2. Нейровизуализационные методы диагностики заболеваний нервной системы.

История развития нейрорентгенологии отражает историю поступательного развития медицинской науки. От инвазивной, подчас смертельно опасной для больного, диагностики на начальных этапах формирования нейрорентгенологии происходит переход к современным (мало- или неинвазивным) методам визуализации головного и спинного мозга. Применяемые ранее такие

методики, как пневмоэнцефало-, миело-, цистернография и вентрикулография с воздухом ушли в прошлое. В то же время такие рентгенологические методы, как краниография и спондилография, по-прежнему находят место в диагностическом процессе, хотя их применение существенно ограничилось по сравнению с несколькими десятилетиями ранее.

Церебральная и спинальная ангиография

Метод рентгенологического исследования сосудистой системы головного и спинного мозга. В настоящее время ангиографию применяют в основном у больных с подозрением на мешотчатую или артериовенозную аневризму сосудов головного и спинного мозга как метод дооперационной диагностики и последующего послеоперационного контроля, а также для выявления тромбоза или стеноза магистральных сосудов шеи. По-прежнему важно применение церебральной ангиофафии для определения источников кровоснабжения и взаимоотношений с крупными артериями (на основании мозга) некоторых видов опухолей головного мозга, что позволяет хирургам планировать операционный доступ и объем удаления опухоли. Использование КТ- и МР-ангиофафических методик заметно снизило в последнее время частоту использования ангиофафии, особенно у нейроонкологических больных. Однако развитие интервенционных эндовазальных методов лечения сосудистых заболеваний головного и спинного мозга обусловливает сохранение и дальнейшее развитие этого инвазивного метода в арсенале нейрорентгенологии.

Миелография

Метод исследования ликворной системы спинного мозга. Осуществляется путем пункции подпаутинного пространства спинного мозга и введения туда водорастворимого контрастного вещества. Выделяют нисходящую миелофафию, когда пункцию подоболочечных пространств выполняют на уровне большой затылочной цистерны (в настоящее время используется крайне редко), и восходящую миелофафию — пункция осуществляется на уровне нижнепоясничного отдела позвоночника. Ранее широко распространенный метод диагностики заболеваний спинного мозга и позвоночника (опухолевые, сосудистые, воспалительные и другие процессы) с внедрением МРТ стал использоваться значительно реже. В настоящее время миелофафию применяют

в основном для уточнения степени сдавления подпаутинных пространств спинного мозга при фыжах межпозвоночных дисков, в диагностике воспалительных изменений в оболочках спинного мозга, после операции, когда с помощью других методов трудно решить вопрос о наличии рецидива опухоли, грыжи диска, а также послеоперационного рубцово-спаечного процесса.

Рентгеновская компьютерная томография

КТ — метод, основанный на измерении поглощения рентгеновского излучения различными по плотности (числу электронов в атоме) тканями. Применяют КТ при исследовании головы для анализа состояния покровных тканей, костей черепа, вещества головного мозга и ликворной системы. В настоящее время КТ является одним из наиболее широко используемых методов визуализации патологических процессов в нейрорентгенологии. С быстротой получения КТ-изображений при высоком качестве и разрешающей способности в настоящее время не может соперничать ни один метод визуализации, даже сверхбыстрое МР-сканирование. При этом меньшая себестоимость (по сравнению с той же МРТ) и простота КТ ставят этот метод в

ряд наиболее эффективных методов визуализации головного мозга. В последнее время наряду со стандартной КТ с шаговым режимом сканирования стали широко использовать в медицинской практике спираль ную КТ. На спиральных томографах последнего поколения можно получать срезы толщиной до 0,1 мм, а объемные изображения головы — всего за несколько секунд. Кроме того, стало возможным проведение ангиографического исследования всего головного мозга и шеи с высоким качеством КТ-ангиограмм, а также перфузионной КТ.

Последние две методики позволяют уже в первые часы после ишемического инсульта получить информацию о зонах поражения мозга и отобрать больных для эндоваскулярной тромболитической терапии либо консервативного лечения.

К Т - м и е л о ц и с т е р н о г р а ф и я . Метод, сочетающий в себе возможности КТ и миелографии. Относится к инвазивным методам получения изображений, так как требует введения в подпаутинное пространство контрастного вещества. В отличие от миелографии необходимо меньшее (обычно в 2 раза) количество контрастного вещества. Используют метод в стационарных условиях для определения проходимости ликворных пространств спинного

и головного мозга, при окклюзирующих процессах и при различных типах назальной ликвореи (для определения места повреждения целости подоболочечных пространств головного мозга), в диагностике кистозных процессов внутричерепной локализации.

Магнитно-резонансная томография

В основе метода МРТ лежит переизлучение энергии, полученной ядрами атомов водорода (протонами), содержащимися в тканях организма, при "облучении" пациента радиоволновыми импульсами. Контрастность (С) одной ткани (А) относительно другой (В) в томографии принято оценивать по относительной разности интенсивностей сигналов S от этих тканей на

изображении: САВ = (SA - SB/SB, где SA - МР-сигнал от ткани A; SB —МР-сигнал от ткани В. При САВ = 0 ткани неразличимы (изоинтенсивны); при САВ > 0 ткань А светлее ткани В на изображении (гиперинтенсивнее); при САВ < 0 ткань А темнее ткани В (гипоинтенсивнее).

Интенсивность МР-сигнала в МРТ отражает особенности "внутренней" структуры вещества и зависит от ряда физико-химических факторов, что позволяет не только дифференцировать на изображении патологические и здоровые ткани, но и дает возможность наблюдать отражение функциональной деятельности отдельных структур головного мозга.

Эти факторы действуют независимо друг от друга, но в МРТ можно выделить влияние одного какого-нибудь фактора на тканевую контрастность на изображении, выбирая параметры и тип импульсной последовательности, при этом одна и та же ткань в одном режиме будет выглядеть светлой, а в другом — темной.

Импульсная последовательность — это периодически повторяемая серия из одного, максимум трех радиочастотных импульсов для создания МР-сигнала от протонов ткани, сопровождающаяся включением в определенные моменты времени линейно нарастающих вдоль координатных осей

магнитных градиентных полей. В отличие от КТ в МРТ имеется широкий набор импульсных последовательностей, обеспечивающих различный тип тканевой контрастности на МР-изображении, что предоставляет большие, чем при КТ, возможности для характеристики различных тканей ЦНС. Кроме того, протоколы томографов содержат программы использования импульсных последовательностей с последующей математической обработкой полученных данных.

К специализированным МР-исследованиям, требующим дополнительной математической обработки, относятся миело- и цистернография; функциональная МР-ликворография — динамическое исследование ликворотока с привязкой с сердечному циклу; объемная МРТ — построение трехмерных моделей; МР-ангиография — неинвазивное исследование, позволяющее визуализировать сосудистую систему; диффузионная МРТ —построение диффузионных карт; перфузионная МРТ — построение перфузионных карт; функциональная МРТ — построение карт нейрональной активности мозга; МР-спектроскопия — определение состава метаболитов

(макромолекул) в одном или нескольких участках головного мозга.

Спиновое эхо (SE). Рутинная МР-диагностика включает обязательное получение томограмм, взвешенных по Т1 и Т2 (так называемые Т1- и Т2-режимы). Такие режимы сканирования достигаются соответствующим выбором параметров импульсной последовательности. Стандартное время сканирования для каждого режима в зависимости от типа томографа составляет от 4 до 12 мин (обычно для режима Т1 — 3—5 мин и для Т2 — 7—9 ми≫)..,

Fast SE. Быстрое спиновое эхо, позволяющее сократить время получения Т2-взвешенных МР-изображений до 2—3 мин, что заметно увеличивает пропускную способность томографа.

2D Fast SE. Двухмерное быстрое спиновое эхо, используемое для получения набора послойных МР-изображений с последующей реконструкцией объемного изображения.

SSFSE (single shot fast SE). Модифицированная сверхбыстрая импульсная последовательность, позволяющая получать Т2-взвешенные томограммы за короткое время (до 50 срезов за 20 с), но обладает низким отношением контраст/шум. Используют метод в основном для обследования тяжелобольных, больных с клаустрофобией и детей.

IR (инверсия — восстановление). Позволяет получить МР-изображения с сильным взвешиванием по режимам Т1 и по Т1 + Т2 (по Т1 и Т2 одновременно); используют для подавления сигнала от воды при травматических поражениях (ЧМТ), для подавления МР-сигнала от жира в исследо-

ваниях глазницы.

FLAIR (инверсия — восстановление с подавлением сигнала от свободной воды). Метод позволяет получать Т1 + Т2-взвешенные изображения с подавлением МР-сигнала от свободной воды (ЦСЖ в желудочковой системе, в подпаутинных пространствах и цистернах основания мозга). Используют в диагностике патологических процессов, расположенных вблизи указанных анатомических образований, в диагностике демиелинизирующих заболеваний и для дифференцировки отека мозга (рис. 1). Кроме этого, применяют и другие специализированные МР-методики.

Появление быстрых и сверхбыстрых импульсных последовательностей открыло перед МРТ новые диагностические возможности; например, стало возможным картирование сечений головного мозга по коэффициенту диф фузии воды, локальному кровотоку или по скорости движения крови,

ЦСЖ. Однако такие более сложные МР-исследования требуют дополнительной математической обработки полученного набора изображений. Подобные МР-исследования не входят в число стандартных, они проводятся в основном в исследовательских центрах.

3D МРТ. Под этим термином в МРТ и КТ понимают объемное воспроизведение (реконструкцию) анатомических структур, построение объемных моделей и сечений в произвольной плоскости по набору последовательных сечений головного мозга. Длительность исследования составляет около 10 мин. Каждое сечение представляет собой тонкий слой толщиной 1—3 мм. С появлением

спирального КТ процесс сбора данных для построения трехмерных моделей осуществляется за несколько минут, и стало возможным построение высококачественных трехмерных изображений. Для построения трехмерных моделей в клинической практике используют специальные, порой довольно сложные алгоритмы реконструкции, позволяющие не только выбирать для построения

ткани с определенной тканевой контрастностью, но и производить с моделями виртуальные операции": поворот вокруг любой оси в пространстве, вырезание частей, выделение цветом тканей с различной контрастностью, симметрично отображать отдельные структуры (важно при ЧМТ) и т. д. (рис. 2).

Новейшим достижением в рентгенологии стала имитация эндоскопиче- ского исследования внутренних поверхностей полых органов, в частности сосудов, с помощью трехмерных моделей. Эта методика получила название виртуальная эндоскопия". С ее помощью можно "осмотреть" патологическую структуру, например аневризму, как бы со стороны, уточнить ее взаимоотношения с другими сосудами. Такая информация неоценима при планировании хирургических операций.

Особенно широко объемные модели применяют при исследовании ликворных пространств, в МР-ангиографии, спиральной КТ и КТ-ангиографии.

Магнитно-резонансная миелография и цистернография. Неинвазивные методики, позволяющие получать высококонтрастные по отношению к веществу мозга изображения ликворных пространств. Применяют для изучения как строения ликворной системы, так и движения ЦСЖ в различных отделах ЦНС.

Функциональная магнитно-резонансная ликворография с привязкой к сердечному циклу. Позволяет изучать пульсирующее движение быстрых потоков ЦСЖ на основании мозга, в позвоночном канале, водопроводе мозга, а также в ликворных пространствах спинного мозга. В настоящее время только эта методика позволяет количественно оценить гидродинамические свойства ликворной системы. Для оценки ликворных пространств возможно использовать импульсную последовательность FLAIR с введением контрастного вещества в ликворные пространства.

Магнитно-резонансная ангиография. Метод визуализации сосудистых структур. В отличие от спиральной КТ, обычной и цифровой ангиографии и других радиологических методов МР-

артериография позволяет визуализировать кровеносные сосуды без применения контрастного вещества (рис. 3). Различие в МР-сигналах от крови в сосуде и окружающих его неподвиж-

ных тканей связано с движением крови. При использовании быстрых импульсных последовательностей одновременно с внутривенным введением парамагнитного контрастного препарата можно дополнительно визуализи ровать венозные структуры головного мозга (рис. 4).

Диффузионно-взвешенные изображения. Наиболее широко в настоящее время метод используют в диагностике ишемических повреждений головного мозга. Оказалось, что этот вид изображений является единственным, позво ляющим определить очаг повреждения ткани в сверхострой стадии (до 6 ч) ишемического инсульта головного мозга, когда существует терапевтическое окно для восстановления пораженных ишемическим отеком тканей (рис. 5).

Перфузионная МРТ. Перфузионная МРТ и построение перфузионных карт появились с возникновением быстрых импульсных последовательностей, позволяющих проводить динамические исследования. МР-методы определения мозговой перфузии принципиально отличаются от методов изучения венозного и артериального кровотока в МР-ангиографии. Перфузионная МРТ рассматривает и количественно оценивает движение крови, питающей каждый элемент объема органа или ткани. Этот метод позволяет картировать объем

мозгового кровотока, локальный мозговой кровоток и среднее время прохождения крови по капиллярам. Перфузионное МР-исследование занимает около 5 мин и применяется в диагно-

стике опухолевых поражений головного мозга и цереброваскулярных заболеваниях, особенно в тех случаях, когда требуются количественные данные мозгового кровотока в той или иной зоне мозга.

Функциональная магнитно-резонансная томография. Картирование нейрональной активности мозга позволяет выявить области нейрональной активации головного мозга, возникающие в ответ на действие различных раздражителей: моторных, сенсорных и др. До недавнего времени подобное картирование проводили с помощью радионуклидных методов, в основном в ПЭТ и ОФЭКТ. Применение функциональной МРТ основано на том, что при увеличении нейрональной активности в соответствующих действию раздражителя участках мозга повышается регионарный кровоток, увеличивается регионарный ОЦК, обогащенной кислородом. Этот гемодинамический ответ — изменение уровня оксигенации крови — наблюдается в течение 2—3 с с момента предъявления раздражителя^ При функциональной МРТ сопоставляются интенсивности сигналовг зарегистрированных при предъявлении раздражителя (активация) и в его отсутствие (контроль).[Участки повышения МР-сигнала являются зонами нейрональной активности мозга, их окрашивают в соответствии со цветовой шкалой интенсивностей и получают карты нейрональной активности^Для оценки расположения активированного участка головного мозга относительно патологического образования карты накладывают на МРТ в режиме Т1 того.же сечения головного

мозга или на трехмерную модель поверхности мозга. Картирование зон нейрональной активности мозга позволяет спланировать хирургический подход и исследовать патофизиологические процессы головного мозга. Метод счи тают перспективным для выявления очагов эпилепсии

Магнитно-резонансная спектроскопия. Позволяет неинвазивно, без повреждения исследуемого объекта, получить информацию о химическом составе ткани. МР-спектроскопия основана на явлении "химического сдвига" резонансных частот различных химических соединений. Протонная 'Н МРС использует химический сдвиг ядер — протонов, входящих в состав химических соединений, относительно резонансной частоты протона в молекуле воды. Единицей измерения "химического сдвига" является промиль (ррт). Каждое химическое соединение в живой ткани имеет свое характерное значение химического сдвига.

Для живой ткани в МР-спектре определяют пики следующих метаболитов (макромолекул): N-ацетиласпартат (2,0 ррт); холин (3,2 ррт); креатин (3,03 и 3,94 ррт); миоинозитол (3,56 ррт); глутамат и глутамин (2,1—2,5 ррт); лактат (1,32 ррт); липидный комплекс (0,8 и 1,2 ррт).

В спектрах патологических тканей головного мозга (опухолевая ткань, ишемия, некроз, отек и др.) соотношения пиков метаболитов заметно (и статистически достоверно) отличаются. Так, уменьшение нейронального маркера N-ацетиласпартата происходит при локальных повреждениях головного мозга (инфаркт, кровоизлияние, опухоль). Лактат является продуктом анаэробного

гликолиза (в спектрах нормального вещества мозга такого пика нет), поэтому его появление — признак гипоксии, которая может иметь место при инфаркте, опухоли, инфекции. Холин — маркер мембранного синтеза, его высокая концентрация наблюдается в быстрорастущих тканях (опухоли высокой степени злокачественности); снижение его сопровождает инфаркт, печеночную энцефалопатию. Креатин — основной источник и поставщик фосфатных группДля построения АТФ и АДФ.Соотношение между пиками метаболитов в спектре (рис. 7), уменьшение или увеличение высоты отдельных пиков спектра позволяют неинвазивно оценивать биохимические процессы, происходящие в тканях мозга. Дальнейшее развитие метода МРТ связано с повышением быстродействия радиоэлектронных систем, увеличением мощности переменного градиентного магнитного поля и с совершенствованием компьютерных систем.

Для получения результатов картирования мозга, трехмерных моделей, анализа полученных МР-изображений необходимо использование мощных рабочих станций. Распространение новых информационных технологий, развитие компьютерных сетей позволяют прогнозировать, что в ближайшее время рентгенология перейдет на беспленочную технологию — хранение диагностических снимков в цифровом виде, основными преимуществами которой являются полнота информации, возможность выбора специальной обработки, компактность и разнообразие форм хранения (магнитные, оптические диски и другие носители), возможность копировать и пересылать изображения по компьютерной сети