Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОНТРАСТИРОВАННОЙ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ АНГИОГРАФИИ СОСУДОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Изобретение относится к медицине, а именно к области лучевой диагностики, и может быть использовано в магнитно-резонансной томографии при проведении магнитно-резонансных ангиографических исследований головного мозга.

Известен способ магнитно-резонансной контрастированной визуализации сосудов головного мозга для диагностики артериальных аневризм, детально представленный [1, 2, 3] и заключающийся во внутривенном введении обследуемому гадолинийсодержащего соединения (Gd-DTPA, Gd-DO3A, Gd-DOTA и др.) объемом дозы до 20 мл в концентрации 0,5 ммоль/мл со скоростью 1-2 мл/сек с последующей промывкой системы физиологическим раствором в объеме до 30 мл. Сканирование выполняется с помощью импульсной последовательности 3D быстрого градиентного эха (3DFFE, 3DFLASH), как правило, при использовании высокопольного сверхпроводящего MP-томографа с напряженностью поля 3.0 тесла и последующей трехмерной реконструкцией распределения гадолинийсодержащего препарата.

Недостатками представленного способа следует выделить - малую доступность высокопольного сверхпроводящего MP-томографа с напряженностью поля 3.0 тесла, отсутствие преимуществ контрастной 3DFFE ангиографии относительно бесконтрастной 3DTOF ангиографии, а также отсутствие динамики. информативности при их совместной оценке, как следствие, неоправданно высокая стоимость магнитно-резонансного ангиографического исследования.

Данный способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.

Задачей изобретения является повысить доступность методики контрастированной магнитно-резонансной ангиографии (МРА) с помощью высокопольного сверхпроводящего МР-томографа с напряженностью поля 1.5 тесла, повысить информативность контрастной 3DFFE МРА относительно бесконтрастной 3DTOF МРА в диагностике артериальных аневризм.

Задача решается тем, что проводят комплексное магнитно-резонансное ангиографическое исследование головного мозга путем последовательного выполнения 2D исследования взвешенного по Т2 и по Т1 до и после введения контрастного препарата-парамагнетика, а также бесконтрастную 3DTOF и контрастную трехфазную 3DFFE ангиографию. Для увеличения контрастности артериальных сосудов головного мозга используют малые углы поворота FA=13 и вводят гадолиний- или марганецсодержащий контрастный препарат в течение всей первой фазы 3DFFE исследования со скоростью 1 мл/сек в концентрации 0,25 ммоль/мл, в дозировке, зависящей от длительности одной фазы 3DFFE исследования: 0,1 ммоль/кг - до 20 секунд, 0,15 ммоль/кг - до 40 секунд и 0,2 ммоль/кг - до 60 секунд. В качестве парамагнитного контрастного вещества используют гадолинийсодержащие контрастные препараты (на основе Gd-DTPA, Gd-DO3A или Gd-DOTA) или комплекс марганца (II) с транс-1,2-циклогександиамин-N,N,N′,N′-тетрауксусной кислотой (ЦДТА).

Новым в предлагаемом способе является использование низкого угла поворота FA=13, сниженной концентрации парамагнетика для увеличения объема вводимого контрастного препарата без потери качества ангиографических изображений благодаря дозозависимому эффекту парамагнетиков и длительной циркуляции циклических контрастных соединений (Gd-DO3A, Gd-DOTA и Mn-CDTA); использование в качестве парамагнитного контрастного вещества комплекса Mn(II) с транс-1,2-циклогександиамин-N,N,N,N-тетрауксусной кислотой (ЦДТА), а также использование доз контрастного соединения в зависимости от длительности одной фазы 3DFFE исследования.

Изобретение будет понятно из следующего. В экспериментальных исследованиях на фантомах (рис.1) визуализируются изменения интенсивности изображения Т1-взвешенного 3DFFE изображения с Mn-CDTA и Gd-DTPA: при уменьшении градуса отклонения (FA) отмечается проградиентный рост интенсивности фантомов, содержащих контрастное соединение, в каждом случае. При угле отклонения FA=12 градусов согласно критерию Стьюдента определяется значимое различие интенсивности изображения воды (p<<0.05) от фантома при FA=30 градусов, а при угле отклонения FA=13 градусов различия интенсивностей фантома с водой отличаются незначимо (p>0.05). Таким образом, наиболее оптимальным углом отклонения следует считать FA=13 градусов.

При угле поворота FA=30 градусов коэффициенты контраст-шум (CNR) для фантомов 0.25, 0.5, 1.0 и 2.0 ммоль/л составили соответственно 2.5±2.4, 11.2±3, 28.2±4.6, 58.1±6.3. При снижении угла поворота до FA=13 градусов коэффициенты контраст-шум (CNR) соответственно составили 17.1±1.5, 32.6±1.5, 52.7±2.3, 74.0±2.7. При статистическом парном анализе по Т-критерию различия носят значимый характер (p<0.05). Таким образом, уменьшение угла поворота до 13 градусов вызывает значимое усиление 3DFFE изображения.

При использовании стандартной дозы 0,1 ммоль/кг и при времени сканирования 53 секунды отмечается выраженное снижение контрастного эффекта (рис.2). В данном примере отношение контраст-шум для супракавернозного сегмента ВСА (справа) в артериальную фазу составил CNR=11.9, а в венозную CNR=22.1.

В клиническом исследовании (табл.1) целью явился поиск оптимальной дозы контрастного препарата (Gd-DO3A) при выполнении контрастной МРА по протоколу 3DFFE с длительностью одной фазы сканирования до 60 секунд.

В таблице 1 представлено отношение контраст-шум (CNR) для средней мозговой артерии с обеих сторон при контрастной МРА с препаратом гадовист (Gd-DO3A) в дозе 0.2 и 0.15 ммоль/кг веса длительностью до 60 секунд.

При статистической оценке различий коэффициентов контраст-шум (CNR) на левой и на правой СМА в первой группе с дозой 0.15 ммоль/кг для зависимых выборок в артериальную и венозную фазы по критерию Вилкоксона выявлены значимые различия (p<0.05) коэффициентов контраст-шум (CNR) только на левой артерии в артериальную и венозную фазы. В артериальную фазу контрастность левой СМА находится на низком уровне, а в венозную фазу увеличивается, что говорит о недостаточности дозы контрастного препарата для получения оптимального контрастирования артерий. Во второй группе в дозе 0.2 ммоль/кг выявлены значимые различия (p<0.05) как в левой, так и в правой СМА в артериальную и венозную фазы, причем в дозе 0.2 ммоль/кг контрастность левой и правой СМА в артериальную фазу выше, чем в венозную. Таким образом, контрастный эффект зависит от дозы, а не от концентрации раствора контрастного препарата.

В клиническом примере (рис.3) представлено, что при увеличении дозы контрастного препарата до 0,2 ммоль/кг веса, а также при разведении контрастного препарата (гадовист в соотношении 1:3) и скорости введения контрастного препарата до 1 мл/сек получено преобладание интенсивности артерий головного мозга над интенсивностью от сосудов венозного русла в течение первой фазы сканирования. Во вторую фазу сканирования наблюдалось выравнивание контрастности артерий и вен головного мозга.

При исследовании патологии сосудов головного мозга методами 3DTOF и 3DFFE ангиографии у пациентов (n=88) с артериальными аневризмами и пороками развития сосудов головного мозга выявлено, что при использовании 3DFFE ангиографии значимых различий (по Каппа анализу) с 3DTOF в информативности диагностики артериальных аневризм не выявлено, хотя при 3DTOF было выявлено 3 ложно отрицательных результата, хорошо видимых при 3D FFE ангиографии. При диагностике сосудистых мальформаций (артериальных, венозных и смешанных) с использованием 3DFFE ангиографии отмечается значимое увеличение чувствительности на 53% в сравнении с 3DTOF относительно результатов объединенной диагностики, включающей 2D исследование, взвешенное по Т2 и по Т1 до и после контрастного усиления, а также бесконтрастную 3D TOF и контрастную 3D FFE ангиографию.

Принципиальным преимуществом предложенного алгоритма комплексного магнитно-резонансного ангиографического исследования головного мозга является то, что данная методика может быть выполнена на любых магнитно-резонансных томографах с напряженностью магнитного поля 1.5 тесла и с диагностической точностью 100%.

Отличительные признаки проявили в заявленной совокупности принципиально новые свойства, не вытекающие из уровня техники и неочевидные для специалиста.

Идентичной совокупности в известных решениях нами не обнаружено. Предлагаемый способ может быть использован в практическом здравоохранении для исследований головного мозга. Исходя из вышеизложенного следует считать заявляемое изобретение соответствующим условиям патентоспособности «Новизна», «Изобретательский уровень», «Практическая применимость».

Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему рисунков.

На рис.1 представлен фантомный эксперимент в режиме 3DFFE при угле отклонения 30 (слева) и 13 (справа) градусов: в колонках сверху-вниз изменение концентрации 0.25, 0.5, 1.0 и 2.0 ммоль/л, в строке слева-направо контрастные соединения различной давности изготовления: Mn-CDTA (1 неделя), Mn-CDTA (3 года), Mn-CDTA (4 года) и Gd-DTPA (омнискан 4-5 лет).

На рис.2 представлен клинический пример пациентки К., 41 год. Проекции максимальной интенсивности субтракционной контрастной МРА высокого пространственного разрешения в артериальную, венозную и позднюю венозную фазы.

На рис.3 представлен клинический пример пациента А., 53 г. Субтракционные изображения проекций максимальных интенсинвостей при MP-ангиографии 3DFFE сосудов головного мозга с гадовист (Gd-DO3A): артериальная и венозная фаза контрастного усиления. Отношение контраст-шум в артериальную фазу обеих СМА составило 60,2±14,0

Способ осуществляется следующим образом.

Пациент размещается на диагностическом столе MP-томографа в соответствии с конструктивными требованиями конкретной MP-томографической установки. Затем выполняют магнитно-резонансную томографию в Т2- и Т1-взвешенном режиме, в стандартных режимах для данного типа оборудования, в аксиальных, сагиттальных или фронтальных плоскостях либо в плоскостях, ориентированных по плоскостям, параллельным основанию головного мозга, с полным охватом головного мозга.

Затем выполняют бесконтрастную 3DTOF ангиографию толщиной среза не менее 1,3 мм с интерполяцией и полным охватом области головного мозга. Затем выполняют первую фазу 3DFFE ангиографии до контрастного усиления с толщиной среза до 2,4 мм, общим числом до 80, с полным покрытием области головного мозга, длительностью одной фазы сканирования до 60 секунд. Вторая фаза 3DFFE исследования выполняется на фоне болюсного внутривенного введения контрастного препарата на основе гадолиния (Gd-DTPA, Gd-DO3A или Gd-DOTA) или раствор марганца (II)-CDTA в концентрации 0,25 ммоль/мл, в дозе 0,2 ммоль/кг, со скоростью 1 мл/сек. Время начала сканирования второй фазы может быть зафиксировано на 13 секунде или может подбираться проспективно с использованием функции мониторирования поступления болюса в область интереса. Последовательно выполняются третья и четвертая фазы контрастной 3DFFE ангиографии (рис.3). Затем выполняют магнитно-резонансную томографию с получением Т1-взвешенных изображений с соблюдением тех же параметров исследования, что и до введения этого парамагнитного контрастного вещества.

Затем производят сравнение интенсивности изображений магнитно-резонансной томографии в Т1-взвешенном режиме до и после введения контрастного соединения. Усиление МРТ-изображения головного мозга в результате введения контрастного препарата происходит пропорционально накоплению, которое в свою очередь отражает степень повреждения гематэнцефалического барьера ткани головного мозга. Ангиографические изображения бесконтрастной и контрастной ангиографии сначала оцениваются раздельно, а потом результаты сопоставляются между собой и с 2D исследованием до и после контрастного усиления.

Предлагаемый способ исследован с гадолинийсодержащими контрастными препаратами в группе пациентов с сосудистой патологией (n=88). Получены данные об информативности диагностики заболеваний сосудов головного мозга методом комплексной магнитно-резонансной ангиографии при использовании комплексных соединений гадолиния (Gd-DO3A и Gd-DTPA). Доказана эквивалентность возможностей визуализации крупных сосудов тела и области головы в эксперименте между Gd-DO3A и Mn-CDTA. Исходя из большей доступности и дешевизны (факт, не требующий доказательства) магнитно-резонансных томографов с напряженностью магнитного поля 1.5 тесла, чем 3.0 тесла, а также высокой эффективности визуализации сосудов головного мозга в эксперименте на животных и при клинических исследованиях можно заключить, что использование способа позволит значительно улучшить диагностику заболеваний сосудов головного мозга, а в случае внедрения в клиническую практику соединения Mn-CDTA в качестве контрастного препарата снизит себестоимость исследования по сравнению с традиционно используемыми методами визуализации.

Литература

1. Pierot L, Portefaix С, Rodriguez-Régent С, Gallas S, Meder JF, Oppenheim С Role of MRA in the detection of intracranial aneurysm in the acute phase of subarachnoid hemorrhage. J Neuroradiol. 2013 Jul; 40(3):204-10. doi: 10.1016/j. neurad. 2013.03.004. Epub 2013 May 9.

2. Pierot L, Portefaix C, Boulin A, Gauvrit JY. Follow-up of coiled intracranial aneurysms: comparison of 3D time-of-flight and contrast-enhanced magnetic resonance angiography at 3T in a large, prospective series Eur Radiol 2012 Oct; 22(10):2255-63. doi: 10.1007/s00330-012-2466-6. Epub 2012 May 9.

3. Mujagić S, Bećirović-Ibrišević J. The developmental venous anomaly associated with the cavernous malformation Acta Med Acad. 2012; 41(2):219-20. doi: 10.5644/ama2006-l24.55.