Розвиток візуалізуючих технологій в нейрорентгенології йде шляхом «від анатомії до функцій мозку». Анатомічні зрізи стандартних КТ і МРТ демонструють різні типи тканин: кров, жирову тканину, білу й сіру речовини мозку, м’язи та ін. Сучасні ж методи дозволяють оцінити швидкість та орієнтацію дифузійного руху молекул води, «побачити» тканини, що відрізняються за обміном взаємодії протонів, транспортом іонів і молекул, рН середовища, активністю фагоцитозу. За притоком збагаченої киснем крові МРТ дозволяє виявити зони мозку з підвищеною нейрональною та метаболічною активністю, ділянки порушення гематоенцефалічного бар’єру, а також кількісно оцінити мікроваскулярну проникність тканини, стан рецепторів на поверхні клітин, гормональну активність тощо. Таким чином, стало можливим здійснювати діагностику не тільки на клітинному, але й на молекулярному рівні.
Перфузійну, функціональну МРТ, MP-спектроскопію і ПЕТ відносять до так званих методів молекулярної візуалізації. Їх можливостям і недолікам був присвячений науково-практичний семінар «Сучасні тенденції розвитку магнітно-резонансної томографії в різних клінічних дисциплінах». У заході взяли участь 160 практикуючих нейрохірургів, онкологів, неврологів та сімейних лікарів із Харкова, Донецька, Одеси, Дніпропетровська та Київського регіону. Завдяки інноваційному телеконференцзв’язку до роботи семінару змогли приєднатися більш ніж 70 точок-учасників з усіх областей України (онкодиспансери, профільні інститути, центри і відділення онкології та нейрохірургії). Під час семінару відбувся телеміст і віртуальна екскурсія до провідного закладу РФ — Санкт-Петербурзького онкоцентру, що розташований в смт Пісочний. Російський колега — провідний спеціаліст лікувально-діагностичного центру Міжнародного інституту біологічних систем ім. Березіна, лікар вищої категорії Володимир Куплевацький, поділився з лікарями України досвідом і нюансами роботи на інноваційній апаратурі.
Дифузійно-зважена МРТ
Дифузія — основний фізичний процес, що відбувається в ході метаболічних реакцій клітини. Перше дифузійно-зважене МР-зображення було побудоване в 1985 р. У клінічну практику дифузійна МРТ прийшла разом з МРТ-сканерами III покоління. Дифузійно-зважені зображення (ДЗЗ, DWI-MRI) — метод візуалізації повільного «безладного» руху молекул води в тканинах. Як відомо, рух молекул води в ємності необмежений і однаковий у всіх напрямках. Організм людини на 80% складається з води. Але біологічні тканини — середовище вкрай неоднорідне і рух молекул води обмежується внаслідок їх взаємодії з клітинними мембранами і макромолекулами. Ступінь дифузії води в біологічних тканинах обернено пропорційний щільності клітин в одиниці об’єму та цілісності клітинних мембран. Іншими словами — чим більше позаклітинної рідини, тим швидше протікає дифузія, чим більше клітин і менше позаклітинної рідини, наприклад в пухлині, тим повільніше протікає дифузія. Таким чином, метод дозволяє оцінити характер дифузії в органах і тканинах: при отриманні зображення сигнал від здорових тканин пригнічується, а від патологічно зміненої — стає яскравішим. Перевагою методу є те, що його застосування не потребує додаткового введення в організм людини контрастних засобів або ізотопів.
Уже більше двох десятиліть дифузійно-зважені зображення успішно застосовуються для оцінки інтракраніальних патологічних змін (ішемія, пухлини, травми і т.д.). Доведено, що на ДЗЗ можна побачити зміни, які не виявляються або виявляються непевно на звичайних анатомічних МРТ-зображеннях. Завдяки технологічним досягненням останнього десятиліття стало можливим застосовувати дифузійно-зважену МРТ при дослідженні органів грудної, черевної порожнин і малого тазу. Доведено високу ефективність використання ДЗЗ для виявлення пухлинних процесів екстракраніальної локалізації та визначення їх характеру. Дифузійно-зважені зображення застосовуються для діагностики новоутворень та визначення їх стадії, диференціації пухлинних і непухлинних процесів, для оцінки ефективності проведення терапії (визначення життєздатності пухлинної тканини та обсягу некротизованої пухлинної тканини, для визначення ділянки пухлини, де найдоречніше робити біопсію).
На сьогодні застосування дифузійно-зваженої МРТ — один з найшвидших і високоспецифічних методів діагностики ішемічного інфаркту мозку на ранніх стадіях його розвитку (до 6 годин), коли ще існує «терапевтичне вікно» для використання тромболізису і часткового або повного відновлення кровотоку в уражених тканинах мозку.
Неоціненну інформацію за такий короткий час можна отримати при діагностиці запальних уражень головного мозку і хребта (наприклад, абсцеси мозку). Гнійний вміст абсцесу характеризується високим МР-сигналом і легко візуалізується на будь-якому етапі лікування, включаючи післяопераційний.
Дифузійно-тензорна МРТ
У дифузійно-тензорній МРТ по орієнтації еліпсоїдів дифузії у вокселях визначають хід нервових волокон, що утворюють нервові тракти. Алгоритм з’єднання досить складний, тому застосовують різні методи розрахунку, що дозволяють «намалювати» хід безлічі нервових волокон, які утворюють нервовий тракт. Внаслідок цього тензорну МРТ часто називають трактографією — методом візуалізації ходу нервових трактів. Дифузійно-тензорна МРТ дозволяє виявити структурні зв’язки між відділами мозку, що спотворюють анатомічну структуру або руйнують білу речовину (пухлини, черепно-мозкова травма, демієлінізуючі захворювання та ін.). Це особливо важливо при об’ємних процесах.
Перфузійні дослідження
За допомогою методів дослідження перфузії розглядають і кількісно оцінюють рух крові. До сучасних кількісних методів дослідження мозкової гемодинаміки відносять МРТ, спіральну КТ з контрастним посиленням, КТ з ксеноном, однофотонну емісійну КТ і позитронно-емісійну томографію. Найбільше поширення отримали перфузійні дослідження на основі внутрішньовенного введення болюсу контрастного препарату (КТ та МРТ). Для кількісної оцінки використовують основні гемодинамічні тканинні характеристики: мозковий кровотік, обсяг мозкового кровотоку, середній час транзиту крові.
При перфузійній КТ аналізують підвищення КТ-щільності під час проходження контрастної речовини по судинному руслу головного мозку. Болюс рентгеноконтрастної речовини (препарат йоду з концентрацією 350-370 мг/мл) вводять внутрішньовенно. Спіральні режими сканування дозволяють отримувати серію зрізів з інтервалом 1 с протягом 50-60 с після внутрішньовенної ін’єкції. Цей метод дає кількісні оцінки тканинної перфузії та визнаний нині одним із найперспективніших.
У МРТ існують методи дослідження гемодинамічних перфузійних процесів за допомогою екзогенних та ендогенних маркерів (з використанням контрастних речовин). Перфузійну МРТ нині називають методом оцінки перфузії при проходженні болюсу контрастної речовини. Цей метод наразі широко застосовують у поєднанні з дифузійними дослідженнями. У міру того, як болюс контрастної речовини проходить судинною системою, багато разів реєструється зображення одного і того ж зрізу (зазвичай це 10 різних рівнів або зрізів). Саме сканування займає 1-2 хв. Графік зниження інтенсивності МР-сигналу при проходженні болюсу контрастної речовини дає залежність «інтенсивність сигналу — час» у кожному пікселі зрізу. Форма цієї кривої в артерії і вені визначає артеріальну і венозну функції, за допомогою яких розраховують гемодинамічні тканинні параметри.
В даний час перфузійні дослідження застосовуються для оцінки гемодинаміки пухлин головного мозку при диференціації уражень мозку, проведення моніторингу стану пухлини після променевої та хіміотерапії, діагностики рецидиву пухлини і/або променевого некрозу, черепно-мозкової травми, а також захворювань і пошкоджень ЦНС (ішемія/гіпоксія, оклюзія магістральних артерій голови, захворювання крові, васкуліти, хвороба Моямоя та ін.). До перспективних напрямків відносять використання перфузійних методів при епілепсії, мігрені, різних психічних захворюваннях.
Функціональна МРТ
Функціональна МРТ заснована на посиленні кровотоку в мозку у відповідь на збільшення нейрональної активності кори при дії відповідного подразника. Картування активності мозку дозволяє виявити зони нейрональної активації, що виникають у відповідь на стимуляцію (моторні, сенсорні та інші подразники). При функціональній МРТ співставляють інтенсивність сигналів, зареєстрованих при фізіологічному навантаженні (активація) і при його відсутності (контроль). Ділянки статистично значимого підвищення МР-сигналу, виявлені при наступній математичній обробці зображень, відповідають зонам нейрональної активності мозку. Їх виділяють кольором, будують карти нейрональної активності і накладають їх на Т1-МРТ або на тривимірну модель поверхні мозку.
Клінічне застосування функціональної МРТ різноманітне. Картування зон нейрональної активності мозку дозволяє планувати хірургічний підхід і досліджувати патофізіологічні процеси головного мозку. Метод застосовують у нейропсихології при вивченні когнітивних функцій головного мозку. Він перспективний для виявлення вогнищ епілепсії. Використання функціональної МРТ стало в даний час невід’ємною частиною МРТ-протоколу у хворих з пухлинами головного мозку, розташованими близько від функціонально значущих зон кори головного мозку.
Магнітно-резонансна спектроскопія
Магнітно-резонансна спектроскопія (МР-спектроскопія) дозволяє неінвазивно отримати інформацію про метаболізм мозку. Протонна lH-МР-спектроскопія заснована на «хімічному зсуві» — зміні резонансної частоти протонів, що входять до складу різних хімічних сполук. Цей термін ввів N. Ramsey у 1951 р., щоб позначити відмінності між частотами окремих спектральних піків. У даний час у протонній МP-спектроскопії використовують два основні методи — одновоксельну і мультивоксельну МР-спектроскопію. У практику зараз стала також входити мультиядерна МР-спектроскопія на основі MP-сигналу ядер фосфору, вуглецю і деяких інших з’єднань.
При одновоксельній 1Н-МР-спектроскопії для аналізу вибирають тільки одну ділянку мозку. При мультивоксельній MP-спектроскопії отримують МР-спектри для декількох вокселів одразу і порівнюють спектри окремих ділянок у зоні дослідження. Обробка даних дає можливість побудувати параметричну карту зрізу, на якій концентрація певного метаболіту відзначена кольором, і візуалізувати розподіл метаболітів у зрізі, тобто отримати зображення, зважене за «хімічним зсувом».
МР-спектроскопію в даний час досить широко використовують для оцінки різних об’ємних утворень головного мозку. Дані MP-спектроскопії не дозволяють з упевненістю передбачити гістологічний тип новоутворення, проте більшість дослідників сходяться на думці, що пухлинні процеси в цілому характеризуються низьким співвідношенням NAA/Cr, збільшенням співвідношення Cho/Cr і в деяких випадках — появою піку лактату. У більшості МР-досліджень протонну спектроскопію застосовували в диференціальній діагностиці астроцитом, епендими і примітивних нейроепітеліальних пухлин. У клінічній практиці важливо використовувати МР-спектроскопію в післяопераційному періоді для діагностики продовженого росту новоутворення, рецидиву пухлини або променевого некрозу.
Позитронно-емісійна томографія
ПЕТ — метод прижиттєвого вивчення метаболічної та функціональної активності тканин організму. В основі методу лежить феномен позитронної емісії, що спостерігається при введенні в організм радіофармпрепарату, його розподілі та накопиченні в різних органах. Найпоширеніші радіофармпрепарати, що використовують при ПЕТ, — фтордезоксиглюкоза, 11C-метіонін (МЕТ) і 11C-тирозин.
У неврології метод здебільшого використовується для вивчення метаболізму головного мозку при ряді захворювань. Зміни в накопиченні нуклідів у будь-якій зоні головного мозку дозволяють припускати порушення нейрональної активності.
На відміну від стандартної МРТ або КТ метод оцінює функціональні зміни на рівні клітинного метаболізму, які можна розпізнавати вже на ранніх, доклінічних, стадіях захворювання, коли структурні методи нейровізуалізації не виявляють будь-яких патологічних змін.
Променеве навантаження при максимальній дозі введеного препарату не більше, ніж при рентгенограмі грудної клітки у двох проекціях, тому дослідження порівняно безпечне. Протипоказано воно людям, що страждають на цукровий діабет, і пацієнтам із вмістом цукру в крові понад 6,5 ммоль/л. До протипоказань відносять також вагітність і лактацію.
В даний час ПЕТ — одне з найвисокоточних і високотехнологічних досліджень для діагностики різних захворювань нервової системи. Застосування цього методу в неврології дозволяє вирішувати наступні завдання: вивчати активність певних зон головного мозку при пред’явленні різних стимулів; проводити ранню діагностику захворювань; здійснювати диференціальну діагностику подібних за клінічними проявами патологічних процесів; прогнозувати перебіг захворювання; оцінювати ефективність терапії. Основні показання до використання методу — цереброваскулярна патологія, епілепсія, хвороба Альцгеймера та інші форми деменції, дегенеративні захворювання головного мозку (хвороба Паркінсона, хвороба Гентінгтона), демієлінізуючі захворювання, пухлини головного мозку, епілепсія.
Використання методу у зв’язку з недостатньою оснащеністю і високою вартістю залишається вкрай обмеженим і доступне лише у великих дослідницьких центрах, однак потенціал ПЕТ досить високий. Надзвичайно перспективним видається впровадження методики, що передбачає одномоментне виконання МРТ і ПЕТ із наступним співставленням отриманих зображень, що дозволить отримувати максимум інформації як про структури, так і про функціональні зміни в різних відділах мозкової тканини. Альтернативою ПЕТ певною мірою можуть слугувати інші методи функціональної нейровізуалізації, такі як магнітно-резонансна спектроскопія, однофотонна емісійна КТ, перфузійна та функціональна МРТ.
Whole body
Зображення тіла цілком (whole body — WB) доступне як на МРТ, так і на ПЕТ і забезпечує однаковий структурний та функціональний підхід до відображення пухлин із явними перевагами послідовних мультимодальних діагностичних алгоритмів. Зображення всього тіла стало звичайною практикою в багатьох онкологічних центрах МРТ усього світу. Практична користь методу очевидна в моніторингу відповіді на хіміотерапію і як альтернатива ПЕТ-дослідженню. МРТ всього тіла може розглядати окремі органи з множинними комплиментарними контрастами для тканин без ін’єкції контрастної речовини або радіаційного опромінення пацієнта. WB може проводитися через місяць після лікування й повторюватися щомісяця. Ця здатність оцінювати ранню відповідь на лікування за допомогою МРТ дуже важлива для аналізу результатів лікування пацієнтів.
Тетяна ПРИХОДЬКО, «ВЗ»
Дякуємо за допомогу в підготовці матеріалу Асоціації медичних організацій
