Перфузионные мр-изображения заболеваний головного мозга у детей

Видео: Магнитно-резонанстная томография (МРТ)

Диагностика заболеваний головного мозга в целом, а у пациентов детского возраста в частности, будь то опухоль или поражение неопухолевого генеза представляет собой комплексный многогранный процесс, одним из основных этапов которого, как правило, является использование одного из методов визуализации. Это может быть  КТ или МРТ, рентгенография или УЗИ. Более привычным для большинства врачей является оценка состояния мозга ребенка на основе получения анатомической информации с использованием послойных изображений мозга с помощью УЗИ, КТ или МРТ. Однако, во многих случаях важным в ходе диагностического процесса является определение, не только анатомических изменений, но также выявление функциональных (патофизиологических) сдвигов в мозговом веществе и/или патологической зоне. Исследование мозговой гемодинамики возможно с использованием достаточно большого арсенала современных диагностических методик, в частности, на основе прямой церебральной ангиографии, ультразвуковой допплерографии, КТ и МР-ангиографии. Однако, каждый из указанных методов имеет свои особенности и ограничения. Например, прямая ангиография исключительно инвазивный метод, хотя является единственным способом определения истинного кровоснабжения опухолевой ткани.
Допплерография — неинвазивный метод, но оценивает только линейные характеристики мозгового кровотока и преимущественно в крупных кровеносных сосудах. МР-ангиография — также неинвазивный метод, но не дает при стандартной методике количественных показателей кровотока.
Относительно новым методом оценки гемодинамических, перфузионных характеристик мозгового вещества стала перфузионная МРТ. Этот метод несет дополнительную по отношению к стандартным методам, информацию о состоянии мозговой перфузии. Такой род информации на сегодняшний день можно также получить на основе использования однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЕКТ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и КТ с ксеноном 133. В отличие от указанных методов перфузионная МРТ не требует использования радиоизотопов и не использует рентгеновского излучения, что крайне важно в проведении исследования мозга у детей. Более того, применяясь в комплексе со стандартными импульсными последовательностями, с ДВИ и спектроскопией, перфузионная МРТ несет дополнительную информацию об интересующей зоне в веществе мозга, что в целом повышает точность и специфичность диагностики различных заболеваний ЦНС.
В настоящее время большинство исследований ЦНС у детей требует применения МР-контрастных веществ, при этом в случае наличия в программном пакете МР-томографа соответствующей импульсной последовательности, использование данного метода не увеличивает стоимость МРТ и общее время сканирования в целом. Хотя спектр заболеваний ЦНС у детей, когда применение перфузионной МРТ в совокупности с обычным «анатомическим» исследованием, достаточно широк, чаще всего методика применяется в диагностике различных объемных интракраниальных образований, при церебро-васкуллярных заболеваниях, метаболических нарушениях и нейропатиях.
Методы визуализации тканевой перфузии с помощью МРТ разделяют на три основные категории: фазоконтрастные методы, методы меченых спинов и болюсные методы, при которых используются экзогенные контрастные вещества. В литературе нет сообщений о применении первых двух методов для изучения тканевой перфузии у детей. В то время, как блюсный метод находит все более широкое применение в диагностике заболеваний головного мозга, в частности, в диагностике опухолей и цереброваскулярных нарушений у детей. В основе болюсного метода изучения тканевой перфузии лежит «Принцип центрального объема», который представляет собой закон сохранения массы применительно к мозговому кровообращению. В МРТ перфузионные изображения оценивают изменение концентрации контрастного вещества в сосудистом русле. В основе количественных оценок тканевых параметров на МРТ лежит прохождение болюса контрастного вещества (КВ) по интракраниальным сосудам и вытекающей из этого линейной зависимости между изменением величины МР сигнала и концентрацией КВ. В динамической МРТ МР-сигнал пропорционален Т1 или Т2 скорости релаксации в тканях, зависящей в свою очередь от концентрации КВ в ткани при прохождении болюса.
Впервые уравнения, описывающие изменения концентрации КВ при прохождении болюса в динамической МРТ, так называемую кривую «концентрация-время», были выведены в работах В. Rosen et al (1990). Из этих уравнений следует, что при малых концентрациях КВ DR2* = к * [c(t)], где Я2*=1Д2* [C(t)] — концентрация КВ, как функция времени после внутривенной инъекции, а к — константа. КВ, проходя с кровью по сосудистому руслу по тканям мозга, создает локальные неоднородности магнитного поля в области капилляров мозга и соответственное ему снижение МР- сигнала. Линейность связи между концентрацией КВ и изменением интенсивности МР-сигнала является фундаментальным предположением, на котором основаны методы перфузионной МРТ. На параметрических перфузионных изображениях в норме мозговая перфузия видна как области довольно симметричного изменения МР сигнала при прохождении болюса, тогда как при аномальной тканевой перфузии наблюдаются асимметричные области гипо- или гиперперфузии. При динамических перфузионных исследованиях небольшое количество КВ вводится за короткое время и поэтому такие исследования считаются малоинвазивными. Вместе с этим, введение даже небольшого количества КВ создает изменения интенсивности МР сигнала на 15—50% больше, по сравнению с неинвазивными методами (фазоконтрастным и  мечения артериальных спинов). Перфузионная болюсная МРТ позволяет визуализировать кровезаполнение капилляров, которые не видны при МР ангиографии или при традиционной цифровой ангиографии.
Применение перфузионной МРТ у детей. В настоящее время при первичной диагностике новообразований головного мозга перфузионная МРТ применяется в редких случаях, т.к. она не позволяет дифференцировать опухоли по их гистологической принадлежности или оценивать распространенность опухоли в мозговом веществе. Более полезным считается ее применение в случае послеоперационного контроля в дифференциальной диагностике продолженного роста или послеоперационных изменений, например, лучевого некроза. В обоих случаях как при продолженном росте, так и при лучевом некрозе пораженные ткани на стандартных МРТ могут накапливать КВ, т.к. и в том и в другом случае присутствуют нарушения гемато-энцефалического барьера (ГЭБ), которые обуславливают экстравазацию КВ в патологические ткани с последующим контрастным усилением на Т1 МРТ. Однако патофизиологические причины, приводящие к контрастному усилению в двух этих случаях совершенно различны. И эти различия могут быть наглядно продемонстрированы при перфузионной МРТ. Для опухолевых тканей характерно повышение показателей тканевой перфузии или по крайней мере, близкие с нормальным мозгом значения. При опухолях повреждение ГЭБ связано в первую очередь с инвазивным ростом опухолевых клеток и нарушением стенок кровеносных сосудов. В патофизиологии радиационных поражений первично поражение ГЭБ прежде всего на фоне лучевого повреждения сосудистой стенки и ишемии, которые сопровождаются в отличие от опухоли снижением тканевой перфузии (гипоперфузий). Области радиационного поражения на rCBV картах часто выглядит как зоны сниженного кровезаполнения более темные. Аналогично случаям ишемии, время прохождения болюса КВ при радиационных поражениях снижается, тогда как в опухолевых тканях оно обычно не отличается от нормы.
Как и у взрослых, чаще всего перфузионная МРТ применяется для выявления окклюзионных цереброваскулярных поражений. В детской группе, в которой окклюзионные цереброваскулярные поражения довольно редки по сравнению со взрослыми, применение перфузионной МРТ считается особенно важным. У детей на Т2 МРТ зоны повышенного МР сигнала чаще всего обусловлены не инфарктом, а другими причинами (например, вазогенным отеком, гипомиелинизацией). И именно перфузионная МРТ может выявить область ишемии у ребенка при малой вероятности инсульта в этом возрасте. Перфузионное исследование в сочетании с ДВИ часто используется для выявления причин появления зон гиперинтенсивности на Т2 МРТ, оценке инсульта и его распространенности. При подозрении на инсульт у ребенка перфузионная МРТ является важным методом, способным дифференцировать зоны необратимых и обратимых изменений мозга.
Другим примером использования перфузионной МРТ является изучение различных типов артериопатий у у пациентов детского возраста. Причины, вызывающие артериопатии могут быть разными, включая идиопатические васкулиты, вторичные васкулиты, последствия болезни Моя-Моя, а также серповидно клеточные поражения (SSD). В этих случаях перфузионная МРТ сопоставима по чувствительности с КТ с ксеноном 133, и с радионуклидными методами. Но она обладает и рядом преимуществ в визуализации анатомических повреждений и выявлении патологически аномального кровотока, наблюдаемого, например, при коллатеральной циркуляции. Обнаружение патологических путей кровотока у детей имеет особое значение при отборе пациентов для хирургического лечения артериопатии. Коллатеральная циркуляция в детских артериопатиях может быть обширной в момент ее первичного обнаружения. Динамическая перфузионная МРТ может быть использована для определения времени прохождения контрастного вещества в ткани или в режиме кино для выявления перфузионной петли и оценки коллатеральной циркуляции. Все это предопределяет чрезвычайную информативность метода в выявлении и последующем наблюдении пациентов с поражением Моя-Моя (Moya mоуа). Считается, что в начальной стадии этой болезни перфузионные параметрические изображение демонстрируют увеличенный кровоток в области базального ганглия и измененную периферическую корковую перфузию, либо с дефицитом, либо с измененным временем прохождения КВ, что является патогномоничными признаками заболевания.
В литературе имеются сообщения, когда с помощью перфузионной МРТ изучали детей с гомозиготными серповидноклеточными нарушениями, выявляли и оценивали распространенность скрытых васкулярных поражений, выделяли детей с высоким риском развития инсульта, а в случае его формирования — определяли распространенность.
Мы считаем, что перфузионная МРТ является важным исследованием для динамического наблюдения детей, оперированных и затем облученных по поводу новообразований головного мозга, при цереброваскулярных нарушениях. Постобработка перфузионных изображений позволяет построить параметрические изображения, которые дают полезную информацию для характеристики аномалий тканевой перфузии.