Введение к работе
Актуальность темы. Лишь в прошлом веке были изобретены и внедрены в клиническую практику диагностические технологии, позволяющие прижизненно визуализировать движение биологических жидкостей (крови, лимфы, цереброспинальной жидкости (ликвора), мочи, желчи и др.) в человеческом организме: 1. Радиоизотопная диагностика; 2. Эндоскопия с прижизненной микроскопией; 3. Ультразвуковое исследование с допплеровским сканированием; 4. Аналоговые рентгеновские методы с контрастным усилением (ангиография, миелография и др.); 5. Цифровые рентгеновские методы с контрастным усилением (дигитальная субтракционная ангиография и др.); 6. Рентгеновская компьютерная томография с контрастным усилением; 7. Спиральная и мультиспиральная рентгеновская компьютерная томография (МСКТ) с контрастным усилением и её приложения: МСКТ-ангиография, МСКТ-миелография и др.; 8. Позитрон-эмиссионная томография; 9. Магнитно-резонансная томография (МРТ) и её приложения: МР-ангиография (MPА), МР-миелография (МРМ) и др.
Из всех вышеперечисленных методов МРТ (по Н) является уникальным, поскольку именно атомы водорода, входящие в состав молекул воды и различных органических соединений дают основу MP-сигнала. Остальные методы позволяют оценить процесс движения биологических жидкостей в организме только опосредованно: по перемещению различных меток (радиоактивных изотопов, рент-генпоглощающих растворимых структур, красителей, иммунологических меток и др.). Введение их в организм человека нельзя признать полностью безопасным и безвредным, поскольку такие диагностические манипуляции высоко инвазивны, сопряжены (в ряде случаев) с лучевой нагрузкой, а также с высоким риском тяжёлых осложнений. Кроме того, такие вмешательства нельзя признать идеальным методологическим приемом, так как введение инородного агента в достаточно хрупкую биосистему человеческого организма, в той или иной мере, приводит к неконтролируемому изменению параметров перемещения биожидкости, то есть - к потере «чистоты» исследования.
В области головы и шеи можно выделить несколько актуальных областей приложения МРТ методик с целью оценки перемещения биологических жидкостей:
1. Оценка тока крови по венозным и артериальным сосудам в норме и при патологии. Головной мозг — одна из наиболее кровоснабжаемых областей человеческого организма. Достаточный приток артериальной, адекватный отток венозной крови и хороший микроциркуляторный обмен кислорода, углекислоты, питательных веществ и метаболитов в тканях очень важен для нормального функционирования всех отделов нервной системы и других структур этого региона. Нарушение таких параметров кровотока как: скорость, давление, вязкость и др. может вызвать тяжелую патологию с фатальным исходом.
Совершенствование диагностики и лечения заболеваний сосудов головного мозга - одна из наиболее актуальных проблем клинической медицины. Это, прежде всего, связано с широкой распространённостью церебро-васкулярной патологии, а также нередким развитием на фоне поражения сосудов острых нарушений мозгового кровообращения, которые создают реальную опасность жизни больного либо тяжелой инвалидизации. Лучевая диагностика занимает ведущее место в определении характера церебро-васкулярной патологии. Наиболее распространённым методом диагностики сосудов остаётся контрастная рентгеновская ангиография (Ахадов Т.А., 2003). Однако, несмотря на совершенствование техники и применение современных контрастных препаратов, не удалось полностью исключить опасность тяжелых осложнений, в том числе с летальным исходом. Именно по этой причине применение контрастной рентгеновской ангиографии ограничено довольно широким перечнем противопоказаний. Поэтому разработку и внедрение в практику новых неинвазивных и высокоинформативных методов лучевого исследования сосудов головы и шеи следует отнести к весьма ак-
туальным вопросам современной диагностики (Корниенко В.Н. и др., 1996; Синицын В.Е., 1997; Ани-симов Н.В. и др., 2005; Шевченко А.В. и др., 2005; Siewert В. et al., 1995). Наиболее перспективным в этом отношении является широкое внедрение в клиническую практику МРТ и МРА (Тютин Л.А. и др., 1998).
В настоящее время единственным неинвазивным методом исследования кровоснабжения головного мозга является МРА, которая позволяет без использования контрастных средств визуализировать кровоток по сосудам головного мозга. Хотя МРА пока ещё не может полностью заменить контрастную рентгеновскую ангиографию ни при одном из видов патологических изменений, тем не менее, такие достоинства этого метода как: неинвазивность, безопасность, отсутствие лучевой нагрузки (Абрамова Н.Н. и др., 1995; Иванова О.П. и др., 1996; Коновалов А.Н. и др., 1997; Синицин В.Е., 1997; Тютин Л.А. и др., 1998; Ринк П.А., 2003; Алиханов А.А., 2006), достаточно высокая диагностическая информативность изображений (Тютин Л.А., 1997; Яковлева Е.К. и др., 2005; Siewert В. et al., 1995) и наличие по многим параметрам высокой корреляции с данными контрастной рентгеновской ангиографии (Прохорова Е.С. и др., 2005; Шебряков и др., 2005; Rilles T.S. et al, 1992) позволяют говорить о перспективности метода. Улучшение качества получаемых МР-ангиограмм на основе совершенствования программного обеспечения, разработка и внедрение новейших методик МРА, сокращение времени исследования и постобработки являются основными направлениями в развитии этого метода (Корниенко В.Н. и др., 1997).
2. Оценка движения цереброспинальной жидкости (ликеора) в норме и при патологии. Нормальное функционирование центральной нервной системы человека невозможно без продукции, депонирования, перемещения и реабсорбции цереброспинальной жидкости, поскольку она обеспечивает питание и дренирование тканей головного и спинного мозга, создавая для них специфическую внутреннюю среду, нарушение параметров которой ведет к тяжелым заболеваниям и гибели организма. Эти процессы, по существу, являются аналогами работы лимфатической системы организма и тесно связаны с ней (Бородин Ю.И. и др., 2000; Бородин Ю.И. и др., 2005).
На сегодняшний день методики контрастной рентгеновски миелографии и пневмоэнцефало-графии практически полностью вытеснены безопасной МРМ, которая позволяет получать изображения ликворосодержащих полостей и пространств центральной нервной системы (ЦНС) без введения дополнительного контрастного вещества.
Методика МР-уромиелографии (MYUR) является одной из модификаций программного обеспечения для MP-томографов, разработанная фирмой «BRUKER» для получения изображений полостей и пространств, содержащих неподвижную (например, кисты) или медленнотекущую (например, ликвор, моча, желчь и др.) жидкости без использования дополнительного контраста и лучевой нагрузки. MYUR-методика доступна в двухмерном, трёхмерном и кино- режимах и по информативности значительно превосходит контрастную рентгеновскую миелографию, практически вытеснив последнюю из клинической практики (Сагдеев Р.З. и др., 2000; Анисимов Н.В. и др., 2005; Fanucci Е., 1992; Savelov А.А. et al., 2001).
Движение цереброспинальной жидкости имеет определенную ритмику в различных отделах ЦНС, изменяющуюся при различных заболеваниях, нарушении обменных процессов, поражении сердечно-сосудистой системы и других патологиях, а «статическая» МРМ не дает возможности исследовать ритмическую составляющую процесса ликворотока. В связи с этим, для исследования циркуляции ликво-ра появляется необходимость во внедрении в диагностическую практику методики кино-МРМ на основе импульсной последовательности 2D-MYUR. С ее помощью можно достоверно, в динамике визуализировать особенности перемещения ликвора в желудочках и субарахноидальных пространствах головного
и спинного мозга, оценивать средний уровень и амплитуду ритмов колебаний цереброспинальной жидкости в норме и при патологии (Сагдеев Р.З. и др., 2000).
Еще в прошлом веке методики МРА и МРМ были достаточно четко стандартизованы (Reimer Р. et al., 1998), однако поскольку МРТ дорогостоящий метод диагностики, со временем появляется необходимость так оптимизировать методики, чтобы при минимальном времени исследования получить необходимую диагностическую информацию, анатомически адекватную и бесспорную (Бондарчук Д.В. и др., 2005). Несмотря на то, что в литературе по МРТ имеются описания методик исследования, сосудистой патологии и обсуждение особенностей визуализации изменений, связанных с лик-воросодержащей системой, нормальные анатомические и топографические особенности этих структур головного мозга по данным МРТ обсуждались недостаточно. Хотя процедура оптимизации импульсных последовательностей в первую очередь должна опираться на хорошее знание нормальной анатомии и физиологии человека. Исходя из вышесказанного, основными направлениями оптимизации методик в МРТ являются:
Учитывая анатомо-физиологические особенности организма, достигать улучшения качества, усиления контрастности и увеличения информативности MP-томограмм.
Сокращение времени обследования пациента.
В связи с этим была сформулирована цель работы: усовершенствовать комплекс МР-томографических методик визуализации движения крови и ликвора (МРА и МРМ для МР-томографов с силой поля 0,5 Т), а также, используя достоинства этих методов, разработать анатомо-физиологические критерии нормальных характеристик крово- и ликворотока в области головы и шеи.
Задачи исследования:
Оптимизировать и развить методики двухмерной фазо-контрастной МРА (2D-PHAS), двухмерной МРМ (2D-MYUR) и khho-2D-MYUR МРМ с целью наилучшей визуализации сосудистых и ликворо-содержащих структур области головы и шеи.
Используя усовершенствованную методику МРА, классифицировать варианты анатомического хода атлантовой части позвоночной артерии.
По данным оптимизированной методики МРА, оценить кровоток по системе крупных венозных коллекторов головы и шеи, а также выявить связь между размерами затылочных долей и редукцией венозного оттока слева или справа.
Используя методику khho-2D-MYUR МРМ, оценить влияние таких факторов как: возраст, пол и топографическое положение области измерения MP-сигнала на средний уровень ритмов циркуляции ликвора.
По данным методики khho-2D-MYUR МРМ оценить влияние таких факторов как: возраст, пол и топографическое положение области измерения MP-сигнала на амплитуду ритмов циркуляции ликвора.
Научная новизна. Оптимизированы методики МРА и МРМ. Впервые с помощью оптимизированной МРА (неинвазивно) проведено исследование анатомических особенностей атлантовой части позвоночной артерии. Рассмотрены топографические и функциональные взаимоотношения между крупными венозными синусами твёрдой мозговой оболочки и затылочными долями полушарий головного мозга. Впервые проведен количественный анализ MP-контраста кровотока и ликворотока в области головы и шеи. Изучены динамические особенности циркуляции ликвора (средний уровень и амплитуда) в области головы и шеи и оценен вклад факторов возраста, пола и топографического положения области измерения MP-сигнала на эти характеристики.
Практическая значимость исследования. Полученные в результате исследования данные имеют практическую значимость в качестве показателей нормы циркуляции ликвора и крови, что позволяет в качестве сравнения использовать эти данные в клинической и инструментальной диагностике. Топографические взаимоотношения сосудов с другими органами и тканями, а также особенности ликвороциркуляции важны как для неврологов при планировании терапии, так и для нейрохирургов - для выбора оптимального доступа и тактики при операциях на спинном и головном мозге.
На защиту выносятся следующие положения:
Предлагаемые модифицированные методики МРА, МРМ и кино-МРМ позволяют значительно повысить информативность полученного изображения и сократить время обследования пациента.
По данным оптимизированной методики МРА анатомический ход атлантовой части позвоночных артерий можно классифицировать и охарактеризовать тремя основными морфологическими формами.
По данным оптимизированной методики МРА кровоток по крупным венозным коллекторам головы и шеи асимметричен у большинства обследованных с относительной редукцией слева или справа, что может коррелировать с преобладанием размеров коллатеральной затылочной доли над кон-тралатеральной.
По данным методики khho-2D-MYUR МРМ средний уровень ритмов колебаний ликвора подвержен влиянию факторов возраста и топографического положения области измерения MP-сигнала. Половые отличия отсутствуют.
По данным методики khho-2D-MYUR МРМ амплитуда ритмов колебаний ликвора подвержена влиянию факторов возраста и топографического положения области измерения MP-сигнала. Половые отличия отсутствуют.
Внедрение результатов исследования. Полученные в работе результаты нашли широкое практическое применение в диагностической практике лаборатории медицинской диагностики Института «Международный томографический центр» СО РАН.
Апробация материалов диссертации. Положения работы доложены на: конференциях молодых ученых Института «Международный томографический ц разработку и внедрение в практику новых неинвазивных и высокоинформативных методов лучевого исследования сосудов головы и шеи ентр» СО РАН (Новосибирск, Россия, 2000, 2001, 2002, 2003, 2005); Международных научных конференциях «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, Россия, XXXIX - 2001, XL -2002, XLII - 2004); Международной конференции «Перспективные методы томографической диагностики. Разработка и клиническое применение» (Томск, Россия, 2003); Международной конференции «Современные подходы к диагностике, профилактике и лечению нейродегенеративных заболеваний (деменции, инсульта и болезни Паркинсона)» (Новосибирск, Россия, 2003); Международной конференции «Проблемы лимфологии и интерстициального массопереноса» (Новосибирск, Россия, 2004); III региональной конференции «Достижения современной лучевой диагностики в клинической практике» (Томск, Россия, 2004); V молодёжной научной конференции СО РАМН «Фундаментальные и прикладные проблемы современной медицины» (Новосибирск, Россия, 2004); VI международном семинаре по магнитному резонансу (спектроскопия, томография и экология) (Ростов-на-Дону, Россия, 2004); Невском Радиологическом Форуме «Наука - клинике» (Санкт-Петербург, Россия, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 печатная научная работа (среди них - 9 в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, изложения материалов и методов исследования, результатов исследования, их анализа и обсуждения, выводов, списка литературы, практических рекомендаций. Вся работа изложена на 127 страницах машинописного текста. В ней содержатся: 21 МРТ изображение, 21 таблица, 41 диаграмма. Список цитируемой литературы содержит 188 источника (96 - русскоязычных и 92 - иностранных).
