4 курс / Лучевая диагностика / ПРИМЕНЕНИЕ_КОМПЛЕКСНОЙ_МАГНИТНО_РЕЗОНАНСНОЙ_ТОМОГРАФИИ_ПРИ_РАЗЛИЧНЫХ

11

Методология и методы исследования

Методология исследования основывается на результатах психологического, нейропсихологического, биохимического, нейровизуализационного и морфофункционального исследования лиц с различными вариантами строения эпифиза.

Объектом исследования являлись добровольцы с различными видами кистозной трансформации эпифиза, собранных в базу нормы (патент № 2021621983) рентгеновского отделения ФГБУ НМИЦ ПН им. В. М. Бехтерева. Предмет исследования – постпроцессинговая обработка МР-данных с помощью специализированного программного обеспечения FreeSurfer с последующим анализом толщины различных регионов коры и объемов подкорковых структур,

CONN-TOOLBOX с последующим анализом рабочих 11 сетей покоя головного мозга.

Диссертационная работа выполнена в дизайне – поперечное (кросс-

секционное) исследование согласно принципам доказательной медицины, которое проводилось по следующей схеме:

1 этап: изучение состояния проблемы по данным отечественной и зарубежной литературы.

2 этап:

−подписание информированного согласия;

−проведение анкетирования и нейропсихологического тестирования;

−сбор слюны на мелатонин;

−выполнение МРТ головного мозга с использованием стандартных

−последовательностей (Т1-, Т2-взвешенных изображений (ВИ), FLAIR, DWI, GRE), дополненное SSFP-импульсной последовательностью, с помощью которых проводилась оценка состояния структур головного мозга и прицельное исследование эпифиза);

−проведение МРТ головного мозга с использованием специальных импульсных последовательностей Т1 градиентного эхо MPRAGE c изотропным вокселем толщиной 1 мм и BOLD.

12

3 этап: выполнение постпроцессинговой обработки полученных данных с использованием специализированного статистического программного обеспечения

FreeSurfer и CONN-TOOLBOX.

4 этап: проведение статистической обработки полученных результатов.

Положения, выносимые на защиту

1. Выполнение комплексной МРТ с применением SSFP-импульсной последовательности позволяет прицельно оценить тип строения кисты эпифиза,

особенно при ее крупных размерах, и уточнить степень воздействия кисты на окружающие структуры.

2. При наличии клинических проявлений в виде головных болей,

головокружений, нарушений сна-бодрствования у пациентов с КЭ необходимо выставление категории риска развития центральной венозной гипертензии на основании МР-паттернов, полученных с помощью последовательностей DWI и

SSFP.

3. У лиц с кистой эпифиза на основании фМРТп выявляется функциональная коннектопатия, а также некоторые личностные особенности. Эти данные расширяют наши знания о вариабельности нормы, о роли эпифиза и вырабатываемого им гормона мелатонина в формировании и функционировании головного мозга.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Цель, задачи и содержание диссертации соответствуют паспорту

специальности 3.1.25. – «Лучевая диагностика».

Степень достоверности и обоснованность результатов

Научные положения и результаты диссертации имеют высокую степень достоверности и аргументации. Достоверность полученных результатов подтверждается достаточным объемом клинического материала (149 пациентов),

применением современных методов нейропсихологического тестирования,

биохимического исследования (анализ слюны на мелатонин), лучевых методов диагностики (МР-ВБМ, фМРТп), оценкой результатов с помощью современного

13

программного обеспечения (FreeSurfer 6.0, CONN-TOOLBOX) и обработкой полученных данных современными методами математической статистики.

Выводы логично вытекают из материалов исследования и в полном объеме отражают поставленные задачи.

Практические рекомендации, сформулированные в диссертации, обоснованы проведенным исследованием и могут служить руководством к практической работе. Данные, представленные в диссертации, полностью соответствуют первичным материалам.

Публикации по теме диссертации

По теме диссертации опубликовано 7 работ, 4 публикации из которых в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, получен патент на базу данных для ЭВМ «Оценка МР-воксель-базированной морфометрии у лиц с вариантами строения эпифиза» (свидетельство о государственной регистрации базы данных №2022621663 от 07.07.2022 г.). Опубликованы методические рекомендации «Лучевая анатомия эпифиза в норме и при его кистозной трансформации». Результаты исследования доложены на всероссийских конгрессах «Невский радиологический форум – 2021,2022, 2023», «Нейронауки: интеграция теории и практики – 2022», «Поленовские чтения – 2022».

Внедрение результатов работы в практику

Результаты работы внедрены в практику работы кабинета магнитно-

резонансной томографии рентгеновского отделения, а также отделения нейровизуализационных исследований ФГБУ НМИЦ ПН им. В.М. Бехтерева. Кроме того, данная тема была внедрена в работу института последипломного образования ФГБУ НМИЦ ПН им. В.М. Бехтерева в лекционный курс «Лучевая диагностика в неврологии и психиатрии».

Личный вклад автора

Автору принадлежит определяющая роль в клиническом отборе пациентов, участии на всех этапах клинического обследования, сбора данных и биоматериала,

14

разработке протокола исследования, постановке цели и задач, обосновании выводов и практических рекомендаций.

Клинико-нейровизуализационное исследование с применением методов фМРТп, МР-ВБМ, последующая обработка и статистический анализ данных выполнены лично автором.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 140 странице машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием пациентов и методов исследования, главы с результатами исследования, обсуждения, заключения,

выводов, практических рекомендаций и списка литературы (166), включающего 35

отечественный и 131 зарубежных источника. Работа иллюстрирована 23 таблицами и 39 рисунками.

15

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ АНАТОМИИ, ФИЗИОЛОГИИ, ПАТОЛОГИИ И ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКЕ ИЗМЕНЕНИЙ ЭПИФИЗА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 История изучения эпифиза

Идентификация эпифиза как особого органа приписывается еще Галену из Пергама (130-200 гг. до н. э.). Он впервые описал этот орган как часть мозга,

характеризуя его как железу и называя его konareion, или conarium по-латыни

(«шишка»), из-за его формы (Зверева Е. Е., Бессалова Е. Ю., 2016).

Анатомические описания А. Везалия (1515-1564) послужили основой для концептуализации шишковидной железы как «вместилища души» философа Рене Декарта, а также места соединения восприятия органов чувств в головном мозге или как органа психофизиологического контроля человека (Mottolese C., 2015).

В 17-18 веках было выполнено подробное патологоанатомическое и гистологическое описание железы, а сравнительное исследование железы проведено Лейдигом в 1872 г. Первые физиологические исследования эпифиза принадлежат Пиону (1900 г.), установившему, что экстракт из эпифиза в малых дозах ускоряет, а в больших – усиливает и замедляет деятельность сердца.

Начало исследований выделяемого эпифизом гормона мелатонина было положено в 1958 году, когда Аарон Б. Лернер (1920-2007 гг.) выделил в Йельском университете 100 мкг N-ацетил-5-метокситриптамина, выделенного из 250 000

обработанных шишковидных желез крупного рогатого скота, причем тогда это вещество и получило свое название – мелатонин (Lerner A. B., 1958; Mottolese C., 2015). Открытия, полученные в результате исследования мелатонина, подтвердили большую часть гипотезы, постулированной Декартом.

КЭ первым в истории медицины описал Рудольф Вирхов как hydrops cysticus glandulae pinealis в 1865 г., а Кэмпбелл дал первое подробное описание ее гистологической структуры в 1899 г. первая хирургическая процедура удаления КЭ

16

была опубликована Pussep et al. в 1914 г. у мальчика с геморрагической апоплексией железы (Májovský M., 2018).

1.2 Анатомия и физиология эпифиза

Эпифиз начинает развиваться в течение четвертой недели внутриутробного развития как срединное выпячивание эпифизарного конца крыши диэнцефального мозга. В последующие недели стенки этого отростка утолщаются и превращаются в компактную массу, включающую в себя сосудистую мезодерму, формирующую окончательную шишковидную железу. В переднем отделе сохраняется остаток полого дивертикула полости желудочка, называемый пинеальной впадиной

(Simon E. et al., 2015; Sindou M., 2015). Во время его развития можно наблюдать два типа клеток: клетки с плотными и мелкими ядрами цитоплазмы и мелкие бледные клетки. Первые разовьются в пинеалобласты, которые представляют характерную популяцию для железы. На восьмом месяце внутриутробного развития начинается дифференцировка пинеалоцитов, которые секретируют мелатонин. Вторая популяция – это спонгиобласты, которые впоследствии дифференцируются в астроцитарные глиальные клетки. В то же время происходит развитие соединительнотканных перегородок железы и кровеносных сосудов (Relkin R., 1976; Simon E., 2015).

Пинеальное тело филогенетически принадлежит промежуточному мозгу.

Промежуточный мозг расположен над средним мозгом и между полушариями головного мозга, тесно связан с боковыми и третьими желудочками. В

практических целях промежуточный мозг делится на следующие части: таламус,

который является самым большим; субталамус, лежащий над средним мозгом;

гипоталамус – передненижний по отношению к таламусу, который лежит перед субталамусом, эпиталамус и метаталамус, состоящий из медиального и латерального коленчатого тела (Florian I. S, 2020).

В норме эпифиз или эпиталамус занимает хвостовую часть промежуточного мозга по сагиттальной линии, прикрепляется к задней части третьего желудочка.

Он расположен над тектальной пластиной в тесной связи с задним пространством вырезки, боковыми желудочками, базальными цистернами, глубокой венозной

17

системой и дистальными ветвями задних мозговых артерий. Пинеальная область состоит из двух хабенулярных треугольников, хабенулярной комиссуры, тела шишковидной железы, задней комиссуры, а также верхней и нижней пластинок эпифизарного стебля (Al-Holou W. N., 2009) (Рисунок 1, 2).

Рисунок 1 – Схематическая анатомия пинеальной области. (Цит. по

Florian I. S. (eds.). Pineal Region Lesions: Management Strategies and Controversial Issues. Springer International Publishing, 2020, с. 10)

Эпифиз имеет особую гистологическую цитоархитектуру с различными микроскопическими пучками волокон, отвечающими за его специфические циркадные функции. Хабенулярный треугольник – это парное небольшое треугольное углубление (по одному с каждой стороны), расположенное медиальнее подушки таламуса и верхнемедиально от задней комиссуры. Эти двусторонние вдавления ограничивают по латеральным поверхностям узкое сообщение между цистерной четверохолмия и задней стороной третьего желудочка. Они являются небольшими скоплениями серого вещества медиальнее подушки таламуса ниже желудочковой поверхности промежуточного мозга,

18

каждое из которых состоит из медиального и латерального ядер. Хабенулярная комиссура представлена поперечной полосой аксонов между двумя сторонами эпиталамуса, соединяющей оба хабенулярных комплекса и пересекающей срединную линию в верхней пластинке ножки эпифиза (Nieuwenhuys R., 2007).

Рисунок 2 – МР - изображение пинеальной области пациентки Д. (АК №35489, 2021), SSFP-ИП, а – аксиальная, б – сагиттальная, в – корональная проекция. Анатомия пинеальной области: 1 – хабенулярные треугольники, 2

– хабенулярная комиссура, 3 – тело шишковидной железы, 4 –задняя комиссура, 5 – эпифизарный стебель

Сам по себе эпифиз имеет двойную функцию с точки зрения анатомии. С

одной стороны, это часть головного мозга, эмбриональным зачатком которого является одно из непарных выпячиваний крыши промежуточного мозга. С другой стороны, нейроэндокринной железой головного мозга, на что указывает структура,

расположение и клеточный состав элементов.

Цитоархитектоника железы чрезвычайно разнообразна. Иногда железа имеет идеально дольчатый вид, разделенные соединительной тканью фолликулы, в

других соединительная ткань гораздо более многочисленна, и паренхима расположена островками (Tapp E., 1979). Капсула шишковидной железы состоит из мягкой мозговой оболочки. Некоторые перегородки соединительной ткани переходят в железу от капсулы, разделяя ее на небольшие участки, через которые

19

в железу входят кровеносные сосуды и нервные волокна (Waldhauser F., 1984; Nieuwenhuys R, 2007).

Островки паренхимы эпифиза состоят из двух типов клеток-

секретообразующих пинеалоцитов, светлых и темных (Семичева T. В., 2000;

Gheban B. A., Rosca I. A., 2019; Gheban B. A, 2021). Причем до сих пор не выяснено,

являются ли разновидности пинеалоцитов самостоятельными клеточными типами или же лишь функциональными возрастными разновидностями. Светлые пинеальные клетки, занимающие преимущественно центральную часть дольки,

сравнительно крупных размеров, с гомогенной светлоокрашенной цитоплазмой, с

небольшими отростками и пузыревидными крупными ядрами.

«Темные» клетки обладают меньшим размером, содержат ацидофильные и базофильные гранулы в цитоплазме. От тел пинеалоцитов отходят длинные отростки, которые подходят к капиллярам и контактирует с ними. На периферии дольки преобладают клетки меньшего размера с уплотненными ядрами и многочисленными отростками различной длины, заканчивающимися булавовидными утолщениями. Эти клетки, скорее всего, имеют нейроглиальный характер (Попова А. А., 2019).

Пинеалоциты эпифиза составляют более 90% клеток. Более того, эти клетки ответственны за большинство первичных паренхиматозных опухолей. Однако наличие других типов клеток объясняет возникновение опухолей различных гистологических типов в этом небольшом органе, таких как герминогенные опухоли, глиомы и т.д. Внутренняя архитектоника железы представлена сложной сетью клеток и аксонов, которая до конца не изучена, однако по общему представлению их можно разделить на три системные группы: афферентные,

комиссуральные и эфферентные.

Одной из самых важных групп афферентных волокон – это группа,

происходящая из верхнего шейного ганглия, который получает входные данные от супрахиазматического ядра и в основном связана с циклом сна-бодрствования

(Nieuwenhuys R., 2007).

20

Эпифиз является одной из шести структур головного мозга, которая не защищена гематоэнцефалическим барьером, поэтому интенсивно накапливает контрастное вещество при проведении магнитно-резонансной томографии

(Горбачев В., 2020). Эпифиз богато кровоснабжается, некоторые авторы утверждают, что это второй по степени васкуляризации орган в организме человека после почек. Васкуляризация эпифиза обеспечивается задними хориоидальными артериями и внутренними мозговыми венами.

При электронной микроскопии в структуре ткани эпифиза помимо развитой сосудистой сети было показано наличие периваскулярных пространств (Tan D. X., 2016). Некоторые авторы считают, что эти структуры, а также расположение эпифиза являются механизмом быстрого распределения мелатонина в ликворе, как мощного антиоксиданта для тканей головного мозга (Tricoire H., 2002).

Основной функцией эпифиза является преобразование приходящего сигнала от сетчатки в нейроэндокринный ответ в виде выработки в основном мелатонина,

а также серотонина и N, N-диметилтриптамина (Ostrin L. A., 2019). Этот механизм является основным в формировании циркадных ритмов человека. У высших позвоночных свет воспринимается внутренней сетчаткой (ганглиозными клетками сетчатки), которые посылают нервные сигналы в зрительные области мозга

(Aulinas A., 2019).

Информация об освещенности от сетчатки отправляется в супрахиазматическое ядро, а оттуда – в гипоталамус. Когда световой сигнал попадает на сетчатку, супрахиазматическое ядро секретирует гамма-

аминомасляную кислоту, ответственную за ингибирование нейронов, которые синапсируют в перивентрикулярном ядре гипоталамуса (Isobe Y., 2004).

Следовательно, сигнал к эпифизу прерывается и мелатонин не синтезируется.

Напротив, когда освещенность снижена, супрахиазматическое ядро секретирует глутамат, ответственный за передачу сигнала к перивентрикулярному ядру.

Перивентрикулярное ядро, в свою очередь, сообщается с верхними грудными сегментами позвоночного столба, передавая информацию в верхний шейный ганглий. Он передает окончательный сигнал в эпифиз через симпатические