Результат интеллектуальной деятельности: Способ оценки участия нарушенной ликвородинамики в развитии диффузного поражения белого вещества головного мозга при церебральной микроангиопатии

Изобретение относится к области медицины, в частности, к неврологии и может быть использовано для выявления влияния нарушенной ликвородинамики на развитие диффузного поражения белого вещества головного мозга при церебральной микроангиопатии.

Термин церебральная микроангиопатия (ЦМА) / болезнь мелких сосудов (cerebral microangiopathy / small vessel disease), связанная с возрастом и сосудистыми факторами риска, широко используется в англоязычной [Pantoni, L. (2010) Cerebral Small Vessel Disease: From Pathogenesis and Clinical Characteristics to Therapeutic Challenges. The Lancet Neurology, 2010, 9, 689-701], и в последние годы в русскоязычной литературе [Гнедовская Е.В., Добрынина Л.А., Кротенкова М.В., Сергеева А.Н. МРТ в оценке прогрессирования церебральной микроангиопатии. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2018. Т. 12. №1. С. 61-68] для характеристики нейровизуализационных, морфологических и ассоциированных с ними клинических признаков, обусловленных поражением мелких артерий, артериол, капилляров и венул.

Социальная значимость ЦМА крайне велика. С ней связано не менее 20% всех случаев инсультов и 45% деменций. ЦМА более чем в два раза увеличивает риск повторного инсульта, является одной из ведущих причин инвалидизации пожилых пациентов вследствие когнитивных, психических и двигательных нарушений.

Современная концепция ишемической этиологии и патогенеза болезни мелких сосудов (БМС) была заложена в 1950-1970 годах. Морфологические исследования при поражении мелких сосудов установили их связь с факторами риска, ведущим среди которых является артериальная гипертония, и основными клиническими проявлениями - лакунарными инсультами и когнитивными расстройствами. Общепринятой гипотезой является снижение кровотока и срыв ауторегуляции во внутренних зонах смежного кровоснабжения по мере прогрессирования заболевания. Однако накоплены данные, свидетельствующие о других (неишемических) механизмах диффузного поражения мозга при церебральной микроангиопатии - высокая проницаемость гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) и эпендимы желудочков, нарушения венозной и ликворной циркуляции.

Выше приведенные морфологические изменения в виде персистирующего отека, эпендимальной транссудации ликвора, окклюзии перивентрикулярных вен, указывающие на нарушения венозной, ликворной циркуляции и проницаемости ГЭБ, могут быть следствием нарушений внутрицеребральной гидродинамики. В настоящее время появились методики, позволяющие одновременно оценить изменения кровотока и ликвороциркуляции у пациентов in vivo.

К примеру известен способ выявления нарушения гемоликвородинамики головного мозга по электроэнцефалограмме, характеризующийся тем, что в фоновой записи или под воздействием функциональных нагрузок - ритмической фотостимуляции РФС и/или гипервентиляции ГВ - в лобных отведениях выявляют паттерны в виде групповых тета-волн или тета-ритма частотой 4,0-7,5 Гц, вычисляют коэффициент гемоликвородинамики Кг по определенным формулам и устанавливают степень нарушения гемоликвородинамики (RU 2436503, 20.12.2011). Однако в данном случае не оценивалось участие ликвородинамики в диффузном поражении белого вещества головного мозга при церебральной микроангиопатии.

Ликвор - это цереброспинальная жидкость, которая постоянно циркулирует в желудочках, ликворопроводящих путях и в субарахноидальном пространстве головного и спинного мозга. Ликвор играет большую роль в обменных процессах в центральной нервной системе, в поддержке гомеостаза в тканях мозга, а также создает определенную механическую защиту головному мозгу.

На сегодняшний день широко известны методы нарушения ликвородинамики головного мозга, в том числе и на уровне водопровода мозга посредством магнитно-резонансной томографии (Пашкова А.А. Магнитно-резонансная томография в качественной и количественной оценке ликвородинамики и состояния вещества головного мозга у больных с гидроцефалией. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук, Санкт-Петербург, 2014, 21 с.; Ананьева Н.И. Современные методы МРТ-исследования ликвородинамики. Лучевая диагностика и терапия. 2016; (2):110-115). Однако работы по участию нарушенной ликвородинамики в развитии диффузного поражения белого вещества головного мозга при церебральной микроангиопатии не выявлены из уровня техники.

Целью заявленной работы является оценка взаимоотношений артерио-, вено- и ликвороциркуляции в развитии и прогрессировании диффузно-очагового поражения головного мозга при церебральной микроангиопатии.

Технический результат заключается в создании способа оценки участия нарушенной ликвородинамики в развитии диффузного поражения белого вещества головного мозга при церебральной микроангиопатии с высокой точностью.

Технический результат достигается тем, что оценку участия нарушенной ликвородинамики в развитии диффузного поражения белого вещества головного мозга при церебральной микроангиопатии осуществляют путем проведения фазовоконтрастной MP-томографии (2D fast cine phase-contrast MRI) на уровне водопровода мозга, располагая плоскость среза изображений перпендикулярно току ликвора водопровода мозга, при скорости кодирования 10 см/сек, затем по полученным изображениям из 32 кадров проводят расчет ударного объема ликвора за единицу времени и при его значении 53,134 мм /сек и более оценивают наличие участия нарушенной ликвородинамики в развитии диффузного поражения белого вещества при церебральной микроангиопатии.

Способ осуществляется следующим образом.

Для оценки ликворотока на уровне водопровода мозга используют методику фазовоконтрастной MP-томографии (2D fast cine phase-contrast MRI). При сборе данных осуществлялась ретроспективная синхронизация с использованием датчика периферического пульса. Сердечный цикл охвачен за 32 кадра. Параметры сканирования составили: TR = 28.7 мс, ТЕ = 8 мс, толщина среза 5.0 мм, поле обзора 101×135 мм, матрица 256×192 пикселей, number of excitations (averages, число возбуждений) = 1, VENC (velocity encoding value), значение скорости кодирования для ликворотока составило 10 см/сек. Для наиболее точной количественной оценки ликворотока, плоскость среза располагают строго перпендикулярно потоку ликвора (through-plane acquisition), так как это снижает частичный объемный эффект. Последующую обработку изображений в 32 кадра осуществляют с помощью программы, находящейся в свободном доступе (Bio Flow Image). В данной программе используется быстрый и воспроизводимый полуавтоматический метод сегментации ликворотока в зоне интереса. С помощью данной программы получены показатели ударного объема ликворотока на уровне водопровода мозга (см. фиг. 1А, Б, В). На фиг. 1А, Б, В приведено исследование ликворотока у здоровой пациентки 47 лет. На А. Срединное сагиттальное изображение выбора плоскости сканирования. Плоскость сканирования располагается перпендикулярно току ликвора в водопроводе мозга (выделен прямоугольником). Б. Фазовые изображения на уровне водопровода мозга (стрелка). Белым цветом кодируется каудокраниальное направление тока ликвора. В. Расчетные значения объемной скорости ликворотока за единицу времени.

Для отбора пациентов в исследование были использованы МРТ критерии и стандарты исследования cSVD - STRIVE (STandards for Reporting Vascular changes on nEuroimaging), разработанные в 2013 году международной группой исследователей, которые включают в себя недавние малые субкортикальные инфаркты, лакуны, гиперинтенсивность белого вещества (ГИБВ), расширенные периваскулярные пространства, микрокровоизлияния, расширенные ликворные пространства.

Термин «ГИБВ» характеризует наличие гиперинтенсивных изменений в режимах Т2-ВИ и FLAIR. С нарастанием ГИБВ связывают увеличение риска повторного инсульта, развития когнитивных нарушений вплоть до деменции, нарушений ходьбы. В настоящее время сохраняет свою актуальность предложенная Franz Fazecas в 1987 году качественная шкала стадий ГИБВ [Fazekas F, Chawluk JB, Alavi A et al. MR signal abnormalities at 1.5 T in Alzheimer's dementia and normal aging. AJR Am J Roentgenol. 1987; 149 (2): 351-6].

В группу пациентов исследования вошло 33 мужчины и 67 женщин в возрасте от 46 до 70 лет, средний возраст составил 60,9±6,4 лет, с изменениями на МРТ, соответствующими критериям болезни малых сосудов STRIVE: недавние малые субкортикальные инфаркты, лакуны, гиперинтенсивность белого вещества, расширенные периваскулярные пространства, микрокровоизлияния, атрофия вещества головного мозга [Международная рабочая группа, стандарты нейровизуализации БМС (STRIVE); J.M. Wardlaw и соавт. 2013]. Пропорциональность для сопоставления групп больных с разной степенью когнитивных нарушений определялась наличием гиперинтенсивности белого вещества разной степени выраженности, определяемой как стадии 0-3 [Модифицированная шкала Fazekas] (см. фиг. 2).

В группу здоровых добровольцев вошли 26 человек без клинических и МРТ данных сосудистой и дегенеративной патологии головного мозга: 8 мужчин и 18 женщин, средний возраст составила 56,9±7,4 лет.

На фиг. 2 представлена шкала оценки тяжести поражения белого вещества головного мозга по Fazecas. Шкала Fazecas:

Fazekas 0 - отсуствует ГИБВ (лейкоареоза); Fazekas 1 - имеются очаговые/точечные изменения: единичные изменения ≤ 9 мм, сгруппированные изменения < 20 мм; Fazekas 2 -

Имеются ранние сливные изменения: единичные изменения 10-20 мм, сгруппированные изменения > 20 мм в любом направлении; Fazekas 3 - имеются сливные изменения: сливные зоны ГИБВ (лейкоареоза) ≥ 20 мм в любом направлении.

Всем обследуемым проводилась МРТ головного мозга на магнитно-резонансном томографе Magnetom Verio (Siemens, Германия) с величиной магнитной индукции 3,0 Тесла. МРТ сканирование головного мозга включало в себя: стандартный режим Т2-взвешенных изображений (Т2-ВИ) для оценки очагового поражения вещества мозга и исключения другой патологии; исследование в режимах 3D-T1 градиентное эхо, с возможностью последующей реконструкции изображений в любых проекциях (MPR) для получения подробных анатомических данных; исследование в режиме 3D-FLAIR для оценки наличия и распространенности гиперинтенсивностей белого вещества; режим изображений, взвешенных по магнитной восприимчивости (SWI) для оценки наличия и распространенности микрокровоизлияний.

Также было проведено исследование фазовоконтрастной MP-томографии (2D fast cine phase-contrast MRI) на уровне водопровода мозга, располагая плоскость среза изображений перпендикулярно току ликвора водопровода мозга, при скорости кодирования 10 см/сек. По полученным изображениям из 32 кадров провели расчет ударного объема ликвора за единицу времени, сопоставив его показатели со степенью поражения вещества головного мозга по шкале Fazecas (см. таблица 1).

Полученные данные, указанные в таблице 1 показывают, что ударный объем ликвора на уровне водопровода мозга имеет достоверные различия между группами с разной выраженностью ГИБВ. При проведении апостериорных попарных сравнений средних по методу наименьшей значимой разности ударный объем ликвора на уровне водопровода был значимо выше в Fazecas 3 по сравнению с группой контроля (р=0,002), Fazecas 1 (р=0,013), Fazecas 2 (р=0,023).

Таким образом, при сравнении ударного объема ликворотока на уровне водопровода мозга получены достоверные различия между группой Fazecas 3 и остальными группами. По полученным данным были рассчитаны референсные значения для ударного объема ликвора в группе контроля и 95% доверительный интервал, который составил 53,134 мм³/сек. Увеличение ударного объема ликвора выше этого значения соответствует участию нарушения механизмов ликвороциркуляции в формировании ГИБВ при ЦМА. При этом при значении менее 53,134 мм³/сек можно рассматривать как отсутствие такого участия (см. пример 3).

Примеры выполнения способа.

Пример 1.

Пациент Ж., 69 лет. Поступил с жалобами на нарушения походки, учащенное мочеиспускание, подавленное состояние, сильное раздражение, быстро устает, плохо спит ощущает разбитость. Пациент длительно страдает артериальной гипертензией с максимальным подъемом цифр АД до 200/100 мм рт.ст.

Проведено МРТ исследование головного мозга в стандартных режимах (Т2-ВИ, Т1-MPR, 3D-FLAIR, SWI). По полученным МРТ данным выявлено диффузно-очаговое поражения белого вещества полушарий головного мозга вследствие церебральной микроангиопатии, соответствующее 3 стадии по шкале Fazecas. Для оценки участия ликвородинамики в развитии диффузного поражения белого вещества головного мозга проведена фазовоконтрастная MP-томография (2D fast cine phase-contrast MRI) на уровне водопровода мозга. Плоскость среза изображений располагалась перпендикулярно току ликвора водопровода мозга. Скорость кодирования 10 см/сек. По полученным изображениям из 32 кадров провели расчет ударного объема ликвора за единицу времени, который составил 118,0 мм³/сек. Данное значение ударного объема ликвора превышает пороговое значение (53,134 мм³/сек) более чем в 2 раза. Следовательно, у пациента ликвородинамические нарушения участвуют в диффузном поражении белого вещества головного мозга. На фиг. 3 представлено MP-изображение в режиме 3D-FLAIR, на котором выявляются диффузные изменения белого вещества головного мозга в перивентрикулярных и глубоких отделах. Это соответствует 3 стадии по шкале Fazecas. При проведении фазово-контрастного MP-исследования получены изображения, рассчитан ударный объем ликвора на уровне водопровода мозга (см. фиг. 4).

Пример 2.

Пациентка К., 63 лет, поступила с жалобами на головные боли, повышение артериального давления, головокружение. Пациентке проведено стандартное МРТ исследование головного мозга в стандартных режимах (Т2-ВИ, T1-MPR, 3D-FLAIR, SWI). По полученным МРТ данным выявлено диффузно-очаговое поражения белого вещества полушарий головного мозга вследствие церебральной микроангиопатии, соответствующее 3 стадии по шкале Fazecas. Для участия ликвородинамики в развитии диффузного поражения белого вещества головного мозга выполнено фазово-контрастное МРТ исследование, по результатам которого рассчитан ударный объем ликворотока на уровне водопровода мозга (81,0 мм³/сек). Данное значение ударного объема ликвора превышает пороговое значение (53,134 мм³/сек). Следовательно, у пациентки ликвородинамические нарушения участвуют в диффузном поражении белого вещества головного мозга. На фиг. 5 представлено MP-изображение в режиме 3D-FLAIR, на котором выявляются диффузные изменения белого вещества головного мозга в перивентрикулярных и глубоких отделах. Это соответствует 3 стадии по шкале Fazecas. При проведении фазово-контрастного МР-исследования получены изображения, рассчитан ударный объем ликвора на уровне водопровода мозга (см. фиг. 6).

Пример 3.

Пациентка З., 62 лет, поступила с жалобами на повышение артериального давления. Пациентке проведено стандартное МРТ исследование головного мозга в стандартных режимах (Т2-ВИ, T1-MPR, 3D-FLAIR, SWI). По полученным МРТ данным в глубоких и перивентрикулярных отделах белого вещества полушарий большого мозга определяются единичные очаги повышенной интенсивности MP-сигнала в режиме FLAIR, соответствующие 1 стадии по шкале Fazecas. Для участия ликвородинамики в развитии диффузного поражения белого вещества головного мозга выполнено фазово-контрастное МРТ исследование, по результатам которого рассчитан ударный объем ликворотока на уровне водопровода мозга (40,0 мм³/сек). Данное значение ударного объема ликвора не превышает пороговое значение (53,134 мм³/сек). Следовательно, имеет место отсутствие участия ликвородинамики в развитии поражения мозга. На Фиг. 7 представлено МР-изображение в режиме 3D-FLAIR, на котором определяются только очаговые изменения вещества головного мозга, а не диффузные. При проведении фазово-контрастного МР-исследования получены изображения, рассчитан ударный объем ликвора на уровне водопровода мозга (см. фиг. 8).

Таким образом, заявленный способ обеспечивает высокую точность оценки участия нарушенной ликвородинамики в развитии диффузного поражения белого вещества головного мозга при церебральной микроангиопатии.