Автореферат и диссертация по медицине (14.00.28) на тему:Диффузионно-взвешенная МРТ в диагностике опухолей головного мозга

СЕРКОВ Сергей Владимирович

ДИФФУЗИОННО-ВЗВЕШЕННАЯ МРТ В ДИАГНОСТИКЕ ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА

14.00.28. - нейрохирургия

14.00.19. - лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2.0Q6-4

На правах рукописи

СЕРКОВ Сергей Владимирович

ДИФФУЗИОННО-ВЗВЕШЕННАЯ МРТ В ДИАГНОСТИКЕ ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА

14.00.28. - нейрохирургия

14.00.19. - лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

mm а

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте нейрохирургии имени академика Н.Н.Бурденко РАМН

(директор - академик РАН и РАМН, профессор А.Н. Коновалов)

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор Пронин Игорь Николаевич доктор медицинских наук Голанов Андрей Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук Черекаев Василий Алексеевич

(НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н.Бурденко РАМН) кандидат медицинских наук Кротенкова Марина Викторовна (НИИ неврологии РАМН)

Ведущее учреждение:

Российский онкологический научный центр им H.H. Блохина РАМН

Защита состоится «22» февраля 2005г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 001.025.01 при НИИ нейрохирургии им. академика Н.Н.Бурденко РАМН (125047, г. Москва, ул. 4-я Тверская-Ямская, д. 16. Телефоны: 251-35-42, 251-6526).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ нейрохирург ии им. акад. Н.Н.Бурденко РАМН

Автореферат разослан 21 января 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, г

доктор медицинских наук, профессор В.А. Лошаков

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы. Открытие и внедрение диффузионно-взвешенной МРТ (ДВ-МРТ) в нейрорентгенологию - новый этап развития современной нейронауки. При различных повреждающих воздействиях на вещество головного мозга, таких как ишемическое поражение, опухолевый рост, демиелинизация и др., развивается каскад патологических реакций (Гусев Е.И. (1991); Скворцова В.И. (1998); Бойко А.Н. (1992) и др). Одним из параметров, по которым можно оценить степень повреждения ткани, является диффузия молекул воды во внеклеточном пространстве. Работы в области ДВ-МРТ в основном касаются исследования ишемии мозга (Warach S., Chien D. (1992), Lovblad K-0 (1997), Кошман А.Н. (2003) и др.). Некоторые исследователи (Tien R. (1994), Brunberg J. (1995), Sugahara T. (2001) и др.) также пытались использовать диффузионно-взвешенные изображения (ДВИ) для оценки плотноклеточности и злокачественности глиом. Отечественных работ по использованию ДВ-МРТ в нейроонкологии нет. Часть собранных данных опубликована нами в процессе подготовки и анализа результатов данной работы. В работах иностранных авторов имеются многочисленные расхождения в результатах и не все, часто встречающиеся нейрохирургические патологии рассматриваются Некоторые возможности ДВ-МРТ, например использование профилей диффузионных карт, вообще не применялись Исходя из этого чрезвычайно важным представляется исследование возможностей метода ДВ-МРТ в диагностике опухолей головною мозга, определения различных морфологических составляющих опухолей (строма, кисты, зоны некроза, опухолевой инфильтрации, перитуморального отека), проведении дифференциальной диагностики с неопухолевыми заболеваниями и поражениями.

Цель и задачи исследования.

Целью исследования являлось изучение возможностей диффузионно-взвешенной МРТ в диагностике опухолей головного мозга, суб- и супратенториальной локализации, исследовании границ опухолевой

инфильтрации и отека мозга, проведении дифференциальной диагностики с другими патологическими процессами.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. изучить характеристики ДВИ и карт измеряемого коэффициента диффузии (ИКД-карт) в диагностике опухолей головного мозга в сопоставлении с данными МРТ без и с контрастным усилением;

2. изучить возможности ДВ-МРТ в визуализации перитуморального отёка, зоны опухолевой инфильтрации, солидного и кистозного компонентов опухоли;

3. разработать по данным ДВ-МРТ дифференциально-диагностические критерии различных основных гистологических типов опухолей ЦНС;

4. оценить значимость ДВ-МРТ в проведении дифференциальной диагностики различных интракраниальных опухолей и неопухолевых заболеваний и поражений.

Научная новизна. Впервые на основе обширного материала проведена оценка ДВ-МРТ в диагностике интракраниальных опухолей и основных групп неопухолевых заболеваний и поражений ЦНС. Методом ДВ-МРТ изучены характеристики стромы и кистозного компонента различных опухолей ЦНС, юны опухолевой инфильтрации и перитуморального отека, границы их взаимного перехода, в том числе в сопоставлении данных ДВ-МРТ и результатов интраоперационной верификации, поэтапной стереотаксической биопсии, послеоперационного гистологического и гистохимического исследования.

Практическая значимость. Проведенное определение ДВ-МРТ характеристик опухолей и неопухолевых процессов в ЦНС (498 наблюдений) дает возможность уточнить строение и молекулярно-биологические особенности интракраниальных опухолей, тем самым повысить эффективность лечения больных с опухолями мозга, а также другими неопухолевыми заболеваниями Исследование возможностей ДВ-МРТ в дифференцировке различных макро- и микроморфологических составляющих опухолей ЦНС (компоненты стромы, ишемия в опухоли, отек, некроз и кисты и др ), то есть не только качественная, но

и количественная оценка строения опухоли, позволяет на основе неинвазивного метода диагностики планировать оперативное лечение. Работа показывает, что ряд отдельных патологических процессов, таких как абсцесс мозга, чпидермоидные кисты, лучевой некроз, зона осгрого ишемического повреждения и диффузное аксональное повреждение (ДАП) при ЧМТ, некоторые лейкодистрофии, за счет патогномоничных характеристик сигнала на ДВИ могут быть в максимально короткие сроки достоверено диагностированы методом ДВ-МРТ в сочетании с данными стандартных Т1 и Т2-ВИ. Оценка и динамическое наблюдение за изменением тканевых характеристик методом ДВ-МРТ позволяет прогнозировать течение и исход многих неопухолевых заболеваний.

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Определены ДВ-МРТ характеристики основных типов опухолей ЦНС, а также неопухолевых заболеваний и поражений мозга;

2. ДВ-МРТ позволяет качественно и количественно оценивать характеристики различных морфологических составляющих опухолей (строма, кисты, области некроза, перитуморальный отек, дополнительные включения), что необходимо для планирования и проведения оперативною лечения;

3. ДВ-МРТ с использованием анализа ИКД-профилей повышает специфичность МРТ исследования с контрастным усилением в определении границ низкодиффференцированных глиом и границ других патологических процессов;

4. ДВ-МРТ позволяет проводить дифференциальный диагноз между злокачественными глиомами и абсцессами, менингиомами и невриномами, повышает специфичность МРТ в диагностике интракраниальных лимфом и дифференциальной диагностике между рецидивом внутримозговых опухолей и лучевым поражением, позволяет в 100% случаев диагностировать эпидермоидные кисты;

5. ДВ-МРТ является методом оценки динамики течения нарушений мозгового кровообращения по ишемическому типу, ЧМТ по тип\ очаговых

негеморрагических ушибов и ДАП, воспалительных и демиелинизирующих заболеваний. Внедрение в практику. Метод ДВ-МРТ внедрен в рутинную практику отделения нейрорентгенологии НИИ нейрохирургии им. акад. H.H. Бурденко РАМН и используется в ежедневной научной и практической работе.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены в докладе на ежегодном Невском радиологическом форуме 2003 (Санкт-Петербург), научно-практических конференциях НИИ нейрохирургии им. акад. H.H. Бурденко РАМН (2003,2004 гг.).

Апробация диссертационной работы состоялась на расширенном заседании проблемной комиссии «Биология и комплексное лечение внутримозговых опухолей» Научно-исследовательского Института нейрохирургии им. акад. Н.Н.Бурденко РАМН 23 декабря 2004 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в ведущих журналах и 5 работ в материалах научных конференций.

Структура работы. Диссертация содержит 193 страницы, состоит из введения, 4 глав, заключения и выводов. Материал иллюстрирован 74 рисунками и 23 таблицами, 2-мя схемами и 12-ю диаграммами. Библиографический указатель содержит 160 источников литературы, в том числе 26 отечественных и 134 иностранных.

Содержание работы. Клинический материал и метод исследования.

В работе проанализирована группа из 498 пациентов с различной опухолевой и неопухолевой патологией головного мозга, обследованных в отделении нейрорентгенологии НИИ нейрохирургии РАМН в режиме ДВ-МРТ за период с 2001 по 2004 гг. (из них женщин - 256, мужчин - 242) Большинство (89%) больных с опухолевой патологией в последующем госпитализировались в Институт для проведения хирургического лечения или стереотаксической биопсии с обязательной гистологической верификацией диагноза. 72% пациентов с неопухолевой патологией были обследованы амбулаторно, из них 54% позже

проведены контрольные нейрорентгенологические исследования, подтвердившие диагнозы. Артефактные исследования ДВ-МРТ исключены из анализа. Возраст пациентов - от 5 до 83 лет.

В соответствии с задачами данной работы клинический материал разделен на следующие группы.

Группа опухолей мозга (392 наблюдения), из них мужчин - 179, женщин -213. Средний возраст обследуемых - 44,6 лет. В этой группе мы рассматривали первичные опухоли (370 наблюдений) и метастазы (22 наблюдения). Случаи продолженного роста и рецидивов опухолей были исключены из исследования. В группе первичных опухолей представлены подгруппа глиальных опухолей, большую часть из которых составили диффузно-растущие полушарные астроцитарные опухоли (доброкачественные астроцитомы, анапластические астроцитомы, глиобластомы, глиоматоз), а также диффузные глиомы подкорковых узлов (всего 103 наблюдения, 26,2%). Также мы рассматривали пилоцитарные и фибриллярные астроцитомы, встречающиеся преимущественно субтенториально (39 наблюдений, 9,9%). Гетерогенную меньшую подгруппу в группе внутримозговых опухолей составили другие нейроэпителиальные, нейрональные и смешанные опухоли (42 наблюдения) Также небольшую подгруппу составили опухоли иного и неясного происхождения (гемангиобластомы, медуллобластомы и др.). Подгруппа опухолей оболочек мозга и черепных нервов в наших наблюдениях была представлена менингиомами (47 наблюдений, 11,9%), нейрофибромами и невриномами (48 наблюдений, 12,2%). Группа менингиом была разделена на подгруппы: доброкачественные менингиомы (35), атипические (5), злокачественные (7). Также рассматривались подгруппы лимфом (18 наблюдений, 4,5%) и метастазы (22 наблюдения, 5,1%) Особую подгруппу составили дизэмбриогенетические опухоли (эпидермоиды, дермоиды, тератомы, липомы), коллоидные и арахноидальные кисты (62 наблюдения, 15,8%). Более подробно распределение больных по подгруппам и нозологическим формам представлено в таблице № 1.

Таблица Xsl. Распределение больных с опухолями головного мозга по классификационным подгруппам.

Патология Количество наблюдений

Первичные опухоли 370

Внутричозговые опухоли 196

пилоцитарная астроцитома - 21

фибриллярная астроцитома ЗЧЯ - 18

астроцитома низкой степени злокачественности - 32

анагмастическая астроцитома - 28

1 лиобластома - 43

олигодендроглиома - 5

1 медуллобластома - 23

1 эпенднмома - 8

лимфома- 18

Отхочи мозговых оболочек и черепных нервов 95

Менингиома - 47

Невринома- 40

11ейрофиброма - 8

Дипмбриогснетические опухоли и кисты 62

Эпидермоидная киста (холестеатома) - 19

Дермоид - 5

Тератома - 2

Липома - 7

Краниофарингеома - 6

Коллоидная киста Ш-го желудочка - 8

Арахноидальная киста - 15

Другие опу>оли 17

Гемангиобластома 6

Опухоли яремного гломуса - 1

Аденома гипофиза 2

Хордомл- 4

Меланома - 4

Метастазы - 22

Всего: 392

Группа нсопухолевых заболеваний и поражения головного мозга (106 наблюдений), преимущественно изучалась нами в динамике для выяснения характеристик этих фундаментальных патологических процессов на ДВИ и ИКД-картах, проведения дифференциальной диагностики с опухолевыми поражениями. Анализируемые подгруппы следующие' нарушения мозгового кровообращения по ишемическому типу, черепно-мозговая травма (ушибы мозга и диффузное аксональное повреждение - ДАП), абсцессы, лучевые некрозы, энцефалиты, демиелинизирующие заболевания, лейкодистрофии. Из них 54 мужчин и 52 женщины. Средний возраст обследуемых составил 39,3 лет.

Подробно распределение больных по нозологическим формам в данной группе представлено в таблице №2.

Таблица №2. Распределение больных с неопухолевыми заболеваниями и поражениями головного мозга.

Патология Количество больных, чел.

НМК по ишемическому типу 22

Черепно-мозговая травма (ушибы и ДАП) 12

Абсцессы 13

Лучевые некрозы 16

Энцефалиты 7

Демиелинизирующие заболевания 21

Лейкодистрофии 15

Итого: 106

Исследования проводились на магнитно-резонансном томографе Signa Horizon (фирма Дженерал Электрик), создающего магнитное поле с индукцией 1.5 Тесла. До диффузионного исследования проводилось стандартное МРТ-сканирование с получением Т1 и Т2 -"взвешенных" MP- изображений в аксиальной плоскости. В основной части наблюдений, в том числе для уточнения границ опухоли, зон опухолевой инфильтрации и перифокального отека использовали режимы Т2-FLAIR и Т1 после введения контрастного вещества. Дня получения ДВИ использовалась современная диффузионно-взвешенная эхо-планарная импульсная последовательность (DWEPI), с параметрами TR=5000 мсек, ТЕ=96 мсек, толщина среза = 5 мм, поле зрения (FOV) = 30x24 мм, матрица 128x96, число повторений (NEX) = 1, максимальное число срезов в серии -21, которая позволяет зарегистрировать диффузионные движения, максимально нивелируя Т1 и Т2-взвешенность. Затухание сигнала из-за диффузии на Т2-взвешенном MP-изображении определятся уравнением Блоха (формула .N»1):

S(b)=S0*exp(-b*D), (1)

где D - коэффициент диффузии, b - фактор диффузии, включающий физические характеристики диффузионных градиентов, S0 и S(b) - соответственно интенсивности сигнала в отсутствие и при действии диффузионного градиента. Измеряемый коэффициент диффузии (ИКД, ADC) расчитывается по формуле №2-

\!)С = ^-iIn S„ - In Sh). h

b - фактор диффузии определяется из параметров градиентных импульсов по формуле №3:

b=Y2*G2*5J*(A-8/3), (3)

где у - гиромагнитное отношение, G - амплитуда диффузионного градиента, создаваемого MP-сканером; б - длительность диффузионного градиента, Д -интервал между двумя диффузионными градиентами.

Минимальные параметры 8 и Д диффузионного градиента в нашем МР-сканере таковы. 8=11 мсек, Д = 31 мсек и не могут быть уменьшены. Для изменения диффузионной взвешенности изображения мы меняли амплитуду градиентных импульсов G = 11 и 22 мТ/м, что соответствовало значениям фактора диффузии Ь=500 с/мм2 (частично диффузионно взвешенные изображения) и Ь=1 ООО с/мм2 (максимально диффузионно-взвешенные). Полная серия изображений при фиксированном значении b состояла из 5 изображений для каждого среза с одинаковой локализацией: одно изображение - Т2-ВИ, три комбинированных изображения Т2 и ДВИ по отдельным направлениям (х -спереди назад (А/Р), у - справа налево (R/L) и z - сверху вниз (S/I)) и одно суммарное изображение, когда диффузионные градиенты прикладывались одновременно по всем трем взаимноперпендикулярным направлениям Обычное время сбора данных для получения серии ДВИ составляло соответственно 24 секунды (вместе с настройкой (prescan) MP-томографа - около 1 мин). Полученные изображения переправлялись на рабочую станцию Advantage Windows 2.0 GE, на которой с помощью программного пакета FUNCTOOL по значениям MP сигнала по-пиксельно строились параметрические ИКД-карты. При построении ИКД-карт компонент интенсивности Т2 вычитался из комбинированных изображений, измеряемый коэффициент диффузии (ИКД) вычислялся для каждого пиксела ДВИ по формуле №2. Таким образом, ИКД-

карты содержали информацию только об измеряемом коэффициенте диффузии, значения которого можно было анализировать в любой анатомической области, присутствующей на срезе. Для ДВИ визуально оценивалась интенсивность МР-сигнала, которая характеризовалась в 5-ти условных градациях как «низкая» (14-), «умеренно пониженная» (4), «изоинтенсивная с мозговым веществом» (4-Т), «умеренно повышенная» (Т) и «высокая» (ft). Описанные градации интенсивности сигнала от патологического процесса на ДВИ в последующем были использованы для характеристики областей патологии (строма, кисты, отек и т.д. .), выбора зоны измерения ИКД и для дифференциальной диагностики При построении карт и измерении значений ИКД мы использовали только ДВИ, полученные при b= 1 ООО с/мм2, являющимся максимальным для нашего МР-сканера ДВИ, полученные при среднем b между 0 и 1 ООО - то есть Ь=500 с/мм2 (частично диффузионно-взвешенные изображения) мы применяли только для сравнительной визуальной оценки интенсивности сигнала от патологического процесса с ДВИ при Ь=1000 с/мм2 и данными Т2-ВИ (Ь=0). При построении ИКД-карт и измерении значений ИКД использовались комбинированные суммарные ДВИ. полученные при действии диффузионных градиентов по трем, взаимноперпендикулярным направлениям. ДВИ, получаемые в серии, автоматически для отдельных направлений и индекс анизотропии диффузии оценивались нами в группе глиальных опухолей и при изучении перитуморального отека. Индекс анизотропии расчитывался по формуле №4: А*={[(ИКД,Ж- ИК&У)2 + (ИКД, - ИКД,У)2+ (ИКДгг-ИКД,у)2]/6)!/2/ИКД>у. (4)

При изучении группы диффузно-растущих глиальных опухолей мы также использовали метод построения и изучения профилей ИКД. Для этого получали ИКД-карты для всех срезов в серии, вычитая из ДВИ интенсивности сигнала, вносимых Т2-компонентом, а затем загружали ИКД-карты в программный пакет REFORMAT на той же графической станции. В этой программе выбирали анатомически интересующий нас срез, включающий изображение патологического образования (опухоли, зоны отека, неизмененного визуально

мозгового вещества) и выбирали трек (линию) через эти образования в направлении нормальное вещество мозга - центр опухоли. При этом в соседнем окне автоматически получали профиль значений ИКД в каждой точке проведенного трека в виде ломаной линии. Полученные данные использовались в сравнительной оценке результатов Т2-ВИ, границ опухоли и поврежденного ГЭБ, определяемых на Т1-ВИ с контрастным усилением. Эта же методика ИКД-профилей использовалась нами в группе больных при изучений возможностей ДВ-МРТ в уточнении выбора точки забора биологического материала при стереотаксической биопсии.

ДВИ, как и все другие изображения в МРТ представлялись для визуальной оценки в произвольной серой шкале интенсивности сигнала. При этом ДВИ содержат интенсивность сигнала обусловленную компонентом Т2-релаксации и собственно диффузионных движений. ИКД-карты содержат только информацию о коэффициенте диффузии и представлены в цветовой гамме, где каждому диапазону значений ИКД соответствует свои цвет, что удобно для наглядного (качественного) анализа. Для количественного анализа данных при непосредственных измерениях значений ИКД на комбинированных (суммарных) ДВИ мы проводили не точечные измерения, а осуществляли измерения в областях, имеющих определенную площадь (ROI) округлой или элипсовидной формы с автоматическим расчетом среднего, максимального и минимального значении ИКД в этой площади, что было необходимо для повышения достоверности результатов измерений и снижения разброса значений ИКД. При этом площадь измеряемой зоны ROI при каждом измерении составляла не меннее 200 пикселов. Измерения проводились с учетом характера патологического процесса. ИКД измеряли в области патологии с отдельными измерениями в его различных макроморфологических составляющих (строма опухоли, ее участки накапливающие и ненакапливающие контрастный препарат, кисты, зоны некротического распада, отек и др.), а также в непораженном белом веществе ипсилатеральной и контралатерапьной сторон для изучения диффузиии в визуально не пораженном мозге и получения группы контрольных измерений.

Пример проведения измерений ИКД представлен на Рис. 1.

А. Б.

Рис. 1 Измерение ИКД в строме опухоли (зоны ROI 1 и 3), перитуморальном отеке (ROI 4) и некротической опухолевой кисте (ROI 2). А - ДВИ, Б - ИКД-карта. Зоны измерений ROI выделены овалами.

При анализе профилей ИКД, используемых нами для определения границ глиальных опухолей вычислялись точечные значения коэффициента диффузии по ходу проведенного трека на ИКД-карте, которые автоматически представлялись на графике (ИКД-профиле, Рис. 2).

А. Б.

Рис. 2 Оценка профиля ИКД вдоль проведенного трека через визуально определяемую границу опухоли А - черно-белая ИКД-карта (трек указан стрелкой), Б - ИКД-профиль.

При анализе патологических процессов в динамике мы проводили контрольные исследования так, чтобы локализации срезов на МРТ совпадали с предыдущим исследованием. Соответственно полученные ДВИ и построенные по

ним ИКД-карты имели одинаковую анатомическую локализацию при исследованиях, проведенных в разное время и позволяли сравнивать значения ИКД у больных при динамических контрольных исследованиях.

В наблюдениях с глиальными опухолями и внутримозговыми метастазами оценивались их общие характеристики сигнала на ДВИ и ИКД-картах, проводились измерения ИКД для выявления зависимости ИКД от степени злокачественности опухоли в группе диффузно-растущих астроцитом. Проводился анализ возможностей ДВ-МРТ в определении границ опухоли и выявлении перитуморального отека. Также изучались возможности использования ДВ-МРТ в дифференциальной диагностике этих новообразований с другими объемными и диффузными патологическими процессами интракраниальной локализации. У больных с диффузно-растущими астроцитомами, глубинными АСЦ и глиоматозом головного мозга рассматривалось также применение ДВ-МРТ как метода, позволяющего наиболее адекватно выбрать участок для стереотаксической биопсии с целью получения достаточных гистологических данных о характере поражения.

В подгруппе оболочечных опухолей изучались диффузионные характеристики менингиом как супра-, так и субтенториальной локализации, наиболее часто встречающихся неврином V и VIII черепных нервов, проводилось сопоставление характеристик сигнала и значений коэффициента диффузии между ними для оценки возможностей ДВИ в дифференциальной диагностике этих образований, имеющих схожие характеристики на рутинной МРТ. В наблюдениях менингиом также оценивался перитуморальный отек, проводилась оценка ИКД в сопоставлении с гистологическими характеристиками злокачественности (доброкачественные, атипические, злокачественные).

Также изучались характеристики ДВИ при лимфомах головного мозга как особой подгруппы «опухолей-призраков», способных быстро появляться и самопроизвольно регрессировать, характеризующихся вариабельной МРТ-картиной, схожих в ряде случаев с глиальными опухолями, в других - с опухолями оболочек и метастазами.

В наблюдениях группы больных с неопухолевой патологией головного мозга изучались характеристики ДВИ и ИКД в сравнении с данными рутинной МРТ, в том числе с контрастным усилением, исследованы такие патологические процессы, как НМК по ишемическому типу, ЧМТ по типу внутримозговых ушибов и ДАП, энцефалиты, демиелинизирующие заболевания. Эти заболевания и поражения изучались в динамике с целью определить качественные и количественные характеристики ДВИ и закономерности их изменения в зависимости от стадии патологического процесса, выработать критерии дифференциальной диагностики с опухолевой патологией мозга.

Статистический анализ данных включал вычисление средних значений ИКД в подгруппах, дисперсии, статистического отклонения и доверительного интервала. Для оценки статистической значимости полученных результатов использовался двухсторонний критерий Стьюдента, использовались методы сравнения групп, регрессионный анализ. Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы SPSS версии 11.

Результаты исследования.

Группа больных с диффузно-растущими астроцитарными опухолями (105 наблюдений), обследованных методом ДВ-МРТ, в целом, характеризовалась тем, что во всех наблюдениях определялись гетерогенные изменения сигнала в строме опухолей на ДВИ от повышенного до изоинтенсивного с мозгом и гипоинтенсивного сигнала. Значения коэффициента диффузии были повышены во всех случаях доброкачественных и анапластических опухолей, исключение составили 3 случая диффузно-очаговой формы глиобластомы, при которых наблюдались значения ИКД ниже, чем в нормальном белом веществе. За исключением этих случаев ГБ и группы метастатических опухолей, рассмотренных отдельно, мы не наблюдали снижения диффузии в группе глиальных опухолей. В оценке диффузионных изменений мы опирались на сравнения получаемых результатов с данными рутинной МРТ и МРТ с контрастированием, а также патоморфологические характеристики материала, взятого при стереотаксической биопсии или полученные при операции.

При измерении ИКД стромы диффузно-растущих глиом значения варьировали от 1,52±0,34*10'3мм2/с (астроцитомы низкой степени злокачественности - АСЦНСЗ, Таблица №3) до 1,18±0,29*10"3мм2/с (глиобластомы - ГБ, Таблица №5) и уменьшались с нарастанием клеточной анаплазии.

Таблица №3. Характеристика ДВИ и значения ИКД для астроцитом низкой степени злокачественности (N=29, р<0.05).

| Область анализа Сигнал на ДВИ Ь=1000 с/мм2 ИКД *10 , мм /сек (среднее значение и стандартное отклонение)

АСЦНСЗ Т-1 или слабо 4- 1,53±0,34

Белое вещество на ипсилатеральной стороне - 0,82±0,04

1 Белое вещество на | контралатеральной стороне - 0,79±0,03

При этом значения ИКД стромы АСЦНСЗ были достоверно выше значений ИКД анапластических АСЦ (р<0,05) и ГБ (р<0,05). В свою очередь ИКД АнАСЦ (Таблица №4) и ГБ (Таблица №5) достоверно не различались (р<0,1). Значения ИКД в кистозных компонентах глиом было выше, чем в их строме, но ниже значений ИКД свободного ликвора в желудочковой системе и лежали в пределах 1,9±0,21*10"3мм2/с в сравнении с ИКД в нормальном по составу ликворе З,0±0,02*10'3мм2/с. Значения ИКД перифокального вазогенного отека при его наличии (в случаях злокачественных глиом) были выше значений ИКД в строме опухоли и лежали в пределах 1,72±0,02*10"3мм2/с. Значения ИКД кистозных компонентов АСЦНСЗ, АнАСЦ и ГБ, перитуморального отека последних двух подгрупп достоверно не различались (р<0,1).

Анализ данных анизотропии АнАСЦ и ГБ в сравнении с анизотропией в опухолевых кистах, перитуморальном отеке и нормальном белом веществе мозга показал, что инфильтративный опухолевый рост глиом существенно меняет анизотропию диффузии, снижая ее.

Таблица №4. Характеристика сигнала на ДВИ, значения ИКД и индекса анизотропии в подгруппе анапластических АСЦ (N=28, р<0.05).

Область анализа Сигнал на ДВИ, Ь=1000 с/мм2 ИКД *10~3, мм'/сек (среднее значение ■ , стандартное отклонение) Индекс анизотропии, А

Солидная АнАСЦ, накапливающая КВ и 1,23±0,32 0,05

инфильтративно-растущая АнАСЦ, не накапливающая КВ и 1,18±0,25 0,16

Киста в опухоли 1 2,66±0,51 0,06

Перитуморальный отек т 1,53±0,18 0,03

Белое вещество мозга на контралатеральной стороне - 0,82±0,04 0,19

При анализе мы исходили из предположения о том, что вазогенный отек, приводя к расширению межклеточного пространства, на ДВИ должен давать большее, чем при опухолевой инфильтрации, затухание сигнала из-за более активного и свободного движения молекул воды. В этой связи, наличие вокруг опухоли (контрастируемая часть по данным Т1-МРТ с контрастным усилением) зоны повышенного MP-сигнала на ДВИ с высокими значениями анизотропии ИКД, можно рассматривать как инфильтративную часть глиомы. При этом перитуморальный отек имеет сигнал пониженный или изоинтенсивный с нормальным веществом мозга и низкую степень анизотропии ИКД. На диффузионных картах у вазогенного отека ИКД значимо (р<0.05) больше, чем в области инфильтрации опухолевыми клетками вещества мозга, что, как мы предполагаем, связано с увеличением количества клеток при прорастании опухоли и уменьшении межклеточного пространства. По нашим данным анизотропия злокачественных глиом в зоне инфильтрации больше, чем в зоне перитуморального отека (таблицы №4 и №5), что также связано с изменением межклеточного пространства. Так, в зоне вазогенного отека, движение молекул воды облегчается во всех направлениях, тогда как при инфильтрации БВ мозга клетками опухоли диффузия еще больше ограничивается.

Таблица №5. Характеристика ДВИ, значения ИКД и индекса анизотропии в группе глиобластом (N=43, р<0.05).

Область анализа Сигнал на ДВИ Ь=1000 с/мм1 ИКД *1<Г3, мм'/сек (среднее значение н стандартное отклонение) Индекс анизотропии, А

Строма ГБ, накапливающая КВ ¿1" или Т 1,18±0,29 0,06

Строма ГБ, не накапливающая КВ 4Т или "Г 1,21 ±0,21 0,14

Некротическая киста и 2,14 ±0,56 0,01

Перитуморальный отек 1Т или 4 1,59±0,09 0,05

Белое вещество мозга на контралатеральной стороне - 0,821+0,04 0,19

Проведенный сравнительный анализ при астроцитарных опухолях головного мозга (105 наблюдений) ДВ-МРТ-исследования позволили установить средние параметры сигнала и ИКД, характерные для астроцитом различной степени злокачественности и показать что они могут широко перекрываться в этой подгруппе (Диаграмма №1).

Диаграмма №1. Средние значения и разброс ИКД в строме диффузно-растущих астроцитом.

1,6 1,4 £ 1Д ■ 1 Г 0,8

I 0,6

0,4 0,2 0

АСЦНСЗ АнАСЦ ГБ Глиоматоз

Статистический анализ установил снижение ИКД при нарастании степени анаплазии в группе глиальных опухолей, что вероятно следует объяснять уменьшением клеток в размерах и увеличения их количества в злокачественных опухолях с высокой митотической активностью. В этой группе больных была

показана неэффективность ДВ-МРТ в разделении областей опухолевой инфильтрации и перитуморального отека.

Важной частью нашей работы стало изучение возможностей ДВ-МРТ в определении границ опухоли, перитуморального отека и зоны опухолевой инфильтрации. Мы наблюдали случаи атипичных анапластических АСЦ и ГБ, при которых граница опухоли резко обозначалась на ДВИ в виде тонкой полосы гиперинтенсивного сигнала, чего не отмечалось в группе доброкачественных АСЦ. В некоторых случаях, в том числе при контраст-негативных диффузно-растущих опухолях ДВ-МРТ более четко визуализировала условную границу опухоли, чем она определялась на рутинной МРТ. Исследование треков ИКД в направлениях от периферии с различных сторон к центру опухоли при построении ИКД-профилей выявило особую тонкую зону сниженного ИКД, не доступную из-за малых размеров для измерения на ИКД-картах, изменения сигнала от нее на ДВИ, окружающую опухоль, названную нами «областью ишемического провала». Аналогичная по характеру зона выявлялась также по периферии других патологических процессов (энцефалиты, демиелинизирующие заболевания, ишемия мозга). Таким образом, ДВИ вероятно является универсальным инструментом определения границы патологического процесса любого генеза. Тонкая зона «ишемического провала» предположительно отражает цитотоксический отек, как первый маркер повреждения клеток на границе с патологическим процессом. Применительно к нейрохирургии внутримозговых опухолей ДВ-МРТ в этом приложении может быть использована как инструмент определения границы диффузно-растущих опухолей. Однако для того, чтобы определить выявляются ли опухолевые клетки за границей опухоли, выявляемой методом ИКД-профилей требуется проведение специальных исследований в сопоставлении данных МРТ, поэтажной СТБ и гистологических, иммуногистохимических методов.

Подгруппы других глиальиых, смешанных иейроиально-глиальных опухолей, эмбриональных опухолей и опухолей неясного происхождения, а также глиом ствола мозга и ЗЧЯ (Таблицы №6 и №7) характеризовалась

гетерогенными изменениями сигнала на ДВИ и значениями ИКД, что не

позволяло на основе только ДВ-МРТ дифференцировать эти образования друг от

друга. Однако ДВ-МРТ дала возможность эффективно выявлять различные

компартменты опухоли и дать им количественную оценку (солидную часть -

диапазон ИКД=0,75-1,60* 10"3мм2/с; зоны некроза и кисты - 1,80-2,80* 10"3мм2/с,

кровоизлияния, вазогенный отек - среднее значение ИКД= 1,81 ±0,14*10'3мм2/с),

что в сопоставлении с данными рутинной МРТ помогало лучше спланировать

тактику оперативного лечения. В сравнении с АСЦНСЗ полушарной локализации

и мозжечка АСЦ ствола мозга характеризовались менее высокими значениями

ИКД, что мы связываем с анатомическими особенностями их локализации

(изначально более низкими значениями ИКД вещества ствола мозга в норме за

счет компактного и плотного строения). Субтенториальные анапластические АСЦ

и ГБ, отличались более низкими значениями ИКД в строме, высокими в зонах

некротического распада, аналогично таковым опухолям полушарной локализации

и менее различались с таковыми по характеристикам ДВИ и значениям ИКД, чем

подгруппы доброкачественных АСЦ полушарной локализации и ствола мозга.

Таблица №6. Характеристика ДВИ, значения ИКД в группе других глиальных, смешанных нейронально-глиальных, эмбриональных и опухолей неясного происхождения (N=42, р<0.1).

I Строма опухоли Сигнал на ДВИ Ь=1000 с/мм2 ИКД *10 3, ммг/сек (среднее 1 значение и стандартное отклонение)

Олигодендроглиома, (N=3) •If или Т 1,32±0,24

Олигоастроцитома, (N=2) 4>? или t 1,21±0,21

Эпендимома, (N=7) 4-t 1,41+0,35

I Эпендимобластома, (N=1) t 0,94±0,19

Медуллобластома, (N=23) 4-t 1,25±0,11

| Гемангиобластома, (N=6) I 1,63±0,15 1

Таблица №7. Значения мозжечка (N=45, р<0.05). ИКД в группе астроцитом ствола мозга

Строма опухоли ИКД *10"3, мм2/сек (среднее значение н стандартное отклонение)

Пилоцитарная АСЦ, (N=21) 1,38±0,16

Фибриллярная АСЦ, (N=18) 1,26±0,14

АнАСЦ, (N=4) 1,23±0,22

ГБ, (N=1) 1,12±0,26

Одним из важных вопросов является диагностика лимфом головного мозга. МР и КТ картина данного заболевания имеет сходство с астроцитарными опухолями. От правильно поставленного диагноза зависит выбор тактики лечения, так как хирургическое удаление лимфом нежелательно и сопряжено с высоким риском осложнений Верной тактикой лечения лимфом явчяется применение специфической химиотерапии. При изучении группы лимфом головного мозга методом ДВ-МРТ (18 наблюдений) наши исследования показали, что лимфомы характеризуются относительно гомогенным и высоким сигналом на ДВИ в строме и имеют меньшие значения коэффициента диффузии (ИКД=0,83±0,20* 10"3мм2/с) по сравнению с группой глиальных опухолей, для которых гомогенно высокий сигнал на ДВИ не характерен и ИКД выше (№(/^„,„>0,9), р<0,05. Учитывая важность проведения своевременного дифференциального диагноза между этими опухолями ввиду ошибочности хирургического удаления лимфом, ДВ-МРТ таким образом, позволяет верно спланировать тактику лечения больных.

Метастатические опухоли (22 наблюдения), особенно при их солитарном варианте, были не отличимы по ДВИ от злокачественных внутримозговых опухолей. Анализ показал, что, в целом, группа МТС характеризовалась более низкими средними показателями диффузии в строме по сравнению с глиальными, в том числе злокачественными опухолями (ГБ). Некротические полости и кисты МТС были не отличимы от аналогичных морфологических единиц глиом. ДВ-МРТ, как и все другие методы МРТ не позволяла установить гистологический тип (первичный очаг-источник метастазирования) при МТС.

Таблица №8. Характеристика ДВИ и ИКД интракраниальных метастазов (N=22, р<0.1).

Сигнал на ДВИ Ь=1000с'мм! ИКД *10 3, мм'/сек (среднее значение и стандартное отклонение)

Строма опухоли Зона некроза Зона отека Непораженное белое в-во

Т4- или слабо Т 0,79±0,24 1,74±0,09 1,81±0,14 0,79±0,03

Однако, в некоторых случаях ДВ-МРТ лучше выявляла МТС малых размеров, чем рутинная МРТ за счет наличия вокруг них цитотоксического отека, имеющего высокий сигнал на ДВИ.

При изучении подгрупп менингиом и неврином диффузионно-

взвешенная МРТ показала также высокую эффективность в проведении

дифференциального диагноза между менингиомами различной степени

злокачественности (47 наблюдений) и опухолями черепных нервов (невриномами

и нейрофибромами, 48 наблюдений). В ходе проведенных исследований

выяснилось, что невриномы достоверно (р<0,05) отличаются от всех подтипов

менингиом по значениям ИКД (диаграмма №2) и имеют более сниженный сигнал

на ДВИ Эти различия мы связываем с более рыхлым строением стромы неврином

по сравнению с менингиомами, более широкими межклеточными пространствами

и соответственно более свободным диффузионным движением в них Анализ

показал, что с помощью ДВ-МРТ без использования контрастного усиления

можно в короткие сроки проводить дифференциальный диагноз между этими

группами внемозговых опухолей.

Диаграмма №2. Средние значения ИКД в группах менингиом различной степени злокачественности и опухолей черепных нервов.

Примечания: Н - невриномы (N=40), НФ - нейрофибромы (N=8), ДМ -доброкачественные менингиомы (N=35), АМ - атипические менннгеомы (N=5), АнМ -анапластическне менингиомы (N=7). Для сравнения линией №1 вверху выделен нижний уровень значений ИКД в ликворе (в том числе и в арахноидальных кистах), линией №2 обозначен средний уровень значений ИКД в нормальном белом веществе мозга.

2,5 f

1

2

НФ ДМ AM АиМ

/

Таблица №9. Значения ИКД в менингиомах (N=47, р<0.05).

Типы мениигиом ИКД МО"3 , мм2/сек (среднее значение и стандартное

отклонение)

Доброкачественные, (N=35) 0,83±0,11

Атипические, (N=5) 0,91+0,16

1 Анапластические, (N=7) 0,97+0,19 1

В группе дизэмбриогенетических внемозговых объемных образований и кист (Таблица №10) была выявлена высокая диагностическая ценность ДВ-МРТ в выявлении холестеатом и дермоидов (24 наблюдения) и их отличия от арахноидальных кист (15 наблюдений). За счет патогномонично высокого сигнала на ДВИ, обусловленного Т2-эффектом, холестеатомы и дермоиды являются образованиями достоверно диагностируемыми по ДВ-МРТ в 100% случаев, в том числе при малых размерах. Кроме того, те же характерные особенности эпидермоидных кист (холестеатом), выявляемые на ДВИ, помогают безошибочно диагностировать остатки этих опухолей после операции, то есть выявлять нерадикальность их удаления.

Таблица №10. Сравнительные характеристики дизэмбриогенетических образований (N=62, р<0.05).

Типы образований, кол-во наблюдений Сигнал на ДВИ Ь=1000 с/мм2 ИКД *10 , мм /сек (среднее значение и стандартное отклонение)

Липомы, (N=7) и 1,71 ±0,42

Арахноидальные кисты, (N=15) и 2,70+0,22

Коллоидные кисты, (N=8) 1 1,68±0,24

Кисты краниофарингеом, (N=6) 1 2,11±0,35

Тератомы, (N=2) гетерогенный 1,45±0,28

Эпидермоидные кисты (холестеатомы), (N=19) п 1,41 ±0,22

Дермоиды, (N=5) т 0,85±0,18

Группа неопухолевых заболеваний и поражений головного мозга. В

данной группе было обследовано 106 больных с такими заболеваниями как нарушение мозгового кровообращения по ишемическому типу (22 наблюдения),

абсцессы (13), лучевые некрозы (16), воспалительные и демиелинизирующие заболевания (28), лейкодистрофии (15).

В исследовании больных с ишемией мозга (22 пациента) было проведено наблюдение в динамике в течение месяца. Цель такого исследования заключалась в определении закономерностей происходящих сигнальных изменений в сопоставлении Т2, Т1-ВИ и ДВИ, а также количественных изменений ИКД в динамике при трансформации зон ишемии в постинсультную кисту. Получение этих данных было необходимо для анализа характера и закономерностей изменений диффузионного движения в патологической ткани, учитывая схожие механизмы клеточного повреждения при ишемии, воспалении, демиелинизации, опухолевом росте и др, а также для безошибочного проведения дифференциального диагноза между опухолевыми и неопухолевыми поражениями в разные стадии последних. В группе больных с ишемией мозга было выявлено, что после патогномоничного подъема сигнала на ДВИ в острую стадию ишемии с падением ИКД на 5-6 сутки наблюдается нормализация сигнала и значений ИКД, а затем снижение сигнала на ДВИ и рост ИКД по мере формирования энцефаломалятической полости (диаграмма №3).

Диаграмма №3. Изменение ИКД в зависимости от «возраста» инсульта.

Время

Примечания: толстой горизонтальной линией на диаграмме указан средний

уровень значений ИКД нормального белого вещества головного мозга (0,8*10"3 мм2/с).

При изучении небольшой подгруппы больных с очаговыми ушибами и диффузным аксональным повреждением при ЧМТ (12 наблюдений)

диффузионно-взвешенная МРТ, также как и в случаях ишемии мозга была эффективна в выявлении острых очагов ДАП, характеризующихся высоким сигналом на ДВИ и сниженным ИКД (ИКД=0,59±0,15*10"3мм2/с). за счет цитотоксического отека Динамические наблюдения за больными показали аналогичную, но более медленную по сравнению с ишемией мозга динамику изменений сигнала на ДВИ и значений ИКД с течением времени, прошедшего от момента травмы.

Таблица №11. Характеристика ДВИ и значения ИКД в очагах ДАП при ЧМТ (N=12, р<0.05).

Область анализа Сигнал на ДВИ Ь=1000 с/мм2 ИКД *1<Г3, мм2/сек I (среднее значение и стандартное отклонение)

Острый очаг ДАП (1-2 сутки) тт 0,59±0,15 1

Подострый очаг ДАП (2 недели) ч 0,84±0,22

Хронический период ДАП (1 мес) f 4 или i 1,24±0,13

Вазогениый отек при ДАП Т4- или 1 1,44+0,25 |

I Интактное белое вещество на I контралатеральной стороне - 0,79±0,03

Абсцессы головного мозга являются относительно редкой патологией. Их рентгенологическая дифференциальная диагностика с опухолевыми поражениями, такими как метастазы, глиобластомы и др. по данным КТ и МРТ представляет значительные затруднения. Исследования методом ДВ-МРТ абсцессов мозга (13 наблюдений) показали высокую информативность этого метода в выявлении абсцессов, характеризующихся в отличии от глиобластом и метастазов, также имеющих кольцевидный тип контрастирования, патогномонично высоким сигналом на ДВИ По значениям ИКД группа абсцессов разделилась на две подгруппы, одна из которых характеризовалась сниженным (среднее значение ИКД=0,63±0,15*10"3мм2/с), а другая повышенным ИКД (среднее значение ИКД-1,39±0,25* 10"'мм2/с) относительно непораженного вещества мозга

(Диаграмма №4). Вследствие этого наличие высокого сигнала на ДВИ в абсцессах объясняется двояким влиянием - как снижением диффузии в вязком гное содержимого абсцесса, так и его длинным временем Т2.

Диаграмма №4. Значения ИКД в подгруппах абсцессов головного мозга.

1,4

1,2 ✓

и /

1

т 9 0,8 /

* 3 0,6 /

5 0,4

0,2

0

под1 pyunal П0д|рушш2

Примечание: Кружками указаны средние значения ИКД в ROI отдельных наблюдений абсцессов.

В наших исследованиях специфичность ДВ-МРТ в диагностике абсцессов, характеризующихся однотипным с глиобластомами и метастазами кольцевидным типом контрастного усиления также приближалась к 100% (исключение составили редкие ГБ, имеющие компактную гематому в некротическом центре, также как абсцесс имеющую высокий сигнал на ДВИ).

В клинической практике немаловажным является вопрос дифференциальной диагностики рецидива опухоли и лучевого некроза. По данным КТ и МРТ, даже при исследовании с контрастным усилением, не всегда с уверенностью можно различить эти процессы. Исследования в подгруппе больных с лучевым некрозом и лучевой леэкоэнцефалопатией (16 наблюдений, таблица№12) в сопоставлении данных с катамнезом больных и результатами гистологического исследования в случаях последующего удаления некротической/опухолевой зоны показывают, что наличие на ДВИ участков высокого сигнала в зоне патологии в большей степени специфично для лучевого некроза. Отсутствии таких участков высокого сигнала на ДВИ при прочих равных условиях (гетерогенность

изменений Т1, Г2, контрастирование с повторением извилин) не позволяет исключить продолженный рост опухоли и в меньшем проценте случаев соответствует «чистым» постлучевым изменениям.

Таблица №12. Характеристика ДВИ и значения ИКД при лучевых поражениях (N=16, р<0.1).

Область анализа Сигнал на ДВИ Ь=1000 с/мм2 ИКД МО"3, мм2/сек (среднее значение и стандартное отклонение)

Лучевой некроз, N=9 tt (N=7) 4-t или 4- {N=2) 0,84±0,32 mm — 1,16

Лучевой некроз вместе с ГБ, N=3 tt(N=l) 4-t или 1 (N=2) 0,73±0,16

Лучевая лейкоэнцефалопатия, N=4 it ИЛИ 4- 1,65±0,23

Интактное белое вещество на контралатеральной стороне - 0,75±0,08

При изучении характеристик ДВ-МРТ в группе воспалительных и демиелинизирующих заболеваний (таблица №13) не отмечено специфичности результатов ДВИ для этой группы больных. Скорее можно говорить, что результаты ДВ-МРТ зависят от стадии демиелинизирующего процесса и отражают микроструктурные патоморфологические изменения белого вещества мозга в очагах демиелинизации и воспаления. Быстрая динамика изменений при демиелинизирующих и воспалительных процессах позволяет на основе ДВ-МРТ в совокупности с данными рутинной МРТ с контрастированием проводить дифференциальный диагноз с атипичной опухолевой патологией.

Таблица №13. Характеристика ДВИ и значения ИКД в группе энцефалитов и демиелинизирующих заболеваний (N=28, р<0.1).

Область анализа Сигнал на ДВИ Ь=1000 с/мм2 ИКД *10 " , мм /сек (интервал или среднее значение и стандартное отклонение)

РС, активные очаги, п>Ы t 0,94-2,32

РС, неактивные очаги, п>Ы 4- или 44 0,84-2,56

ОРЭМ, острая стадия, N=4 гетерогенный, коррелирует с Т1 1,24-2,02

ОРЭМ, хроническая стадия, N=1 4- или 44 0,76-2,68

Очаговый лейкоэнцефалит, N=5 гетеро генный, коррелирует с Т1 1,43±0,23

Диффузный панэнцефалит, N=2 4Т или Т 1,24±0,12

Интактаое белое вещество - 0,75±0,08 |

Исследование больных (15 наблюдений) с первичными изменениями белого вешества наследственной природы (лейкодистрофиями) позволили установить разнонаправленный характер изменений ИКД (как повышение так и снижение. Таблица №14) при этих процессах, отражающий как деструктивные изменения миелина, так и возможно изменение его физико-химических свойств, лежащих в основе этих сложных и малоизученных заболеваний. Данные исследования показывают перспективность ДВ-МРТ в оценке строения и структуры вещества мозга, подчеркивают ее важную роль в выявлении микроструктурных изменений в норме и патологии.

Таблица № 14. Характер сигнала на ДВИ и значения коэффициента диффузии в группе лейкодистрофий (ЛД, N=15, р<0,05).

Нозологические формы ЛД Сигнал на ДВИ ИКДЧО'3 мм2/с (интервал или среднее значение и стандартное отклонение)

Адренолейкодистрофия, N=3 Т или 1,зависит от стадии 1,24-2,05

Метачроматическая ЛД, N=2 Т 1,34+0,20

Болсшь Канавана, N=1 т 1,18±0,34

Недифференцированные ЛД, N=3 различный 0,65+0,12

(LBS L, ЛССЛ), N=6 тт 0,70±0,07

Выводы.

1. ДВ-МРТ - новая методика в нейрорентгенологии, позволяющая решать ряд вопросов диагностики и дифференциальной диагностики заболеваний ЦНС, повышающая специфичность стандартного МР-исследования.

2. Метод ДВ-МРТ позволяет дифференцировать различные морфологические структурные единицы патологических и патофизиологических процессов готовного мозга- строма опухоли, зоны некроза, кисты, различные виды отека с их качественной и количественной оценкой.

3 В группе глиальных опухолей выявлено снижение коэффициента диффузии (ИКД) по мере нарастания клеточной анаплазии.

4 Применение методики анализа ИКД-профилей дает возможность уточнять границы патологических процессов.

5. ДВ-МРТ помогает проводить дифференциальный диагноз между менингиомой и невриномой, глиобластомой и абсцессом мозга, повышает специфичность диагностики интракраниальных лимфом, лучевого некроза и проведения дифференциального диагноза между последним и рецидивом опухоли.

6 Диагностировать эпидермоидные кисты (холестеатомы) метод ДВ-МРТ позволяет в 100% случаев

7. ДВ-МРТ является качественным и количественным методом оценки динамики течения ишемического инсульта, диффузного аксонального повреждения и негеморрагических ушибов мозга при ЧМТ, воспалительных и демиелинизирующих заболеваний.

Практические рекомендация.

1 Диффузионно-взвешенная МРТ является методом оценки физического процесса диффузии на исследуемом уровне и не преследует цели получения детальных анатомических изображений. Вследствие этого она является вспомогательным методом визуализации функциональных изменений в тканях и должна использоваться для постановки первичного диагноза только как минимум в сочетании с Т1-ВИ, либо с данными КТ-исследования.

2. ДВ-МРТ может быть использована для исследования тяжело больных, недоступных контакту пациентов, в том числе с грубыми нарушениями уровня сознания, на ИВЛ, а также у детей в ряде случаев даже без медикаментозной седации вследствие высокой скорости выполнения исследования (вместе с настройкой томографа около 50 секунд).

3 В нейроонкологии ДВ-МРТ может быть использована для проведения дифференциальной диагностики между имеющими близкие характеристики сигнала при рутинной МРТ менингиомами и невриномами (специфичность

приближается к 100%), арахноидальными кистами и холестеатомами (специфичность 100%), диагностики абсцессов мозга и проведения дифференциального диагноза между абсцессами и другими процессами, имеющими кольцевидный тип контрастирования (злокачественные глиомы, метастазы, очаговые демиелинизирующие поражения).

4. ДВ-МРТ в нейрохирургической клинике может применяться для уточнения выбора точки проведения стереотаксической биопсии.

5. ДВ-МРТ может быть использована для выявления лучевого некроза после проведения лучевой терапии. Вместе с данными рутинной МРТ и МРТ с контрастированием ДВ-МРТ является важным методом проведения дифференциальной диагностики между JIH и рецидивом опухоли.

6. Метод MP-диффузии является высокоинформативной методикой в диагностике острого периода ишемии мозга и ЧМТ по типу ДАП, рекомендуется к использованию в диагностике этих патологических процессов у всех категорий больных.

7 ДВ-МРТ является важным методом динамического мониторинга и эффективности лечения у больных с ишемией мозга, воспалительными и демиелинизирующими заболеваниями.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Серков C.B., Пронин И H, Корниенко В.Н., Фадеева Л.М., Родионов П.В. Диффузионно-взвешенная МРТ в диагностике объемных образований задней черепной ямки. // Медицинская визуализация - 2004. - 2. - С. 66-75

2 Корниенко В.Н., Пронин И.Н., Серков С.В , Голанов A.B., Подопригора А.Е., Фадеева Л.М., Коршунов А Г, Серова Н.К. Нейрорентгенологическая диагностика первичных лимфом головного мозга // Медицинская визуализация - 2004 - 1 - С. 6-15.

3 Коновалов А.Н., Мухамеджанов Д.Ж., Серков С.В , Пронин И.Н., Махмудов У.Б., Смирнов P.A., Куликовский П.В. Хирургия неврином тройничного нерва с су б- супратенториальным распространением // Материалы VII

международного симпозиума «Новые технологии в нейрохирургии». Санкт-Питербург. - 2004. - С. 158-159.

4 Мухаметжанов Д.Ж., Серков C.B. Туркин A.M., Климчук О.В., Мухаметжанов Х.Ж., Ивакина Н.И Значение лучевых методов диагностики в хирургии основания черепа // Научные труды симпозиума «Лучевая диагностика и радиационная безопасность на современном этапе» -Казахстан, Астана - 2004. - С. 104.

5. Серков C.B., Пронин И.Н., Фадеева Л.М., Родионов П.В., Корниенко В.Н. Диффузионно-взвешенная МРТ, перфузионные KT и МРТ-исследования в диагностике и оценке динамики церебральной ишемии. // Труды 1-го Российского международного конгресса «Цереброваскулярная патология и инсульт». Приложение к ж. Неврология и психиатрия им. С.С. Корсакова. - 9 -2003. - С. 163

6. Корниенко В.Н., Пронин И.Н., Серков C.B., Голанов A.B., Коршунов А.Г., Акопян C.B. Случай острого воспалительного демиелинизирующего процесса с псевдотуморозным течением. // Медицинская визуализация -2003.- 1 -С. 6-12.

7. Серков C.B., Пронин H.H., Голанов A.B., Бойко А.Н., Акопян C.B., Корниенко В.Н. Нейрорентгенологическая диагностика воспалительной псевдотуморозной демиелинизации. // XIII-ая Всероссийская научно-практическая конференция неврологов «Нейроиммунология», Санкт-Питербург., ж. Нейроиммунология - 2004. - 2. - С. 91-92.

8. Серков C.B. Быкова О.В., Маслова О.И., Корниенко В.Н. Особенности нейрорентгенологической диагностики лейкодистрофий и детских форм рассеянного склероза. // Сборник материалов IX Конгресса педиатров России «Актуальные проблемы педиатрии», Москва, - 2004. - С. 383-384

9. Серков C.B., Пронин И.Н, Фадеева Л.М., Корниенко В.Н. Нейрорентгенология в диагностике лейкодистрофий // Медицинская визуализация - 2003. - 2. - С. 77-90.

РНБ Русский фонд

2006-4 2836

i-1352

Первичные опухоли головного мозга встречаются примерно в 10% от всех неврологических заболеваний нетравматического генеза. В таком же проценте случаев они являются причиной смерти от всех заболеваний неопухолевого происхождения и второй по частоте причиной смерти у нейрохирургических больных после сосудистых заболеваний [3,17,23,32,124]. По данным статистики эпидемиологических исследований частота вновь выявленных случаев первичных интракраниальных опухолей колеблется от 4,5 до 18 на 100 ООО населения, что в США составляет 17 ООО случаев в год. При этом пик заболеваемости приходится на 45-75 лет. Прогностически ожидаемое число больных с первичными опухолями головного мозга в Российской Федерации может составить в год не менее 14 ООО, а в Москве - 1000 пациентов в год [2,7]. Приведенные данные свидетельствуют о наличии большого числа больных с новообразованиями ЦНС, нуждающихся в высоко квалифицированной и эффективной прижизненной диагностике с целью выработки последующего адекватного лечения. Вот почему проблема изучения интракраниальных опухолей является важнейшей проблемой современной нейроонкологии.

Методы нейровизуализации, такие как КТ и особенно МРТ, появившиеся в 70-х 80-х годах XX века позволили сделать большой прорыв в неинвазивном изучении локализации и строении опухолей мозга, закономерностей их роста и кровоснабжения, взаимоотношения с окружающими тканями, динамики их развития. При этом доказано, что точность, чувствительность и специфичность МРТ метода в настоящее время выше чем КТ. Вместе с тем, чувствительность МРТ, даже с использованием внутривенного контрастирования, не стоит на одной параллели с ее специфичностью, так как различные патологические интракраниальные процессы могут иметь сходные МРТ-характеристики. Кроме того, рутинные исследования, такие как КТ и МРТ оценивают лишь анатомию нормальных и патологических тканей в их «стационарном состоянии» [4,6,7,8,24,73].

В последние годы с развитием высокопольной МРТ и появлением возможностей проводить сверхбыстрые исследования, позволяющие исключить артефакты от движения больных, стало возможным исследовать методом МРТ некоторые динамические физиологические процессы. Эти исследования получили название «функциональной МРТ» и включают в себя в настоящее время исследование процессов диффузии, перфузии мозга и картирование фунуционально различных отделов мозговой коры. Таким образом, современный нейрорентгенолог получает возможность исследовать не только структурные и патологические изменения, но и оценить физико-химические и патофизиологические, процессы всего мозга в целом или его отдельных структур [13,136].

При различных повреждающих воздействиях на вещество головного мозга, таких как ишемическое поражение, опухолевый рост, демиелинизация и др., развивается каскад патологических реакций. Одним из параметров, по которым можно оценить степень повреждения ткани, является диффузия молекул воды во внеклеточном пространстве. При повреждении мозга свободное движение молекул может быть ограничено или, наоборот, повышается. В 1950 г. Е. Hahn открыл влияние процесса диффузии на MP сигнал в последовательности «спиновое эхо» [70]. Исследования диффузионных эффектов продолжались и сформировали основу для использования ЯМР как инструмента для количественной оценки коэффициента диффузии молекул воды. В 1965 году Stejskal Е. и Tanner J. с соавт. [138,139] модифицировали ИП SE для оценки вклада диффузии в MP-сигнал и получения диффузионно-взвешенных ЯМР-спектров. Первые диффузионно-взвешенные MP-изображения появились намного позже. И только в последние несколько лет, благодаря совершенствованию МР-технологий, стало возможным использование ДВИ в клинической практике МР-томографии [78,79,83,104].

В нашей стране метод получения ДВИ до настоящего времени не получил широкого клинического применения, за исключением единичных работ по исследованию ишемии мозга и обзорных исследований астроцитом [12, 20]. По данным зарубежных авторов ДВИ и диффузионные карты важны для ранней диагностики острых ишемических инсультов, информативны в дифференциальной диагностике новообразований мозга и визуализации демиелинизирующих процессов [61, 111, 127, 152]. В целом, сообщения об использовании ДВИ в диагностике новообразований головного мозга, в том числе глиальных опухолей, внемозговых опухолей, метастазов, а также неопухолевых заболеваний и поражений ЦНС в литературе до сих пор единичны. В отдельных работах полученные ДВИ-данные и значения ИКД отличались для одних и тех же заболеваний либо имели перекрестные значения при различных заболеваниях [44,45,53,69,78]. Эти различия в показателях, связаны как с тем, что авторы работали на разной аппаратуре и при различных параметрах ДВ-импульсной последовательности, так и с недостаточным количеством наблюдений. Однако, все авторы отмечали диагностическую ценность ДВИ.

По диагностической значимости для изучения метаболических процессов в мозге ДВИ можно сравнить с позитронно-эмиссионной томографией (ПЭТ) [44]. При этом стоимость диффузионного исследования гораздо ниже, чем стоимость ПЭТ. Время проведения диффузионного исследования составляет 10-30 секунд, при том, что самое быстрое рутинное MP исследование занимает несколько минут.

Поэтому мы полагаем, что совершенствование и внедрение новых медицинских технологий, одной из которых является ДВ-МРТ, внесет новые коррективы как в методы диагностики, так и в подходы к лечению нейроонкологических больных, создавая предпосылки для более углубленного понимания динамики развития патологических процессов в мозговой ткани.

В связи с вышеизложенным была поставлена

Цель исследования: изучение возможностей диффузионно-взвешенной МРТ в диагностике опухолей головного мозга, суб- и супратенториальной локализации, исследовании границ опухолевой инфильтрации и отека мозга, проведении дифференциальной диагностики с другими патологическими процессами.

Задачи исследования:

1. изучить характеристики ДВИ и карт измеряемого коэффициента диффузии в диагностике опухолей головного мозга в сопоставлении с данными МРТ без и с контрастным усилением;

2. изучить возможности ДВ-МРТ в визуализации перитуморального отёка, зоны опухолевой инфильтрации, солидного и кистозного компонентов опухоли;

3. разработать по данным ДВ-МРТ дифференциально-диагностические критерии различных основных гистологических типов опухолей ЦНС;

4. оценить значимость ДВ-МРТ в проведении дифференциальной диагностики различных интракраниальных опухолей и неопухолевых заболеваний и поражений.

Научная новизна работы: впервые на основе обширного материала проведена оценка ДВ-МРТ в диагностике интракраниальных опухолей и основных групп неопухолевых заболеваний и поражений ЦНС. Методом ДВ-МРТ изучены характеристики стромы и кистозного компонента различных опухолей ЦНС, зоны опухолевой инфильтрации и перитуморального отека, границы их взаимного перехода, в том числе в сопоставлении данных ДВ-МРТ и результатов интраоперационной верификации, поэтапной стереотаксической биопсии, послеоперационного гистологического и гистохимического исследования новообразований головного мозга.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Определены ДВ-МРТ характеристики основных типов опухолей ЦНС, а также неопухолевых заболеваний и поражений мозга;

2. ДВ-МРТ позволяет качественно и количественно оценивать характеристики различных морфологических составляющих опухолей (строма, кисты, области некроза, перитуморальный отек, дополнительные включения), что необходимо для планирования и проведения оперативного лечения;

3. ДВ-МРТ повышает специфичность МРТ исследования с контрастным усилением в определении границ низкодиффференцированных глиом и границ других патологических процессов;

4. ДВ-МРТ позволяет в 100% случаев проводить дифференциальный диагноз между злокачественными глиомами и абсцессами, менингиомами и невриномами, повышает специфичность МРТ в диагностике интракраниальных лимфом и дифференциальной диагностике между рецидивом внутримозговых опухолей и лучевым поражением, позволяет в 100% случаев диагностировать эпидермоидные кисты;

5. ДВ-МРТ является методом оценки динамики течения нарушений мозгового кровообращения по ишемическому типу, ЧМТ, воспалительных и демиелинизирующих заболеваний.

Практическая значимость:

Проведенное определение ДВ-МРТ характеристик основных типов патологических процессов в ЦНС (498 наблюдений) дает возможность уточнить строение и молекулярно-биологические особенности интракраниальных опухолей, тем самым повысить эффективность лечения больных с опухолями мозга, а также другими неопухолевыми заболеваниями. Исследование возможностей ДВ-МРТ в дифференцировке различных макро- и микроморфологических составляющих опухолей ЦНС (компоненты стромы, ишемия в опухоли, отек, некроз и кисты и др.), то есть не только качественная, но и количественная оценка строения опухоли, позволяет на основе неинвазивного метода диагностики планировать оперативное лечение. Работа показывает, что ряд отдельных патологических процессов, таких как абсцесс мозга, эпидермоидные кисты, лучевой некроз, зона острого ишемического повреждения и ДАП, некоторые лейкодистрофии, за счет патогномоничных характеристик сигнала на ДВИ могут быть в максимально короткие сроки достоврено диагностированы методом ДВ-МРТ в сочетании с данными стандартных Т1 и Т2-ВИ. Оценка и динамическое наблюдение за изменением тканевых характеристик методом ДВ-МРТ позволяет прогнозировать течение и исход многих неопухолевых заболеваний.

Метод ДВ-МРТ внедрен в рутинную практику отделения нейрорентгенологии НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН и используется в ежедневной научной и практической работе.

ВЫВОДЫ.

1. ДВ-МРТ - новая методика в нейрорентгенологии, позволяющая решать ряд вопросов диагностики и дифференциальной диагностики заболеваний ЦНС, повышающая специфичность стандартного МР-исследования.

2. ДВ-МРТ позволяет дифференцировать различные морфологические единицы опухолевых и неопухолевых патологических процессов: строма опухоли, зоны некроза, кисты, различные виды отека с их качественной и количественной оценкой.

3. В группе глиальных опухолей отмечено снижение коэффициента диффузии (ИКД) по мере нарастания клеточной анаплазии, что связано с увеличением плотноклеточности и уменьшением межклеточных пространств.

4. ДВ-МРТ с применением методики анализа ИКД-профилей дает возможность уточнять границы патологических процессов.

5. ДВ-МРТ помогает проводить дифференциальный диагноз между менингиомой и невриномой, глиобластомой и абсцессом мозга, повышает специфичность диагностики лучевого некроза и проведения дифференциального диагноза между ним и рецидивом опухоли.

6. ДВ-МРТ позволяет в 100% случаев диагностировать эпидермоидные кисты (холестеатомы).

7. ДВ-МРТ является качественным и количественным методом оценки динамики течения ишемического инсульта, диффузного аксонального повреждения и негеморрагических ушибов мозга при ЧМТ, воспалительных и демиелинизирующих заболеваний.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Диффузионно-взвешенная МРТ является методом оценки физического процесса диффузии на исследуемом уровне и не преследует цели получения детальных анатомических изображений. Вследствие этого она является вспомогательным методом визуализации функциональных изменений в тканях и должна использоваться для постановки первичного диагноза только как минимум в сочетании с Т1-ВИ либо с данными КТ-исследования.

2. ДВ-МРТ может быть использована для исследования тяжело больных, недоступных контакту пациентов, в том числе с грубыми нарушениями уровня сознания, на ИВЛ, а также у детей в ряде случаев даже без медикаментозной седации вследствие высокой скорости выполнения исследования (вместе с настройкой томографа около 50 секунд).

3. ДВ-МРТ является высокоинформативной методикой в диагностике острого периода ишемии мозга и ЧМТ по типу ДАП, рекомендуется к использованию в диагностике этих патологических процессов у всех категорий больных.

4. В нейроонкологии ДВ-МРТ может быть использована для проведения дифференциальной диагностики между имеющими близкие характеристики сигнала при рутинной МРТ менингиомами и невриномами (специфичность приближается к 100%), арахноидальными кистами и холестеатомами (специфичность 100%), диагностики абсцессов мозга и проведения дифференциального диагноза между абсцессами и другими процессами, имеющими кольцевидный тип контрастирования (злокачественные глиомы, метастазы, очаговые демиелинизирующие поражения).

5. Являясь высокочувствительным методом к изменениям ультрастуктуры тканей и выявлению различных морфологических составляющих патологического процесса ДВ-МРТ в нейрохирургической клинике может применяться для уточнения выбора точки проведения стереотаксической биопсии.

6. ДВ-МРТ может быть использована для выявления лучевого некроза после проведения лучевой терапии. Вместе с данными рутинной МРТ и МРТ с контрастированием ДВ-МРТ является важным методом проведения дифференциальной диагностики между ЛН и рецидивом опухоли.

7. ДВ-МРТ является важным методом динамического мониторинга и эффективности лечения у больных с ишемией мозга, воспалительными и демиелинизирующими заболеваниями.

178