Автореферат и диссертация по медицине (14.01.18) на тему:Нейровизуализация структурных и гемодинамических нарушений при тяжелой черепно-мозговой травме (клинико-компьютерно-магнитно-резонансно-томографические исследования)
Автореферат диссертации по медицине на тему Нейровизуализация структурных и гемодинамических нарушений при тяжелой черепно-мозговой травме (клинико-компьютерно-магнитно-резонансно-томографические исследования)
На правах рукописи
п
Захарова Наталья Евгеньевна
НЕЙРОВИЗУАЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРНЫХ И ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ ПРИ ТЯЖЕЛОЙ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЕ (КЛИНИКО-КОМПЬЮТЕРНО-МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНО-ТОМОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)
(14.01.18 - нейрохирургия 14.01.13 -лучевая диагностика, лучевая терапия)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук
2 8 ФЕВ 2013
Москва 2012 005050088
005050088
Работа выполнена в НИИ нейрохирургии нм.акад.H.H.Бурденко РАМН
Научные консультанты: академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор
академик- РАН и РАМН, доктор медицинских наук, профессор
Официальные оппоненты:
Гайдар Борис Всеволодович
Трофимова Татьяна Николаевна
Метелкина Людмила Петровна
Корниенко Валерий Николаевич
Потапов Александр Александрович
доктор медицинских наук, профессор, академик РАМН, профессор кафедры нейрохирургии Военно-медицинской Академии им. С.М. Кирова Министерства обороны доктор медицинских наук, профессор, директор научно-клинического и образовательного центра «Лучевая диагностика и ядерная медицина» Санкт-Петербургского Государственного университета доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник нейрохирургического отделения ФГБУ «Научный центр неврологии РАМН»
Ведущая организация: Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им.проф.А.Л.Поленова Минздравсоцразвития РФ
Защита состоится « » марта 2013 года в 13 часов на расширенном заседании Диссертационного совета Д 001.025.01 в ПИИ нейрохирургии им.акад.H.H.Бурденко РАМН по адресу: 125047 г.Москва, ул.4-я Тверская-Ямская,! 6.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке НИИ нейрохирургии им.акад.H.H.Бурденко РАМН и на сайте: www.nsi.ru
Автореферат разослан «_»_2013 года.
Ученый секретарь диссертационного совета, Д 001.025.01, доктор медицинских наук, ^
профессор ^r ,—/ Черекаев Василий Алексеевич
Актуальность проблемы
В большинстве развитых стран черепно-мозговая травма (ЧМТ) является основной причиной смерти и инвалидизации в популяции до 44 лет [Коновалов А.Н. и соавт., 1998-2002; Лихтерман Л.Б. и соавт.,1998; Яковенко И.В., 2008]. Согласно данным ВОЗ (2004), основная причина тяжелой ЧМТ в разных странах - это дорожно-транспортные происшествия (ДТП).
При дорожно-транспортных травмах доминируют механизмы ускорения-замедления в разных сочетаниях с ротационным компонентом и ударно-противоударными воздействиями, что обусловливает преобладание в структуре ЧМТ диффузных аксональных повреждений (ДАП), наряду с очаговыми и многоочаговыми ушибами мозга и внутричерепными кровоизлияниями [Корниенко В.Н. и соавт., 2003,2009; Ахадов Т.А. и соавт., 2005, Трофимова Т.Н. и соавт., 2005; Доровских Г.Н. и соавт., 2007, Крылов В.В.и соавт., 2010; Gennarelli Т., 1982, 1986; Reilly P. and Bullock R„ 2005].
До последнего времени не было метода точной прижизненной диагностики распространенности и тяжести ДАП, поскольку КТ и рутинные МРТ слабо дифференцировали такого рода повреждения [Gentry L., et al.,1988; Kelly A., et al., 1988]. Было показано, что при КТ-исследованиях только у 10% пациентов с ДАП в остром периоде выявляется классическая картина диффузного повреждения, характеризующаяся точечными геморрагиями в области мозолистого тела, на границе белого и серого вещества больших полушарий, а также в области ствола, чаще среднего мозга [Blumbergs P.,et al., 1994,1995]. В остром периоде, при микроструктурных повреждениях белого вещества, подкорковых образований, ствола мозга, которые не сопровождаются микрогеморрагиями, компьютерная томография обладает низкой чувствительностью. Данные отсроченных КТ могут быть относительно нормальными или характеризоваться атрофией мозга с расширением желудочков и субарахноидальных пространств [Whyte J.,et al., 1993; Diaz-Marchan P., et al.,1996]. Поэтому актуальным является использование более чувствительных методов диагностики диффузного аксонального повреждения мозга.
Применение МРТ в режимах T2-FLAIR и Т2*градиентного эха позволило более точно диагностировать и прогнозировать исходы тяжелой ЧМТ в зависимости от уровня повреждения полушарных и стволовых структур мозга [Firsching R., et al., 2001, Mannion R., et al.,2007]. Было показано, что диффузионно-взвешенная МРТ (ДВИ) выявляет повреждения, невидимые даже на Т2, Т2* и T2-FLAIR МРТ [Huisman T., et al.,2003]. Внедрение такого метода, как диффузионно-тензорная МРТ (ДТ МРТ), открыло новые возможности в количественной и качественной оценке повреждений проводящих путей головного мозга, получении их трехмерных изображений, и, тем самым, в клинических условиях, in vivo, визуализации степени выраженности ДАП [Liu A., et al., 1999; Arfanakis К., et.al.,2002; Huisman T.,et al. 2004; Wilde E.,et al.,2006; Benson R., et.al., 2007; Kim J„ et.al.,2008].
Было выявлено, в частности, что изменение показателей ДТ МРТ отражает последовательность процессов дегенерации аксонов и миелиновых оболочек проводящих путей, приводящих к их деструкции и атрофии через несколько месяцев и даже лет после ДАЛ [Naganawa S., et al., 2004; van der Knaap M., 2005; Xu J., et al., 2007; Rutgers D., et al., 2008; Sidaros A„ et.al.,2008; Sugiyama K., et al., 2009].
До последнего времени не было динамических исследований проводящих путей головного мозга с трехмерной реконструкцией как мозолистого тела, так и кортикоспинальных трактов при тяжелой степени ДАЛ. Остаются неясными также вопросы о том, какая степень деструкции проводящих путей приводит к грубым расстройствам сознания, дезинтеграции психической деятельности и нарушениям двигательных функций, возможно ли с помощью ДТ МРТ идентифицировать не только дегенерацию, но и регенерацию мозга в процессе восстановления нарушенных функций мозга.
В патогенезе ЧМТ большое значение имеет исследование нарушения мозгового кровообращения. Со времен классических работ Kety S., Schmidt С. [1948] постоянно ведутся поиски наиболее адекватных в клинике методов количественной оценки объемного регионарного мозгового кровотока, с использованием радиоактивного Хе, позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), однофотонной эмиссионной томографии (ОФЭКТ), компьютерной томографии со стабильным ксеноном (KT Хе), KT перфузии, перфузионно-взвешенной МРТ и др. [Кондаков E.H., 1976; Кривошапкин А.Л., 1982; Гайдар Б.В. 1984,1990; Глазман Л.Ю., и соавт., 1988; Шахнович А.Р. и соавт., 1996; Пронин И.Н. и соавт., 2005, 2007; Lassen N.A., et al., 1966,1976; Axel L., et al., 1980; König M., et al., 1998; Ritter A., et al., 1999; Latchaw R., et al., 2002; Haacke E., et al.,2010]. Каждый из этих методов имеет свои недостатки и преимущества, обусловленные разной доступностью, соотношением цены и качества, безопасностью для пациентов и.т.д.. Перфузионная KT - один из сравнительно новых методов малоинвазивной визуализации и количественного картирования мозгового кровотока, который может быть использован у пациентов с различной тяжестью состояния при сосудистых, опухолевых заболеваниях и травматических поражениях головного мозга [Пронин И.Н. и соавт., 2005; Axel L.,1980; Konig M. et al.,1998; Wintermark M. et al., 2001, 2004,2005].
В литературе имеются единичные сообщения о применении КТ-перфузии в оценке количественных показателей объемного регионарного мозгового кровотока, а также их прогностического значения при тяжелой черепно-мозговой травме (Wintermark M., et al., 2004, 2006). Однако, в них не учитывался доминирующий вид очагового или диффузного повреждения мозга, не были проведены исследования кровотока в стволе мозга.
Таким образом, актуальным является изучение структурных нарушений мозга с помощью разных последовательностей МРТ, а также состояния церебральной гемодинамики методом КТ-перфузии, что позволит выявить новые звенья патогенеза и критерии прогноза, а также оптимизировать диагностический алгоритм при тяжелой ЧМТ.
Цель исследования
Изучить структурные и гемодинамические нарушения головного мозга при тяжелой черепно-мозговой травме по данным динамических клинических и компьютерно-магнитно-резонансно-томографических исследований.
Задачи исследования
1. Исследовать взаимосвязь тяжести, локализации и уровня повреждения полушарных и стволовых структур мозга по данным клинических, КТ и МРТ сопоставлений.
2. Изучить клиническое значение диффузионно-тензорной МРТ при диффузных и очаговых повреждениях мозга.
3. Исследовать динамику структурных повреждений проводящих путей головного мозга на модели диффузного аксонального повреждения.
4. Определить особенности регионарного полушарного мозгового кровотока и кровотока в стволе мозга по данным перфузионной компьютерной томографии при очаговых и диффузных повреждениях мозга в остром периоде ЧМТ и в динамике.
5. Изучить прогностическое значение структурных и гемодинамических изменений головного мозга и разработать показания к динамическим КТ и МРТ-исследованиям с целью оптимизации диагностического алгоритма при тяжелой черепно-мозговой травме.
Научная новизна
Впервые предложена расширенная МРТ классификация локализации и уровня повреждения ствола мозга и полушарных корково-подкорковых структур, данные которой достоверно коррелируют с клинической оценкой тяжести состояния пострадавших по шкале комы и исходов Глазго, что свидетельствует о ее прогностическом значении.
Получены новые данные о патогенезе и динамике диффузных и очаговых повреждений мозга, количественных и качественных изменениях проводящих путей головного мозга.
Впервые показано, что диффузное аксональное повреждение, являясь пусковым механизмом дегенеративных изменений проводящих путей с их последующей атрофией, может рассматриваться в качестве клинической модели многомерного «расщепления мозга» с нарушением комиссуральных (межполушарных), ассоциативных (внутриполушарных) и проекционных (корково-подкорковых и подкорково-стволовых) трактов белого вещества.
Результаты исследования дополнили современную концепцию травматической болезни мозга новыми данными о структурной перестройке проводящих путей головного мозга в разные сроки после травмы с учетом динамики клинического состояния и исходов.
Изучены особенности регионарного мозгового кровотока и его взаимосвязь с тяжестью диффузного и очагового повреждения, смещениями и сдавлениями мозга.
Впервые, с помощью КТ-перфузии, установлены количественные параметры объемного кровотока в стволе мозга у пострадавших в коме вследствие травмы с учетом динамики и исходов травматической болезни.
Практическая значимость
Разработанные показания к использованию разных последовательностей МРТ (Т1, Т2, T2-FLAIR, диффузионно-взвешенное изображение - ДВИ, градиентное эхо Т2* (SWAN), ДТ МРТ), а также перфузионной KT позволяют оптимизировать диагностический алгоритм при тяжелой ЧМТ.
Сопоставление клинических признаков тяжести травмы и ее исходов, количественных и качественных показателей структурных повреждений мозга и сопутствующих изменений кровотока определило важные в практическом отношении прогностические критерии. Полученные данные позволяют использовать их для оптимизации тактики лечения тяжелой ЧМТ, что позволит улучшить ее исходы.
Разработанная классификация локализации и уровня поражения мозга с использованием разных последовательностей МРТ может быть полезным инструментом для создания банка данных по черепно-мозговой травме, проведения клинических исследований сравнительной эффективности методов интенсивной терапии и нейрохирургии.
Положения, выносимые на защиту
Среди основных причин тяжелой черепно-мозговой травмы доминируют дорожно-транспортные происшествия с преобладающим механизмом ускорения-замедления в разных сочетаниях с ротационным компонентом и ударно-противоударными воздействиями, что обусловливает превалирование в ее структуре диффузных аксональных повреждений (ДАП), наряду с очаговыми и многоочаговыми ушибами мозга и внутричерепными кровоизлияниями.
Применение МРТ в режимах T2-FLAIR, ДВИ, ДТИ повышает возможности нейровизуализации негеморрагических повреждений белого вещества, подкорковых образований, таламуса и ствола мозга, что следует учитывать при построении диагностического алгоритма.
Расширенная МРТ-классификация локализации и уровня повреждения ствола мозга и полушарных корково-подкорковых структур достоверно коррелирует с клинической оценкой тяжести состояния пострадавших по шкале комы и исходов Глазго, повышая прогностическое значение метода.
Диффузное аксональное повреждение является пусковым механизмом дегенеративных изменений проводящих путей с их последующей атрофией и может рассматриваться в качестве клинической модели многомерного «расщепления мозга» в результате повреждения комиссуральных, ассоциативных и проекционных трактов белого вещества.
Компьютерная томография в режиме перфузии обеспечивает быструю и прогностически значимую оценку объемного кровотока в полушарных и стволовых структурах мозга, наиболее низкие уровни которого регистрируются в очагах геморрагического повреждения.
Показатели объемного кровотока в стволе мозга у больных с тяжелой, средней тяжести и легкой травмой мозга характеризуются определенной стабильностью диапазона, и их критическое снижение наблюдается только при первичных геморрагических и вторичных дислокационных повреждениях ствола.
Применение диффузионно-тензорной МРТ и перфузионной компьютерной томографии в динамике с учетом биомеханики травмы и клинического состояния пациента существенно расширяют возможности диагностики и прогноза структурных и гемодинамических нарушений при черепно-мозговой травме и выбора лечебной тактики.
Апробация работы
Представленные в работе результаты доложены на: 1-ой научно -практической конференции нейрохирургов и неврологов Северо-Запада России. (Калининград 2005); IV съезде нейрохирургов России (Москва 2006); 31 Конгрессе Европейского общества нейрорадиологов (Geneva, Switzerland, 2006); V Международной конференции «Высокие технологии XXI века» (Бенидорм, Испания, 2006); Невском радиологическом форуме «Новые горизонты» (С.-Петербург, 2007); 5 Конгрессе нейрохирургов стран Причерноморья (Краснодарский край, Россия, 2007); 32 Конгрессе Европейского общества нейрорадиологов (Genoa, Italy, 2007); 13 Европейском мультидисциплинарном нейротравматологическом конгрессе (Heidelberg, Germany, 2008); 6 Конгрессе нейрохирургов стран Причерноморья (Istanbul, (Turkey, 2009); III Всероссийском национальном конгрессе «Радиология 2009» (Москва, 2009); Невском радиологическом форуме (С.-Петербург, 2009); Международной конференции по последним достижениям нейротравматологии (ICRAN-2010, С.-Петербург, 2010); Всемирном конгрессе нейрорадиологов (Bologna, Italy,2010); 14 Европейском конгрессе нейрохирургов (Rome, Italy, 2011); Невском радиологическом форуме (С.-Петербург, 2011); Сибирском международном нейрохирургическом форуме (ICRAN, Новосибирск, 2012); 36 Конгрессе Европейского общества нейрорадиологов (Edinburgh, Scotland, 2012); на сессии Ученого Совета НИИ нейрохирургии им. акад. H.H. Бурденко РАМН по итогам научно-исследовательских работ (Москва, 2011).
Официальная апробация диссертации состоялась 13 декабря 2012 года на расширенном заседании проблемной комиссии №3/12 НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н.Бурденко РАМН.
Публикации
Материалы диссертации опубликованы в виде 80 печатных работ в отечественных и зарубежных научных изданиях, 12 глав в 8 монографиях, включая одну монографию в соавторстве, а также 14 публикаций в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из 6 глав, включает следующие разделы: введение, обзор литературы, клинические наблюдения и методы исследования,
результаты собственных исследований и их обсуждение, заключение, выводы, практические рекомендации, указатель литературы, включающий 289 источников (53 отечественных и 236 зарубежных). Диссертация изложена на 250 страницах и содержит 36 таблиц и 86 рисунков.
Внедрение результатов работы
Основные положения работы внедрены в лечебно-диагностическую практику ФГБУ «НИИ нейрохирургии им.акад.Н.Н.Бурденко» РАМН. Публикация результатов в рецензируемых журналах, монографиях под редакцией академика РАН и РАМН А.Н.Коновалова (2005,2012), академика РАН и РАМН А.А.Потапова (2003), академика РАМН В.Н.Корниенко (2006,2008,2009). Выступления на российских и международных конференциях, включение новых данных о патогенезе, диагностических и прогностических критериев травматической болезни мозга в лекционные программы курсов и обучающих семинаров повышения квалификации нейрохирургов, рентгенологов, неврологов, анестезиологов-реаниматологов, лекционную программу обучающих курсов Всемирной федерации нейрохирургических обществ.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Работа выполнена на базе отделения рентгенохирургических методов диагностики и лечения НИИ нейрохирургии (зав.отделением академик РАМН профессор, д.м.н. Корниенко В.Н.).
В анализ включено 208 пациентов с диагнозом черепно-мозговая травма (16% от поступивших в институт с 2002 по 2012 годы), обследованных в остром, подостром и отдаленном периодах, наряду с общепринятыми клинико-инструментальными методами, при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ) в режимах Tl, Т2, T2-FLAIR, диффузионно-взвешенное изображение (ДВИ), диффузионно-тензорное МРТ (ДТ МРТ), градиентное эхо - Т2* (в современной модификации - SWAN), а также при помощи перфузионной компьютерной томографии (КТ-перфузии).
Основную группу (96,2%) обследованных составили пациенты в возрасте от 6 до 59 лет, причем половина из них (54,8%) была в молодом возрасте до 29 лет, женщин было 62 (29,8%), мужчин - 146 (70,2%). Преобладающими причинами травмы были дорожно-транспортные происшествия с участием автомобилей и мотоциклов (65,4%), затем избиения (16,8%), падения с высоты роста и большой высоты (12%), прочие механизмы составили 5,8 %.
Для оценки клинического состояния пациентов и исходов травмы использованы общепринятые шкалы и подходы (Шкапа комы Глазго (ШКГ), Шкала исходов Глазго (ШИТ), оценка неврологического статуса и др.). Тяжесть состояния пострадавших при поступлении варьировала от 3 до 15 (в среднем 7) баллов по шкале комы Глазго, подавляющее количество пациентов находились в коме — 8 и менее баллов по ШКГ (п=139, 66,8%). По шкале исходов Глазго -у 42 (20,2%) пациентов был хороший исход, у 61 (29,3%) - умеренная инвалидизация, у 77 (37%) -тяжелая инвалидизация, у 16 (7,7%) - вегетативное
состояние, у 12 (5,8%) - летальный исход. Корреляционный анализ по Спирмену показал высокодостоверную зависимость между исходами травмы по шкале Глазго и тяжестью состояния пострадавших по шкале комы Глазго (R= 0,61, р <0,01), что свидетельствует об адекватном применении обеих шкал, как при оценке тяжести травмы, так и ее исходов.
Для оценки КТ-признаков диффузного аксонального повреждения мозга использовали классификацию Marshall L., et al., (1991). Данные MPT при тяжелой ЧМТ оценивали по МРТ-градации Firsching R., et al., (2001). Для анализа собственных наблюдений, включающих ЧМТ разной степени тяжести, была разработана МРТ-классификация локализации и уровня повреждения (изложено в «Результаты исследования и их обсуждение»),
ДТ МРТ проведены у 63 пациентов с тяжелым ДАП на 1-21 сутки после травмы. Количественные исследования выполнены у 22 из 63 пациентов, а также у 8 здоровых добровольцев (контрольная группа) в возрасте от 22 до 57 лет (средний возраст - 33 года). Все эти 22 пациента на момент поступления в институт были в коме (4-8 баллов по Шкале комы Глазго, в среднем 6 баллов) длительностью от 3-х до 20 суток (в среднем 12 суток). В динамике с помощью ДТ МРТ было исследовано 22 пациента из 63.
Для изучения особенностей регионарного полушарного мозгового кровотока при тяжелой травме мозга проанализированы данные КТ-перфузии 40 пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой в коме. У 27 (67,5%) из них травма получена в автоаварии, у 10 (25%) - в результате нападения или во время драки и у 3 (7,5%) - при падении с высоты роста или большей высоты. Тяжесть состояния к моменту поступления в институт варьировала по шкале комы Глазго от 4 до 8 баллов (6±1,5). В динамике КТ-перфузионные исследования проведены 24 пациентам, тяжесть состояния к моменту поступления в институт у 21 пострадавшего была от 4 до 8 баллов по шкале комы Глазго (6,4±1,5) и у трех - от 9 до 11 баллов. Первое исследование кровотока у 12 пациентов было проведено на 1-3 день после травмы, у 8 пациентов - на 4 - 8 день иу4-на12-14 день после травмы. Второе исследование кровотока у 14 пациентов выполняли на 5 - 14 день после травмы, у 9 - на 15-34 день после травмы, и у одного - на 60 день после травмы.
У 20 пациентов с тяжелой травмой в коме кровоток однократно исследовали в стволе мозга, а у 18 - в динамике, устанавливая области интереса на уровне покрышки и симметрично в обеих ножках среднего мозга. Исследования кровотока в стволе мозга также проведены у 4-х пациентов с легкой травмой в сознании и умеренном оглушении.
Исследование регионарного мозгового кровотока с помощью КТ-перфузии проводили при отсутствии у пациента какой-либо реакции на йод-содержащие, включая рентгеноконтрастные, препараты (со слов родственников и при условии их информированного согласия), а также после утверждения аннотации исследования Ученым советом института. Решение о проведении перфузионного КТ-исследования принималось на основании совместного
обсуждения с участием нейрохирургов, неврологов, нейрореаниматологов и нейрорентгенологов, предполагая, что данные о состоянии объемного регионарного мозгового кровотока (rCBF) будут полезны для оптимизации лечебной тактики у каждого конкретного пациента. При этом принимали во внимание рекомендации по безопасному использованию перфузионной КТ-методики [Latchaw R., et al., 2002; Wintermark M., et al., 2000; Wintermark M., 2010]. Ни в одном наблюдении не было отмечено каких-либо реакций на введение рентгеноконтрастного вещества.
Каждому пациенту сначала выполняли обзорную стандартную КТ на сканерах Brilliance-6 (Philips), Light Speed-16 (General Electric) для определения локализации уровней 4 сечений для перфузионного исследования. Протокол исследования содержал следующие параметры: для СКТ Brilliance-6: время исследования — бОсек.; количество срезов — 60; режим сканирования -непрерывное (continuous scan); интервал между срезами - 1 сек. (за каждую секунду по изображению для 4-х уровней); количество срезов х толщина среза -4x6 мм; напряжение на рентгеновской трубке (пиковое) - 90kVp; ток трубки - 200 мА; общее количество срезов - 240. Для СКТ LightSpeed-16: время исследования - 50 сек.; количество срезов - 50; режим сканирования - Cine; интервал между срезами - 1 сек (за каждую секунду получали по изображению для 4-х уровней); количество срезов х толщина среза -4x5 мм; напряжение на рентгеновской трубке (пиковое) - 80kVp; ток трубки - 200 мА; общее количество срезов - 200.
Контрастное вещество в объеме 40мл с высокой концентрацией препаратов йода (и 20 мл физиологического раствора после контрастного вещества) вводили болюсно в кубитальную или подключичную вену с помощью автоматического шприца со скоростью 4 мл/сек (для детей — 20 мл со скоростью 2мл/сек). Данные обрабатывали в режиме off-line на рабочей станции (алгоритм обратной свертки - Perfusion 1 GE). Эквивалентная доза при КТ-перфузии - 3.2 мЗв, средняя эквивалентная доза на все исследование (включающее локализер, обзорную КТ, КТ-перфузию) - 5,7мЗв.
Количественная оценка основных показателей кровотока осуществлялась по трем параметрам: объемный регионарный мозговой кровоток (rCBF в мл/100г/мин), регионарный объем крови (rCBV в мл/100г) и среднее время транзита контрастного вещества (МТТ в сек) [Пронин И.Н. и соавт., 2007, Wintermark М., et al., 2000, 2004]. Всем пациентам проводили анализ кровотока в трех сосудистых бассейнах каждого полушария — передней мозговой артерии (ПМА), средней мозговой артерии (СМА) и задней мозговой артерии (ЗМА). Кроме того, у части пациентов исследования кровотока выполняли в очагах повреждения корково-подкорковых образований, в симметричных структурах противоположного полушария, а также в стволе мозга.
В качестве контроля использовали показатели кровотока, полученные с помощью аналогичного метода КТ-перфузии у пациентов без признаков церебрального повреждения [Wintermark М. et al., 2004]. При этом в качестве «нормальных» значений кровотока принимали показатели, которые находились
в диапазоне средней величины ± 2 стандартных отклонения, учитывая тот факт, что в область интереса были включены как серое, так и белое вещество мозга, где абсолютные значения существенно различаются. Таким образом, диапазон «нормальных» значений составил: для rCBF от 28,6 до 69,0 (в среднем 48,8 ± 10,1 мл/100г/мин), для rCBV - от 2,1 до 4,5 (в среднем 3,3±0,6 мл/100г), для -МТТ - от 2,7 до 5,9 (в среднем 4,3±0,8 сек). Кроме того, принимались во внимание особенности зон интереса в разных сосудистых бассейнах и в очагах ушибов.
МРТ-исследования были проведены на MPT 1.5Т (Signa Excite, GE) и З.ОТ (General Electric Signa HDxt) в режимах TI, T2, T2-FLAIR, градиентного эха (Т2*, или SWAN), режиме диффузии (Ь=1000) (в аксиальной проекции).
Диффузионно-тензорную МРТ проводили с использованием импульсной последовательности ДВ SE EPI в трех проекциях со следующими параметрами - для MPT 1,5Т: TR/TE, мсек - 8000/93,2; направления диффузионного градиента и повторы - 6/4; матрица - 256/256; толщина среза/зазор, мм - 5/0; поле обзора, см /размер вокселя (ммЗ) - 24/1,9x1,9x5; 27 срезов; всего 189 изображений; продолжительность исследования- 4 мин в одной проекции [Пронин И.Н. и соавт., 2008]; для MPT 3,0Т TR/TE, мсек -8000/96; направления диффузионного градиента и повторы - 33/2; матрица -256/256; толщина среза/зазор, мм — 4/0; поле обзора, см /размер вокселя (ммЗ) — 24/1,9x1,9x4; продолжительность исследования - 3 мин. 40сек. в одной проекции. Данные пересылались на рабочую станцию, оснащенную специализированным программным обеспечением для обработки ДТИ и трактографии.
Были получены показатели измеряемого коэффициента диффузии (ИКД) и фракционной анизотропии (ФА, характеризует пространственную ориентацию волокон, отражая степень однонаправленности, целостности трактов белого вещества) билатерально: в колене и валике мозолистого тела, в заднем бедре внутренней капсулы (ЗБВК), ножках мозга, на уровне моста (по ходу пирамидных, в частности, кортикоспинальных трактов, КСТ). Области интереса устанавливали вручную в проекции изучаемых анатомических структур вне зависимости от наличия или отсутствия очагов повреждения, и они включали количество пикселей, соответствующее размерам изучаемой анатомической структуры на данном срезе. Средние показатели ИКД и ФА со стандартными отклонениями были получены как для пациентов, так и для контрольной группы в одних и тех же анатомических структурах.
Для построения трехмерного изображения мозолистого тела (МТ) первоначальное определение зоны интереса осуществлялось на среднесагиттальном уровне вокруг МТ на двухмерных картах фракционной анизотропии. Построение трехмерных изображений кортикоспинальных трактов (КСТ) осуществлялось с определения начальной зоны интереса на уровне моста, по ходу КСТ с двух сторон, и конечной зоны интереса на 5-10 мм ниже уровня моторной коры.
При анализе результатов принято во внимание то обстоятельство, что в указанный период лечебно-диагностическая тактика строилась с учетом рекомендаций по лечению ЧМТ, основанных на принципах доказательной медицины.
Статистический анализ
Данные обследования и результатов лечения всех пациентов были занесены в электронную базу данных. Статистическая обработка полученных данных и анализ результатов исследования выполнены с использованием программы Excel и прикладных статистических пакетов STATISTICA 6.0, 8.0 for Windows, «R». Расчет проводился для относительных, абсолютных и ранговых величин. Данные статистического анализа: минимальные и максимальные значения, средние значения, ошибки средних, медианы, стандартные отклонения, 10% и 90% персентили, коэффициенты ранговой корреляции Спирмена, уровни статистической значимости заносили в таблицы. Для выявления статистической достоверности различий между измерениями в зонах интереса справа и слева у пациентов и контрольных объектов был применен t-критерий Стьюдента, различия в группах определяли также при помощи критерия однородности %, а также критерия однородности Wilcoxon (различия признавались существенными при р<0,05). Для исследования зависимости между ИКД, ФА и ШКГ, ШИТ был произведен расчет коэффициентов ранговой корреляции Спирмена.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Расширенная МРТ градация уровня поражения мозга
МРТ-исследования проведены у 162 пациентов в остром и подостром периодах ЧМТ разной степени тяжести. У 71 пациента (48%) МРТ исследования были выполнены на 1—7 сутки после травмы, у 33% — на 8 —14 сутки и у 19% - на 15 -21 сутки (в среднем 8,7±5,7 суток). На основе использования современных последовательностей МРТ больных распределили на 8 групп с учетом локализации и уровня повреждения мозга, причем каждая последующая группа могла включать в себя признаки предыдущих. Это позволило в дальнейшей работе использовать новую классификацию с применением дифференцированной оценки повреждений полушарных и стволовых структур:
1 - отсутствие признаков паренхиматозных повреждений;
2 — очаги повреждений корково-субкортикальной локализации, белое вещество;
3 - повреждение мозолистого тела ± 2;
4 — повреждение подкорковых образований и/или таламуса с одной или двух сторон ± (2 - 3);
5 — одностороннее повреждение ствола на любом уровне ± (2— 4);
6 - двухстороннее повреждение ствола на уровне среднего мозга ±(2 - 4);
7 - двухстороннее повреждение ствола на уровне моста ± (2 — 6);
8 - двухстороннее повреждение продолговатого мозга ± (2 - 7).
В нашей серии пациентов, у 41 из 162 или не было повреждений, или были только кортикально-субкортикальные, частота комы в этой группе не превышала 30 % и неблагоприятных исходов было 13 %, а далее, с вовлечением мозолистого тела, подкорковых и стволовых структур процент больных в коме и неблагоприятных исходов возрастал (Табл.1).
Таблица. 1
Распределение пострадавших в зависимости от уровня и локализации повреждения мозга по данным МРТ, тяжести состояния и исходам травмы
МРТ уровень/локализация повреждения мозга Всего В коме ШКГ<8 Исход по ШИТ 1-3
1 Отсутствие повреждений 10 1 10% 0 0
2 Корково-субкортикальный, белое вещество 31 9 29% 4 13%
3 Мозолистое тело ±2 24 16 67% 7 29%
4 Базальные ядра, внутренняя капсула, таламус ± (2-3) 21 12 57% 10 48%
5 Одностороннее повреждение ствола на любом уровне ±(2-4) 29 25 86% 15 52%
6 Двухстороннее повреждение среднего мозга ± (2-4) 30 28 93% 27 90%
7 Двухстороннее повреждение моста ±(2-6) 15 14 93% 15 100%
8 Двухстороннее повреждение продолговатого мозга±(2-7) 2 1 50% 1 50%
Всего 162 106 65% 79 49%
Из 162 пострадавших у 2-х были выявлены повреждения продолговатого мозга, поэтому мы посчитали необходимым ввести 8 градацию повреждений (Рис.1). Анализ МРТ-данных показал, что частота повреждения ствола увеличивается с нарастанием тяжести травмы мозга и достигает 80 % в случаях глубокой комы (Рис.2).
ШШШШШШШШаш
Рис.1. Ж., 22 года. Травма в автоаварии. Оглушение (Пбаллов по ШКГ), бульбарные нарушения, тетрасиндром. МРТ на 5 сутки после травмы (Т2-FLAIR МРТ - А-Г) выявляет двухстороннее повреждение продолговатого мозга, моста и среднего мозга, а также повреждение таламуса и подкорковых образований справа (8 - градация уровня повреждения).
ей, Повреждение ствола, % | | Уровень смертности, %
Рис.2. Частота первичных и вторичных повреждений ствола мозга (по данным МРТ) у пациентов с ЧМТ разной степени тяжести (по Шкале комы Глазго)
Изменения в стволе и мозолистом теле, т.е. признаки диффузного повреждения, были обнаружены у 2-х из 27 пациентов с легкой травмой (13-15 баллов по Шкале комы Глазго) (Рис.3.)
Рис.3. МРТ-данные при легкой травме, ДАП. Автоавария, кратковременная утрата сознания, ШКГ=15, парез III нерва справа: полуптоз, анизокория D>S, расходящееся косоглазие. А,Б - Т2-FLAIR МРТ - повреждения в правой ножке мозга, мозолистом теле.
Шкала комы и исходов Глазго в настоящее время являются наиболее прогностически значимыми шкалами для оценки тяжести ЧМТ и ее исходов, в нашей работе они достоверно коррелировали с данными, полученными при помощи новой классификации повреждения мозга с учетом корково-субкортикальных структур, мозолистого тела, подкорковых образований, таламуса и стволовых структур: со Шкалой комы Глазго Ri= -0,62, р<0,01, со Шкалой исходов Глазго - R2=-0,72, р<0,01.
Эти данные свидетельствуют о высокой чувствительности разработанной МРТ классификации в оценке тяжести травматического повреждения мозга и о ее высокой прогностической значимости.
Количественная и качественная оценка состояния проводящих путей головного мозга с помощью диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии в норме и при диффузных аксональных
повреждениях
Количественные исследования с помощью ДТ МРТ выполнены у 22 пациентов с тяжелым ДАП в коме и у 8 здоровых добровольцев (контрольная группа). Для более подробного анализа результатов исследований пострадавшие с ДАП клинически были разделены на три подгруппы: 1) без явных признаков пирамидной недостаточности (п=7), 2) с наличием одностороннего гемипареза разной степени (п=11) и 3) с наличием тетрапареза (п=4).
Сравнение средних величин ФА в контрольной группе не выявило достоверной разницы между билатеральными показателями в зонах интереса. В связи с этим все билатеральные показатели контрольной группы были усреднены.
Результаты сравнения билатеральных показателей ФА у 7 пациентов без парезов представлены в таблице 2.
Таблица 2
Сравнение билатеральных показателей ФА у пациентов без парезов (п=7)
Показатели ФА
Зона интереса_Справа_Слева_£
КСТ* на уровне: - ЗБВК** 0,714± 0,02 0,695 ± 0,02 0,081
- ножек мозга 0,717 ±0,038 0,698 ± 0,049 0,451
- моста 0,573 ± 0,04 0,553 ± 0,04 0,317
Колено мозолистого тела 0,755±0,045 0,739 ± 0,045 0,526
Валик мозолистого тела 0,787 ±0,051 0,786 ±0,051 0,965
* - кортикоспинальный тракт
**- заднее бедро внутренней капсулы
Как видно из таблицы 2, показатели ФА правой и левой стороны по ходу кортикоспинальных трактов у пациентов без двигательных нарушений достоверно не отличались, поэтому также были усреднены. Средние показатели
ФА этой группы пациентов были сопоставлены с показателями контрольной группы (Табл.3).
Таблица 3
Сравнение показателей ФА у пациентов без парезов (п=7) и контрольной
_группы (п=8, усредненные данные)_
Показатели ФА
Зона интереса Контрольная группа Пациенты Р
КСТ* на уровне:
-ЗБВК** 0,704±0,02 0,643 ±0,111 0,041
- ножек мозга 0,708±0,044 0,625 ±0,101 0,0007
— моста 0,563±0,04 0,510 ±0,082 0,013
* - кортикоспинальный тракт
** — заднее бедро внутренней капсулы
Было обнаружено статистически значимое снижение ФА по ходу КСТ у пациентов по сравнению с аналогичными показателями контрольной группы.
У 11 пациентов с гемипарезами установлено статистически значимое снижение ФА на уровне ножек мозга (р<0,05) на гомолатеральной парезу стороне, по сравнению с контрольной группой (Табл.4).
Таблица 4
Сравнение показателей ФА на гомолатеральной парезу стороне у пациентов
_(п=11) и в контрольной группе (п=8, усредненные данные)_
Показатели ФА
Зона интереса Контрольная группа Пациенты Р
КСТ* на уровне:
-ЗБВК** 0,704±0,02 0,677 ± 0,092 0,296
- ножек мозга 0,708±0,044 0,666 ± 0,068 0,034
- моста 0,563±0,04 0,528 ±0,111 0,192
* - кортикоспинальный тракт
** — заднее бедро внутренней капсулы
Статистически достоверные различия были обнаружены между показателями ФА на уровне ЗБВК и ножек мозга на контрлатеральной гемипарезу стороне у пациентов и в контрольной группе (Табл.5).
Таблица 5
Сравнение показателей ФА на контрлатеральной гемипарезу стороне (п=11) и показателей, полученных в контрольной группе (п=8, усредненные данные) по
ходу кортикоспинальных трактов
Показатели ФА
Зона интереса Контрольная группа Пациенты Р
КСТ* на уровне: -ЗБВК** 0,704±0,02 0,590 ±0,136 0,0065
- ножек мозга 0,708±0,044 0,585 ±0,126 0,0011
- моста 0,563±0,04 0,509 ± 0,096 0,055
* - кортикоспинальный тракт
** — заднее бедро внутренней капсулы
Было проведено сравнение показателей ФА на гомо- и контрлатеральной сторонах у пациентов с гемипарезами, выявившее снижение анизотропии на контрлатеральной гемипарезу стороне на уровне ЗБВК и среднего мозга (Табл.6).
Таблица 6
Сравнение показателей ФА у 11 пациентов с гемипарезами на гомо- и
контрлатеральной стороне по ходу кортикоспинальных трактов.
Показатели ФА
Зона интереса Гомолатеральная Контрлатеральная Р
КСТ* на уровне: -ЗБВК** 0,677±0,092 0,590 ±0,136 0,046
- ножек мозга 0,666±0,068 0,585 ±0,126 0,036
- моста 0,528±0,111 0,509 ± 0,096 0,335
* - кортикоспинальный тракт
** - заднее бедро внутренней капсулы
Исследование выявило значимое снижение ФА по ходу кортикоспинальных трактов у 4 пациентов с тетрапарезами по сравнению с контрольной группой (Табл.7).
Таблица 7
Сравнение показателей ФА у пациентов с тетрапарезами (п=4) и в контрольной
группе (п=8)
Показатели РА
Зона интереса Контрольная группа Пациенты Р
КСТ* на уровне: -ЗБВК** 0,704±0,02 0,634±0,071 <0,00001
- ножек мозга 0,708±0,044 0,579±0,151 <0,00001
— моста 0,563±0,04 0,477±0,076 <0,00001
* - кортикоспинальный тракт
** - заднее бедро внутренней капсулы
Исследования показали, что показатели ФА в мозолистом теле и по ходу пирамидных трактов достоверно коррелировали (р<0,01) с исходами у пациентов, обследованных на 10-17 сутки (Табл.8). Вместе с тем, не было получено достоверной корреляции между исходами и исследуемыми показателями, полученными в период до 10 суток после травмы.
Таблица 8
Взаимосвязь исходов, показателей ФА у пациентов, обследованных на 10-17
сутки
ФА коэффициент корреляции) Р
ЗБВК* 0,660 0,0004
Средний мозг 0,390 0,059
Мост 0,635 0,0008
Колено МТ** 0,534 0,007
Валик МТ 0,415 0,044
* — заднее бедро внутренней капсулы ** — мозолистое тело
Для всех групп пациентов с ДАП: без парезов (7), с односторонним парезом (11), с тетрапарезами (4) и в контрольной группе (8) были проведены сравнения средних показателей ФА в колене и валике мозолистого тела (Табл.9).
Таблица 9
Сравнение средних значений показателей ФА в колене и валике мозолистого
тела (МТ) у пациентов с ДАП и в контрольной группе
ФА
Зона интереса Контроль Без парезов Р
Колено МТ 0,748±0,044 0,655±0,075 0,0046
Валик МТ 0,786±0,049 0,639±0,119 0,007
Контроль Односторонний парез Р
Колено МТ 0,748±0,044 0,625±0,129 0,001
Валик МТ 0,786±0,049 0,604±0,128 0,0001
Контроль Тетрапарез Р
Колено МТ 0,748±0,044 0,607±0,090 0,0003
Валик МТ 0,786±0,049 0,532±0,171 0,0003
Контроль Все пациенты Р
Колено МТ 0,748±0,044 0,656±0,115 0,0007
Валик МТ 0,786±0,049 0,643±0,142 0,0001
Как видно из таблицы 9, во всей группе пациентов с ДАП, а также трех подгруппах (без парезов, с геми- и тетрапарезами) средние показатели ФА в колене и валике мозолистого тела были достоверно ниже, чем в контрольной группе (р<0,01).
Как показали наши исследования у здоровых добровольцев, средние показатели ФА достоверно не отличались на симметричных уровнях обоих кортикоспинальных трактов. Вместе с тем, у здоровых добровольцев средние значения ФА по ходу кортикоспинальных трактов на уровне моста были достоверно ниже, чем на уровне ножек мозга и заднего бедра внутренней капсулы (р<0,05). Эти результаты подтверждают морфологические данные о том, что плотность волокон КСТ существенно выше на уровне ЗБВК и ножек мозга, чем на уровне моста, где имеются его пересечения с поперечными волокнами [Kamada К:, et al., 2007; Хейнс Д., 2008]. Следовательно, показатели анизотропии диффузии достоверно отражают степень интегрированности и однонаправленности проводящих волокон белого вещества головного мозга, что следует учитывать при исследовании различной церебральной патологии.
Наши исследования показали, что в первые 2-17 дней после тяжелого диффузного повреждения мозга, которое сопровождалось развитием комы и, в последующем, различной степенью инвалидизации, имеют место обширные изменения структуры проводящих путей мозолистого тела и кортикоспинальных трактов. Это подтверждает результаты более ранних
нейроморфологических исследований ДАП [Касумова С.Ю., 1989, Ромодановский П.О., 1990]. Наиболее чувствительным индикатором повреждения проводящих путей при ДАП в ранние сроки после травмы явились показатели фракционной анизотропии. Достоверное снижение этих показателей, по сравнению с нормой, было выявлено как в структурах мозолистого тела, так и кортикоспинальных трактах на разных уровнях у всей группы пострадавших с тяжелой степенью ДАП. Вполне очевидно, что подгруппы пациентов с гемипарезами и тетрапарезами характеризовались более выраженной степенью инвалидизации, оцененной по шкале исходов Глазго через 6 месяцев после травмы. Характерной особенностью подгруппы пострадавших без гемипарезов с наиболее благоприятными исходами ДАП явилось достоверное снижение показателей ФА во всех исследуемых структурах, однако, без четкой асимметрии показателей на аналогичных уровнях КСТ. В то же время у пострадавших второй подгруппы с четкими клиническими признаками односторонней пирамидной симптоматики показатели ФА на уровне заднего бедра внутренней капсулы и ножек мозга на контрлатеральной гемипарезу стороне были достоверно ниже, чем в контрольной группе. Кроме того, показатели ФА по ходу КСТ достоверно различались на гомо- и контралатеральной гемипарезу стороне также на уровне ЗБВК и ножек мозга. Наиболее низкие значения ФА с двух сторон на всех уровнях КСТ были получены у 4 пострадавших с тетрапарезом и исходами в глубокую инвалидизацию или вегетативное состояние.
Все изложенные выше данные свидетельствуют о том, что фракционная анизотропия достоверно отражает повреждение кортикоспинальных трактов при ЧМТ, что является причиной пирамидной симптоматики. Выявленная в нашей работе достоверная корреляция между исходами ДАП и показателями ФА в мозолистом теле и по ходу КСТ, полученная на 10-17 сутки после травмы указывает на высокую прогностическую значимость анизотропии диффузии.
Таким образом, первичное повреждение проводящих путей (в частности, в структурах КСТ и мозолистого тела) при ДАП приводит к аксональной дегенерации, вызывающей более существенное снижение фракционной анизотропии со 2-3 недели после травмы.
В представленной работе впервые были проведены исследования проводящих путей, как мозолистого тела, так и кортикоспинальных трактов в динамике с их трехмерной реконструкцией при тяжелой степени диффузных повреждениях (п=22) (в сроки 1 - 36 месяцев после травмы). Кроме того, у 7 пациентов ДТ МРТ исследования были выполнены три и более раз.
Анализ первых МРТ-исследований, выполненных в сроки от 2 до 21 суток после травмы показал, что у четырех из 22 пациентов были признаки только полушарных повреждений, а у 18 пациентов, наряду с полушарными повреждениями, выявляли признаки повреждения ствола на уровне среднего мозга (п=16) и моста (п=2).
Качественный анализ данных ДТ МРТ с построением трехмерных изображений проводящих путей показал, что при первом исследовании в сроки от 2 до 21 суток после травмы у четырех пациентов структура мозолистого тела и у пяти пациентов структура кортикоспинальных трактов не отличалась от аналогичных изображений у здоровых добровольцев. Причем нормальные трехмерные структуры МТ и КСТ при первом исследовании наблюдались как у пациентов с благоприятным исходом, так и с исходом в тяжелую инвалидизацию.
У трех пациентов при повторном исследовании через месяц после травмы структура МТ оставалась нормальной, один из них к этому времени достиг хорошего восстановления, другой — умеренной инвалидизации, а состояние третьего соответствовало тяжелой инвалидизации, однако при оценке его через три года после травмы было выявлено, что он достиг хорошего восстановления.
У 12 пациентов при повторных исследованиях в разные сроки после травмы и длительностью комы от 3 до 17 суток наблюдали уменьшение «плотности» или укорочение волокон, отходящих от МТ с явлениями частичной его атрофии. Через три месяца после травмы 10 из 12 этих пациентов оставались глубокими инвалидами с психическими и неврологическими нарушениями, двое восстановились до умеренной инвалидизации.
У семи других пациентов в сроки от 3 до 20 недель после травмы и комы длительностью от 6 до 22 суток наблюдалось значительное обеднение и потеря волокон мозолистого тела с признаками выраженной его атрофии. Четверо из этих 7 пациентов через два месяца после травмы еще оставались в вегетативном состоянии и трое — в состоянии глубокой инвалидизации с признаками грубых психических и неврологических нарушений (Рис.4,5). Один из этих 7 пациентов скончался через 7 мес., будучи в вегетативном состоянии; 5 - оставались в состоянии тяжелой инвалидизации (грубые психические и неврологические расстройства), одна пациентка в состоянии тяжелой инвалидизации (гемипарез) восстановилась до умеренно выраженных когнитивных и эмоционально-личностных расстройств.
Рис.4. MPT - исследование пациентки 22 лет с ДАЛ и неблагоприятным исходом
(тяжелая инвалидизация,
тетрапарез). При первом исследовании на 4 сутки после травмы в режиме T2-FLAIR (а,в), SWAN (б) определяются очаги повреждения на уровне мозолистого тела, моста и среднего мозга. При втором МРТ-исследовании на 33 сутки (T2-FLAIR (г,е), карта фракционной анизотропии в сагиттальной проекции (д)) и третьем исследовании через 4 месяца (T2-FLAIR — ж, и; карта ФА — з) выявляются атрофические изменения
больших полушарий, ствола и мозолистого тела.
Рис.5. Динамика данных МР-трактографии у той же пациентки. Первое исследование (4 сутки - а,б) -определяется частичное отсутствие визуализации волокон передней трети мозолистого тела, кортикоспинальные тракты относительно симметричны. Второе исследование - 33 сутки (в,г) -визуализируются лишь отдельные восходящие волокна в средней трети, а также в колене и валике мозолистого тела, асимметрия КСТ -истончение волокон слева. Третье исследование через 4 месяца (д,е) - определяются только отдельные волокна в области колена и валика мозолистого тела, грубое асимметричное истончение КСТ.
У 18 пациентов с верифицированными на МРТ признаками повреждения ствола мозга выявлялись асимметрия или двухстороннее уменьшение «плотности» кортикоспинальных трактов. В клинической картине у них отмечались явные признаки пирамидной недостаточности в виде геми- и тетрапарезов (Рис.6,7).
Рис.6. МРТ-исследования пациентки 23 лет с ДАП и неблагоприятным исходом (тяжелая инвалидизация, глубокий левосторонний гемипарез). При первом исследовании на 10 сутки определяется очаг геморрагии в области правой ножки мозга и медиальных отделов правого зрительного бугра, участок изменения MP-сигнала от левых отделов валика мозолистого тела (а, в - TZ-FLAIR, б - Т1). При втором исследовании на 37 сутки отмечается умеренно выраженная диффузная атрофия мозга, значительное уменьшение очага геморрагии в правой ножке мозга (г,е - T2-FLAIR, д - Т1 режим). При третьем исследовании (77 сут.) рутинные MP-данные мало отличались от данных второго МРТ (не представлены).
Рис. 7. Динамика данных МР-трактографии у той же пациентки. При первом исследовании на 10 сутки (а — в) определяется частичное укорочение и отсутствие части волокон, преимущественно задней половины МТ, легкая асимметрия КСТ. При втором исследовании на 37 сутки (г - е) определяется отрицательная динамика в виде прогрессирования атрофических изменений МТ, более явная асимметрия КСТ - истончение волокон справа. На 77 сутки (ж - и) данные МР-трактографии явно не отличались от данных 2-го исследования.
Следует подчеркнуть, что у больных анализируемой группы, как при первом, так и втором исследовании отмечалось снижение показателей фракционной анизотропии на разных уровнях КСТ с одной или двух сторон.
В табл.Ю показана динамика параметров ФА у пациентки, представленной на рис.6,7: при первом исследовании показатели фракционной анизотропии были достоверно ниже нормы в колене и валике мозолистого тела, по ходу кортикоспинальных трактов на уровне среднего мозга и заднего бедра внутренней капсулы справа, а также на уровне моста с двух сторон. При повторном исследовании на 37 сутки после травмы показатели анизотропии в валике и колене мозолистого тела достоверно увеличились, и эта тенденция сохранялась к 77 суткам после травмы. На 11 сутки после травмы у этой пациентки появились признаки выхода из комы и последующего восстановления речевого контакта. При этом выявлялся глубокий спастический левосторонний гемипарез. Из табл. 10 видно также, что средние значения ФА
справа (по ходу кортикоспинальных трактов) были достоверно ниже, чем слева, и также были достоверно ниже нормы к моменту последнего исследования. При этом через 16 месяцев после травмы пациентка все еще оставалась глубоким инвалидом с признаками левостороннего спастического гемипареза.
Таблица 10
Динамика показателей ФА в разных структурах мозга у пациентки 23 лет с
_исходом в глубокую инвалидизацию_
ФА Отличие от нормы (р)
Структуры Время после травмы (сутки) Время после травмы (сутки)
10 37 77 10 37 77
Колено Я 0,731 ±0,01 0,758±0,11 0,745±0,1 0,0131 0,623 0,875
м Ь 0,644±0,И* 0,725±0,11 0,728±0,06" р<0,0011 0,256 0,128
т Валик Я 0,706±0,08* 0,763±0,11 0,727±0,05 [К0,00Ц 0,183 р<0,00Ц
ь 0,695±0,09* 0,733±0,06*** 0,778±0,08" р<0,00Ц р<о,ооц 0,570
ЗБВК я 0,535±0,14* 0,675±0,07 0,652±0,07" р<0,00ц 0,0081 р<0,0011
к ь 0,681 ±0,14 0,692±0,07 0,695±0,055 0,272 0,266 0,31
с Средний я 0,551 ±0,19* 0,634±0,11 0,693±0,115" |К0,(ЮЦ 0,00121 р<0,0011
т мозг ь 0,745±0,01 0,724±0,09 0,765±0,104 Р<0,001Т 0,386 0,0081
Мост я 0,438±0,09 0,406±0,12"* 0,492±0,036 р<0,00Ц р<0,00Ц р<0,0011
ь 0,5!5±0,06 0,469±0,08*** 0,549±0,03 0,0111 р<0,00Ц 0,438
МТ— мозолистое тело, КСТ- кортикоспинальный тракт ЗБВК-заднее бедро внутренней капсулы, Я- справа, Ь- слева
* - р<0,05 - различие между 1 и 2 исследованием,** - р<0,05 - различие между 1 и 3 исследованием, *** -р<0,05 - между 2 и 3 исследованием
Повреждение мозолистого тела с его глобальной атрофией не может быть основной причиной невосстановления сознания у пострадавших с ДАП тяжелой степени. В наших наблюдениях у пострадавших с МРТ-признаками повреждения и последующего развития атрофии мозолистого тела и ствола мозга, выход из бессознательного состояния был возможен либо через транзиторное вегетативное состояние до состояния минимального сознания, либо затяжной период дезинтегрированного сознания со стойкими нарушениями психических функций (ориентировки, памяти, речи и др.)). Вместе с тем, наши наблюдения показали, что у пациентов с относительно быстрым и полным восстановлением психической деятельности через несколько недель и месяцев после ДАП структура мозолистого тела в динамике либо оставалась нормальной, либо его дегенерация носила частичный характер.
Наши данные подтверждают, что усиливающаяся дегенерация проводящих путей типична для диффузного аксонального повреждения. Мы полагаем, что диффузное повреждение может быть клинической моделью многомерного «расщепления мозга», обусловленного повреждением и дегенерацией межполушарных, внутриполушарных и проекционных трактов (корково-подкорковых и подкорково-стволовых структур). При этом степень первичного повреждения проекционных, комиссуральных и ассоциативных связей определяет в каждом конкретном случае преобладающий
биомеханизм линейного, углового и ротационного воздействия. Последующие структурные изменения и функциональный исход травмы мозга зависят также и от тяжести вторичных механизмов повреждения (отека, ишемии, гипоксии и др.). Наши исследования также показали, что повреждения мозолистого тела и кортикоспинальных трактов с развитием их выраженной атрофии при тяжелой форме ДАП наблюдались у больных с частичным восстановлением сознания, психических и двигательных функций (состояние минимального и дезинтегрированного сознания, тетра- и гемипарезы), или у больных в персистирующем вегетативном состоянии.
Полученные данные свидетельствуют о том, что процессы дегенерации проводящих путей при ДАП охватывают период от нескольких недель до 8-12 месяцев.
Наиболее интригующим остается вопрос о том, можно ли с помощью современных методов визуализации идентифицировать не только деструкцию и дегенерацию, но и регенерацию проводящих путей. Наши клинические наблюдения и данные других авторов свидетельствуют о возможности восстановления психической деятельности после длительного вегетативного состояния или состояния минимального сознания через несколько месяцев, и даже лет после тяжелой травмы. Повышение показателей фракционной анизотропии при динамических исследованиях отдельных пациентов в нашей серии и в единичных наблюдениях других авторов [Sidaros А., et al., 2008, Voss H.,et al., 2006] не исключают такой возможности.
Дальнейшие исследования с использованием ДТ МРТ в разные сроки после травмы помогут определить качественные и количественные изменения трактов белого вещества мозга и их клинические корреляции, что позволит глубже проникнуть в основы патогенеза травматической болезни мозга.
Особенности регионарного мозгового кровотока при тяжелой травме мозга
Анализ данных КТ-перфузионных исследований у 40 пострадавших показал, что в сравнительно однородной по тяжести группе пациентов, которые при поступлении находились в коме (6±1,5 баллов по ШКГ), наблюдались различные варианты изменений регионарного мозгового кровотока: у 37 (92,5%) пациентов наблюдалась редукция кровотока ниже 28,6 мл/100г/мин и у 9 (22,5%) повышение кровотока выше 69 мл/100г/мин, причем у 6 из них повышение кровотока в одном сосудистом бассейне сопровождалось его редукцией в другом.
Было установлено, что средние значения кровотока, как правило, были выше в бассейнах средних мозговых артерий (СМА), чем в других сосудистых бассейнах и подкорковых структурах. В связи с этим был проведен анализ особенностей церебральной перфузии и регионарных различий, доминирующих механизмов травмы (ускорение/замедление,
ударный/противоударный, либо их сочетания) и преобладающего вида повреждений мозга (диффузного или очагового) или многоочагового.
Из 40 пострадавших с тяжелой ЧМТ:
- у 12 пострадавших в автоаварии (1 группа) имело место диффузное аксональное повреждение (ДАЛ) I-III типа;
- у 15 пострадавших в автоаварии (2 группа), помимо ДАЛ, имелись признаки очаговых корково-субкортикальных ушибов и у 5 из них - оболочечные гематомы;
- у 13 (32,5%) травма была получена при ударе по голове или ударом головой (3 группа), а на KT доминировали признаки очаговых ушибов I-III видов и у 6 из них в сочетании с оболочечными гематомами.
Диффузное аксональное повреждение Особенностью этой группы было развитие комы длительностью от 2 до 17 суток (в среднем 9±6,7 суток) с момента травмы у 11 из 12 пострадавших; и только у одного пациента длительной коме предшествовал стертый светлый промежуток. Следовательно, у пациентов этой группы имело место тяжелое первичное повреждение срединно-стволовых структур мозга, которое обусловило развитие длительной комы с момента травмы. У 8 из 12 пациентов этой группы по данным мониторинга были признаки внутричерепной гипертензии (ВЧД>20мм рт.ст.), а у 5 из них - эпизоды снижения церебрального перфузионного давления ниже 60 мм.рт.ст..
Корреляционный анализ выявил достоверную взаимосвязь (р<0,05) между шкалой комы Глазго и шкалой исходов Глазго, а также следующими показателями: типом ДАЛ (по шкале Marshall), наличием и локализацией САК, наличием внутрижелудочкового кровоизлияния, степенью сдавления базальных цистерн, максимальными значениями ВЧД, минимальными значениями церебрального перфузионного давления (ЦПД).
Была обнаружена также достоверная взаимосвязь (р<0,05) между исходами по шкале Глазго и следующими показателями: типом ДАП, наличием и локализацией САК, наличием ВЖК, степенью сдавления базальных цистерн, минимальными значениями ЦПД.
В этой группе пациентов тип ДАП (1-Ш), тесно коррелировал (р<0,01) с максимальными значениями ВЧД, минимальными значениями ЦПД, со ШКГ и исходами.
Следует отметить, что у 6 из 12 пациентов этой группы на компьютерных томограммах не было признаков кровоизлияний в веществе мозга и желудочках (ДАП 1 типа); базальные цистерны были нормальными или умеренно суженными. При поступлении - 5 из 6 пациентов находились в умеренной коме (7 баллов по ШКГ) и один в глубокой (5 баллов по ШКГ). У этих 5 пациентов были благоприятные исходы (4-5 баллов по ШИГ) и у одного - глубокая инвалидизация (3 балла по ШИГ).
У других 6 из 12 пациентов этой группы при KT выявились в различном сочетании: кровоизлияния в белом веществе мозга, подкорковых ядрах и среднем мозге, базальных и конвекситальных субарахноидальных пространствах и желудочках мозга (ДАП II-III типа). У всех этих пациентов
отмечались признаки грубой деформации, сужения или полного сдавления базальных цистерн. Все они находились в глубокой коме (<5 баллов по шкале Глазго), и у 4 из них наблюдались признаки децеребрации. У всех 6 пациентов с ДАП и наличием на КТ паренхиматозных, субарахноидальных и внутрижелудочковых геморрагии были неблагоприятные исходы (двое скончались и 4 остались глубокими инвалидами). У 5 из 6 этих пациентов с геморрагическим типом ДАЛ была выраженная внутричерепная гипертензия (ВЧД >25 мм рт.ст.).
Исследования мозгового кровотока показали, что у 7 из 12 пациентов выявилась редукция кровотока (гСВР ниже 28,6 мл/100г/мин) в одном или нескольких сосудистых бассейнах, при этом у всех этих 7 пациентов имела место внутричерепная гипертензия (у 5 пациентов максимальные значения ВЧД в пределах 16-30 мм рт.ст., у 2 - х пациентов - в переделах 35-50 мм рт.ст.).
У трех из 12 пациентов в одном из сосудистых бассейнов регистрировалась гиперемия (гСВР выше 69 мл/100г/мин) и у одного из них - в сочетании с олигемией. При этом максимальное ВЧД не превышало 20мм рт.ст.. У этих трех пациентов с нормальным значениями ВЧД и признаками регионарной гиперемии исходы были благоприятными.
При раздельном анализе кровотока было установлено, что средние значения во всех сосудистых бассейнах были выше (хотя и недостоверно) в подгруппе с ДАП I типа, чем у пациентов с ДАП II -III типа (Рис.8).
гСВР, млЛООг/мин во
ПМА СМА ЗМА Подкорк
■ ДАП I ■ ДАП 1411 ДАП + Ушибы вУиибы стру<туры
Рис.8. Средние значения гСВР (х^гтП) в исследуемых сосудистых бассейнах у пациентов разных групп. Достоверное отличие средних значений гСВР: * - р < 0,01 в бассейне СМА от ПМА и ЗМА; ** - р < 0,05 - в подкорковых структурах от СМА; # - р < 0,05 - в подкорковых структурах от ПМА; ## - р = 0,05 - в бассейне ПМА в 3-й группе от аналогичных показателей в 1-й группе.
Таким образом, характерной особенностью пациентов с диффузным аксональным повреждением явилась прямая зависимость исходов от наличия или отсутствия паренхиматозных, субарахноидальных и/или внутрижелудочковых геморрагий, степени компрессии базальных цистерн, выраженности внутричерепной гипертензии и наличием олигемии или ишемии мозга в сочетании с редукцией церебрального перфузионного давления.
Абсолютно неблагоприятными прогностическими признаками являлись: сдавление базальных цистерн, наличие геморрагий в стволе мозге, клинические признаки децеребрации. У всех 7 пациентов с наличием этих признаков наблюдалась разной степени редукция мозгового кровотока в одном или нескольких сосудистых бассейнах на фоне внутричерепной гипертензии и в последующем — неблагоприятные исходы (смерть или глубокая инвалидизация).
Диффузное аксональное повреждение в сочетании с очаговыми ушибами
Все пациенты этой группы (также, как и предыдущей) получили травму в автоаварии, у 11 из 15 с момента травмы развилось коматозное состояние длительностью от 6 до 15 суток, а у 4-х - коме предшествовал стертый светлый промежуток. У 13 из 15 пациентов этой группы (по данным мониторинга) были признаки внутричерепной гипертензии (ВЧД>20мм.рт.ст.).
Корреляционный анализ показал достоверную взаимосвязь (р<0,01) между шкалой комы Глазго и следующими показателями: типом ДАП, видом очаговых ушибов, степенью сдавления базальных цистерн, смещением срединных структур, минимальными значениями ЦПД.
Достоверная корреляция (р<0,01) была обнаружена между исходами по шкале Глазго и следующими показателями: шкалой комы Глазго, типом ДАП, степенью сдавления базальных цистерн.
Исследования кровотока выявили у 11 из 15 пациентов этой группы редукцию кровотока (гСВР ниже 28,6 мл/100г/мин) в одном или нескольких сосудистых бассейнах на фоне внутричерепной гипертензии (ВЧД>20мм.рт.ст.); у 4 пациентов- признаки повышения кровотока (гСВР >69 мл/100г/мин), у трех из них в сочетании с редукцией кровотока в других сосудистых бассейнах.
Вместе с тем, средние значения кровотока в анализируемых сосудистых бассейнах этой группы достоверно не отличались от аналогичных показателей предыдущей группы.
У двух пациентов в глубокой коме (4 балла по ШКГ) признаки гиперемии наблюдались в сосудистых бассейнах на стороне удаленной субдуральной гематомы. Один из этих пациентов восстановился до степени умеренной инвалидизации, а другой — скончался через 15 суток после травмы, вследствие присоединения экстракраниальных осложнений и полиорганной недостаточности. У других двух пациентов признаки гиперемии отмечались в бассейне средней мозговой артерии, в то время как в других бассейнах наблюдалась редукция кровотока.
Неблагоприятными прогностическими признаками в этой группе пострадавших, наряду с тяжестью состояния, явились: геморрагический характер ДАЛ (II- III типа), степень сдавления базальных цистерн, наличие признаков компрессии мозга, требующих хирургического вмешательства.
Очаговые ушибы мозга
У всех 13 пациентов этой группы травма была обусловлена ударами по голове или головой, у 5 из них после травмы развилось длительное коматозное состояние (от 7 до 20 сут.), у 8 - коматозное состояние (длительностью от 3 до 8 суток) развилось после стертого светлого промежутка.
При КТ-исследовании выявлялись корково-субкортикальные геморрагические очаги ушибов преимущественно лобной и височной и, реже, теменной и затылочной локализации, у 4 из них были диагностированы также внутричерепные гематомы, которые потребовали хирургического вмешательства.
По данным мониторинга у 11 из 13 пациентов были признаки внутричерепной гипертензии (ВЧД>20мм рт.ст.).
Корреляционный анализ показал достоверную взаимосвязь (р<0,01) между шкалой комы Глазго и следующими показателями: длительностью коматозного состояния, степенью сдавления базальных цистерн, смещением срединных структур, процентом сосудистых бассейнов с редукцией rCBF<28,6 мл/100г/мин, наличием внутричерепных гематом, требующих хирургического вмешательства.
Прогностически неблагоприятными достоверными (р<0,05) признаками у пациентов этой группы были: тяжесть состояния по ШКГ, длительность комы, КТ-признаки смещения срединных структур и сдавления базальных цистерн, процент сосудистых бассейнов с редукцией rCBF <28,6 мл/100г/мин.
Средние значения rCBF в бассейне ПМА в 3 группе были достоверно ниже, чем в аналогичном сосудистом бассейне 1 группы (Рис.8). Это было обусловлено преобладанием в 3 группе ушибов лобных долей.
Исследования кровотока в очагах ушибов
Исследования rCBF выявили, что значения объемного кровотока в очагах ушибов составили 16,3±6 мл/100г/мин, в то время как в аналогичных интактных структурах противоположного полушария величины кровотока были достоверно выше (36,0±10 мл/100г/мин, р <0,01).
В целом у 27 из 28 (96%) пациентов с тяжелой ЧМТ и очагами ушибов мозга (2 и 3 группы) значения регионарного мозгового кровотока в одном или более сосудистых бассейнах были ниже 28,6 мл/100г/мин; только у 6 (21 %) пациентов показатели кровотока свидетельствовали о регионарной гиперемии (гСВР>69,0мл/100г/мин), в т.ч. у 5 из них в сочетании с олигемией или ишемией в другом сосудистой бассейне.
Исследования показали, что в сравнительно однородной по тяжести группе пострадавших, которые при поступлении находились в коме, наблюдались различные варианты повреждений мозга (ДАЛ ± очаговые ушибы ± внутричерепные гематомы), а также различные реакции церебрального перфузионного давления и регионарного мозгового кровотока.
Вместе с тем, опыт, накопленный в процессе использования метода КТ-перфузии, показал, что абсолютные значения всех трех показателей кровотока (объемного кровотока, объема крови, среднего времени транзита) зависят от следующих моментов:
- выбора площади и области интереса с включением преимущественно серого и белого вещества, а также крупных сосудов;
- наличия в области интереса признаков повреждения вещества мозга, геморрагий, отека и др.
Эти обстоятельства обосновывают необходимость при оценке состояния кровотока стандартизировать зону интереса в разных сосудистых бассейнах. Такой подход, на наш взгляд, наиболее оправдан для лучшего понимания патогенеза тяжелых диффузных аксональных и очаговых повреждений мозга.
Динамика регионарного мозгового кровотока в полушарных структурах мозга
В данной работе впервые с помощью метода КТ- перфузии проведено исследование динамики объемного мозгового кровотока в сопоставлении с нейроморфологическими изменениями мозга очагового и диффузного характера в результате тяжелой травмы у 24 пострадавших. Исследования кровотока у большинства больных выполняли в первые сутки после травмы, а также повторно в течение 2-4 недель после травмы, а у двух из них в связи с развитием гидроцефалии и глубокой инвапидизацией дополнительное исследование было выполнено через 4- 7 месяцев. Подавляющее количество больных анализируемой группы при поступлении находились в коме (длительность которой варьировала от 3 до 20 суток). У всех пострадавших на КТ выявляли признаки диффузного или очагового повреждения мозга, внутричерепных кровоизлияний, а также признаки латерального и/или аксиального смещения мозга.
Исследования показали, что в динамике травматической болезни мозга наблюдаются мозаичные и разнонаправленные изменения мозгового кровотока от олигемии-ишемии в одном сосудистом бассейне до гиперемии - в другом. У всех пациентов анализируемой группы, как при первом, так и повторном исследовании, абсолютные величины кровотока в одном или нескольких сосудистых бассейнах выходили за пределы нормальных значений.
Наиболее низкие величины кровотока в первые трое суток после травмы были установлены в очагах геморрагического повреждения (16,9±6 мл/100г/мин), причем в последующем эти показатели имели тенденцию к снижению. Как показали последующие КТ и МРТ исследования, очаги геморрагических ушибов корково-подкорковой локализации,
сопровождающиеся выраженной редукцией кровотока, как правило, приводят к локальным кистозно-атрофическим изменениям мозговой ткани.
При обследовании полушарного кровотока выявленное при первом исследовании у 7 из 24 обследованных больных повышение кровотока (более 69 мл/100г/мин) в последующем нормализовалось у 4 больных. У трех других больных повышенные показатели кровотока в бассейне СМА были выявлены после операции удаления субдуральных гематом и сохранялись при повторных исследованиях на 8-13 сутки после травмы и операции. У одного из этих больных стойкое повышение кровотока наблюдалось в бассейнах СМА и ПМА на стороне удаленной гематомы, при этом сохранялись признаки смещения срединных структур мозга и увеличения объема полушария (Рис. 9).
Рис.9. Стойкая гиперемия в бассейнах передней и средней мозговых артерий справа. Ж., 17лет. Данные КТ и МРТ исследований после удаления субдуральной гематомы правой лобно-височной локализации. КТ-перфузионное исследование на 3 сутки после травмы (А,Б), 9 сутки после травмы (Г,Д) и гистограмма (Е) свидетельствуют о стойкой гиперемии в бассейне ПМА и СМА справа до 91,1мл/100г/мин. МРТ в режиме диффузии (3 сутки после травмы) (В) — выявляет признаки цитотоксического отека, соответствующего зоне гиперемии.
II III
Зсут i 9 сут
U с/' f
Рис. 9 (продолжение). (ПМА, СМА, ЗМА - передняя, средняя и задняя мозговые артерии, соответственно; подк - подкорковые образования, талам -таламус; п - справа, л - слева).
Следует отметить, что по данным КТ-перфузионного исследования, причиной увеличения объема правого полушария мозга являлись повышение объемного мозгового кровотока в сочетании с отеком мозга, о чем свидетельствуют также данные исследования с помощью ДВИ. Как показали последующие МРТ исследования, сочетание двух патофизиологических феноменов в остром периоде - стойкой гиперемии и отека, обусловили развитие патоморфологических (кистозно-атрофических) изменений мозга и стойкой неврологической симптоматики (рис.10). Мы полагаем, что регионарная гиперемия, приводящая к кистозно-атрофическим изменениям имеет такой же злокачественный характер, как и ишемия при очаговых ушибах и размозжениях, поэтому мы оценили этот феномен как стойкую злокачественную регионарную гиперемию.
Рис. 10. Динамика данных МРТ у пациентки 17 лет после тяжелой травмы и удаления субдуральной гематомы правой лобно-височной локализации. МРТ в режиме T2-FLAIR на 3 сутки после травмы (А), через 1,5 месяца (Б), через 7 месяцев (В). Прослеживается нарастающая атрофия лобной и височной долей справа.
Параллельно у той же пациентки прослеживали изменения трактов и обнаружили укорочение волокон в различных отделах мозолистого тела, больше справа при первом и втором МРТ-исследованиях. Однако исследования через 7 месяцев и через полтора года снова визуализировали частично утраченные волокна, что не может быть объяснено только уменьшением отека или улучшением диффузии вдоль аксонов (Рис.11).
Рис.11. МРТ-трактография в динамике у пациентки 17 лет с тяжелой ЧМТ, состояние после удаления субдуральной гематомы справа. Изменение структуры кортикоспинальных трактов (верхний ряд) и мозолистого тела (вид слева - средний ряд, справа - нижний ряд) в разные сроки после травмы (3 сутки; 1,5; 7; 18 месяцев).
Показатели кровотока в стволе мозга У 24 пациентов исследования кровотока были проведены как в полушарных структурах, так и в стволе, на уровне среднего мозга: четверо из них были с легкой травмой (13 - 15 баллов по ШКГ) и 20 -в коме (8 и менее баллов по ШКГ). Параметры гСВН в стволе у пострадавших с легкой травмой находились в пределах 17,1 - 38,6 мл/100г/мин (в среднем 25,2±7). Значения гСВИ у 7 из 20 пациентов, находившихся при поступлении в коме, и исходы которых были благоприятными, варьировали в пределах 18,5 — 51,4 мл/100г/мин (в среднем 26,4±8).
У 13 из 20 пациентов, исходы которых были неблагоприятными, параметры кровотока были от 4,0 до 42,9 мл/100г/мин (в среднем 27,6±7), из них у трех были первичные повреждения ствола, и кровоток в зонах повреждений был от 4,0 до 12,2 мл/100г/мин, у одного пострадавшего было вторичное повреждение ствола (9,2 - 14,5 мл/100г/мин) (Рис.12,13,14).
Рис.12. ДАП с первичным повреждением ствола. М., 22 года. ДТП. Кома - 4 балла по ШКГ. МРТ в режиме SWAN (А) и КТ (Б) показывают геморрагические очаги в стволе мозга, височных областях и полушариях мозжечка. Параметры кровотока на карте rCBF (В) в области правых и срединных отделов среднего мозга - 4,0 - 11,0 мл/100г/мин. Длительность комы 37 суток. Исход - тяжелая инвалидизация - состояние минимальных проявлений сознания (мутизм с пониманием речи), выраженный тетрапарез с высоким правосторонним гипертонусом.
Рис.13. Вторичное повреждение ствола. М.,47лет. Тяжелая сочетанная травма в ДТП. ДАП, геморрагический очаг ушиба в области червя мозжечка, субарахноидальное и внутрижелудочковое кровоизлияние, перелом правой вертлужной впадины с вывихом бедра. Двухсторонний перелом ребер без повреждения легких. Динамика данных КТ и КТ-перфузии: А,Б - 15 сутки после травмы; на 17 сутки после травмы (В,Г) определяются признаки нисходящего транстенториального вклинения.
СВР мл/100г/мин
Рис.14. Показатели СВР разных структурах мозга у пациента 47 лет (см.рис.13) при исследованиях: синим показаны параметры первого КТ-перфузионного исследования на 15 сутки после травмы (гСВР на уровне среднего мозга до 34,4 мл/100г/мин), красным - вторая КТ-перфузия на 17 сутки (гСВР на уровне среднего мозга 9,2 -14,5 мл/100г/мин). ПМА, СМА, ЗМА - передняя, средняя и задняя мозговые артерии, соответственно; подк - подкорковые образования, талам - таламус; п — справа, л - слева.
Анализ данных показал, что у пациентов с легкой травмой величины кровотока в стволе мозга находились в более узком диапазоне (от 18 до 38
мл/100г/мин), чем аналогичные показатели у пациентов в коме и, особенно, с неблагоприятными исходами (Рис. 15).
гСВР
благоприятный исход
""•к - неблагоприятный исход
Рис.15. Параметры кровотока (гСББ) в стволе мозга у пациентов в коме с благоприятными (п=7, обозначены синим) и неблагоприятными исходами (п=13, обозначены красным), а также у пациентов с легкой травмой в сознании (п=4, обведены красным овалом). Диапазон кровотока от 18 до 38 мл/100г/мин выделен розовым цветом.
Исследования кровотока в динамике на уровне среднего мозга проведены у 18 пациентов в коме, из них у 8 пациентов были благоприятные исходы, а у — 10 неблагоприятные. У 8 пациентов в коме с благоприятными исходами на 1 - 5 сутки после травмы показатели СВР находились в пределах 18,5 - 42,9 мл/100/г/мин. При повторных исследованиях на 8 - 27 сутки, после выхода из комы, величины кровотока находились в пределах 18,6 - 49,6 мл/100г/мин, а средние значения не отличались от аналогичных показателей при первом исследовании на фоне комы.
У 10 пострадавших с неблагоприятными исходами исследования в сроки от 1 до 9 суток после травмы (п=9) и на 14 сутки (п=1) показали более широкий диапазон изменений показателей кровотока в стволе мозга, чем у пациентов с благоприятными исходами, однако, средние значения достоверно не отличались.
При раздельном анализе пациентов с благоприятными и неблагоприятными исходами было установлено, что параметры кровотока в стволе достоверно коррелировали со шкалой комы Глазго у пациентов с благоприятными исходами (р<0,05). У больных с неблагоприятными исходами такой корреляции обнаружено не было как при первом, так и при втором исследованиях, поскольку у этих пациентов отмечались как высокие, так и низкие показатели кровотока.
В нашей работе в зону интереса стандартизовано включали только паренхиму среднего мозга, что и объясняет полученный диапазон значений СВР в стволе у больных в коме (как при благоприятном, так и при неблагоприятном исходах).
Эти данные свидетельствуют о том, что кровоток в стволе, как в наиболее древней структуре мозга, имеет очень надежную систему компенсации, причем его физиологический диапазон находится в достаточно узких пределах. Наиболее низкие значения кровотока (<15 мл/100г/мин), выявленные у пациентов с первичными и вторичными повреждениями ствола, вероятно, можно рассматривать в качестве критического уровня.
ВЫВОДЫ
1. Среди основных причин тяжелой черепно-мозговой травмы доминируют дорожно-транспортные происшествия с преобладающим механизмом углового и линейного ускорения-замедления в разных сочетаниях с ударно-противоударными воздействиями, что обусловливает преобладание в ее структуре диффузных аксональных повреждений, наряду с очаговыми и многоочаговыми ушибами мозга и внутричерепными кровоизлияниями.
2. Применение магнитно-резонансной томографии в режимах Т2-РЬА1К, диффузионно-взвешенных изображений, диффузионно-тензорных изображений повышает возможности нейровизуализации негеморрагических повреждений белого вещества, подкорковых образований, таламуса и ствола мозга, что следует учитывать при построении диагностического алгоритма.
3. Расширенная магнитно-резонансно-томографическая классификация локализации и уровня повреждения ствола мозга и полушарных корково-подкорковых структур достоверно коррелирует с клинической оценкой тяжести состояния пострадавших по шкапе комы (Я—О,62; р<0,01) и исходов Глазго (Я=-0,72, р<0,01), повышая прогностическое значение метода.
4. Диффузионно-тензорная магнитно-резонансная томография позволяет оценивать качественные и количественные изменения проводящих путей головного мозга в остром, подостром и отдаленном периодах черепно-мозговой травмы, а наиболее чувствительным индикатором в ранние сроки после травмы (в первые 2 — 17 дней) является показатель фракционной анизотропии, достоверно коррелирующий с функциональными исходами (р<0,05). Наиболее значимые корреляции были обнаружены между исходами и показателями фракционной анизотропии в структурах мозолистого тела (р<0,05), заднего бедра внутренней капсулы (р<0,001) и моста (р<0,001).
5. Диффузное аксональное повреждение является пусковым механизмом дегенеративных изменений проводящих путей с их последующей атрофией и может рассматриваться в качестве клинической модели многомерного «расщепления мозга» в результате повреждения комиссуральных (межполушарных), ассоциативных (внутриполушарных) и проекционных (корково-подкорковых и подкорково-стволовых) связей.
6. Перфузионная компьютерная томография обеспечивает быструю и прогностически значимую оценку объемного кровотока в полушарных и стволовых структурах мозга.
7. Причиной грубых деструктивных и атрофических церебральных изменений при травме мозга, наряду с ушибами и размозжениями, являются как стойкая ишемия, так и стойкая злокачественная гиперемия.
8. Объемный кровоток в стволе мозга у больных с тяжелой, средней тяжести и легкой травмой характеризуется определенным диапазоном показателей и его критическое снижение (<15 мл/100г/мин) наблюдается только при первичных геморрагических и вторичных дислокационных повреждениях ствола.
9. Применение в динамике диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии и перфузионной компьютерной томографии с учетом биомеханики травмы и клинического состояния пациента существенно расширяют возможности диагностики и прогноза структурных и гемодинамических нарушений при черепно-мозговой травме и выбора лечебной тактики.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. У пострадавших с черепно-мозговой травмой и несоответствием клинического состояния данным КТ показано выполнение МРТ. При выборе режимов и последовательностей МРТ необходимо учитывать механизмы травмы, наличие очаговых или диффузных повреждений, локализацию внутричерепных кровоизлияний и гематом.
2. Условиями выполнения МРТ должны быть: отсутствие металлических имплантов, противопоказаний для транспортировки из-за нестабильности артериального и внутричерепного давления, судорожного или психомоторного синдрома, возможности обеспечения мониторинга и продолжения адекватной интенсивной терапии (включая искусственную вентиляцию легких) в период транспортировки и проведения исследования.
3. С целью диагностики негеморрагических повреждений головного мозга, целесообразно использовать, наряду с рутинными, такие последовательности как FLAIR, диффузионно-взвешенную и диффузионно-тензорную МРТ. Для диагностики микрогеморрагий, а также геморрагий в поздние сроки после травмы показано применение современных режимов градиентного эха с высоким пространственным разрешением (SWI или SWAN).
4. Для диагностики диффузных аксональных повреждений мозга целесообразно выполнять диффузионно-тензорную МРТ в динамике с количественной оценкой показателей фракционной анизотропии в стволе мозга, по ходу кортикоспинальных трактов, подкорковых структурах, в мозолистом теле с трехмерным построением проводящих путей,
5. Разработанная классификация локализации и уровня поражения мозга с использованием разных последовательностей МРТ может быть полезна для создания банка данных по черепно-мозговой травме, проведения клинических
исследований сравнительной эффективности методов интенсивной терапии и нейрохирургии.
6. Для количественной оценки объемного кровотока в полушарных и стволовых структурах мозга целесообразно выполнять компьютерную томографию в режиме перфузии, определяя зону интереса с учетом механизма травмы, наличия очаговых или диффузных повреждений, локализации внутричерепных кровоизлияний и гематом.
7. При оценке состояния кровотока необходимо стандартизировать зону интереса в разных сосудистых бассейнах.
8. Противопоказанием для выполнения KT перфузии являются: наличие в анамнезе реакций на иодсодержащие рентгеноконтрастные препараты. Необходимо также учитывать дозу лучевой нагрузки при выполнении повторных рентгеновских исследований.
Список ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Корниенко В.Н., Потапов A.A., Пронин И.Н., Захарова Н.Е.. Диагностические возможности компьютерной и магнитно-резонансной томографии при черепно-мозговой травме// «Доказательная нейротравматология»/ Под ред. чл.-корр.РАМН Потапова A.A. - М.: ПБОЮЛ Андреева ТМ, 2003. - с.408-463.
2. Корниенко В.Н., Захарова Н.Е., Пронин И.Н., Потапов A.A.. Нейровизуализационные технологии в изучении и диагностике последствий и осложнений черепно- мозговой травмы // «Хирургия последствий черепно-мозговой травмы»/ Под ред. акад. Коновалова А.Н.- М.:ПБОЮЛ Андреева Т.М., 2005. -с.55-113.
3. Коновалов А.Н., Кравчук А.Д., Потапов A.A., Лихтерман Л.Б., Эль-Кади М., Захарова Н.Е.. Хронические субдуральные гематомы // «Хирургия последствий черепно-мозговой травмы»/ Под ред. акад. Коновалова А.Н. — М.:ПБОЮЛ Андреева Т.М., 2005. - с.114 - 175.
4. Потапов А., Кравчук А., Захарова Н.. Черепно-мозговая травма.// «Диагностическая нейрорадиология»/ Под ред. акад.В.Н.Корниенко, проф.Пронина И.Н.- М.:ИП «Андреева Т.М.», 2006. - с.871-968.
5. Захарова Н.Е., Потапов A.A., Корниенко В.Н.,Пронин И.Н., Фадеева Л.М., Гунба Д.Д., Горшков K.M.. Исследования регионарного объемного мозгового кровотока и объема крови с помощью КТ-перфузии у больных с черепно-мозговой травмой и ее последствиями // Сборник Материалов IV съезда нейрохирургов России. -М., 2006. - с. 504.
6. Захарова Н.Е., Потапов A.A., Корниенко В.Н., Пронин И.Н., Фадеева Л.М., Кравчук A.M., Горшков K.M.. Диагностическое и прогностическое значение диффузионно-взвешенной и диффузионно-тензорной МРТ при черепно-мозговой травме // Сборник Материалов IV съезда нейрохирургов России. - М., 2006. - с. 505.
7. Zakharova N., Potapov A., Kornienko V., Pronin I., Fadeeva L.. Investigation of regional cerebral blood flow and blood volume in patients with head
injuiy and its consequences using CT-perfusion method // ESNR 06, 31st Congress &15 Advanced course of European Society of Neuroradiology. - Geneva, Switzerland, 2006. - p. 164.
8. Zakharova N., Potapov A., Kornienko V., Pronin I., Fadeeva L.. Diffusion-weighted and diffusion tensor imaging in diagnosis of traumatic brain injury (TBI) // Joint Meeting of the French and Russian Societies of neurosurgeon. Caen, France, 2006.-p.90.
9. Захарова H.E., Потапов А.А., Пронин И.Н., Фадеева JI.M.. Диффузионно-тензорная MPT при ЧМТ// Материалы Невского радиологического форума «Новые горизонты», С.-Петербург, 2007.-е. 23.
10. Zakharova N., Kornienko V., Potapov A., Pronin I., Fadeeva L., Gorshkov K., Takush S.. Diffusion tensor MRI in severe diffuse axonal injury // ESNR 07,32nd Congress and 16th advanced course. - Genoa, Italy, 2007. - p. S207.
11. Пронин И.Н., Фадеева Л.М., Захарова H.E., Долгушин М.Б., Корниенко В.Н. Перфузионная КТ: Исследование мозговой гемодинамики в норме// Ж. Медицинская визуализация. — 2007. — №3. — с.8-12.
12. Zakharova N., Kornienko V., Potapov A., Pronin I., Fadeeva L., Gorshkov K., Takush S., Gavrilov A.. Quantitative and Qualitative Evaluation of White Matter Damage by DT MRI and Fibre Tracking in Diffuse Axonal Injury // В материалах 13Th EMN Annual Meeting. - Heidelberg (Germany), 2008. - p. 48.
13. Пронин И.Н., Л.М.Фадеева, Захарова H.E., Долгушин М.Б., Подопригора А.Е. Диффузионно-тензорная магнитно-резонансная томография и трактография// Ж. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. -2008. - Том.2. - №1. - с.32-40.
14. Фадеева Л.М., Захарова Н.Е. Долгушин М.Б., Туркин A.M.. Диффузионно-тензорная МРТ и трактография// Нейровизуализация: избранные статьи (2000-2007)/ Под.ред проф. В.Н.Корниенко, проф. Пронина И.Н. -М.: Изд-во «Т.М. Андреева», 2008 - с.215-224.
15. Фадеева Л.М., Захарова Н.Е., Долгушин М.Б., Туркин A.M.. МРТ в диагностике отека головного мозга// Нейровизуализация: избранные статьи (2000-2007)/ Под.ред проф. В.Н.Корниенко, проф. Пронина И.Н.- М.: Изд-во «Т.М.Андреева», 2008,- с.243-254.
16. Zakharova N., Potapov A., Kornienko V., Pronin I., Fadeeva L., Gavrilov A., Kravchuk A., Oshorov A., Gorshkov K., Takush S.. Diffusion Tensor MRI of the white matter tracts in diffuse axonal injury // В материалах 6th Black Sea Neurosurgical Congress - Istanbul (Turkey), 2009. - p. 178.
17. Захарова H.E., Пронин И.Н., Корниенко B.H., Потапов А.А., Фадеева Л.М., Гаврилов А.Г., Горшков К.М., Ошоров А.В., Такуш С.В.. Исследования проводящих путей головного мозга с помощью диффузионно-тензорной МРТ у больных с тяжелой черепно-мозговой травмой// Ж. Медицинская визуализация. Специальный выпуск. Материалы III Всероссийского национального конгресса «Радиология 2009». — Москва, 2009. — с. 156-157 .
18. Потапов A.A., Кравчук А.Д., Захарова Н.Е. Черепно-мозговая травма// «Диагностическая нейрорадиология»/ Под.ред.акад.Корниенко В.Н., проф.Пронина И.Н.-М.: ИП «Т.М.Андреева», 2009,- с. 11-102.
19. Potapov A., Kravchuk A., Zakharova N.. Head Trauma// Diagnostic Neuroradiology/ eds.: Kornienko V., Pronin I..- Berlin- Heidelberg: SpringerVerlag, 2009 - p.807-918.
20. Захарова H.E., Потапов A.A., Корниенко В.Н., Пронин И.Н., Фадеева JI.M., Гаврилов А.Г., Ошоров A.B., Горшков K.M., Такуш C.B.. Оценка состояния проводящих путей головного мозга при диффузных аксональных повреждениях с помощью диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии// Ж. Вопросы нейрохирургии. - 2010.— №2. - с. 3-9.
21. Захарова Н.Е., Потапов A.A., Корниенко В.Н., Пронин И.Н., Зайцев О.С., Гаврилов А.Г., Фадеева JI.M., Ошоров A.B., Сычев A.A., Такуш C.B.. Динамические исследования структуры мозолистого тела и кортикоспинальных трактов с помощью диффузионно-тензорной МРТ при диффузных аксональных повреждениях// Ж. Вопросы нейрохирургии. - 2010. - №3. - с. 3-10.
22. Потапов A.A., Лихтерман Л.Б., Кравчук А.Д., Корниенко В.Н., Захарова Н.Е., Ошоров A.B., Филатова М.М.. Современные подходы к изучению и лечению черепно-мозговой травмы// Ж.Анналы клинической и экспериментальной неврологии. -2010. - том 4. -№1.-с.4-12.
23. Захарова Н.Е., Корниенко В.Н., Потапов В.Н., Пронин И.Н., Кравчук А.Д., Фадеева Л.М., Гаврилов А.Г., Ошоров A.B., Такуш C.B. Диффузионно-тензорная магнитно-резонансная томография в оценке проводящих путей головного мозга при диффузном аксональном повреждении// Ж.Вестник рентгенологии и радиологии. - 2009. -№4-6 - с. 12-22.
24. Потапов A.A., Лихтерман Л.Б., Кравчук А.Д., Корниенко В.Н., Захарова Н.Е., Лошаков В.А., Костанян В.Ж. Черепно-мозговая травма: научные и прикладные аспекты проблемы// Ж.Медицина катастроф. — 2010. — №2.(70)-стр. 38-41.
25. Зайцев О.С., Потапов A.A., Шарова Е.В., Захарова Н.Е., Максакова O.A., Александрова Е.В., Челяпина М.В. Комплексная реабилитация пострадавших с психическими расстройствами вследствие тяжелой ЧМТ// Ж.Неврологический вестник. - 2009 - T.XLI - вып.4. - с. 18-21.
26. Меликян З.А., Микадзе Ю.В., Потапов A.A., Зайцев О.С., Захарова Н.Е. Нейровизуализационные и нейропсихологические исследования в клинике черепно-мозговой травмы легкой и средней степени тяжести// Ж.неврологии и нсихиатрии им.С.С.Корсакова. — 2010 —№12 —с. 100-111.
27. Zakharova N., Potapov A., Kornienko V., Pronin I., Fadeeva L., Gavrilov A., Oshorov A., Zaitsev O., Takush S.. Serial DT MRI study of corpus callosum and corticospinal tracts in patients with severe diffuse axonal injury// The Neuroradiology journal, Springer-Verlag, Berlin- Heidelberg. -2010. - vol.23. -Suppl. 1. — p.374-375.
28. Брагина H.H., Потапов A.A., Зайцев О.С., Захарова Н.Е., Шарова Е.В., Котельникова Т.М., Соболева О.И.. Уровень преимущественного
поражения головного мозга// «Психопатология тяжелой черепно-мозговой травмы»/ Под.ред. д.м.н. Зайцева О.С..- М.:Изд-во «МЕДпресс-информ», 2011.-с. 226- 236.
29. Zakharova N., Potapov A. Komienko V., Pronin I., Fadeeva L., Kravchuk A., Gavrilov A., Oshorov A., Zaitsev O., Sychov A.. Dynamic structural changes of corpus callosum and corticospinal tracts in severe diffuse axonal injury by using DT MRI // В материалах ICRAN-2010, Neurotrauma: basic and applied aspects. - St.Petersburg, 2010 - p.72.
30. Еолчиян C.A., Потапов A.A., Серова Н.К., Катаев М.Г., Сергеева JI.A., Захарова Н.Е., Ван Дамм Ф.. Реконструктивная хирургия краниоорбитальных повреждений/ // Ж.Вопросы нейрохирургии им.Н.Н.Бурденко. - 2011. -№2. -том75- с.25-40.
31. Окнина Л.Б., Шарова Е.В., Зайцев О.С., Захарова Н.Е., Машеров Е.Л., Щекутьев Г.А., Корниенко В.Н., Потапов A.A.. Длиннолатентные компоненты акустического вызванного потенциала (N100, N200 и N300) в прогнозе восстановления сознания у больных с тяжелой черепно-мозговой травмой //Ж. Вопросы нейрохирургии им.Н.Н.Бурденко. - 2011. - №3.- том 75.- с. 19-30.
32. Потапов A.A., Захарова Н.Е., Пронин И.Н., Корниенко В.Н., Гаврилов А.Г., Кравчук А.Д., Ошоров A.B., Сычев A.A., Зайцев О., Фадеева Л.М., Такуш C.B. Прогностическое значение мониторинга внутричерепного и церебрального перфузионного давления, показателей регионарного кровотока при диффузных и очаговых повреждениях мозга//Ж. Вопросы нейрохирургии им.Н.Н.Бурденко. -2011. -№3. - том 75.-е. 3-16.
33. Александрова Е.В., Зайцев О.С., Тенедиева В.Д., Потапов A.A., Захарова Н.Е., Кравчук А.Д., Ошоров A.B., Соколова Е.Ю., Шурхай В.А., Воробьев Ю.В... Катехоламины плазмы крови в процессе восстановления сознания у больных с тяжелой черепно-мозговой травмой// Журнал неврологии и психиатрии,- 2011. - 3. - с.58-63.
34. Zakharova N., Potapov A., Komienko V., et al.. Dynamic DT MRI in severe diffuse axonal injury: identification of degeneration and possible regeneration of white matter tracts // 14th European Congress of neurosurgery. - Rome, Italy, 2011.-p.1149.
35. Захарова H.E., Потапов A.A, Корниенко B.H., Пронин И.Н., Зайцев О.С., Гаврилов А.Г., Кравчук А.Д., Ошоров A.B., Сычев A.A., Александрова Е.В., Фадеева Л.М., Такуш C.B., Полупан A.A.. Нейровизуализация структурных и гемодинамических нарушений при тяжелой черепно-мозговой травме//Материалы Сибирского международного нейрохирургического форума. ICRAN 2012 - Новосибирск, 2012. - с.173.
36. Захарова Н.Е., Потапов A.A., Корниенко В.Н., Пронин И.Н., Зайцев О.С., Гаврилов А.Г., Кравчук А.Д., Ошоров A.B., Сычев A.A., Александрова Е.В., Фадеева Л.М., Такуш C.B., Полупан A.A.. Особенности регионарного мозгового кровотока, показателей внутричерепного и церебрального перфузионного давления при тяжелой травме мозга // Ж. «Лучевая диагностика и терапия». - 2012. - № 3 (3). - с.79-91.
37. Захарова Н.Е., Пронин И.Н., Потапов A.A., Корниенко В.Н., Зайцев
0.С., Гаврилов А.Г., Кравчук А.Д., Ошоров A.B., Сычев A.A., Александрова Е.В., Фадеева JI.M., Такуш C.B., Полупан A.A.. Количественная и качественная оценка состояния проводящих путей головного мозга с помощью диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии в норме и при диффузных аксональных повреждениях // Ж. «Лучевая диагностика и терапия». -2012.-№3(3).-с.92-108.
38. Корниенко В.Н., Пронин И.Н., Арутюнов Н.В., Захарова Н.Е., Подопригора А.Е., Серков C.B., Фадеева Л.М., Родионов П.В., Такуш C.B.. Нейрорадиология в начале XXI века. Достижения и перспективы развития// Ж. «Лучевая диагностика и терапия». - 2012. - № 3 (3). - с.8-19.
39. Пронин И.Н., Фадеева Л.М., Подопригора А.Е., Захарова Н.Е., Серков C.B., Родионов П.В., Шульц Е.И., Коршунов А.Е., Усачев Д.Ю., Лукшин В.А., Celik А., Потапов A.A., Корниенко В.Н.. Спиновое маркирование артериальной крови (ASL) - метод визуализации оценки мозгового кровотока // Ж. «Лучевая диагностика и терапия».- 2012. -№ 3 (3). - с.64-78.
40. Корниенко В.Н., Пронин И.Н., Арутюнов Н.В., Захарова Н.Е., Подопригора А.Е., Серков C.B., Фадеева Л.М., Родионов П.В., Такуш C.B.. Нейрорадиология. Современное состояние и перспективы развития// «Современные технологии и клинические исследования в нейрохирургии»/ Под. редакцией акад.А.Н.Коновалова. - М., ИП «Т.А.Алексеева», 2012. - том
1.-е. 113-158.
41. Потапов A.A., Коновалов А.Н., Кравчук А.Д., Корниенко В.Н., Лихтерман Л.Б., Зайцев О.С., Пронин И.Н., Щекутьев Г.А., Воробьев Ю.В., Гаврилов А.Г., Еолчиян С.А., Захарова Н.Е., и др.. Черепно-мозговая травма: фундаментальные проблемы и клинические решения// «Современные технологии и клинические исследования в нейрохирургии»/ Под. редакцией акад.А.Н.Коновалова. - М., ИП «Т.А.Алексеева», 2012.- том 1. - с. 159-265.
42. Коновалов А.Н., Потапов A.A., Лихтерман Л.Б., Корниенко В.Н., Кравчук А.Д., Охлопков В.А., Захарова Н.Е., Яковлев СБ-Реконструктивная и минимально инвазивная хирургия последствий черепно-мозговой травмы. — М.: ИП «Т.А.Алексеева». — 2012. - 320 с.
43. Zakharova N., Potapov A., Kornienko V., Pronin I., Zaytsev О., Gavrilov A., Kravchuk A., Oshorov A., Sychov A., Alexandrova E., Fadeeva L., Takush S., Polupan A.. Perfusion CT study of brain stem blood flow in patients with traumatic brain injuries// Журнал «Neuroradiology». Springer-Verlag, Berlin- Heidelberg. - 2012. - vol.54. - suppl.l. - p.sl36.
44. Потапов A.A., Корниенко B.H., Кравчук А.Д., Лихтерман Л.Б., Охлопков В.А., Еолчиян С.А., Гаврилов А.Г., Захарова Н.Е., Яковлев С.Б., Шурхай В.А.. Современные технологии в хирургическом лечении последствий травмы черепа и головного мозга // Ж. «Вестник Российской академии медицинских наук» - 2012. - №9. - с.31-38.
Подписано в печать 26.01.2013 Заказ № 709 Тираж 150 экз. Объем 1 п.л. Формат 60x90/16 Отпечатано: ООО «ВП24» г. Москва, ул. Трубная, д. 21 Телефон 651-64-48 www.vp24.ru
Текст научной работы по медицине, диссертация 2013 года, Захарова, Наталья Евгеньевна
Научно-исследовательский институт нейрохирургии
им.акад.Н.Н.Бурденко Российской академии медицинских наук
О^ЙО!3505^8
Захарова Наталья Евгеньевна
НЕЙРОВИЗУАЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРНЫХ И ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ ПРИ ТЯЖЕЛОЙ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЕ (КЛИНИКО-КОМПЬЮТЕРНО-МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНО-ТОМОГРАФИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ)
специальность: 14.01.18- нейрохирургия
14.01.13 -лучевая диагностика, лучевая терапия
диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук
Научные консультанты:
акад. РАМН д.м.н. проф. Корниенко В.Н.
акад. РАН и РАМН д.м.н. проф. Потапов A.A.
МОСКВА -2012
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................5
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ НЕЙРОВИЗУАЛИЗАЦИИ В ОЦЕНКЕ ТЯЖЕСТИ И ПРОГНОЗИРОВАНИИ ИСХОДОВ ЧЕРЕПНО- МОЗГОВОЙ ТРАВМЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)...............................................................13
1.1. Социальное значение проблемы черепно-мозговой
травмы (в мире и России)..................................................13
1.2. Роль методов нейровизуализации в исследованиях
пациентов с ЧМТ............................................................15
1.3. Классификации ЧМТ........................................................16
1.4. Роль КТ в исследовании ЧМТ, КТ-классификация...................20
1.5. Роль МРТ в исследовании ЧМТ.............................................22
1.6. МРТ-классификация ЧМТ...................................................27
1.7. Другие методы нейровизуализации.......................................28
1.8. Диффузионно-тензорная МРТ и МР-трактография
со структурной и количественной оценкой повреждений..........29
1.8.1 Диффузные аксональные повреждения.................................29
1.8.2. Диффузионно-тензорная МРТ в исследованиях i пациентов с ЧМТ............................................................31
1.9. Оценка церебральной гемодинамики с помощью количественных методов..................................................32
1.10. Радиационная безопасность...............................................38
Глава 2. КЛИНИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ............................................................42
2.1. Клинические наблюдения..................................................42
2.1.1. Клинические наблюдения с исследованием проводящих путей головного мозга с помощью ДТ МРТ в норме и при ДАП.........49
2.1.2. Клинические наблюдения с исследованием регионарного мозгового кровотока при помощи КТ-перфузии.....................51
2.1.3. Клинические наблюдения с исследованием мозгового кровообращения в динамике травматической болезни
мозга методом КТ-перфузии..............................................52
2.2. Методы исследования.......................................................52
2.2.1. Компьютерная томография................................................52
2.2.2. Магнитно-резонансная томография.....................................56
Глава 3. ДАННЫЕ НЕЙРОВИЗУАЛИЗАЦИИ ЛОКАЛИЗАЦИИ И
УРОВНЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ МОЗГА С УЧЕТОМ МЕХАНИЗМОВ ТРАВМЫ, ТЯЖЕСТИ СОСТОЯНИЯ ПОСТРАДАВШИХ И ИСХОДОВ.......................................61
3.1. Сопоставление чувствительности КТ и МРТ..........................61
3.2. Расширенная МРТ градация уровня поражения мозга...............68
3.3. Обсуждение...................................................................93
Глава 4. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ И КАЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА
СОСТОЯНИЯ ПРОВОДЯЩИХ ПУТЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА С ПОМОЩЬЮ ДИФФУЗИОННО-ТЕНЗОРНОЙ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ В НОРМЕ И ПРИ ДИФФУЗНЫХ АКСОНАЛЬНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЯХ...........................................................98
4.1. Исследование структуры мозолистого тела и кортикоспинальных трактов в остром периоде ЧМТ................98
4.2. Динамическое исследование структуры мозолистого тела и кортикоспинальных трактов..............................................105
4.3. Обсуждение..................................................................127
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ РЕГИОНАРНОГО МОЗГОВОГО
КРОВОТОКА ПРИ ТЯЖЕЛОЙ ТРАВМЕ МОЗГА...............134
5.1. Результаты..................................................................134
5.2. Обсуждение................................................................147
Глава 6. КЛИНИЧЕСКОЕ И ПРОГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
КОМПЬЮТЕРНО- ТОМОГРАФИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ В ДИНАМИКЕ ТРАВМАТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ МОЗГА.........................................................................154 (
6.1. Результаты...................................................................154
6.1.1. Динамика регионарного мозгового кровотока в полушарных структурах мозга...........................................................154
6.1.2. Показатели кровотока в стволе мозга..................................169
6.1.3. Исследования кровотока в стволе мозга в динамике...............173
6.2. Приложение к главе 6......................................................182
6.3. Обсуждение.................................................................189
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................195
ВЫВОДЫ....................................................................................210
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ............................................................212
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................214
ПРИЛОЖЕНИЕ.............................................................................244
СПИСОК СОКРАЩЕНИИ.
АГ ангиография
ВЖК внутрижелудочковое кровоизлияние
ВМГ внутримозговая гематома
ДАП диффузное аксональное повреждение
ДВИ диффузионно-взвешенное изображение
дт диффузионно-тензорная
ДТП дорожно-транспортное происшествие
ЗБВК заднее бедро внутренней капсулы
ЗМА задняя мозговая артерия
34Я задняя черепная ямка
ИКД измеряемый коэффициент диффузии
КСТ кортикоспинальный тракт
KT компьютерная томография
MPT магнитнорезонансная томография
мт мозолистое тело
ПМА передняя мозговая артерия
САК субарахноидальное кровоизлияние
СДГ субдуральная гематома
СМА средняя мозговая артерия
ФА фракционная анизотропия
ЧМТ черепно-мозговая травма
ШИТ шкала исходов Глазго
шкг шкала комы Глазго
ЭДГ эпидуральная гематома
CBF cerebral blood flow
CBV cerebral blood volume
DWI diffusion weighted imaging
МТТ mean transit time
SWAN T2* weighted angiography
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования.
В большинстве развитых стран черепно-мозговая травма (ЧМТ) является основной причиной смерти и инвалидизации в популяции до 44 лет [29,50,53]. Согласно данным ВОЗ (2004), основная причина тяжелой ЧМТ в разных странах - это дорожно-транспортные происшествия (ДТП).
При дорожно-транспортных травмах доминируют механизмы ускорения-замедления в разных сочетаниях с ротационным компонентом и ударно-противоударными воздействиями, что обусловливает преобладание в структуре ЧМТ диффузных аксональных повреждений (ДАП), наряду с очаговыми и многоочаговыми ушибами мозга и внутричерепными кровоизлияниями [2,10,22,24,26,48,128,129,226].
До последнего времени не было метода точной прижизненной диагностики распространенности и тяжести ДАП, поскольку КТ и рутинные МРТ слабо дифференцировали такого рода повреждения [131,159]. Было показано, что при КТ-исследованиях только у 10% пациентов с ДАП в остром периоде выявляется классическая картина диффузного повреждения, характеризующаяся точечными геморрагиями в области мозолистого тела, на границе белого и серого вещества больших полушарий, а также в области ствола, чаще среднего мозга [78,79]. В остром периоде, при микроструктурных повреждениях белого вещества, подкорковых образований, ствола мозга, которые не сопровождаются микрогеморрагиями, компьютерная томография обладает низкой чувствительностью. Данные отсроченных КТ могут быть относительно нормальными или характеризоваться атрофией мозга с расширением желудочков и субарахпоидальных пространств [108,268]. Поэтому актуальным является использование более чувствительных методов диагностики диффузного аксонального повреждения мозга.
Применение МРТ в режимах T2-FLAIR и Т2*градиентного эха позволило более точно диагностировать и прогнозировать исходы тяжелой ЧМТ в
зависимости от уровня повреждения полушарных и стволовых структур мозга [113,182]. Было показано, что диффузионно-взвешенная МРТ (ДВИ) выявляет повреждения, невидимые даже на Т2, Т2* и T2-FLAIR МРТ [148]. Внедрение такого метода, как диффузионно-тензорная МРТ (ДТ МРТ), открыло новые возможности в количественной и качественной оценке повреждений проводящих путей головного мозга, получении их трехмерных изображений, и, тем самым, в клинических условиях, in vivo, визуализации степени выраженности ДАП [63,74,149,162,176,270].
Было выявлено, в частности, что изменение показателей ДТ МРТ отражает последовательность процессов дегенерации аксонов и миелиновых оболочек проводящих путей, приводящих к их деструкции и атрофии через несколько месяцев и даже лет после ДАП [163,200,233,244,254,281].
До последнего времени не было динамических исследований проводящих путей головного мозга с трехмерной реконструкцией как мозолистого тела, так и кортикоспинальных трактов при тяжелой степени ДАП. Остаются неясными также вопросы о том, какая степень деструкции проводящих путей приводит к грубым расстройствам сознания, дезинтеграции психической деятельности и нарушениям двигательных функций, возможно ли с помощью ДТ МРТ идентифицировать не только дегенерацию, но и регенерацию мозга в процессе восстановления нарушенных функций мозга.
В патогенезе ЧМТ большое значение имеет исследование нарушения мозгового кровообращения. Со времен классических работ Kety S., Schmidt С. [1948] постоянно ведутся поиски наиболее адекватных в клинике методов количественной оценки объемного регионарного мозгового кровотока с использованием радиоактивного Хе, позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), однофотонной эмиссионной томографии (ОФЭКТ), компьютерной томографии со стабильным ксеноном (KT Хе), KT перфузии, перфузионно-взвешенной МРТ и др. [7,8,9,14,18,25,43,45,52,66,143,164,168,169,171,229]. Каждый из этих методов имеет свои недостатки и преимущества,
обусловленные разной доступностью, соотношением цены и качества, безопасностью для пациентов и.т.д.
Перфузионная КТ - один из сравнительно новых методов малоинвазивной визуализации и количественного картирования мозгового кровотока, который может быть использован у пациентов с различной тяжестью состояния при сосудистых, опухолевых заболеваниях и травматических поражениях головного мозга [43,66,164,272,273,275,276].
В литературе имеются лишь единичные сообщения о применении КТ-перфузии в оценке количественных показателей объемного регионарного мозгового кровотока, а также их прогностического значения при тяжелой черепно-мозговой травме [73,248,275,277], однако, в них не учитывался доминирующий вид очагового или диффузного повреждения мозга, не были проведены исследования кровотока в стволе мозга.
Таким образом, актуальным является изучение структурных нарушений мозга с помощью разных последовательностей МРТ, а также состояния церебральной гемодинамики методом КТ-перфузии, что позволит выявить новые звенья патогенеза и критерии прогноза, а также оптимизировать диагностический алгоритм при тяжелой ЧМТ.
Цель исследования
Изучить структурные и гемодинамические нарушения головного мозга при тяжелой черепно-мозговой травме по данным динамических клинических и компыотерно-магнитно-резонансно-томографических исследований.
Задачи исследования
1. Исследовать взаимосвязь тяжести, локализации и уровня повреждения полушарных и стволовых структур мозга по данным клинических, КТ и МРТ сопоставлений.
2. Изучить клиническое значение диффузионно-тензорной МРТ при диффузных и очаговых повреждениях мозга.
3. Исследовать динамику структурных повреждений проводящих путей головного мозга на модели диффузного аксонального повреждения.
4. Определить особенности регионарного полушарного мозгового кровотока и кровотока в стволе мозга по данным перфузионной компьютерной томографии при очаговых и диффузных повреждениях мозга в остром периоде ЧМТ и в динамике.
5. Изучить прогностическое значение структурных и гемодинамических изменений головного мозга и разработать показания к динамическим КТ и МРТ-исследованиям с целью оптимизации диагностического алгоритма при тяжелой черепно-мозговой травме.
Научная новизна
Впервые предложена расширенная МРТ классификация локализации и уровня повреждения ствола мозга и полушарных корково-подкорковых структур, данные которой достоверно коррелируют с клинической оценкой тяжести состояния пострадавших по шкале комы и исходов Глазго, что свидетельствует о ее прогностическом значении.
Получены новые данные о патогенезе и динамике диффузных и очаговых повреждений мозга, количественных и качественных изменениях проводящих путей головного мозга.
Впервые показано, что диффузное аксональное повреждение, являясь пусковым механизмом дегенеративных изменений проводящих путей с их последующей атрофией, может рассматриваться в качестве клинической модели многомерного «расщепления мозга» с нарушением комиссуральных (межполушарных), ассоциативных (внутриполушарных) и проекционных (корково-подкорковых и подкорково-стволовых) трактов белого вещества.
Результаты исследования дополнили современную концепцию травматической болезни мозга новыми данными о структурной перестройке проводящих путей головного мозга в разные сроки после травмы с учетом динамики клинического состояния и исходов.
Изучены особенности регионарного мозгового кровотока и его взаимосвязь с тяжестью диффузного и очагового повреждения, смещениями и сдавлениями мозга.
Впервые, с помощью КТ-перфузии, установлены количественные параметры объемного кровотока в стволе мозга у пострадавших в коме вследствие травмы с учетом динамики и исходов травматической болезни.
Практическая значимость Разработанные показания к использованию разных последовательностей MPT (Tl, Т2, T2-FLAIR, диффузионно-взвешенное изображение - ДВИ, градиентное эхо Т2* (SWAN), ДТ МРТ), а также перфузионной КТ позволяют оптимизировать диагностический алгоритм при тяжелой ЧМТ.
Сопоставление клинических признаков тяжести травмы и ее исходов, количественных и качественных показателей структурных повреждений мозга и сопутствующих изменений кровотока определило важные в практическом отношении прогностические критерии. Полученные данные позволяют использовать их для оптимизации тактики лечения тяжелой ЧМТ, что позволит улучшить ее исходы.
Разработанная классификация локализации и уровня поражения мозга с использованием разных последовательностей МРТ может быть полезным инструментом для создания банка данных по черепно-мозговой травме, проведения клинических исследований сравнительной эффективности методов интенсивной терапии и нейрохирургии.
Положения, выносимые на защиту Среди основных причин тяжелой черепно-мозговой травмы доминируют дорожно-транспортные происшествия с преобладающим механизмом ускорения-замедления в разных сочетаниях с ротационным компонентом и ударно-противоударными воздействиями, что обусловливает превалирование в
ее структуре диффузных аксональных повреждений (ДАП), наряду с очаговыми и многоочаговыми ушибами мозга и внутричерепными кровоизлияниями.
Применение МРТ в режимах T2-FLAIR, ДВИ, ДТИ повышает возможности нейровизуализации негеморрагических повреждений белого вещества, подкорковых образований, таламуса и ствола мозга, что следует учитывать при построении диагностического алгоритма.
Расширенная МРТ-классификация локализации и уровня повреждения ствола мозга и полушарных корково-подкорковых структур достоверно коррелирует с клинической оценкой тяжести состояния пострадавших по шкале комы и исходов Глазго, повышая прогностическое значение метода.
Диффузное аксональное повреждение является пусковым механизмом дегенеративных изменений проводящих путей с их последующей атрофией и может рассматриваться в качестве клинической модели многомерного «расщепления мозга» в результате повреждения комиссуральных, ассоциативных и проекционных трактов белого вещества.
Компьютерная томография в режиме перфузии обеспечивает быструю и прогностически значимую оценку объемного кровотока в полушарных и стволовых структурах мозга, наиболее низкие уровни которого регистрируются в очагах геморрагического повреждения.
Показатели объемного кровотока в стволе мозга у больных с тяжелой, средней тяжести и легкой травмой мозга характеризуются определенной стабильностью диапазона, и их критическое снижение наблюдается только при первичных геморрагических и вторичных дислокационных повреждениях ствола.
Применение диффузионно-тензорной МРТ и перфузионной компьютерной томографии в динамике с учетом биомеханики травмы и клинического состояния пациента существенно расширяют возможности диагностики и прогноза структурных и гемодинамических нарушений при черепно-мозговой травме и выбора лечебной тактики.
Апробация работы
Представленные в работе результаты доложены на: 1-ой научно -практической конференции нейрохирургов и неврологов Северо-Запада России. (Калининград 2005); IV съезде нейрохирургов России (Москва 2006); 31 Конгрессе Европейского общества нейрорадиологов (Geneva, Switzerland, 2006); V Международной конференции «Высокие технологии XXI века» (Бенидорм, Испания, 2006); Невском радиологическом форуме «Новые горизонты» (С.-Петербург, 2007); 5 Конгрессе нейрохирургов стран Причерноморья (Краснодарский край, Россия, 2007); 32 Конгрессе Европейского общества нейрорадиологов (Genoa, Italy, 2007); 13 Европейском мультидисциплинарном нейротравматологическом конгрессе (Heidelberg, Germany, 2008); 6 �