CC BY
8
УДК 615.849.1
□ ОСОБЕННОСТИ СОВМЕСТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ И ASL-ПЕРФУЗИИ У БОЛЬНЫХ С ХРОНИЧЕСКОЙ ИШЕМИЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА
Чухонцева Е.С.
Научный руководитель - д.м.н. Морозова Т.Г.
Смоленский государственный медицинский университет Россия,214019, Смоленск, ул. Крупской, 28 chukhontsevaes@mail.ru - Чухонцева Е.С.
Резюме. Целью настоящего исследования стало изучение особенностей совместного использования транскраниальной электростимуоляции с обратной связью методом ТЭТОС и ASL-перфузии у больных с хронической ишемией головного мозга (ХИМ). Пациентам с установленным диагнозом «ХИМ с наличием легких когнитивных нарушений» в возрасте от 63±5,6 лет проводились магнитно-резонансная томография головного мозга, транскраниальная электростимуляция методом ТЭТОС. Принципиальным в исследовании стал выбор оптимальной схемы электроимпульсного воздействия, вида импульса, силы тока, а также времени транскраниальной стимуляции методом ТЭТОС. Проводилась оценка скорости церебрального кровотока (CBF) до ТЭТОС и после с помощью режима перфузионной МРТ без введения контрастного вещества (ASL - Arterial Spin Labeling): сравнивалось изменение перфузии при различных временных вариациях транскраниального воздействия в пределах научнодоказанных и рекомендуемых интервалах.
Ключевые слова: ASL-перфузия, транскраниальная электростимуляция с обратной связью, хроническая ишемия мозга
□ SPECIFIC FEATURES OF THE JOINT USE OF TRANSCRANIAL ELECTROSTIMULATION WITH FEEDBACK AND ASL-PERFUSION IN PATIENTS WITH CHRONIC ISCHEMIA OF THE BRAIN
Chukhontseva E.S.
Scientific adviser - Morozova T.G., MD Smolensk State Medical University
28, Krupskoy str., Smolensk, 214019, Russia chukhontsevaes@mail.ru - Chukhontseva E.S.
Abstract. The aim of this study was to analyze the features of the combined use of transcranial electrostimulation with feedback by the TETOS method and ASL-perfusion in patients with chronic cerebral ischemia. Patients with mild cognitive impairment at the age of 63±5.6 years underwent magnetic resonance imaging of the brain, transcranial electrical stimulation by the TETOS. The principal thing in the study was the choice of the optimal scheme of the electrical impulse action, the type of the impulse, the current strength, and the time of transcranial stimulation by the TETOS. Cerebral blood flow (CBF) was assessed before and after TETOS using a perfusion MRI without contrast medium (ASL - Arterial Spin Labeling) regimen: the change in perfusion was compared with different temporal variations of transcranial exposure within scientifically proven and recommended intervals.
Keywords: ASL-perfusion, feedback transcranial electrical stimulation, chronic brain ischemia Актуальность
Хроническая ишемия головного мозга (ХИМ) - особая разновидность сосудистой церебральной патологии, обусловленная медленно прогрессирующим диффузным нарушением кровоснабжения головного мозга с постепенно нарастающими разнообразными дефектами его функционирования [3]. В связи с увеличивающейся продолжительностью жизни распространенность цереброваскулярной патологии, в частности ХИМ, среди лиц пожилого и старческого возраста неуклонно растет. Чаще всего причиной данной патологии является поражение сосудов небольшого калибра - так называемая церебральная микроангиопатия, классическими причинами которой являются артериальная гипертензия и сахарный диабет [3,15].
Современные методы для выявления хронического нарушения мозгового кровообращения(ХНМК) в настоящий момент включают аускультацию сонных артерий, ультразвуковое исследование магистральных артерий головы, нейровизуализацию (МРТ) и нейропсихологическое тестирование. С внедрением в клиническую практику нейровизуализации, в первую очередь, МРТ стало возможным in vivo увидеть мелкие очаговые сосудистые изменения вещества мозга, причем по мере внедрения новых МРТ-режимов, помимо стандартных Т1- и Т2-взвешенных изображений (ВИ), и увеличения силы магнитного поля диагностические возможности существенно расширились [11]. Так, режим позволил выявлять больше сосудистых очагов (например, на 22-34% больше по сравнению с Т2-ВИ у пациентов с системной красной волчанкой), а также увидеть на фоне Т2- гиперинтенсивностей зоны полного некроза - лакуны [5]. Диффузионно-взвешенная МРТ помогает в выявлении острых и подострых ишемических повреждений головного мозга, как крупных, так и совсем мелких, величиной всего несколько миллиметров, а изображения susceptibility-weighted imaging, SWI (взвешенные по магнитной восприимчивости, а также Т2* позволяют увидеть микрокровоизлияния [12].
Хроническое сосудистое поражение головного мозга, не вызванное инсультом, наблюдается у 70-95% пациентов пожилого и старческого возраста [10]. Так, De Leeuw F.E. и соавт. анализировали МРТ пациентов в возрастном диапазоне от 60 до 90 лет, и, согласно полученным данным, лишь 8% больных не имели нейрорадиологических признаков сосудистого поражения головного мозга [7]. В другом исследовании, выполненном Fei Han и соавт., у пациентов в возрасте 55,6 ± 9,3 года без инсульта в анамнезе лакунарные инфаркты выявлялись у 14,5%, микрокровоизлияния - у 10,6%, диффузное поражение перивентрикулярного белого вещества - у 72,1% и диффузное поражение глубокого белого вещества - у 65,4% [14].
Несмотря на широкое распространение ХИМ в популяции, поставить данный диагноз на ранней стадии чрезвычайно сложно. Это связано с тем, что симптомов, характерных исключительно для ХИМ первой степени, не существует [9]. Имеемые методики позволяют лишь в определенной степени структурировать диагностический процесс, но не заменяют основной клинико-психопатологический метод.
В настоящий момент в различных исследовательских центрах мира ведутся активные исследования в области выявления ранних признаков ХИМ. В МРТ анализируют различные режимы для выявления характерных признаков. Не исключение активно обсуждаемая бесконтрастная перфузионная МРТ (ASL - Arterial Spin Labeling) -полностью неинвазивная методика измерения тканевой перфузии, использующая магнитное маркирование артериальных спинов протонов водорода молекул воды в крови как эндогенный трейсер [8,16]. Преимуществами ASL-перфузии являются отсутствие лучевой нагрузки, возможность применения у пациентов с почечной недостаточностью, а также возможность получения количественных данных скорости мозговой перфузии. [6,8,13]. Единичные исследования, в том числе наши, показывают изменения церебральной перфузии, определяемые методом ASL у пациентов с разной степенью когнитивных нарушений [2]. Отсутствие убедительных данных об изменении церебральной перфузии у пациентов с начальными проявлениями хронического нарушения мозгового кровообращения обуславливает целесообразность поиска иных усовершенствованных методов диагностики ранних, доклинических стадий сосудистых когнитивных расстройств.
Транскраниальная электростимуляция с обратной связью (ТЭТОС) - это метод повышения адаптационных возможностей организма человека путем стимуляции головного мозга малыми дозами электрического тока, с оценкой в режиме реального времени ответной реакции биоэлектрической активности головного мозга (БАМ) на это электровоздействие [1,4]. Электростимуляция и регистрация БЭА ГМ осуществляются через одни и те же электроды. Одним из основополагающих механизмов воздействия ТЭТОС на головной мозг является ее вазоактивное действие, что можно объективно наблюдать при помощи ASL-перфузии. С учетом того, что прибор ТЭТОС является ферромагнетиком, важно обозначить особенности совместного
применения данных методов, в частности условия безопасности и оптимальные режимы использования ТЭТОС у пациентов с ХИМ.
Цель исследования
Изучить особенности совместного использования транскраниальной электростимуоляции с обратной связью методом ТЭТОМ и ASL-перфузии у больных с хронической ишемией головного мозга.
Методика исследования
В 2019-2020 гг. на базе кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии Смоленского государственного медицинского университета было проведено исследование 58 пациентов (женщин - 65,5% (n=38), мужчин -34,5% (n=20), средний возраст - 63±5,6 лет) с клинически установленным диагнозом «Хроническая ишемия мозга, легкие когнитивные нарушения». Алгоритм обследования включал 4 этапа: 1) магнитно-резонансная томография (МРТ) головного мозга, 2) исходный анализ биоэлектрической активности коры головного мозга (БАМ) по средством ТЭТОС, 3) транскраниальная электростимуляция головного мозга (ТЭС) исходя из анализа БАМ, 4) повторная МРТ головного мозга в режиме ASL-перфузии. МРТ головного мозга осуществлялась на аппарате величиной магнитной индукции 1,5 Т (Toshiba) в режимах Т1-, Т2-взвешенные изображения, диффузионно-взвешенные изображения (DWI), FLAIR и бесконтрастную МР-перфузию (ASL). Транскраниальная электростимуляция головного мозга выполнялась при помощи электростимулятора транскраниального компьютеризированного с обратной связью для оптимизации нейропсихологических характеристик «ТЭТОС» (производства ИПФ «БИОСС», Россия). С целью соблюдения безопасности и учета того, что оборудование ТЭТОС является ферромагнетиком, методика проводилась в специально отведенном месте второй, переходной, зоне кабинета МРТ. Зона II (переходная область): представляет собой границу раздела между неконтролируемой областью (зоной I) и находящимися под строгим контролем зонами Ш и IV.
Статистическая обработка данных проводилась с помощью статистического пакета Statistica, версия 6.0. Изучение различий изменений скорости церебрального кровотока проводилось непараметрическим критерием Манна-Уитни, p<0,05.
Результаты и их обсуждения
В результате 1 этапа исследования были получены и проанализированы МР- изображения головного мозга испытуемых пациентов по критериям STRIVE. В режиме диффузионно-взвешенных изображений (DWI) у всех пациентов (100%) была исключена острая ишемия головного мозга, так же ни у одного пациента не выявлены микрокровоизляния на Т2*-ВИ.
При оценке Т1-, Т2-взвешенных изображений, диффузионно-взвешенных изображений (DWI), FLAIR у 75,9 % пациентов (n=44) были выявлены те или иные косвенные признаки хронической сосудистой патологии, классифицируемые по критериям STRIVE: единичные и множественные дистрофические участки, соответветствующие ангиопатии размерами от 2 до 4 мм; лейкоареоз - Фазеказ I-II; признаки расширения ликворных пространств от незначительной до умеренной степени выраженности; расширение пространств Вирхова -Робина I-II типа. Получены абсолютные значения скорости мозгового кровотока (CBF) в покое, измеряемые по правому и левому полушариям варьирующие в пределах 45±8, мл/100г/мин.
Далее, согласно 2 этапу исследования, пациенты приглашались во II зону кабинета МРТ, где определялась БАМ при помощи прибора ТЭТОС. Во время исследования каждый пациент находился в состоянии спокойного бодрствования (глаза закрыты, мышцы шеи и лица расслаблены). Для биоэлектрической активации мозга использовались функциональные пробы (открывание глаз, фотостимуляция, гипервентиляция).
Оценивалась преимущественная локализация, межполушарная асимметрия; кроме того, выявлялось наличие артефактов и эпилептиформных графоэлементов. У 100% испытуемых не было выявлено специфической пароксизмальной активности. Мощностная межполушарная асимметрия у всех пациентов (n=58) не превышала 30%. У 60% (n=35) пациентов выявлена полиритмии и дезорганизация основного ритма, что не позволяет расценивать данную БАМ, как патологическую.
На третьем этапе необходимо было определиться с выбором импульса для ТЭС, схемой стимуляции, а также ее продолжительностью. На основании полученных на втором этапе данных о том, что у пациентов с ХИМ, легкими когнитивными нарушениями наблюдались различные функциональные нарушения БАМ было принято использовать биполярно-экспоненциальный импульс, рекомендуемый при различной степени функциональных расстройств у пациентов всех возрастов, как не провоцирующий побочных реакций. Схемы стимуляции, используемые при ТЭТОС по данным литературы направлены на оптимизацию показателей БАМ. Битемпоральная стимуляция назначается при выраженной межполушарной асимметрии или выраженной активности медленных ритмов. Латеральные схемы стимуляции активно влияют на гликемический обмен, на эмоциональную сферу, что крайне нежелательно для пациентов с ХИМ, так как в некоторых случаях данная патология сопровождается субклинической депрессией, фактором риска может быть сахарный диабет: это может ухудшить состояние пациента. Следовательно, наиболее оптимальной схемой стимуляции у пациентов с ХИМ, действие которой направлено в одинаковой степени на оба полушария и не вызывает нежелательных эффектов, является центрально-саггитальная. Средние значения силы тока у пациентов с легкими когнитивными нарушениями при ХИМ по нашим наблюдениям установились в пределах от 0,15 до 0,3 мА, на основании порога индивидуальной чувствительности. Согласно многочисленным исследованиям и настройкам прибора сеанс ТЭТОС может длиться от 30 секунд до 15 минут. Пациенты были ранжированы на 3 группы, для определения оптимального временного воздействия, с целью выявления изменения скорости церебрального кровотока при помощи повторного проведения бесконтрастной МР-перфузии на 4-ом этапе. Первая группа пациентов (n=20) подвергалась импульсному воздействию в течение 1 минуты, вторая группа пациентов (n=20) - 5 минут, третья группа (n=18) - 10 минут.
После завершения сеанса ТЭТОС повторно пациентам выполнялась МРТ головного мозга в режиме ASL-перфузии. Статистически значимые различия в группах I II и III вычислены для параметров CBF - данный показатель достоверно увеличился в группах II и III (в I группе прирост CBF составил у 20% (n=4) испытуемых 1±0,57 мл/100г/мин; во II и Ш у всех пациентов (n=38) прирост CBF составил 3±0,35 мл/100г/мин; p=0,001). Для исследуемого параметра между II и Ш группами статистически значимых различий выявлено не было; p>0,5.
Выводы
В данном исследовании изучены особенности совместного использования транскраниальной электростимуляции с обратной связью методом ТЭТОС и ASL-перфузии у больных с хронической ишемией головного мозга: 1) проведение исследования ТЭТОС возможно только II зоне кабинета МРТ; 2) наиболее оптимальным импульсом транскраниального воздействия является биполярно-экспоненциальный; 3) безопасной схемой стимуляции у пациентов с ХИМ является центрально-саггитальная 4) транскраниальная электростимуляция методом ТЭТОС для выявление изменения скорости церебральной МР-перфузии оптимально во временном интервале от 5 до 10.
Литература
1. Звоников В.М. Применение электростимулятора транскраниального компьютеризированного с обратной связью для оптимизации нейропсихологических характеристик «ТЭТОС» (методические рекомендации) / В.М. Звоников, А.В. Грищенко, И.К. Герасин // М.: ОАО «Российские железные дороги». - 2006. - 26с.
2. Чухонцева Е.С. Нейровизуализационные паттерны хронической недостаточности мозгового кровообращения с оценкой церебральной перфузии в зависимости от уровня когнитивных расстройств/ Е.С. Чухонцева, Т.Г. Морозова, А.В. Борсуков // Медицинская визуализация. -Москва, 2020. - № 24 (3) - С.114 - 122
3. Шавловская О.А. В здравом уме и твердой памяти / О.А. Шавловская // Non nocere, новый терапевтический журнал. - Москва, 2018 - №11. - С.39 - 43
4. Электростимулятор транскраниальный компьютеризированный с обратной связью для оптимизации нейропсихилогических характеристик «ТЭТОС»: руководство по эксплуатации // М.: НПФ «БИОСС». - 2006. - 16с.
5. Appenzeller S. Quantitative Magnetic Resonance Imaging Analyses and Clinical Significance of Hyperintense White Matter Lesions in Systemic Lupus Erythematosus Patients Vasconcelos / S. Appenzeller, A. Faria, Li L. Min et al..// Ann Neurol. - 2008. - Vol. 64. - P. 635 - 643.
6. Chen, J. Arterial spin labeling perfusion MRI in pediatric arterial ischemic stroke: initial experiences / J. Chen, D. J. Licht, S. E. Smith et al. // J Magn Reson Imaging. - 2009. - Vol. 29. - P.282 - 290.
7. De Leeuw F.E. Prevalence of cerebral white matter lesions in elderly people: a population based magnetic resonance imaging study. The Rotterdam Scan Study / F.E. De Leeuw, J.C. de Groot et al. // J Neurol Neurosurg Psychiatry. - 2001. - Vol.70. - P.9 - 14.
8. Fei Han. Prevalence and Risk Factors of Cerebral Small Vessel Disease in a Chinese Population-Based Sample / Han Fei, Zhai Fei-Fei et al. // J Stroke. - 2018. - Vol. 20. - P.239 - 246.
9. Harris, A. D. Diffusion and perfusion MR imaging of acute ischemic stroke / A. D. Harris, S. B. Coutts, R. Frayne // Magn Reson Imaging Clin N Am. - 2009. - Vol. 17. - P. 291 - 313.
10. Hilal S. Prevalence, risk factors and consequences of cerebral small vessel diseases: data from three Asian countries / S. Hilal, V. Mok, Y.C. Youn et al. // J Neurol Neurosurg Psychiatry. - 2017. - Vol. 88. -P.669 - 674.
11. Fazekas F. Pathologic correlates of inci- dental MRI white matter signal hyperintensities. / F. Fazekas, R. Kleinert, H. Offenbacher,et al. // Neurology. - 1993. - Vol.43. - P 1683 - 1689.
12. Feng C. Magnetic resonance diffusion-perfusion mismatch in acute ischemic stroke: An update. / C. Feng // World Journal of Radiology. - 2012. - Vol. 4, iss.3. - P 63 - 74.
13. Pollock, J. M. Arterial spin-labeled MR perfusion imaging: clinical applications / J. M. Pollock, H. Tan, R. A. Kraft et al. Magn Reson Imaging Clin N Am. - 2009. - Vol. 17. - P. 315 - 338.
14. Prins N.D. White matter hyperintensities, cognitive impairment and dementia: an update / N.D. Prins, P. Scheltens // Nat Rev Neurol. - 2015. - Vol. 11. - P.157 - 165.
15. Shi Y. Update on cerebral small vessel disease: a dynamic whole-brain disease/ Y. Shi, J.M. Wardlw // BMJ. - 2016. - Vol.1, iss.3. - P. 83 - 92.
16. Zaharchuk, G. Arterial spin-label imaging in patients with normal bolus perfusion weighted MR imaging findings: pilot identification of the borderzone sign / G. Zaharchuk, R. Bammer, M. Straka et al. // Radiology. - 2009. - Vol. 252. - P. 797 - 807.
