиттальная (е) проекции SWI — визуализируются множественные гипоинтенсивные ДАП в полушариях мозга, подкорковых структурах, мозолистом теле, мозжечке и стволе головного мозга.
Fig. 1. Four-year girl patient, 6 hours after catatrauma. Coma, 6 points according to the Glasgow coma scale (GCS), diffuse axonal injury (DAI) type III.
The comparative ability to visualize DAI foci at various impulse sequences: axial projection T2WI — hypointense foci are visible in right thalamus (a), axial projection FLAIR (b) — except for right thalamic foci of DAI are present in both temporal lobes, sagittal projection FLAIR (c), central section — foci of DAI are visible in the frontal lobe. Axial (d), coronal (e), and sagittal f) projections of SWI — multiple hypointense DAI are visualized in cerebral hemispheres, subcortical structures, corpus callosum, cerebellum, and brain stem.
Рис. 2. МРТ пациента 15 лет. 18 ч после падения со 2-го этажа, 6 баллов по ШКГ.
Сравнительная возможность визуализации зон цитотоксического отека на аксиальных Т2-ВИ (а), ДВИ (б), картах ИКД (в). Зоны цитотоксического отека отчетливо выявляются на картах ИКД в лентикулярных, хвостатых ядрах, лобной и височной долях справа участками с более низким значениями. Менее выражен цитотоксический отек (подострая фаза) в височной и затылочной долях слева, медиальной коре лобных долей. На ДВИ зоны отека (цитотоксический + вазогенный) имеют повышенный МР сигнал. На Т2-ВИ умеренное повышение МР-сигнала в подкорковых ядрах, сужение борозд позволяет предположить наличие отека.
Fig. 2. P., 15-year male patient. MRI, 18 hours after falling from the 2nd floor. CGS — 6.
Comparative ability to visualize zones of cytotoxic edema on axial T2WI (a), DWI (b), ACD maps (c). Zones of cytotoxic edema are most clearly detected on ACD maps in lenticular, caudate nuclei, in frontal and temporal lobes on right, with lower values. Less pronounced cytotoxic edema (subacute phase) in temporal and occipital lobes on the left, medial cortex of frontal lobes. On DWI, zones of edema (cytotoxic + vasogenic) have an increased MR signal. On T2WI, a moderate increase in MR signal in subcortical nuclei, narrowing of sulci suggests the presence of edema.
корреляция между числом и объемом геморрагических ДАП и клиническими симптомами, показателями ШКГ и посттравматическими исходами. Наличие и число очагов ДАП, выявленных SWI в стволовых структурах, зрительном бугре, среднем мозге, оральных и каудальных отделах мозолистого тела, гипоталамусе, моторной коре, соответствовали низкой оценке по ШКГ, позволяют прогнозиро-
вать плохие исходы по моторным и высшим психическим функциям, увеличивают вероятность летальных исходов. Частота обнаружения ДАП прогрессивно увеличивается со снижением баллов по ШКГ. Последовательность SWI показала значимую корреляцию между числом и объемом кровоизлияний и клиническими симптомами тяжести ЧМТ, показателями ШКГ и посттравматическими исхо-
Russian pediatric journal (Russian journal). 2020; 23(5) DOI: http://dx.d0i.0rg/10.18821/1560-9561 -2020-23-5-291 -298
ORIGINAL ARTICLE
Рис. 3. МРТ пациента 4 лет, 30 ч после ЧМТ (прямой удар). Внутримозговая гематома, 6 баллов по ШКГ.
Аксиальная проекция: Т2-ВИ (а) — в подкорковых структурах правого полушария визуализируется зона с неоднородным гиперинтенсивным МР-сигналом, мелкими включениями гипоинтенсивного сигнала (сгустки крови), хорошо видны перифокальный и пер-вентрикулярный отек, компрессионная деформация правого желудочка; ДТИ (б) — видно резкое обеднение трактов справа.
Fig. 3. 4-year boy patient. MRI, 30 hours after head injury (direct hit). Intracerebral hematoma. GCS — 6.
Axial projection: T2WI (a) — in subcortical structures of the right hemisphere, a zone with an inhomogeneous hyperintense MR signal is visualized with small inclusions of the hypo-intensive signal (blood clots), perifocal and pericentric edema, compression deformation of the right ventricle, DTI (b) — a sharp depletion of tracts on the right.
Рис. 4. Щ-МРС пациента 1 года, 1 сут после тупой травмы. Перелом левой теменной кости, тяжелый ушиб головного мозга, 6 баллов по ШКГ.
а — сохранное полушарие, затылочная доля: при общем незначительном снижении уровня метаболитов выявляется лактат (переход на анаэробный вариант метаболизма); б — поврежденное полушарие, затылочная доля: при общем выраженном снижении уровня метаболитов выявляется значительный пик лактата, что свидетельствует об анаэробном варианте метаболизма — гипоксия, апоптоз.
Fig. 4. 1H-MRS of one-year boy patient, 1 day after a blunt injury. Fracture of the left parietal bone, severe contusion of brain. GCS — 6.
(a) intact hemisphere, occipital lobe — with a general slight decrease in the level of metabolites, lactate is detected (transition to the anaerobic variant of metabolism); (b) damaged hemisphere, occipital lobe — with a general marked decrease in the level of metabolites, a significant peak of lactate is detected, which indicates an anaerobic variant of metabolism = hypoxia, apoptosis.
дами. Таким образом, ДАП является одним из основных признаков плохого прогноза при ЧМТ у детей.
Негеморрагические очаги в первые 2 сут обусловливают выраженный цитотоксический отек и обнаруживаются с помощью ДВИ. ДВИ очень важны для отделения цитотоксического отека от вазогенного, т.к. это позволяет определить участки с необратимым повреждением клеток не только из-за травмы, но из-за вторичной ишемии. Изменения диффузии (снижение или повышение ИКД) при
ТЧМТ в остром периоде показали существенное увеличение ИКД и явились ранним индикатором повреждения головного мозга, в том числе целостности трактов белого вещества. Коэффициент ФА, отражающий состояние последних, был значительно снижен во внутренней капсуле и оральном отделе мозолистого тела и повышен в каудаль-ном отделе. Среднее значение ИКД в головном мозге показало наибольшую способность правильно предсказать результат и исход тяжелой ЧМТ в 81% случаев.
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ
Таблица 1/Table 1
Изменения соотношений NAA/Cr и Cho/Cr у детей группы контроля, ДАП II и ДАП III степени по регионам головного мозга
при ТЧМТ
Changes in ratios of NAA/Cr and Cho/Cr in control groups, DAI II and DAI III in brain regions in severe TBI
Группа Group Колено мозолистого тела Валик мозолистого тела Базальные узлы
n Genu of corpus callosum Splenium of corpus callosum Basal nodes
NAA/Cr Cho/Cr NAA/Cr Cho/Cr NAA/Cr Cho/Cr
Контроль 18 1.1S ± 0.17 1.22 ± 0.23 1.SS ± 0.15 1.82 ± 0.12 1.56 ± 0.15 1.86 ± 0.26
Control
ДАП II степени 21 1.03 ± 0.21a 1.97 ± 0.28a 1.55 ± 0.18a 2.20 ± 0.24a 1.49 ± 0.25 1.97 ± 0.26
DAI grade II
ДАП III степени 37 0.75 ± 0.22ad 3.12 ± 0.61bd 1.19 ± 0.31bd 2.76 ± 0.38ac 1.25 ± 0.19ac 2.50 ± 0.43ac
DAI grade III
Примечание. ap < 0.05, bp < 0.01 по сравнению с контролем; ср < 0.05, dp < 0.01 по сравнению с ДАП II.
Note. DAI — Diffuse axonal injury, NAA — N-acetyl aspartate, Cr — creatine, Cho — choline, TBI — traumatic brain injury. ap < 0.05, bp < 0.01 against control; ср < 0.05, dp < 0.01 against DAI II.
б
•f/V ?u » i¡
Рис. 5. фМРТ с аудиостимуляцией и МРС.
а, в — пациент 14 лет, ДТП. Отмечаются выраженный ответ на аудиостимуляцию по данным фМРТ (а) и незначительное снижение сигнала NAA (в); б, г — пациент 15 лет, утопление в пресной воде. Отсутствует ответ на нейростимуляцию (б) и значительно снижен сигнал NAA (г).
Fig. 5. fMRI audio stimulation and MRS. (a, c): 14-year boy patient, accident. A pronounced response to audio stimulation according to fMRI (a) and a slight decrease in the NAA signal are detected (c); (b, d) 15-year boy patient, drowning in fresh water. There is no response to neurostimulation (b) and the NAA signal (d) is significantly reduced.
Травма и ишемия приводят к нейроэксайтотоксично-сти, от которой страдают не только олигодендроциты, но и нейроны, которые очень чувствительны к активации глутаматных рецепторов. Изменения биохимии мозга, включая глутамат, исследованы с помощью ХН-МРС. Последовательные нарушения нейрохимии, истощающие аденозинтрифосфат (31Р-МРС), влияют на нормальный обратный захват возбуждающих медиаторов и возвращение глутамата в синапсы. Избыточная активация постси-наптических глутаматных рецепторов, происходящая в ранние сроки после травмы, запускает сложную цепь процессов, приводящих к гибели клеток [19]. Об этом свидетельствуют выявленные при ХН- и 31Р-МРС уменьшение КАА/Сг, снижение уровня КАА, ГАМК и фосфокреатина; повышение С^/Сг, появление лактата и рост сигнала неорганического фосфата.
Наши исследования при сравнении результатов ХН-МРС пациентов с ЧМТ и контрольной группы выяви-
ли корреляцию между степенью тяжести травмы, продолжительностью комы, плохим неврологическим исходом (тяжелая нетрудоспособность, вегетативное состояние, смерть). Соотношение NAA/Cr оказалось наилучшим предиктором исхода. Низкие значения этого показателя в лобных, лобно-теменных или затылочно-теменных долях, валике мозолистого тела, таламусе, мосте коррелировали с плохими исходами.
Чтобы надежно интерпретировать эти данные, необходима информация об изменении значений NAA в динамике после ЧМТ. Исследования, проведенные in vivo, показывают раннее снижение NAA, начинающееся через несколько минут после ЧМТ и достигающее минимального значения в течение 48 ч. Поэтому МРС оптимально проводить не позднее 48 ч после травмы [11-13]. МРС при ЧМТ оказалась полезной и в обнаружении ДАП.
Повышенный уровень Cho в белом веществе может быть следствием распада миелина и клеточных мембран,
Russian pediatric journal (Russian journal). 2020; 23(5) DOI: http://dx.doi.org/10.18821/1560-9561-2020-23-5-291-298
ORIGINAL ARTICLE
а снижение NAA, вероятно, является результатом повреждения нейронов и аксонов. Конкретные исследования валика мозолистого тела у пациентов с ЧМТ показали снижение уровня NAA [11-13]. Мы считаем, что МРС предоставляет важную информацию о метаболическом состоянии и потенциальной жизнеспособности головного мозга и является уникальным неинвазивным методом для исследования биохимического состояния мозга in vivo у пациентов с ЧМТ. Для понимания патофизиологических механизмов ЧМТ необходимо проводить больше исследований по МРС в сочетании с ДВИ/ДТИ во всех регионах головного мозга, где отношения NAA/Cr были статистически значимо изменены.
фМРТ детей с тяжелой ЧМТ трудна для выполнения. Выборочные исследования с аудиостимуляцией у коматозных пациентов с ЧМТ в остром периоде показали корреляцию между активацией слуховой коры и тяжестью повреждения. В целом полученные данные показали, что особенности гемодинамической активности являются многообещающими биомаркерами для дифференциации исходов у пациентов с ЧМТ. Сравнительная оценка ге-модинамического ответа детей с травматической и пост-гипоксической комой четко показала различия: в первом случае был ответ, зависевший от тяжести травмы, во втором — ответ отсутствовал.
Перфузионные исследования у детей с ЧМТ проводятся крайне редко (7%) [20, 21]. МР-перфузия показала, что после травмы мозга в первые 2 сут время полушарного и регионарного кровотока увеличивается на 56%, а скорость кровотока нормализуется на 7-10-е сутки.
Таким образом, диагностика анатомических и функциональных повреждений головного мозга позволяет достоверно предсказать неврологические и когнитивные исходы при ТЧМТ. Мультимодальная МРТ в настоящее время является основным методом визуализации, который обеспечивает точный прогноз исходов ЧМТ в ближайшем и отдаленном будущем. Мультимодальные нейровизуальные методы могут выступать в качестве биомаркеров, которые помогают определять тяжесть травм головного мозга и прогнозировать исходы.
ЛИТЕРАТУРА (п.п. 1-4; 8-11; 16; 18-21 см. References)
5. Рошаль Л.М., Альбицкий В.Ю., Валиуллина С.А., Семёнова Ж.Б., Шарова Е.А. Очерк 22. Черепно-мозговая травма у детей: эпидемиологические и социальные особенности. В кн.: Альбицкий В.Ю., ред. Актуальные проблемы социальной педиатрии. Избранные очерки. М.; 2012.
6. Мамонтова Н.А., Семёнова Ж.Б., Валиуллина С.А. Ранняя ней-рореабилитация детей с тяжелой черепно-мозговой травмой. Альманах института коррекционной педагогики. 2016; (25): 8-12.
7. Доровских Г.Н., Ахадов Т.А., Семченко В.В. Магнитно-резонансная томография в диагностике острой черепно-мозговой травмы. Омск: Наука; 2007.
12. Ахадов Т.А., Семёнова Н.А., Ахлебинина М.И., Манжурцев А.В., Божко О.В., Мельников И.А. и др. Магнитно-резонансная томография в прогнозировании исхода тяжёлой черепно-мозговой травмы. Детская хирургия. 2019; 23(6): 321-8. https://doi. org/10.18821/1560-9510-2019-23-6-321-328
13. Семёнова Н.А., Манжурцев А.В., Меньщиков П.Е., Ублинский М.В., Ахадов Т.А. Магнитно-резонансная спектроскопия: неинвазив-ные исследования метаболизма мозга человека в норме и патологии. Успехи физиологических наук. 2019; 50(1): 58-74. https:// doi.org/10.1134/S0301179819010107
14. Ахадов Т.А., Семёнова Н.А., Ублинский М.В., Меньщиков П.Е., Амчеславский В.Г., Манжурцев А.В. Использование 'H МР-спектроскопии в определении прогностически значимых показателей исхода комы. Терапевт. 2018; (3): 25-32.
15. Меньщиков П.Е., Семёнова Н.А., Манжурцев А.В., Мельников И.А., Ублинский М.В., Ахадов Т.А. и др. Нарушение метаболизма ас-партата, глутамата и N-ацетиласпартата в мозге человека при черепно-мозговой травме по данным протонной магнитно-резонансной спектроскопии. Биофизика. 2018; 63(6): 1204-10. https://doi.org/10.1134/S0006302918060200
17. Мельников И.А., Ахадов Т.А., Семенова H.A., Петряйкин А.В., Сидорин С.В., Гурьяков С.Ю. Магнитно-резонансная томография при диффузном аксональном повреждении у детей в остром периоде. Нейрохирургия и неврология детского возраста. 2011; (4): 60-6.
REFERENCES
1. Masel B.E., DeWitt D.S. Traumatic brain injury: a disease process, not an event. J. Neurotrauma. 2010; 27(8): 1529-40. https://doi. org/10.1089/neu.2010.1358
2. Bergeson A.G., Lundin R., Parkinson R.B., Tate D.F., Victoroff J., Hopkins R.O., et al. Clinical rating of cortical atrophy and cognitive correlates following traumatic brain injury. Clin. Neuropsychol. 2004; 18(4): 509-20. https://doi.org/10.1080/1385404049052414
3. Corrigan J.D., Hammond F.M. Traumatic brain injury as a chronic health condition. Arch. Phys. Med. Rehabil. 2013; 94(6): 1199-201. https://doi.org/10.1016/j.apmr.2013.01.023
4. Annegers J.F., Hauser W.A., Coan S.P., Rocca W.A. A population-based study of seizures after traumatic brain injuries. N. Engl. J. Med. 1998; 338(1): 20-4. https://doi.org/10.1056/ne-jm199801013380104
5. Roshal' L.M., Al'bitskiy V.Yu., Valiullina S.A., Semenova Zh.B., Sha-rova E.A. Essay 22. Traumatic brain injury in children: epidemiological and social characteristics. In: Al'bitskiy V.Yu., ed. Actual Problems of Social Pediatrics. Selected Essays [Aktual'nye problemy sotsial'noy pediatrii. Izbrannye ocherki]. Moscow; 2012. (in Russian)
6. Mamontova N.A., Semenova Zh.B., Valiullina S.A. Early neuroreha-bilitation of children with severe traumatic brain injury. Al'manakh instituta korrektsionnoypedagogiki. 2016; (25): 8-12. (in Russian)
7. Dorovskikh G.N., Akhadov T.A., Semchenko V.V. Magnetic Resonance Imaging in the Diagnosis of Acute Traumatic Brain Injury [Magnitno-rezonansnaya tomografiya v diagnostike ostroy cherep-no-mozgovoy travmy]. Omsk: Nauka; 2007. (in Russian)
8. Toth A., Kovacs N., Perlaki G., Orsi G., Aradi M., Komaromy H., et al. Multi-modal magnetic resonance imaging in the acute and sub-acute phase of mild traumatic brain injury: Can we see the difference? J. Neurotrauma. 2012; 30(1): 2-10. https://doi.org/10.1089/ neu.2012.2486
9. Tong K.A., Ashwal S., Holshouser B.A., Nickerson J.P., Wall C.J., Shutter L.A., et al. Diffuse axonal injury in children: clinical correlation with hemorrhagic lesions. Ann. Neurol. 2004; 56(1): 36-50. https://doi.org/10.1002/ana.20123
10. Match C.A., Talbott J.F., Gean A. Imaging Evaluation of Acute Traumatic Brain Injury. Neurosurg. Clin. N. Am. 2016; 27(4): 40939. https://doi.org/10.1016/j.nec.2016.05.011
11. Shenton M., Hamoda H., Schneiderman J., Bouix S., Pasternak O., Rathi Y., et al. A review of magnetic resonance imaging and diffusion tensor imaging findings in mild traumatic brain injury. Brain Imaging Behav. 2012; 6(2): 137-92. https://doi.org/10.1007/ s11682-012-9156-5
12. Akhadov T.A., Semenova N.A., Akhlebinina M.I., Manzhurtsev A.V., Bozhko O.V., Mel'nikov I.A., et al. Magnetic resonance imaging in predicting outcomes of severe traumatic brain injury in children. Detskaya khirurgiya. 2019; 23(6): 321-8. https://doi. org/10.18821/1560-9510-2019-23-6-321-328 (in Russian)
13. Semenova N.A., Manzhurtsev A.V., Men'shchikov P.E., Ublinskiy M.V., Akhadov T.A. Magnetic resonance spectroscopy: non-invasive studiesof human brain metabolism in normal and pathological conditions. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2019; 50(1): 58-74. https:// doi.org/10.1134/S0301179819010107 (in Russian)
14. Akhadov T.A., Semenova N.A., Ublinskiy M.V., Men'shchikov P.E., Amcheslavskiy V.G., Manzhurtsev A.V. The use of 1H
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ
MR-spectroscopy in determining the prognostically significant indices of the coma outcome. Terapevt. 2018; (3): 25-32. (in Russian)
15. Men'shchikov P.E., Semenova N.A., Manzhurtsev A.V., Mel'nikov I.A., Ublinskiy M.V., Akhadov T.A., et al. Disturbances of cerebral metabolism of aspartate, glutamate, and N-acetylas-partate after traumatic brain injury according to 1H magnetic resonance spectroscopy. Biofizika. 2018; 63(6): 1204-10. https://doi. org/10.1134/S0006302918060200 (in Russian)
16. Haghbayan H., Boutin A., Laflamme M., Lauzier F., Shemilt M., Moore L., et al. The prognostic value of magnetic resonance imaging in moderate and severe traumatic brain injury: a systematic review and meta-analysis protocol. Syst. Rev. 2016; 5: 10. https:// doi.org/10.1186/s13643-016-0184-x
17. Mel'nikov I.A., Akhadov T.A., Semenova H.A., Petryaykin A.V., Sidorin S.V., Gur'yakov S.Yu. Magnetic resonance imaging of children, having diffuse axonal injury at the acute period of craniocerebral trauma. Neyrokhirurgiya i nevrologiya detskogo vozrasta. 2011; (4): 60-6. (in Russian)
18. Friess S.H., Kilbaugh T.J., Huh J.W. Advanced neuromonitoring and imaging in pediatric traumatic brain injury. Crit. Care Res. Pract. 2012; 2012: 361310. https://doi.org/10.1155/2012/361310
19. Forsyth R., Kirkham F. Predicting outcome after childhood brain injury. CMAJ. 2012; 184(11): 1257-64. https://doi.org/10.1503/ cmaj.111045
20. Hellstram T., Kaufmann T., Andelic N., Soberg H.L., Sigurdar-dotirr S., Helseth E., et al. Predicting outcome 12 months after mild traumatic brain injury in patients admitted to a neurosur-
gery service. Front. Neurol. 2017; 8: 125. https://doi.org/10.3389/ fneur.2017.00125
21. Ferrazzano P.A., Rosario B.L., Wisniewski S.R., Shafi N.I., Siefkes H.M., Miles D.K., et al. Use of magnetic resonance imaging in severe pediatric traumatic brain injury: assessment of current practice. J. Neurosurg. Pediatr. 2019; 23(4): 471-9. https://doi. org/10.3171/2018.10.peds18374
Поступила 17.09.2020 Принята к печати 23.10.2020 Опубликована 06.11.2020
Сведения об авторах:
Ахадое Толибджон Абдуллаевич, доктор мед. наук, проф., руководитель отдела лучевых методов диагностики, НИИ НДХиТ, e-mail: akhadov@mail.ru; Семенова Наталия Александровна, доктор биол. наук, гл. науч. сотр. отдела лучевых методов диагностики, НИИ НДХиТ, e-mail: nmr-semen@mail.ru; Валиуллина Светлана Альбертовна, доктор мед. наук, проф., первый заместитель директора НИИ НДХиТ, руководитель отдела реабилитации, e-mail: vsa64@mail.ru; Манжурцев Андрей Валерьевич, канд. биол. наук, науч. сотр. отдела лучевых методов диагностики, НИИ НДХиТ, e-mail: andrey.man.93@gmail.com; Божко Ольга Васильевна, канд. мед. наук, вед. науч. сотр. отдела лучевых методов диагностики, НИИ НДХиТ, e-mail: bozhko_olga@mail.ru; Мельников Илья Андреевич, канд. мед. наук, врач-рентгенолог отдела лучевых методов диагностики, НИИ НДХиТ, e-mail: ilyamed@mail.ru; Хусаинова Дарья Николаевна, мл. науч. сотр. отдела математических методов, НИИ НДХиТ, e-mail: dsavina@yandex.ru; Ахлебинина Мария Игоревна, врач-рентгенолог отдела лучевых методов диагностики, НИИ НДХиТ, e-mail: akhlebinina.m.i@gmail.com
