Автореферат и диссертация по медицине (14.01.13) на тему:Магнитно-резонансная томография в качественной и количественной оценке ликвородинамики и состояния вещества головного мозга у больных с гидроцефалией

ДИССЕРТАЦИЯ
Магнитно-резонансная томография в качественной и количественной оценке ликвородинамики и состояния вещества головного мозга у больных с гидроцефалией - диссертация, тема по медицине
АВТОРЕФЕРАТ
Магнитно-резонансная томография в качественной и количественной оценке ликвородинамики и состояния вещества головного мозга у больных с гидроцефалией - тема автореферата по медицине
Пашкова, Анна Александровна Санкт-Петербург 2014 г.
Ученая степень
кандидата медицинских наук
ВАК РФ
14.01.13
 
 

Автореферат диссертации по медицине на тему Магнитно-резонансная томография в качественной и количественной оценке ликвородинамики и состояния вещества головного мозга у больных с гидроцефалией

На правах рукописи

ПАШКОВА Анна Александровна

МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ В КАЧЕСТВЕННОЙ И КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКЕ ЛИКВОРОДИНАМИКИ И СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА ГОЛОВНОГО МОЗГА У БОЛЬНЫХ С ГИДРОЦЕФАЛИЕЙ

14.01.13- лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Санкт-Петербург 2014

П 3 АПР 2014

005546571

005546571

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном военном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Фокин Владимир Александрович

Официальные оппоненты:

Холин Александр Васильевич - доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения РФ, заведующий кафедрой лучевой диагностики

Себелев Константин Иванович - доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО «Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л. Поленова» Министерства здравоохранения РФ, руководитель рентгенологического отделения

Ведущая организация:

ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский

психоневрологический институт имени В.М. Бехтерева»

Защита диссертации состоится «25» апреля 2014 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета по защите Д 215.002.11 на базе ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» МО РФ (194044, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6)

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» МО РФ

Автореферат диссертации разослан « ' ' » _ Ч!> 2014 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

В основе гидроцефалии лежат стойкие расстройства ликворообращения. Заболевания нервной системы разной этиологии сопровождаются нарушениями ликвородинамики (Дамулин К.В. и соавт., 2005; Малхасян Ж.Г., 2010).

В остром периоде черепно-мозговой травмы развитие гипертензионно-гидроцефального синдрома выявляется в 3-15% случаев, а на более поздних этапах травматической болезни мозга ликвородинамический синдром развивается в 20-79,7% случаев (Одинак М.М. и соавт., 2000; Шахнович К.Б., 2006). Встречаемость окклюзионной гидроцефалии при глубинных срединно-расположенных опухолях головного мозга может достигать 90% случаев (Омаров А.Д. и соавт., 2011; Pitskhelauri D.I. et al., 2009). Воспалительные заболевания нервной системы обусловливают возникновение гипертензионно-гидроцефального синдрома у 5-60% больных (Hopf N.J. et al., 1999). Распространенность гидроцефалии нормального давления в экономически развитых странах, таких как Япония, США, страны Скандинавии, составляет у лиц старше 65 лет до 0,5% и ежегодно увеличивается до 5,5 больных на 100 тысяч населения (Verres M. et al., 2004; Brean A. et al., 2008; Tanaka N. et al., 2009).

Ликворошунтирующие операции на сегодняшний день являются самым распространенным методом лечения гидроцефалии (Коршунов А. Е., 2003; Легздайн М.А. и соавт., 2009). В то же время, после коррекции водянки состояние больного становится стабильно дренажезависимым (Хачатрян В.А., 2009; Малхасян Ж.Г., 2010). Значительная часть больных подвергается повторным операциям в связи с осложнениями. В последнее время в качестве альтернативных методов лечения гидроцефалии предлагается целый ряд малоинвазивных нейроэндоскопических операций. Такие операции обеспечивают существенное снижение частоты послеоперационных осложнений, летальности и повторных вмешательств по сравнению с вентрикулоперитонеальным шунтированием, что значительно улучшает качество жизни оперированных пациентов и является клинически обоснованным методом коррекции окклюзионной гидроцефалии (Меликян А.Г. и соавт., 2002; Коршунов, А.Е, 2005; Гаврилов Г.В., 2010; Kim S.K. et al., 2000). Таким образом, определение причины и уровня окклюзии имеет большое практическое значение, поскольку в большой степени определяет выбор наиболее рационального метода операции.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) - наиболее информативный, неинвазивный метод нейровизуализации. Она позволяет выявить структурные

изменения головного мозга при гидроцефалии. Однако к настоящему времени появились новые методики и подходы выявления количественных морфологических и функциональных параметров оценки структур мозга и ликвородинамики, применяемые при гидроцефалии разного генеза (Арутюнов Н.В., 2010). Необходимость их внедрения и оценки их эффективности определяет актуальность представляемой работы.

Степень разработанности темы.

В настоящее время, по мнению большинства отечественных и зарубежных ученых основным методом, используемым в диагностике гидроцефалии, является МРТ (Арутюнов Н.В. и соавт., 2000; Летягин А.Ю. и соавт., 2004; Тулупов A.A., 2011; Bateman G.A., 2001; Alperin N. et al., 2006;

Algin O. et al, 2009).

Применяемые до введения в клиническую практику рентгеновской компьютерной томографии (KT) и МРТ рентгенологические методы исследования, такие как пневмоэнцефалография и вентрикулография, имеют лишь исторический интерес и в большинстве клинических центров не проводятся (Лихтерман Л.Б., 2006; Линденбратен Л.Д, 2008; Богомякова О.Б. и соавт, 2011; Ambarki К, 2010; Toma A.K, 2011). Нейросонография не нашла широкого применения в силу физических особенностей метода: возможности использования только у детей через незакрывшиеся роднички (Трофимова Т.Н., 2005; Иова A.C., 2012; Щугарева Л.М. и соавт, 2012).

Радионуклидные методы, такие как радиоизотопной цистернографии, однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), применяются преимущественно в исследовательских работах и в диагностике гидроцефалии широко не используются (Мирсадыков Д.А, 2004; Соколова Л.П. 2011; 2012; Hertel F. et al, 2003).

В настоящее время с" помощью различных методик МРТ можно визуализировать ток спинномозговой жидкости (СМЖ), количественно оценить его скоростные показатели, структурное состояние вещества головного мозга. Проводятся исследования, направленные на усовершенствование методик диагностики, изучение патогенеза гидроцефалии, изменений ликвородинамики и структуры белого вещества. Однако в основном изучаются либо один вид гидроцефалии, либо только изменения ликвородинамики или проводящих путей.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о комплексной оценке и возможностях диагностики изменений ликвородинамики и состояния серого и белого вещества головного мозга при разных видах гидроцефалии и их динамики после хирургического лечения.

Цель исследования. Повышение эффективности диагностики разных видов нарушения ликвородинамики и изменения состояния вещества головного мозга у больных гидроцефалией с помощью качественной и количественной оценки с применением различных методик МРТ.

Задачи исследования:

1. Выработать оптимальную методику MP-исследования пациентов с различными видами гидроцефалии с использованием стандартных и «функциональных» импульсных последовательностей.

2. Оценить возможности различных импульсных последовательностей в определении прямых и косвенных признаков окклюзионной гидроцефалии. Изучить возможности «функциональных» методик МРТ (фазово-контрастной и методики «маркирующий инвертирующий импульс» - Time-SLIP) в визуализации тока спинномозговой жидкости и определении локализации окклюзии. Изучить количественные показатели ликвородинамики на уровне водопровода мозга у больных окклюзионной гидроцефалией.

3. Изучить MP-семиотику и определить характер изменения количественных параметров ликвородинамики на уровне водопровода мозга при открытой гидроцефалии. Изучить количественные параметры ликвородинамики на уровне водопровода мозга методом фазово-контрастной МРТ у здоровых добровольцев разных возрастных групп.

4. Изучить возможности диффузионно-тензорной МРТ в количественной оценке изменений белого вещества головного мозга при различных видах гидроцефалии.

5. С помощью группового анализа результатов многовоксельной МР-морфометрии объективизировать изменения серого вещества головного мозга при разных видах гидроцефалии.

6. Изучить характер изменений ликвородинамики и состояния вещества головного мозга по данным комплексного MP-исследования у больных с гидроцефалией после хирургического лечения.

Научная новизна исследования. Впервые проведена комплексная оценка изменения показателей ликвородинамики, состояния серого и белого вещества головного мозга у пациентов с разными видами гидроцефалии с применением стандартных МРТ-протоколов и «функциональных» методик.

Использование методик по визуализации тока СМЖ позволило наглядно продемонстрировать их возможности в диагностике гидроцефалии, в выявлении окклюзии на разных уровнях ликворных путей и использовании их в послеоперационном контроле.

На основании анализа репрезентативного материала получены количественные данные ликвородинамики при окклюзионной и открытой

гидроцефалии. Выявленная гиперпульсация СМЖ на уровне водопровода мозга подтверждает теорию о значении снижения упруго-эластических свойств мозга в патогенезе открытой гидроцефалии.

С помощью группового анализа выявлены особенности структурных и функциональных изменений в веществе мозга в зависимости от гидродинамической модели гидроцефалии. Установлено, что изменения проводящих путей носят преимущественно функциональный характер и в большой степени обратимы после хирургического лечения гидроцефалии.

Изучены возможности объективизации структурных изменений серого вещества мозга при оценке результатов многовоксельной МР-морфометрии. Выявлены зоны структурных изменений в коре и базальных ядрах при гидроцефалии.

Изучена корреляция между клиническими проявлениями гидроцефалии и выявленными структурными и функциональными изменениями в веществе мозга.

Теоретическая и практическая значимость. Доказана необходимость проведения комплексного MP-исследования в диагностике гидроцефалии. Результаты проведенного исследования показали, что количественная оценка параметров ликворотока на уровне водопровода мозга эффективна в дифференциальной диагностике окклюзионной и открытой гидроцефалии, а также заместительного расширения ликворных пространств в результате возрастной атрофии.

«Функциональные» методики с кардиосинхронизацией позволяют визуализировать нарушение ликвородинамики на уровне окклюзии и информативны в послеоперационном контроле проходимости наложенных соустий.

На основе проведенного исследования отработана методика сбора информации по качественной и количественной оценке ликвородинамики при выполнении МРТ. Определены значения количественных показателей ликвородинамики на уровне водопровода мозга при различных видах гидроцефалии. Сформулированы практические рекомендации по применению этих методик МРТ с целью повышения эффективности диагностики гидроцефалии.

Использование предложенных методик у пациентов с гидроцефалией позволяет повысить достоверность диагностики, и может существенно влиять на лечебную тактику.

Методология и методы исследования. Диссертационное исследование выполнялось в несколько этапов. На первом этапе изучалась отечественная и зарубежная литература, посвященная данной проблеме. Всего

проанализировано 158 источников, из них 52 - отечественных, 106 -зарубежных.

На втором этапе были обследованы 191 больных гидроцефалией. Из них 106 пациентов до хирургического лечения, 85 после хирургического лечения.

На третьем этапе диссертационного исследования проводили анализ результатов различных методик МРТ в диагностике гидроцефалии, оценки ликвородинамики и состояния вещества головного мозга и статистическую обработку полученных результатов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Комплексное MP-исследование, включающее применение стандартных импульсных последовательностей и «функциональных» методик, а также проведение постпроцессингового группового анализа, позволяет выявить ликвородинамические, функциональные и структурные изменения головного мозга у пациентов с гидроцефалией.

2. При недостаточной информативности стандартных импульсных последовательностей «функциональные» методики с кардиосинхронизацией позволяют визуализировать ток СМЖ в интересующих зонах, провести количественную оценку его параметров и подтвердить наличие и характер нарушения ликвородинамики.

3. Применение диффузионно-тензорной МРТ позволяет провести количественную оценку изменений различных структур белого вещества (кортикоспинальных трактов, ассоциативных волокон семиовальных центров), которые характеризуются повышением коэффициента фракционной анизотропии.

4. Использование многовоксельной МР-морфометрии с проведением группового анализа позволяет выявить зоны снижение объема серого вещества у больных с открытой и сообщающейся гидроцефалией (в области базапьных ядер, медиобазальных отделах лобных, височных, затылочных долей).

5. Применение функциональных методик МРТ в послеоперационном периоде позволяет оценить проходимость наложенных соустий, а также определить наличие и степень восстановления коэффициента фракционной анизотропии белого вещества.

Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности результатов проведенного исследования определяется значительным и репрезентативным объемом выборки обследованных пациентов (п=191), применением современных методов исследования, использующих возможности программного нейровизуализационного анализа (МР-морфометрия), а также обработкой полученных данных современными методами математической статистики. В результатах комплексного MP-

обследования приводятся качественные и убедительные иллюстрации выявленных патологических изменений.

Результаты диссертационного исследования используются в практической работе отделений магнитно-резонансной томографии кафедры рентгенологии и радиологии, в клиниках нейрохирургии и нервных болезней, а также внедрены в учебный процесс на кафедре рентгенологии и радиологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова.

Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: итоговой конференции военно-научного общества слушателей и ординаторов I факультета Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова (СПб., 2011); научно-практической конференции неврологов, XVIII Всероссийской конференции «Нейроиммунология. Рассеянный склероз», Симпозиуме «Современные возможности нейровизуализации» (к 20-летию первого ПЭТ исследования в России), конференции Российского комитета исследователей рассеянного склероза (СПБ., 2011); Юбилейной Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения в многопрофильном лечебном учреждении» (СПб., 2011); Невском радиологическом форуме (СПб., 2011, 2013); заседании Санкт-Петербургского радиологического общества (СПб., 2013).

Апробация диссертационной работы проведена на межкафедральном совещании кафедр: рентгенологии и радиологии с курсом ультразвуковой диагностики, нервных болезней и нейрохирургии ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» МО РФ (протокол № 11 от 13.12.2013 г.).

Личный вклад. Тема и план диссертации, ее основные идеи и содержание разработаны совместно с научным руководителем на основе многолетних целенаправленных исследований.

Автор самостоятельно обосновал актуальность темы диссертации, цель, задачи и этапы научного исследования. Разработана формализованная карта и на ее основе создана электронная база данных.

Диссертант лично провел МР-исследования 191 больным с сообщающейся и окклюзионной гидроцефалией, до и после хирургического лечения, а также для 35 человек, которые составили группу контроля.

Личный вклад автора в изучение литературы, сбор, обобщение, анализ, статистическую обработку клинических материалов и написание диссертации -100%.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, из них 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Внедрено 3 рационализаторских предложения (№13232/6 от 26.10.2012, №13252/6 от 29.10.2012 и №13253/6 от 29.10.2012).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и списка используемой литературы. Работа содержит 48 рисунков, 9 таблиц, 5 диаграмм. Список литературы включает 158 источников (52 отечественных и 106 зарубежных). Диссертация изложена на 153 листах машинописного текста.

Методы статистической обработки результатов исследования.

Данные о больных, результаты клинических и лучевых исследований заносились в специально разработанную базу данных.

При анализе данных решали такие задачи, как описание изучаемых параметров в группах, проверка эмпирического распределения переменных на согласие с законом нормального распределения по критерию Колмогорова-Смирнова.

Достоверность (р) значимости различий качественных показателей обследованных пациентов оценивали с использованием параметрического t-критерия для качественных признаков с применением таблицы Генеса. Достоверными считали различия с уровнем достоверности р<0,05. Характер взаимосвязи между количественными признаками выявляли с использованием методов корреляционного анализа.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования. В основу работы положены результаты комплексного клинико-лучевого обследования 191 больных с гидроцефалией, находившихся на стационарном и амбулаторном лечении в клиниках нейрохирургии и нервных болезней ФГБВОУ ВПО Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова МО РФ.

Группу пациентов до оперативного вмешательства составили 106 человек, их них 36 больных с окклюзионной гидроцефалией, 70 - с сообщающейся. 85 пациентов с гидроцефалией обследованы после хирургического лечения. Возраст пациентов варьировал от 16 до 84 лет, мужчины и женщины составляли примерно одинаковое количество. В группе с окклюзионной гидроцефалией преобладали молодые пациенты, в группе с сообщающейся водянкой большинство составляли пациенты старше 50 лет.

Диагноз устанавливали на основании выявления у больных основных симптомокомплексов: неврологического (наличие общемозговой симптоматики, гипертензионно-гидроцефального синдрома, синдрома Хакима-Адамса), нейроофтальмологического (застойные диски зрительных нервов, снижение остроты зрения, сужение полей зрения), а также данных лучевых

методов исследования. Из исследования были исключены пациенты с болезнью Паркинсона, болезнью Альцгеймера, остро развившимся гидроцефально-гипертензионным синдромом в результате окклюзии ликворных путей быстрорастущей опухолью, гематомой или аневризмой.

У больных с окклюзионной и с сообщающейся гипертензионной гидроцефалией в клинической картине преобладали признаки внутричерепной гипертензии, которая проявлялась в 51,9% случаев в виде головной боли различного характера. У некоторых больных (11,3%) она сопровождалась тошнотой и рвотой. У всех обследованных пациентов выявлялась разной степени выраженности общемозговая симптоматика. Нарушения ходьбы отмечены у 45 (42,4%) пациентов и включали в себя элементы апраксии ходьбы с «магнитной» походкой короткими шажками, плохим контролем равновесия и затруднением поворотов. У 17,8% пациентов имелись дизурические расстройства. Изменения на глазном дне определены у 20% пациентов. В их числе преобладали пациенты с окклюзионными формами водянки (13,2%). Когнитивные нарушения выявлены у подавляющего большинства пациентов с открытой водянкой старше 60 лет (93,7%). Эти расстройства проявлялись от легких, выявляемых только при проведении тестирования, до степени деменции.

Оценка неврологического дефицита производилась с использованием классического неврологического осмотра и соответствующих шкал и тестов (MMSE - Mini Mental State Examination - краткая шкала оценки психического статуса; FAB - Frontal Assessment Batteiy - батареи лобной дисфункции; тест рисования часов; GDR - Global Deterioration Rating - шкала общего ухудшения; методика исследования вербальной (слухо-речевой) памяти А.Р. Лурия; комплексная шкала оценки деменции Матгиса). Проводилась оценка психоэмоциональных нарушений по шкалам Бека и Гамильтона. Пациентам с открытой формой гидроцефалии выполнялся дооперационный разгрузочный «tap-test» с люмбальной пункцией, измерением величины ликворного давления в конечной цистерне, с однократным выведением 30-50 мл СМЖ.

Лучевые исследования проводили на MP-томографах Magnetom Symphony (Siemens) и Vantage Titan (Toshiba) с индукцией магнитного поля 1,5 Тесла. MP-исследование начинали с получения традиционных импульсных последовательностей (Т1- взвешенные изображения (ВИ), Т2-ВИ, томограммы взвешенных по протонной плотности и TIRM (импульсная последовательность инверсия-восстановление), с помощью которых проводили предварительную оценку состояния структур и вещества головного мозга. Для визуализации ликворных пространств использовали последовательность PSIF (reverse Fast Imaging with Steady-state Precession).

Для визуализации тока СМЖ и количественной оценки ликвородинамики выполняли фазово-контрастную МРТ и импульсную последовательность (ИП) Time-SLIP. При сканировании осуществляли синхронизацию с ЭКГ с помощью электродов, размещаемых на теле пациента и блока кардиосинхронизации.

Фазово-контрастная МРТ использует сдвиг по фазе, который возникает, когда спины перемещаются в присутствии визуализирующего (кодирующего) градиента. В методике Time-SLIP используется блок инвертирующего (маркирующего) импульса. Гиперинтенсивная жидкость с мечеными спинами, движущаяся из зоны инвертирующего импульса, визуализируется на фоне структур головного мозга и служит в. качестве индикатора. Для визуализации тока СМЖ сканирование осуществляли в соответствующей его направлению плоскости. Полученные изображения просматривали в режиме кино-петли.

Для получения количественных параметров ликворотока применяли фазово-контрастную МРТ. Плоскость сканирования устанавливали перпендикулярно току СМЖ в зоне интереса - на уровне водопровода мозга. При окклюзионной гидроцефалии использовали скорость кодирования (Velocity Encoding) - 4 см/с, при открытой гидроцефалии - 20 см/с. Набор изображений, полученный в аксиальной плоскости (flash-through-plane, flow quantification), затем обрабатывали встроенным программным пакетом Flow Analysis с получением значений линейного и объемного ликворотока, с построением графиков и сводной таблицы.

Для получения диффузионно-тензорных изображений в режиме DTI использовали измерение диффузии в 12 направлениях. Полученные изображения обсчитывали с использованием встроенной постпроцессорной программы (Neuro 3D), которая включала в себя построение карт фракционной анизотропии (цветных и в серой шкале), коэффициента фракционной анизотропии (КФА), реконструкции проводящих путей в трехмерном режиме.

С помощью импульсной последовательности градиентного эхо - 3D MP RAGE (Gradient Echo MPRage), были получены изображения с изотропным вокселем, которые затем использовались для проведения МР-морфометрии.

Далее, с использованием программы FSL (functional MRI software library -программный пакет статистической обработки функциональных данных МРТ) проводили групповой анализ КФА и многовоксельную МР-морфометрию. Они состояли из нескольких этапов, выполняемых с использованием различных инструментов, встроенных в программу. При межгрупповом сравнении для каждой группы был задан уровень статистической достоверности полученных результатов (р<0,05).

С помощью приложения к программе (TBSS - tract based spatial statistic -тензорная пространственная статистика), проведен групповой анализ

изменения КФА. Результаты получали в виде изображения скелета фракционной анизотропии, на котором участки трактов со статистически значимым снижением (р<0,05) фракционной анизотропии картировались определенным цветом.

Многовоксельная МР-морфометрия выполнена с использованием приложения к программе (VBM - voxel based morphometry). Проведено сравнение групп пациентов с получением результатов в графическом виде - на маске структур головного мозга отмечались участки статистически значимого изменения объема серого вещества.

Таким образом, методика статистической обработки данных с использованием FSL является наиболее оптимальной за счет возможности группового анализа «сырых» данных, практически без участия оператора, с получением точных количественных и удобных для интерпретации визуальных результатов.

Результаты обследования пациентов с окклюзионной гидроцефалией.

Всего обследовано 36 пациентов с хронической окклюзионной гидроцефалией. Средний возраст пациентов составил 38,8±16,8 лет (диапазон 16-76 лет). Большой возрастной диапазон обусловлен врожденными и приобретенными причинами гидроцефалии, а также долгим периодом клинической компенсации при субокклюзии (стенозе).

Среди обследованных пациентов половину составили пациенты молодого возраста (50%), что обусловлено большой долей врожденных причин окклюзии. Во всех возрастных группах женщины преобладали над мужчинами.

Абсолютное большинство составляли пациенты с тривентрикулярной гидроцефалией с окклюзией на уровне водопровода мозга (72,2%). Наиболее редко встречались моно- и тетравентрикулярные формы - 5,6% и 2,8% соответственно.

Среди этиологических факторов гидроцефалии лидирующее место занимали стеноз водопровода мозга, окклюзия передних отделов IV желудочка спаечным процессом (п=17). Супратенгориальные объемные образования вызывали окклюзию ликворных путей у 7 пациентов, аномалия Киари I - у 3 пациентов. Примерно с одинаковой частотой встречались стеноз отверстий Монро (п=5), киста прозрачной перегородки (п=4). Единичными оказались пациенты с субтенториальной опухолью (п=1), крупной арахноидальной кистой (п=1), послеоперационными рубцовыми изменениями в пинеальной области (п=1). В трех случаях имело место сочетание двух указанных этиологических факторов.

При оценке томограмм, выполненных с применением стандартных импульсных последовательностей, выявлено различное сочетание прямых и косвенных признаков нарушения ликвородинамики (таблица 1).

Анализ значений вентрикуло-краниальных индексов показал их достоверное увеличение у пациентов с гидроцефалией по сравнению с группой контроля.

Из ИП для выявления окклюзии наибольшей чувствительностью (93%) обладает РБК7 за счет тонких срезов и высокой контрастности между тканью и стационарной жидкостью.

Таблица 1

Распределение прямых и косвенных признаков нарушения ликвородинамики, выявленных при применении стандартных импульсных последовательностей

Прямьге и косвенные признаки нарушения ликвородинамики Количество пациентов

Абс. %

Расширение желудочков мозга 36 100

Видимая окклюзия ликворных путей 24 66,7

Пролабирование стенок и дна третьего желудочка 7 26,9

Перивентрикулярный отек 4 11,1

Сужение субарахноидальных пространств 13 36,1

Отсутствие артефактов от движения СМЖ 36 100

Визуализацию тока ликвора осуществляли у 24 пациентов посредством фазово-контрастной методики АазЬ-т-р1апе, у 19 - с использованием методики Т1ше-8ЫР. Нарушения проходимости были выявлены на разных уровнях ликворных путей (таблица 2). Наиболее часто уровень окклюзии был выявлен на уровне водопровода мозга.

Таблица 2

Распределение пациентов в зависимости от выявленного уровня окклюзии с применением методик АавЬ-т-рЬпе и Тте-БЫР

Уровень окклюзии ликворных путей Методика (количество пациентов)

Па$11-т-р1апе Тте-81ЛР

Отверстия Монро 2 (8,3%) 5 (26,3%)

Водопровод мозга 19 (79,2%) 13 (68,4%)

Краниовертебральный уровень 3 (12,5%) 1 (5,3%)

Анализ значений амплитудных параметров ликвородинамики у пациентов с окклюзионной гидроцефалией показал их статистически значимое (р<0,0001) снижение относительно этих величин у здоровых добровольцев (рис. 1).

Групповой анализ фракционной анизотропии у пациентов с окклюзионной гидроцефалией (п=23) и контрольной группы (п=20) показал его статистически значимое (р<0,05) повышение в заднем бедре внутренней капсулы, колене мозолистого тела, белом веществе лобных и теменных долей, зрительной лучистости. Таким образом, изменения выявлены во всех видах проводящих путей._

5

£ 8

Меап О МеагйЗЕ IX Меап±1

Норма

Гидроцефалия

б

Рисунок

0.028 0.026 0.024 0.022 — 0.020 — орт

® ОЯ16

о оди

| 0.012 о.

и 0.010 0.008 0.С06 0.004 0.002 0,000 £.002

а Меап □ МеамЗЕ X Меам136*55

Норма

Гидроцефалия

1. Соотношение значений линейных (а) и объемных (б) параметров ликвородинамики в группе пациентов с окклюзией на уровне водопровода мозга (п=13) и группой контроля (п=47) (р<0,0001)

Сравнение значения КФА у больных с гидроцефалией и группой контроля показало их достоверное, но небольшое повышение, что свидетельствовало в пользу функционального характера изменений проводящих путей.

Наибольшие изменения КФА выявлены в заднем бедре внутренней капсулы (р<0,001), что коррелировало с нарушения походки у некоторых пациентов.

У пациентов с окклюзионной гидроцефалией (п=24) были выявлены зоны статистически значимого (р<0,05) изменения объема серого вещества в сравнении с контрольной группой (п=20). Наибольший объем изменений определяли в перивентрикулярных отделах (в области базальных ядер, преимущественно хвостатого ядра) и медиальных отделах таламусов, медиобазальных отделах лобных, височных и затылочных долей вследствие их постоянной компрессии расширенными желудочками. Значительно меньший объем изменений выявлен по конвекситальной поверхности коры, преимущественно в лобных и височных долях. Все изменения носили симметричный характер.

Результаты обследования пациентов с открытой гидроцефалией.

Проанализированы результаты клинического и лучевого обследования 70 пациентов с хронической открытой гидроцефалией. Возрастной диапазон пациентов составил от 18 до 84 лет. Средний возраст пациентов с гидроцефалией - 51,8±18,6. При этом количество мужчин почти в два раза превышало численность женщин.

У 6 пациентов (8,6%) младшей возрастной группы выявлены крупные артериовенозные мальформации. Пятеро из них были прооперированы по данному поводу. У 12 (17,1%) пациентов в анамнезе имелось указание на черепно-мозговые травмы; 2 пациента (2,8%) перенесли серозный (туберкулезный) менингит. Таким образом, у 20 (28,5%) пациентов гидроцефалия имела вторичный характер и была обусловлена гипорезорбцией СМЖ.

Повышенное ликворное давление (выше 200 мм вод.ст.) в конечной цистерне определено у 14 пациентов (82,3%) первой возрастной группы, у 9 больных (42,8%) второй возрастной группы.

В старшей возрастной группе ликворное давление превышало нормальные значения у 6 (18,7%). Остальным пациентам этой группы (п=26) выставлен клинический диагноз: «нормотензивная гидроцефалия Хакима-Адамса».

При выполнении МРТ у всех пациентов было определено расширение III и боковых желудочков. Артефакты от гиперпульсация СМЖ в III, IV, а также в

боковых (на уровне отверстий Монро) желудочках выявлены у 81,4% больных. Сужение конвекситальных субарахноидальных пространств визуализировали у 72,8% больных; конусовидное расширение водопровода мозга (в каудальных отделах) определяли у 47,1% пациентов, у 7,1% пациентов имелось пролабирование дна и стенок третьего желудочка (все пациенты младшей возрастной группы).

Относительно небольшую чувствительность в диагностике открытых форм гидроцефалии продемонстрировала ИП-PSIF (с высоким контрастом по Т2) - 71,4%. За счет гипоинтенсивных артефактов от пульсирующей СМЖ на фоне гипоинтенсивных структур мозга нельзя однозначно судить о проходимости водопровода мозга.

Анализ значений индексов III и боковых желудочков показал их достоверное увеличение у пациентов с гидроцефалией по сравнению с группой контроля. Средние значения индекса передних рогов составили 0,37±0,07 в диапазоне от 0,30 до 0,47. Это свидетельствует о том, что расширение боковых желудочков в группе было от легкого до умеренного. Выраженное расширение встречалось редко (5 пациентов), преимущественно у пациентов с вторичными формами гидроцефалии.

Визуализация тока СМЖ на уровне водопровода мозга с применением функциональных методик фазово-контрастной MPT (flash-in-plane и Time-SLIP) выполнено 56 и 13 пациентам соответственно. Наиболее интенсивный ток визуализировали на томограммах пациентов, у которых имелось расширение водопровода мозга, у всех пациентов с открытой гидроцефалией был определен рефлюкс СМЖ из третьего в боковые желудочки.

Анализ параметров ликвородинамики показал повышение линейных и объемных скоростей СМЖ на уровне водопровода мозга у пациентов с открытой гидроцефалией (рисунок 2).

Анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга в группе пациентов (п=20) и группой контроля (п=18) с использованием «полуавтоматического» метода обработки данных FSL, выявил статистически значимое (р<0,05) снижение фракционной анизотропии в кортикоспинальных путях, верхнем продольном пучке, в области таламусов. Изменения носили симметричный характер и определялись в проекционных и ассоциативных волокнах. Наибольшие изменения отмечались в пирамидных путях на уровне внутренних капсул и в верхних продольных пучках (в области семиовальных центров).

пиковая каудальная скорость (см/сек)

ю

гидроцефалия норма

ударный объем (мл)

п Mean □ MeantSE I Meant:,93"SE

0 Mean □ MeantSE

1 Meant! ,96*3 E

гидроцефалия норма

Рисунок 2. Соотношение значений линейных (а) и объемных (б) параметров ликвородинамики в группе пациентов с открытой гидроцефалией на уровне водопровода мозга (п=65) и группой контроля (п=35) (р<0,005).

Выявлены статистически значимые (р<0,05) обширные симметричные зоны снижения объема серого вещества в участках, подвергавшихся длительной компрессии. Они располагались преимущественно в перивентрикулярных и медиобазальных отделах лобных, височных и затылочных долей. Обширные участки изменений объема выявлены в проекции поясных извилин, гиппокампальных и парагиппокампальных областях, что свидетельствует о вовлечении в процесс лимбической системы. Данные изменения могут отчасти быть причиной соответствующих эмоциональных и мкестических нарушений у обследованных больных. Выявлены обширные симметричные зоны атрофии коры островковых долей, а также височных и лобных долей в области латеральной борозды, которые вызывают ее расширение на томограммах, выполненных стандартными ИП. Имеются участки уменьшения толщины коры по конвекситальной поверхности префронгальной области. Наибольшие изменения выявлены в лобных долях, что, вероятно, может объяснить преимущественно «лобный характер» когнитивных нарушений и изменения походки.

Результаты обследования пациентов с гидроцефалией после хирургического лечения.

Проведено обследование 85 пациентов с гидроцефалией в разные сроки после хирургического лечения. Из них 40 человек с окклюзионной гидроцефалией (13 мужчин и 27 женщин) - группа А. Средний возраст 30,4±15,8 лет. Группу В составили 45 пациентов с открытой гидроцефалией (22 мужчин и 23 женщины). Средний возраст 51,5±18,5 лет. Ликворошунтирующие операции выполнены 11 пациентам группы А и 36 пациентам группы В. Нейроэндоскопические операции выполнены 29 и 9 пациентам соответственно.

Таким образом, в лечении пациентов с окклюзионной гидроцефалией предпочтение отдавалось малоинвазивным эндоскопическим вмешательствам. Большинству пациентов с открытой гидроцефалией выполнены ликворошунтирующие операции.

Послеоперационные МР-исследования выполняли в разные сроки: первые 2 недели после операции, в течение первого года, в сроки более года после операции, а также в другие сроки по клиническим показаниям.

При анализе МР-томограмм, выполненных с применением стандартных ИП у всех пациентов были определены признаки послеоперационных отечных или кистозно-глиозных изменений по ходу эндоскопа или вдоль шунта, оценивалось положение шунта. Были выявлены: эпидуральная гематома (2,6%), обширная, плащевидная постгеморрагическая гигрома (2,6%), признаки небольших субарахноидальных кровоизлияний (8,5%). В области стомы на Т2-

ВИ визуализировали артефакты от тока СМЖ у 65,8% больных. После эндоскопических операций отмечали уменьшение размеров желудочков на 5,316%, после ликворошунтирующих операций желудочки сохраняли прежние размеры, за исключением 2 случаев с гиперфункцией шунта.

У всех пациентов, обследованных в первые две недели, в области оперативного вмешательства (на уровне перфорации) определялся ток СМЖ, который визуализировали с использованием функциональных методик фазово-контрастная MPT (flash-in-plane) и Time-SLIP (у 26 и 12 пациентов соответственно).

При выполнении исследований в более поздние сроки у 10 пациентов со стенозом на уровне водопровода мозга помимо «функционирующей» стомы в области дна третьего желудочка определяли ток СМЖ в водопроводе мозга. Это указывало на то, что после оперативного вмешательства у данных пациентов купировался динамический компонент окклюзии водопровода мозга. У 3 пациентов ток СМЖ на уровне стомы третьего желудочка не визуализировался, вследствие облитерации.

Количественная оценка ликвородинамики с применением методики фазово-контрастной MPT (flash-through-plane) показала снижение линейных скоростных показателей после ликворошунтирующих операций (средние значения пиковых каудальных скоростей составили 7,3±1,5 см/с). Однако у 9 пациентов на фоне клинического улучшения пиковые скорости сохранялись высокими (>9 см/с). Это подтверждает предположение, что основное влияние на скорости оказывает градиент давления, а не непосредственно внутрижелудочковое давление.

Групповой анализ выявил зоны снижения объема коры в медиальных отделах лобных, теменных долей и медиобазальных отделах затылочных долей у пациентов с окклюзионной гидроцефалией по сравнению с группой контроля. Аналогичные изменения выявлены в задних отделах поясной извилины. Однако размеры и количество участков выявленных изменений значительно меньше, чем в группе пациентов до операции.

Анализ объемных изменений коры у пациентов с окклюзионной водянкой до и после оперативного вмешательства выявил зоны статистически достоверных (р<0,005) участков ее увеличения в медиальных и медиобазальных отделах лобных, височных, затылочных долей, в коре островка. Этот факт свидетельствует о том, что уменьшение объема коры отчасти может быть следствием механической компрессии вещества мозга, а не его атрофии. Восстановления объема в проекии энториальной, парагиппокампальной и гиппокампальной, а также префронтальной коры могут служить причиной регресса проявлений депрессивных изменений и мнестических нарушений.

После уменьшения компрессионного воздействия желудочков на вещество мозга выявлены небольшие участки повышения анизотропной диффузии в семиовальных центрах лобных долей и таламусах. При сравнении результатов группового анализа пациентов до и после операции с группой контроля отмечается нормализация фракционной анизотропии в проекции кортикоспинальных трактов, что может быть причиной быстрого купирования нарушения походки у данных пациентов после хирургического лечения.

У пациентов с сообщающейся гидроцефалией выявлены зоны статистически достоверного снижения (р<0,005) в участках, подвергавшихся длительной компрессии: медиобазальные отделы лобных, височных долей; базальные и медиальные отделы затылочных долей; поясной извилине; участки в конвекситальных отделах лобных долей (преимущественно префронтальной коры); хвостатых ядрах. Имеется уменьшение объема коры в островковых долях.

Факт сохранения обширных зон снижения объема коры и базальных ядер после уменьшения компрессии желудочков мозга может служить подтверждением структурных (атрофических) изменений серого вещества.

Результаты сравнения групп пациентов с открытой гидроцефалией до и после хирургического вмешательства продемонстрировали наличие минимальных участков увеличения объема коры после лечения, преимущественно по конвекситальной поверхности лобных долей, медиальных отделах затылочных долей и в области хвостатых ядер. Выявленные изменения подтверждают преимущественно атрофический характер изменения серого вещества мозга.

Анализ коэффициента фракционной анизотропии пациентов с сообщающейся водянкой после оперативного вмешательства показал сохранение его повышения в проекции ассоциативных волокон лобных долей. Среднее значение КФА в группе пациентов с гидроцефалией - 63,9±2,2; в

группе контроля — 54,2±4,6.

После уменьшения компрессии вещества мозга отмечается нормализация КФА на обширных участках и во всех видах проводящих путей, в том числе в кортикоспинальных трактах. Эти изменения могут объяснять достаточно быстрое (в течение 3-7 дней) улучшение походки у пациентов после операции. В то же время, несмотря на значительное восстановление проводящих путей, регресс когнитивных изменений более медленный и менее выражен на фоне значительных зон атрофии коры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Применение стандартных ИП позволяло выявить ряд морфологических изменений у пациентов с окклюзионной гидроцефалией. Однако стенозы, тонкостенные кисты, микроспайки не всегда визуализировались на стандартных Т1 и Т2-ВИ. Наибольшую чувствительность в выявлении данных изменений продемонстрировала ИП-PSIF, за счет высокого пространственного разрешения и высокого Т2 контраста.

2. Функциональные методики Time-SLIP и фазово-контрастная МРТ визуализировали ток СМЖ или его отсутствие в зоне «интереса». Невысокое пространственное разрешение ИП Time-SLIP на 1,5 Тл томографе иногда затрудняло визуализацию движения СМЖ. Однако возможность установления плоскости насыщения выше или ниже уровня окклюзии, возможность выбора разных направлений плоскостей сканирования повышало информативность исследования. Количественная оценка ливкоротока показала значительное снижение скоростных и объемных показателей при наличии окклюзии в сравнении со здоровыми добровольцами.

3. Групповой анализ изменений состояния белого вещества головного мозга продемонстрировал повышение коэффициента фракционной анизотропии в волокнах кортикоспинальных трактов, а также ассоциативных волокнах лобных, височных долей, комиссуральных волокнах мозолистого тела и в области зрительной лучистости.

4. С учетом изменений, выявленных в коре мозга и хвостатых ядрах, можно говорить о том, что клинические проявления у пациентов с окклюзионной гидроцефалией обусловлены не только изменениями в проводящих путях, но и в сером веществе мозга.

5. У пациентов с открытой гидроцефалией с применением стандартной МРТ, помимо расширения желудочков мозга выявлено сужение конвекситальных субарахноидальных пространств, артефакты от турбулентного движения СМЖ, которые не всегда позволяли исключить их окклюзионный либо заместительный характер. Применение функциональных методик значительно повысило диагностическую значимость исследований, демонстрируя проходимость ликворных пространств. Количественная оценка ликвородинамических параметров показала достоверное повышение линейных и объемных показателей ликворотока в группе пациентов с открытой гидроцефалией в сравнении с группой контроля. Следовательно, эти изменения свидетельствуют о нарушении ликвородинамики, обусловленные гипорезорбцией СМЖ.

6. Применение МР-морфометрии позволило выявить обширные участки уменьшения объема серого вещества не только в перивентрикулярных областях, но по конвекситальным поверхностям полушарий мозга. Изменения объема серого вещества, выявленные в медиобазальных отделах лобных и височных долей, поясных извилинах, хвостатых ядрах, коррелировали с интеллектуально-мнестическими и депрессивными нарушениями у пациентов. Эти изменения были подтверждены результатами нейропсихологического тестирования (шкалы Бэка и Гамильтона, тест ММ8Е, методика исследования вербальной (слухо-речевой) памяти А.Р. Лурия).

7. Результаты группового анализа коэффициента фракционной анизотропии (КФА) продемонстрировали изменения всех типов проводящих путей в зонах, подвергающихся наибольшей компрессии. Эти изменения могут оказывать влияние на выраженность когнитивных и двигательных нарушений.

Применение стандартных ИП при контрольных МР-исследованиях после оперативного лечения пациентов с гидроцефалией позволило выявить послеоперационные осложнения, оценить положение шунта, изменение размеров желудочков, а также косвенные признаки тока СМЖ на уровне стомы. Наибольшее количество и разные виды послеоперационных осложнений выявлены после ликворошунтирующих операций.

Методики, демонстрирующие ток СМЖ (Тте-БЫР, АазЬ-т-р1апе), с большой достоверностью позволяют оценить «функционирование» или окклюзию наложенных соустий.

После хирургического лечения у пациентов с окклюзионной гидроцефалией выявлено частичное восстановление серого вещества мозга (коры и базальных ядер). Однако в областях, подвергавшихся наибольшему давлению (медиобазальные отделы лобных и затылочных долей) отмечаются сохраняющиеся структурные изменения коры. Обширные зоны атрофических изменений серого вещества мозга определяются у пациентов старшей возрастной группы с открытой гидроцефалией после оперативного лечения, наиболее выраженные в лобных долях.

В обеих группах пациентов отмечается восстановление КФА в области кортикоспинальных трактов. Это объясняет относительно быстрое купирование нарушений походки и мочеиспускания у больных после оперативного лечения. Обширные зоны восстановления КФА в перивентрикулярных отделах после вентрикулоперитонеального шунтирования у пациентов с нормотензивной водянкой подтверждают факт компрессии, несмотря на нормальные цифры ликворного давления.

Сохранение зон уменьшения объема серого вещества после хирургического лечения в обеих группах пациентов свидетельствует о

структурном характере изменений. В группе пациентов с открытой формой водянки они были более выраженные, сохранялись в префронтальной коре, височных, затылочных долях, поясной извилине. Следует отметить, что их локализация у данных пациентов может объяснить сохранение проявлений депрессии после хирургического лечения.

Выявленные участки повышения объема коры после оперативного лечения, говорят о ее частичном восстановлении. Наибольшие объемы восстановления коры выявлены в группе с окклюзионной гидроцефалией. При открытой гидроцефалии эти изменения были минимальные. В то же время, надо отметить, что в этой группе пациентов отмечалось некоторое восстановление серого вещества в области хвостатых ядер. Это, наряду с нормализацией КФА в проводящих путях, коррелировало с когнитивными улучшениями и нормализацией походки у данных пациентов.

С учетом полученных данных, можно заключить, что изменения, выявленные в проводящих путях, имели функциональный характер и были в большой мере обратимые. В то время как изменения серого вещества носили преимущественно структурный характер.

Выводы

1. Для диагностики формы и степени выраженности структурно-функциональных изменений мозга при гидроцефалии, наряду со стандартными импульсными последовательностями целесообразно использовать последовательность PSIF с повышенной контрастностью и пространственным разрешением, методики фазового контраста и «маркирующего инвертирующего импульса» (Time-SLIP) для оценки изменения ликвородинамики, а также диффузионно-тензорной МРТ и МР-морфометрии с использованием программного пакета FSL для выявления изменений белого и серого вещества мозга.

2. Применение стандартных импульсных последовательностей при окклюзионной гидроцефалии не всегда позволяет получить прямые и косвенные признаки наличия окклюзии ликворных пространств. При их недостаточной информативности импульсная последовательность PSIF с высокой Т2-контрастностью и пространственным разрешением, а также фазово-контрастная МРТ и методика Time-SLIP позволяют оценить ток СМЖ. Снижение линейных и объемных параметров ликворотока на уровне водопровода мозга свидетельствуют в пользу окклюзионной гидроцефалии.

3. Повышение значений количественных параметров ликворотока на уровне водопровода мозга свидетельствуют в пользу открытой гидроцефалии.

4. Количественная оценка изменения белого вещества мозга выполненная с применением методики диффузионно-тензорной МРТ при гидроцефалии

показывает повышение коэффициента фракционной анизотропии в областях, подвергающихся наибольшей компрессии: кортикоспинальных трактах, ассоциативных волокон семиовальных центров, с особенностями при разных формах гидроцефалии.

5. С помощью многовоксельной МР-морфометрии с использованием группового анализа выявлены зоны уменьшения объема серого вещества у пациентов с окклюзионной и открытой гидроцефалией. В обеих группах изменения определены в области базальных ядер, медиобазальных отделах лобных, височных и затылочных долей. У пациентов с открытой гидроцефалией установлены обширные изменения в префронтальной коре. Выявленные изменения коррелируют с клиническими проявлениями гидроцефалии.

6. «Функциональные» методики с кардиосинхронизацией позволяют оценить проходимость наложенных соустий ликворных полостей в разные сроки после хирургического лечения. Изменения проводящих путей у пациентов с окклюзионной и открытой гидроцефалией носят преимущественно функциональный характер. Выявлена нормализация коэффициента фракционной анизотропии в области кортикоспинальных трактов и ассоциативных волокон в обеих группах пациентов после хирургического лечения.

Практические рекомендации

1. При наличии на стандартных MP-томограммах расширения желудочков мозга без выраженных признаков атрофических изменений коры, целесообразно выявить косвенные признаки нарушения проходимости ликворных путей, оценивая MP-сигнал от СМЖ на Т2-ВИ: наличие эффекта «пустоты потока» в местах анатомических сужения, артефактов от турбулентного тока СМЖ в желудочках.

2. При подозрении на наличие спаечного процесса, стеноза водопровода мозга, тонкостенных кист, мембран желудочков или базальных цистерн целесообразно выполнение ИП-PSIF.

3. Для достоверной оценки проходимости ликворных путей необходимо выполнение «функциональных» методик МРТ с кардиосинхронизацией, визуализирующих ток СМЖ, (фазово-контрастная МРТ или Time-SLIP). Плоскость сканирования устанавливаются вдоль тока СМЖ на уровне ликворных путей или стомы при оценке состоятельности соустий после эндоскопических оперативных вмешательств. В методике Time-SLIP плоскости насыщения рекомендуется устанавливать выше или ниже зоны интереса. Просматривая полученные изображения, целесообразно использовать режим «кино-петли».

4. При подозрении на окклюзию, в случае получения сомнительных результатов в зоне интереса рекомендуется оценить рефлюкс СМЖ на уровне отверстий Монро. При выявлении выраженных косвенных признаков тока СМЖ на стандартных MP-томограммах на фоне расширения ликворных путей, выполнение методик визуализирующих ликвороток нецелесообразно.

5. Для оценки количественных параметров ликвородинамики методикой фазово-контрастной МРТ плоскость сканирования выставляется перпендикулярно току СМЖ в зоне интереса (водопроводе мозга). Нецелесообразно устанавливать плоскость на уровне стеноза, так как маленький диаметр водопровода и наличие артефактов не позволяют корректно выделить зону измерения. При подозрении на окклюзию рекомендуемая скорость кодирования (Velocity Encoding) - 4 см/с, при открытой гидроцефалии - 20 см/с.

6. Для выявления изменений в проводящих путях белого вещества рекомендуется проведение диффузионной тензорной МРТ. Измерение коэффициента фракционной анизотропии в интересующих зонах следует проводить на 2-3 смежных срезах для более достоверной интерпретации результатов, с использованием цветных и черно-белых карт фракционной анизотропии, для исключения попадания в выделенную область участков перекреста проводящих путей.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Пашкова A.A. Предварительные исследования: трактография у больных с гидроцефалией. Снижение анизотропной диффузии / A.A. Пашкова, Г.Е. Труфанов, В.А. Фокин, А.Ю.Ефимцев // Медицинская визуализация, материалы IV Всероссийского национального конгресс лучевых диагностов и терапевтов «Радиология - 2010», 2010,— с.150.

2. Пашкова A.A. Диффузионная тензорная МРТ: снижение анизотропной диффузии у больных с гидроцефалией / A.A. Пашкова, Г.Е.Труфанов, В.А.Фокин, А.Ю.Ефимцев // Материалы XVIII Всероссийской конференции «Нейроиммунология. Рассеянный склероз». — СПб., 2011. - Т. 9, № 3-4. - С. 162.

3. Пашкова A.A. Возможности магнитно-резонансной томографии в количественной оценке ликвородинамических нарушений / А.А.Пашкова, Г.Е.Труфанов, В.А.Фокин, А.Ю.Ефимцев // Невский радиологический форум 2011 /Под ред. Л.А. Тютина. - СПб.: Издательство ЭЛБИ-СПБ, 2011.- с. 174

4. Пашкова A.A. Оптимизация методики МРТ при нарушениях ликвородинамики / А.А.Пашкова, Г.Е.Труфанов, В.А.Фокин, А.Ю.Ефимцев // Невский радиологический форум 2011 /Под ред. Л.А. Тютина. - СПб.: Издательство ЭЛБИ-СПБ, 2011.-е. 174

5. Diffusion tensor imaging and voxel-based morphometry in Parkinson disease / A. Efimtsev, V. Fokin, A. Pashkova et al. // ECR 2012. Book of Abstracts Insights Imaging 3: Scientific Sessions. - B-0328. - Suppl. 1 - S.212

6. Пашкова A.A. Возможности магнитно-резонансной томографии в количественной оценке показателей ликвородинамики в разных возрастных группах / A.A. Пашкова, В.А.Фокин, А.Ю. Ефимцев и др. // Материалы научно-практической конференции нейрохирургов «Поленовские чтения», СПб. - 2012

- С. 324.

7. Пашкова A.A. Возможности многовоксельной морфометрии в оценке серого вещества у больных с гидроцефалией / A.A. Пашкова, В.А.Фокин, А.Ю.Ефимцев и др. // Вестник Российской Военно-медицинской академии. - 2012. - № 3 (39). - С. 201-205.

8. Грибанова Т.Г. Возможности МРТ в оценке раннего послеоперационного периода у пациентов с глиальными опухолями головного мозга в прогнозе развития рецидива / Т.Г. Грибанова, А.А.Пашкова, В.А. Фокин и др.// Невский радиологический форум 2013 / Под ред. H.A. Карловой.

- СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2013. - С. 256.

9. Ефимцев А.Ю. Визуализация движения спинномозговой жидкости с применением методики MPT - TIME-SLIP / А.Ю. Ефимцев, A.A. Пашкова и др. // Невский радиологический форум 2013 / Под ред. H.A. Карловой. - СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2013.-256.

10. Пашкова A.A. Оценка серого вещества головного мозга у больных с открытой гидроцефалией методом многовоксельной МР-морфометрии / А.А.Пашкова, А.Ю. Ефимцев и др.// Невский радиологический форум 2013 / Под ред. H.A. Карловой. - СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2013. - С. 256.

11. Пашкова A.A. Возможности магнитно-резонансной томографии в диагностике окклюзионной гидроцефалии / А.А.Пашкова, Г.Е. Труфанов, В.А. Фокин и др. // Вестник Российской Военно-медицинской академии. - 2013. -№ 4 (44). - С. 109-113.

12. Пашкова A.A. Применение метода многовоксельной морфометрии в оценке серого вещества головного мозга у больных с открытой гидроцефалией / A.A. Пашкова, А.Г. Труфанов, В.А. Фокин, А.Ю. Ефимцев, Т.Г. Грибанова // VII Всероссийский Национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2013». - М., 2013. - С. 411-412.

13. Пашкова A.A. Возможности фазово-контрастной магнитно-резонансной томографии в диагностике болезни Альцгеймера и гидроцефалии нормального давления / A.A. Пашкова, А.Г. В.А. Фокин, А.Ю. Ефимцев // VII Всероссийский Национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2013». —М., 2013. - С. 412-413.

Список сокращений

ИП - импульсная последовательность КТ - рентгеновская компьютерная томография КФА - коэффициент фракционной анизотропии MP - магнитно-резонансный (магнитный резонанс) МРТ - магнитно-резонансная томография

ОФЭКТ - однофотонная эмиссионная компьютерная томография ПЭТ — позитронно-эмиссионная томография СМЖ - спинномозговая жидкость

DTI - diffusion tensor imaging - диффузионно-тензорная визуализация JFSL - functional MRI software library - программный пакет статистической обработки данных функциональной МРТ

TBSS - tract based spatial statistic - тензорная пространственная статистика Time SLIP - (Time-Spatial Labeling Inversion Pulse, пространственно-временная маркировка с инверсией импульса)

VBM - voxel based morphometry - вексельная морфометрия

Формат 60x84/16 Заказ № 131

Подписано в печать1Х02^4Л

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.

Типография ВМедА, 194044, СПб., ул. Академика Лебедева, 6.

 
 

Текст научной работы по медицине, диссертация 2014 года, Пашкова, Анна Александровна

Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военно-медицинская

академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации

Анна Александровна

МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ В КАЧЕСТВЕННОЙ И КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКЕ ЛИКВОРОДИНАМИКИ И СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА ГОЛОВНОГО МОЗГА У БОЛЬНЫХ С

ГИДРОЦЕФАЛИЕЙ

На правах рукописи

04201457331

ПАШКОВА

14.01.13 - лучевая диагностика, лучевая терапия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель:

доктор медицинских наук профессор В.А. Фокин

Санкт-Петербург 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ............................................................................. 5

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ВОЗМОЖНОСТИ ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЙ 13 ЛИКВОРОДИНАМИКИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)...............................

1.1 Физиология ликвородинамики.............................................. 13

1.2 Гидроцефалия: этиология, классификация, патогенез.................. 19

1.3 Особенности лучевого исследования ликворной системы головного мозга.................................................................................. 22

1.3.1 Возможности лучевых методов в диагностике нарушений ликвородинамики..................................................................... 22

1.3.2 Возможности магнитно-резонансной томографии в диагностике

гидроцефалии............................................................................. 26

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.................... 38

2.1 Общая характеристика обследованных больных.......................... 38

2.2 Нейропсихологическое исследование больных и ликвородинамические тесты......................................................... 40

2.3 Методики высокопольной магнитно-резонансной томографии......... 43

2.3.1 Особенности применения традиционных импульсны последовательностей.................................................................. 43

2.3.2 Методика фазово-контрастной МРТ с кардиосинхронизацией....... 46

2.3. Методика Time-SLIP (Time-Spatial Labeling Inversion Pulse, пространственно-временная маркировка с инверсией

импульса).................................................................................. 51

2.3.4 Методика диффузионной тензорной МРТ................................. 52

2.4 Статистическая обработка полученных данных с использованием пакета программного обеспечения FSL (Functional MRI Software Library)................................................................................... 56

2.5 Статистическая обработка данных............................................ 59

Глава 3.РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ПАЦИЕНТОВ С ОККЛЮЗИОННОЙ ГИДРОЦЕФАЛИЕЙ....................................... 61

3.1 Общая характеристика пациентов и оценка морфологических изменений головного мозга с использованием стандартных импульсных последовательностей................................................ 61

3.2 Результаты оценки ликвородинамики путем визуализации движения СМЖ и количественной оценки его скоростных показателей 66

3.3. Результаты оценки серого вещества мозга с применением методики многовоксельной МР-морфометрии............................... 75

3.4. Сравнительный анализ изменений фракционной анизотропии в белом веществе головного мозга у пациентов с окклюзионной

гидроцефалией....................................................................... 77

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ПАЦИЕНТОВ С 81 ОТКРЫТОЙ ГИДРОЦЕФАЛИЕЙ...............................................

4.1. Общая характеристика пациентов и оценка морфологических изменений головного мозга с использованием стандартных импульсных последовательностей................................................ 81

4.2. Результаты оценки ликвородинамики путем визуализации движения СМЖ и количественной оценки его скоростных показателей

у пациентов с открытой гидроцефалией....................................... 86

4.3. Результаты оценки серого вещества мозга методом многовоксельной МР-морфометрии у пациентов с открытой

гидроцефалией........................................................................ 92

4.4 Результаты оценки вещества мозга методом диффузионно-

тензорной МРТ у пациентов с открытой гидроцефалией.................. 95

Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ПАЦИЕНТОВ С

ГИДРОЦЕФАЛИЕЙ ПОСЛЕ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ............ 99

5.1. Результаты МРТ с использованием стандартных и функциональных методик.......................................................... 99

5.2. Результаты оценки серого вещества мозга методом многовоксельной МР-морфометрии и ДТ-МРТ у пациентов с окклюзионной гидроцефалией после оперативного вмешательства...... 107

5.3. Результаты оценки серого вещества мозга методом многовоксельной МР-морфометрии и ДТ-МРТ у пациентов с открытой

гидроцефалией после операционного вмешательства............................ 113

Глава 6. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

И ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................ 119

ВЫВОДЫ.............................................................................. 130

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ............................................ 132

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.......................................................... 134

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................ 135

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

В основе гидроцефалии лежат стойкие расстройства ликворообращения. Заболевания нервной системы разной этиологии сопровождаются нарушениями ликвородинамики (Дамулин К.В. и соавт., 2005; Малхасян Ж.Г., 2010).

В остром периоде черепно-мозговой травмы развитие гипертензионно-гидроцефального синдрома выявляется в 3-15% случаев, а на более поздних этапах травматической болезни мозга ликвородинамический синдром развивается в 20-79,7% случаев (Емельянов А.Ю., 2000; Одинак М.М. и соавт., 2000; Кашин A.B., 2004;Шахнович К.Б., 2006). Встречаемость окклюзионной гидроцефалии при глубинных срединно-расположенных опухолях головного мозга может достигать 90% случаев (Омаров А.Д. и соавт., 2011; Pitskhelauri D.I. et al., 2009). Воспалительные заболевания нервной системы обусловливают возникновение гипертензионно-гидроцефального синдрома у 5-60% больных (Hopf N.J. et al., 1999). Медико-социальная значимость данной проблемы очень высока, что определяет актуальность ее исследования. Распространенность гидроцефалии нормального давления (ГНД) в экономически развитых странах, таких как Япония, США, страны Скандинавии, составляет у лиц старше 65 лет до 0,5% и ежегодно увеличивается до 5,5 больных на 100 тысяч населения (Vanneste J.A., 2000; Verres M. et al., 2004; Brean A. et al., 2008; Hiraoka К. et al., 200;Tanaka N. et al., 2009).

Несвоевременное хирургическое лечение y пациентов с гидроцефально-гипертензионным синдромом усугубляет тяжесть заболеваний, может привести к инвалидизации больного или летальному исходу (Пак О.И., 2005; Шахнович К.Б., 2006).

Ликворошунтирующие операции на сегодняшний день являются самым распространенным методом лечения гидроцефалии (Коршунов А. Е., 2003; Легздайн М.А. и соавт., 2009). В тоже время, после коррекции водянки

состояние больного становится стабильно дренажезависимым (Хачатрян В.А., 2009; Малхасян Ж.Г., 2010). Кроме того, значительная часть больных подвергается повторным операциям в связи с осложнениями. В последние время в качестве альтернативных методов лечения гидроцефалии предлагается целый ряд малоинвазивных нейроэндоскопических операций (септостомия, фораменопластика, вентрикулостомия, кистостомия, удаление коллоидных кист, акведуктопластика, стентирование). Такие операции обеспечивают существенное снижение частоты послеоперационных осложнений, летальности и повторных вмешательств по сравнению с вентрикулоперитонеальным шунтированием, что значительно улучшает качество жизни оперированных пациентов и является клинически обоснованным методом коррекции окклюзионной гидроцефалии (Меликян А.Г. и соавт., 1997, 2002; Коршунов, А.Е, 2005; Махамбаев Г.Д. и соавт., 2009; Гаврилов Г.В., 2010; Kim S.K. et al., 2000). Поэтому определение уровня и причины окклюзии имеет большое практическое значение, поскольку в большой степени определяет выбор наиболее рационального метода операции.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) - наиболее информативный, неинвазивный метод нейровизуализации. Она позволяет выявить структурные изменения головного мозга при гидроцефалии. Однако к настоящему времени появились новые методики и подходы выявления количественных морфологических и функциональных параметров оценки структур мозга и ликвородинамики, применяемые при гидроцефалии разного генеза (Арутюнов Н.В., 2010). Необходимость их внедрения и оценки их эффективности определяет актуальность представляемой работы.

Степень разработанности темы.

В настоящее время, по мнению большинства отечественных и зарубежных ученых, основным методом, используемым в диагностике гидроцефалии, является МРТ (Арутюнов Н.В. и соавт., 2000; Летягин А.Ю. и

соавт., 2004; Тулупов A.A., 2011; Bateman G.A., 2001; Alperin N. et al., 2006; Algin O. et al., 2009).

Применяемые до введения в клиническую практику рентгеновской компьютерной томографии (KT) и МРТ рентгенологические методы исследования, такие как пневмоэнцефалография и вентрикулография, имеют лишь исторический интерес и в большинстве клинических центров не проводятся (Лихтерман Л.Б., 2006; Линденбратен Л.Д., 2008; Богомякова О.Б. и соавт., 2011; Ambarki К., 2010; Torna А.К., 2011). Нейросонография не нашла широкого применения в силу физических особенностей метода: возможности использования только у детей через незакрывшиеся роднички (Трофимова Т.Н., 2005; Иова A.C., 2012; Щугарева Л.М. и соавт., 2012).

Радионуклидные методы, такие как радиоизотопная цистернография, однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), применяются преимущественно в исследовательских работах и в диагностике гидроцефалии широко не используются (Мирсадыков Д.А., 2004; Соколова Л.П. 2011; 2012; Hertel F.et al., 2003).

В настоящее время с помощью различных методик МРТ можно визуализировать ток спинномозговой жидкости (СМЖ), количественно оценить его скоростные показатели, структурное состояние вещества головного мозга. Проводятся исследования, направленные на усовершенствование методик диагностики, изучение патогенеза гидроцефалии, изменений ликвородинамики и структуры белого вещества. Однако в основном изучаются либо один вид гидроцефалии, либо только изменения ликвородинамики или проводящих путей.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о комплексной оценке и возможностях диагностики изменений ликвородинамики и состояния серого и белого вещества головного мозга при разных видах гидроцефалии и их динамики после хирургического лечения.

Целью настоящего исследования является повышение эффективности диагностики разных видов нарушения ликвородинамики и изменения состояния вещества головного мозга у больных гидроцефалией с помощью качественной и количественной оценки с применением различных методик МРТ.

В соответствии с целью исследования были определены основные

задачи:

1. Выработать оптимальную методику MP-исследования пациентов с различными видами гидроцефалии с использованием стандартных и «функциональных» импульсных последовательностей.

2. Оценить возможности различных импульсных последовательностей в оценке прямых и косвенных признаков окклюзионной гидроцефалии. Изучить возможности «функциональных» методик МРТ (фазово-контрастной и «маркирующий инвертирующий импульс» - Time-SLIP) в визуализации тока спинномозговой жидкости. Изучить количественные показатели ликвородинамики на уровне водопровода мозга у больных окклюзионной гидроцефалией.

3. Изучить MP-семиотику и определить характер изменения количественных параметров ликвородинамики на уровне водопровода мозга при открытой гидроцефалии. Изучить количественные параметры ликвородинамики на уровне водопровода мозга методом фазово-контрастной МРТ у здоровых добровольцев разных возрастных групп.

4. Изучить возможности диффузионно-тензорной МРТ в количественной оценке изменений белого вещества головного мозга при различных видах гидроцефалии.

5. С помощью группового анализа объективизировать изменения серого вещества головного мозга при разных видах гидроцефалии с использованием многовоксельной МР-морфометрии.

6. Изучить характер изменений ликвородинамики и состояния вещества головного мозга по данным комплексного МР-исследования у больных с гидроцефалией после хирургического лечения.

Научная новизна исследования

Впервые проведена комплексная оценка изменения показателей ликвородинамики, состояния серого и белого вещества головного мозга у пациентов с разными видами гидроцефалии с применением стандартных МРТ-протоколов и «функциональных» методик.

Использование методик по визуализации тока СМЖ позволило наглядно продемонстрировать их возможности в диагностике гидроцефалии, в выявлении окклюзии на разных уровнях ликворных путей и использовании их в послеоперационном контроле.

На основании анализа репрезентативного материала получены количественные данные ликвородинамики при окклюзионной и открытой гидроцефалии. Выявленная гиперпульсация СМЖ на уровне водопровода мозга подтверждает теорию о значении снижения упруго-эластических свойств мозга в патогенезе открытой гидроцефалии.

С помощью группового анализа выявлены особенности структурных и функциональных изменений в веществе мозга в зависимости от гидродинамической модели гидроцефалии. Установлено, что изменения проводящих путей носит преимущественно функциональный характер и в большой степени обратимы после хирургического лечения гидроцефалии.

Изучены возможности объективизации структурных изменений серого вещества мозга при оценке результатов многовоксельной МР-морфометрии. Выявлены зоны структурных изменений в коре и базальных ядрах при гидроцефалии.

Изучена корреляция между клиническими проявлениями гидроцефалии и выявленными структурными и функциональными изменениями в веществе мозга.

Теоретическая и практическая значимость работы

Доказана необходимость комплексного MP-исследования в диагностике гидроцефалии. Результаты проведенного исследования показали, что количественная оценка параметров ликворотока на уровне водопровода мозга эффективна в дифференциальной диагностике окклюзионной и открытой гидроцефалий, а также заместительного расширения ликворных пространств в результате возрастной атрофии.

«Функциональные» методики с кардиосинхронизацией позволяют визуализировать нарушение ликвородинамики на уровне окклюзии и информативны в послеоперационном контроле проходимости наложенных соустий.

На основе проведенного исследования отработана методика сбора информации по качественной и количественной оценке ликвородинамики при выполнении МРТ. Определены значения количественных показателей ликвородинамики на уровне водопровода мозга при различных видах гидроцефалии. Сформулированы практические рекомендации по применению этих методик МРТ с целью повышения эффективности диагностики гидроцефалии.

Использование предложенных методик у пациентов с гидроцефалией позволяет повысить достоверность диагностики, что может существенно влиять на лечебную тактику.

Методология и методы исследования

Диссертационное исследование выполнялось в несколько этапов. На первом этапе изучалась отечественная и зарубежная литература, посвященная данной проблеме. Всего проанализировано 158 источников, из них 52 — отечественных, 106 - зарубежных.

На втором этапе были обследованы 191 больных гидроцефалией. Из них 106 пациентов до хирургического лечения, 85 после оперативного лечения.

На третьем этапе диссертационного исследования проводили анализ результатов различных методик МРТ в диагностике гидроцефалии, оценки ликвородинамики и состояния вещества головного мозга и статистическую обработку полученных результатов.

Положения, выносимые на защиту

1. Комплексное MP-исследование, включающее применение стандартных импульсных последовательностей и «функциональных» методик, а также проведение постпроцессингового группового анализа, позволяет выявить ликвородинамические, функциональные и структурные изменения головного мозга у пациентов с гидроцефалией.

2. При недостаточной информативности стандартных импульсных последовательностей «функциональные» методики с кардиосинхронизацией позволяют визуализировать ток СМЖ в интересующих зонах, провести количественную оценку его параметров и подтвердить наличие и характер нарушения ликвородинамики.

3. Применение диффузионно-тензорной МРТ позволяет провести количественную оценку изменений различных структур серого вещества (кортикоспинальных трактов, ассоциативных волокнах семиовальных центров), которые характеризуются повышением коэффициента фракционной анизотропии.

4. Использование многовоксельной МР-морфометрии с проведением группового анализа позволяет выявить зоны снижение объема серого вещества у больных с открытой и сообщающейся гидроцефалией (в области базальных ядер, медиобазальных отделах лобных, височных, затылочных долей).

5. Применение функциональных методик МРТ в послеоперационном периоде позволяет оценить проходимость наложенных соустий, а также определить изменения коэффициента фракционной анизотропии.

Реализация результатов исследования

Результаты диссертационного исследования исп