Возможности магнитно-резонансной томографии в морфо-функциональной оценке церебрального венозного кровотока и ликвороциркуляции (30.08.2011)

Автор: Тулупов Андрей Александрович

«Achieva», производства фирмы «Philips» (Нидерланды) с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл.

Нами были проведены следующие исследования:

1. Развитие и оптимизация методик МРТ.

1.1. Оптимизация и развитие методик МР-ангиографии и МР-миелографии на МР-томографе Tomikon S50 Avance с напряженностью магнитного поля 0,5 Тл.

1.1.1. Оптимизация и развитие методики 2D-PHAS МРА с целью изучения вариаций венозного оттока от головного мозга.

1.1.2. Оптимизация и развитие методики 2D-MYUR МРМ с целью визуализации и диагностической оценки Сильвиева водопровода.

1.1.3. Оптимизация и развитие методики кино-2D-MYUR МРМ с целью изучения особенностей динамического изменения контраста ликворосодержащих полостей головы и шеи.

1.2. Оптимизация и развитие методик МР-ангиографии и МР-миелографии на МР-томографе «Achieva» с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл.

1.2.1. Модельные исследования потока жидкости с помощью методики Q-Flow.

1.2.2. Оптимизация и развитие методики Q-Flow с целью изучения количественных параметров венозного оттока от головного мозга.

1.2.3. Оптимизация и развитие методики Q-Flow с целью изучения количественных параметров ликвородинамики в области головы и шеи.

2. Анализ полученных МР-изображений.

Для обработки изображений применяли:

Вычислительное оборудование на базе Pentium-4/2,4GHz/512Mb под управлением операционной системы Linux 2.4.20 и программного обеспечения «Para Vision» магнитно-резонансного томографа Tomikon S50 Avance фирмы «Bruker» (Германия).

Вычислительное оборудование на базе Xeon/2,8GHz/3,0Gb под управлением операционной системы Windows XP и программного обеспечения «Quantitative Flow package» магнитно-резонансного томографа Achieva фирмы «Philips» (Нидерланды).

Для количественной оценки и статистической обработки полученного числового материала и представления его в виде таблиц и графиков использовали вычислительное оборудование на базе Pentium(R) DUAL-CORE/2,5GHz/2,0Gb под управлением операционной системы Windows XP и программного обеспечения MS Word и Excel; Statistica 6.0; MatLab.

Для вычисления интенсивности МР-сигнала в соответствующей структуре (или ее части) выделялись участки индивидуального размера путем обвода контуров интересующей структуры (или вписывания в объект правильных геометрических фигур). Определялась средняя интенсивность МР-сигнала на выделенном участке. МР-контраст выражался в относительных единицах (ОЕ) и вычислялся по формуле: C = (Ia-Ib) / (Ia+Ib), где С – МР-контраст, Ia и Ib – интенсивность сигналов двух различных анатомических областей.

2.1. Анализ МР-ангиографических и МР-миелографических изображений, полученных на МР-томографе Tomikon S50 Avance с напряженностью магнитного поля 0,5 Тл.

2.1.1. Оценка размеров затылочных долей полушарий головного мозга. Для этого использовались МР-томограммы в аксиальной плоскости (на уровне контакта затылочных долей с синусами твёрдой мозговой оболочки). Оценивали преобладание затылочной доли одной стороны над другой в поперечном направлении. При статистической обработке данных определялись среднее арифметическое значение и стандартная ошибка для качественной вариации.

2.1.2. Оценка вариаций венозного оттока от головного мозга по крупным венозным структурам (верхнему сагиттальному, поперечным, сигмовидным синусам и ВЯВ). Для этих целей использовалась модифицированная 2D-PHAS МРА. Было проведено вычисление МР-контраста от крови (в сравнении с фоновой интенсивностью сигнала) в симметричных участках парных венозных структур (поперечный, сигмовидный синусы и внутренние яремные вены). Кроме того, была проведена качественная оценка отклонения верхнего сагиттального синуса и синусного стока от срединной сагиттальной плоскости. При статистической обработке данных определялись среднее арифметическое значение и стандартная ошибка для качественной вариации. Для определения связей между размерами затылочных долей головного мозга и венозным оттоком, а также между отклонением верхнего сагиттального синуса и синусного стока от срединной сагиттальной плоскости и вариантами венозного оттока проводился расчёт коэффициента корреляции для качественной вариации с поправкой Йетса, стандартной ошибки выборочного коэффициента корреляции и вычисление критерия достоверности t-Стьюдента.

2.1.3. Изучение особенностей ликворотока в области головы и шеи по данным кино-2D-MYUR МРМ. В каждом из 14-ти кадров кино-2D-MYUR МРМ было проведено вычисление МР-контраста от ликвора в сравнении с фоновой интенсивностью сигнала в воздушном пространстве глотки. Вычисление МР-контраста проводилось в следующих отделах головного и спинного мозга (рис. 1):

Рисунок 1. MYUR-изображение ликворосодержащих структур головы и шеи. Области измерения интенсивности МР-сигнала в последовательности кино-2D-MYUR.

В IV-ом желудочке. Измерения проводились из круглой области индивидуального размера, вписанной в «треугольник» IV-ого желудочка.

В области тел боковых желудочков. Измерения проводились из круглой области индивидуального размера.

В области кранио-вертебрального перехода. Измерения проводились в плоскости большого затылочного отверстия (БЗО) из прямоугольной области высотой 10 мм.

В области С2-3 (2-ого и 3-его шейных позвонков). Измерения проводились в плоскости 2-ого и 3-его шейных позвонков из прямоугольной области высотой 10 мм.

В предмостовой части мозжечково-мозговой цистерны. Измерения проводились из прямоугольной области размерами 20х10 мм.

В области опто-хиазмальной цистерны. Измерения проводились из круглой области индивидуального размера.

В конвекситальных субарахноидальных пространствах лобной области полушарий головного мозга. Измерения проводились из квадратной области размерами 15х15 мм.

В конвекситальных субарахноидальных пространствах теменной области полушарий головного мозга. Измерения проводились из квадратной области размерами 15х15 мм.

В конвекситальных субарахноидальных пространствах затылочной области полушарий головного мозга. Измерения проводились из квадратной области размерами 15х15 мм.

В воздушном пространстве глотки (фоновая интенсивность сигнала). Измерения проводились из круглой области индивидуального размера.

После этого, было проведено удаление из рядов данных скользящего среднего с последующим дискретным Фурье-преобразованием по времени и выделением трёх превалирующих по амплитуде гармоник. В каждой области измерения по 14-ти значениям проводилось вычисление среднего арифметического значения: (как показателя среднего уровня ритма объема ликвора в ОЕ) и среднего квадратического отклонения (как показателя амплитуды пульсационной составляющей в ОЕ). В каждых возрастных и половых группах во всех областях измерения для анализируемых признаков проводилось вычисление среднего арифметического значения и доверительного интервала для выборочного среднего (для Р=0,05). С целью оценки соотношения фаз ритмов между различными областями измерения у каждого индивидуума был проведен попарный корреляционный анализ с вычислением коэффициента корреляции, стандартной ошибки выборочного коэффициента корреляции и вычислением критерия достоверности t-Стьюдента. С целью оценки влияния на анализируемые признаки факторов возраста, пола и топографического положения области измерения был проведен дисперсионный анализ с вычислением критерия достоверности F-Фишера, в рамках которого проведена оценка силы влияния факторов по методу Снедекора, а также попарное сравнение средних значений по методу Шефе (Снедекор Дж.У., 1961; Шеффе Г., 1963; Рокицкий П.Ф., 1973; Лакин Г.Ф., 1990; Гланц С., 1998; Васильева Л.А., 1999).

2.2. Анализ МР-ангиографических и МР-миелографических изображений, полученных на МР-томографе «Achieva» с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл.

2.2.1. Изучение количественных особенностей венозного оттока от головного мозга по данным методики Q-Flow. Регистрация МР-сигналов происходила непрерывно и сопровождалась записью ЭКГ на протяжении всего эксперимента, интервал между двумя зубцами R разбивался на 15 частей. Обработка полученной информации на рабочей станции включала в себя создание неправильной геометрической фигуры (Roi – Region of interest – область интереса) по периферии гемодинамически значимого просвета венозного синуса в фазу максимального наполнения его кровью (так называемая «гемодинамическая венозная систола»), а также последующий полуавтоматический перенос геометрии на каждую из оставшихся 14-ти фаз сердечного цикла с «ручной» коррекцией возможных неточностей. Учитывая высокую вариабельность поперечного сечения внутренних яремных вен в разные фазы сердечного цикла, обвод контуров гемодинамически значимого просвета вены проводился вручную для каждой из 15 фаз. Программа постпроцессинга после соответствующей обработки изображений выдавала результат в виде таблицы со всеми интересующими нас параметрами и графиками зависимостей этих параметров от фазы сердечного цикла. Для каждого пациента были получены пиковые скорости потока и средние для одного сердечного цикла значения линейных и объемных скоростей тока крови через верхний сагиттальный, поперечные, сигмовидные синусы и внутренние яремные вены (рис. 2), а также средние для одного сердечного цикла значения площадей гемодинамически значимого просвета этих сосудистых структур.

Рисунок 2. Исследуемые крупные венозные коллекторы головы и шеи: 1 – верхний сагиттальный синус; 2 – поперечные синусы; 3 – сигмовидные синусы; 4 – внутренние яремные вены.

Полученные данные статистически обработаны с расчетом среднего значения и доверительного интервала: X(tsx, где t=1,96 для Р=0,05. Оценка достоверности различий между соответствующими показателями кровотока слева и справа проводилась с применением t-критерия Стьюдента. Для каждого из количественных параметров полученные результаты представлены в виде комплексных графических изображений динамического изменения характеристик венозного кровотока на всем протяжении системы наиболее крупных венозных сосудистых структур головного мозга и шеи: «Верхний сагиттальный синус – Поперечные синусы – Сигмовидные синусы – Внутренние яремные вены» с указанием средних значений и доверительных интервалов в точках измерения значений для каждого из исследуемых сосудов. Кроме того, с целью оценки влияния факторов возраста и пола на анализируемые признаки для каждой области измерения был проведен дисперсионный анализ с вычислением критерия достоверности F-Фишера.

2.2.2. Изучение количественных особенностей ликвородинамики по данным методики Q-Flow. Регистрация МР-сигналов происходила непрерывно и сопровождалась записью ЭКГ на протяжении всего эксперимента, интервал между двумя зубцами R разбивался на 15 частей. Обработка полученной информации на рабочей станции включала в себя создание неправильной геометрической фигуры (Roi) по периферии ликвородинамически значимого просвета исследуемой структуры, а также последующий полуавтоматический перенос геометрии на каждую из оставшихся 14-ти фаз сердечного цикла с «ручной» коррекцией возможных неточностей. Учитывая вариабельность поперечного сечения исследуемых структур в разные фазы сердечного цикла, обвод контуров ликвородинамически значимого просвета в некоторых случаях проводился вручную для каждой из 15 фаз. Программа постпроцессинга после соответствующей обработки изображений выдавала результат в виде таблицы со всеми интересующими нас параметрами и графиками зависимостей этих параметров от фазы сердечного цикла. Для каждого пациента были получены средние значения линейных и объемных скоростей тока ликвора через исследуемые структуры для одного сердечного цикла, пиковые скорости потока, а также средние значения площадей ликвородинамически значимого просвета этих структур для одного сердечного цикла. Количественные значения потока ликвора были разделены на антеградную и ретроградную составляющие – антеградным считался кранио-каудальный поток (от головы к ногам), его программа постпроцессинга представляла в виде отрицательных значений. Ретроградным считался каудо-краниальный поток (от ног к голове) – в виде положительных значений. Полученные данные статистически обработаны с расчетом среднего значения и доверительного интервала: X(tsx, где t=1,96 для Р=0,05. Кроме того, с помощью t-критерия Стьюдента проведена оценка достоверности различий между соответствующими показателями антреградного и ретроградного потока ликвора, а также между соответствующими средними значениями скоростных характеристик ликвородинамики на описываемых топографических уровнях. Полученные результаты представлены в виде комплексных графических изображений динамического изменения характеристик антеградного и ретроградного ликворотока для каждого из количественных параметров с указанием средних значений и доверительных интервалов в точках измерения значений для каждой из исследуемых структур.

Измерения количественных характеристик потока ликвора проводились в следующих отделах головного мозга и шейной области (рис. 3):

Сильвиев водопровод, а также опто-хиазмальная и межножковая цистерны.


загрузка...