|
Cтатьи
Н. В. Арутюнов, А. В. Петряйкин, В. Н. Корниенко
"Изучение ликворотока в основе магнитно-резонансной томографии"
Отделение нейрорентгенологии НИИ нейрохирургии им. акад. Н. Н. Бурденко РАМН, Москва
Цель работы - изучить возможности новых методик магнитно-резонансной томографии - МРТ
(МР-миело-цистерно-вентрикулографии и фазоконтрастной МРТ с привязкой к сердечному циклу) в визуализации
ликворной системы и ликворотока у различных групп нейрохирургических больных.
МР-миело-цистернография была основана на последовательностях SSFP-3D ("Signa", "General Electric", 1,5 Т)
и PSIF-3D ("Magnetom 42SP", "Siemens", 1,0 Т). Эти режимы использовались для формирования Т2* сильно
взвешенных изображений. Этими методами исследовано 280 больных. Фазоконтрастная МРТ с привязкой к сердечному
циклу выполнялась в аксиальной (через водопровод мозга) и сагиттальной проекциях (режим CINE-2D, "Signa",
"General Electric"). Этим методом исследовано 30 больных и 5 здоровых добровольцев.
На основании проведенных исследований МР-цистернография на основе последовательностей SSFP-3D и PSIF-3D
рекомендована как метод выбора при оценке 3-й вентрикулостомы, а в совокупности со спиральной компьютерной
томографией для выявления фистул основания черепа.
Фазоконтрастная МРТ с привязкой к сердечному циклу позволила получить показатели ликворотока через водопровод
мозга в норме: Vсистол. макс = 4,1 + 1,3 см/с, Vсистол. сред = 2,5 + 1,4 см/с, Vдиастол. макс = 3,4 + 1,5 см/с,
Vдиастол. сред = 2,5 + 1,7 см/с (N = 5). Перспектива метода - разработка рекомендаций и прогноз при проведении
шунтирующих операций, вентрикуло- и кистостом.
Развитие нейрохирургии и нейрорентгенологии привело к необходимости пересмотра представлений
о ликвородинамике, включающей в себя продукцию, циркуляцию и резорбцию ликвора.
В настоящее время широко обсуждается новый метод визуализации ликворных пространств человека - магнитно-резонансная
миело- и цистернография (МРМГ и МРЦГ соответственно). Эта неинвазивная методика позволяет получать высоко-контрастные
изображения ликворных пространств по отношению к веществу мозга [6, 7, 14].
Такие методы, как радиоизотопная цистернография (РЦГ) [5, 9] и компьютерно-томографическая миело- и цистернография,
позволяют изучать перемещение спинномозговой жидкости (или ликвора) за достаточно большие промежутки времени
(десятки минут, часы). Быстрые токи ликвора, играющие исключительно важную роль в ликвороциркуляции, можно
изучать только с помощью фазоконтрастной МР-ликворографии (ФМРЛГ) с привязкой к сердечному циклу [4, 11, 13].
Цель работы - изучить возможности новых методик магнитно-резонансной томографии в визуа лизации ликворотока у
различных групп нейрохирургических больных.
Материал и методы
Исследования проведены на МР-томографе с напряженностью магнитного поля 1,5 Т "Signa"
("General Electric"). Для получения стандартных Т1 - и Т2-взвешенных изображений использовались импульсные
последовательности: SE (600/20) и FastSE (4500/84). МР-миело-цистерно-вентрикулография была основана на
последовательности SSFP с параметрами 18/28/80 (TR/TE/FA), матрица изображения 256/192, 1,5 повтора, 220 мм (FOV),
толщина 3D объема 60 мм, время исследования 5,3 мин. Часть исследований проведена на МР-томографе "Magnetom 42SP"
("Siemens") 1,0 Т, на котором режим МР-миело-цистерно-вентрикулографии реализован на основе последовательности PSIF
3D [6], который соответствует режиму SSFP 3D томографов "General Electric".
Для изучения ликворотока использована методика ФМРЛГ с привязкой к сердечному циклу на основе последовательности 2D
фазового контраста VASC-PC с параметрами 26/11/20 (TR/TE/FA), матрица изображения 256/160, 2 повтора, 200 мм FOV -
срез на уровне водопровода мозга и 240 мм FOV - сагиттальный срез, толщина среза 3 мм. Для записи кривой сокращения
сердца использовался периферический плетизмограф. Связь фазовых линий К-пространства и фазы сердечного цикла
осуществлялась с помощью пакета RetroGating. При этом время сканирования могло несколько отличаться от расчетного
(4,5 мин). За это время реконструировалось 16-20 фазовых изображений, соответствующих различным частям кардиоцикла.
Кодировка скорости спинов (VENC-Velocity ENCncoding) в среднем равнялась 10 см/с. Однако в случае появления артефактов - VENC могла быть увеличена до 15-20 см/с.
При проведении ФМРГЛ для каждого больного были получены два набора фазовых изображений: 1) в сагиттальной плоскости,
демонстрирующие перемещения ликвора в течение сердечного цикла на основании мозга, в задней черепной ямке, водопроводе
мозга и в 111 желудочке. Полученные данные носят в большей степени качественный характер; 2) в аксиальной плоскости
перпендикулярно центральным отделам водопровода мозга. Формат этих данных позволяет провести их обработку пакетом
FlowAnalysis. В результате для каждого наблюдения были получены данные о линейном и объемном ликворотоке через
водопровод мозга.
Обследовано 280 больных - 123 женщины, 157 мужчин (средний возраст 42 года). У 24 из них были грыжи дисков различной
локализации, у 11 - травматический отрыв корешков плечевого сплетения, у 15 - ликворные кисты терминальных отделов
сака, у 18 - "пустое" турецкое седло, у 38 - ликворные кисты головного мозга различного генеза, у 17 - базальные
ликвореи, у 53 - с вентрикулостомией III желудочка, у 18 - врожденные мальформации головного мозга, у 11 - патология
Арнольда-Киари, у 32 - окклюзионная гидроцефалия, у 24 - открытая гидроцефалия, у 4 - коллоидные кисты III желудочка;
15 были здоровые добровольцы.
Выполнен ряд экспериментов на фантомах и 35 клинических исследований методом МР-фазового картирования (ФМРЛГ),
из них 10 пациентов были с открытой формой гидроцефалии, 13 - с окклюзионной гидроцефалией, 2 - с вентрикулостомией
III желудочка, 4 - с ликворными кистами, 1 -
с коллоидной кистой III желудочка, 5 - здоровые добровольцы.
Результаты и обсуждение
МР-цистернография и МР-миелография - введенные в последние годы термины, относящиеся к целому
ряду МР-томографических режимов с высоким контрастом ликвора. Этот эффект может быть достигнут как с помощью
технологии градиентного эхо (PSIF, SSFP), так и с помощью спин-эхо (турбо спин-эхо, Single Shot спин-эхо).
При этом выбираются соответствующие параметры импульсных последовательностей.
В клиническую практику внедрен метод МР-миело-цистерно-вентрикулографии на основе МР-последовательностей,
SSFP - эта технология хорошо зарекомендовала себя в диагностике базальных ликворей, состоятельности вентрикулостом,
определении уровня и характера окклюзии ликворных путей головного и спинного мозга, позволила выявлять наличие и
сообщаемость ликворных кист.
Использованный нами метод МРЦГ основан на импульсной последовательности градиентного эхо SSFP 3D, обеспечивающей
выраженный Т2*-контраст. Сигнал от ликвора максимально высокий, от вещества мозга низкий, от жира имеет промежуточное
значение. Области с турбулентным током ликвора имеют пониженный сигнал (или даже его отсутствие). Касаясь использования
в качестве МР-цистернографического режима - 2D Turbo SE (FastSE) высокой Т2-взвешенности, следует отметить ограничения
выбора проекции проведения срезов и плохое качество последующей MPR- или М IP-обработки [7].
На основе проведенных нами исследований можно отметить следующие особенности последовательности SSFP3D (PSIF3D),
обусловливающие эффективность этой программы для проведения МРЦГ:
- высокое однородное пространственное разрешение,
- положительный контраст ликвора,
- возможность выполнения MPR- и МIР-обработки,
- относительно короткое время исследования,
- высокая чувствительность к турбулентному потоку ликвора.
Последний пункт можно рассматривать как преимущество (определение состоятельности фистулы дна III желудочка,
проходимости водопровода мозга и др.), так и недостаток (при определении ликворной фистулы в проекции спинки
турецкого седла). Кроме этого, последовательность SSFP3D (PSIF3D), как и все программы градиентного эхо, чувствительна
к неоднородностям поля, возникающим из-за наличия металла у пациента, и характеризуется относительно низким (по
сравнению с Turbo SE) соотношением сигнал/шум.
На сегодняшний день МР-миело-цистерно-вентрикулография является рутинным методом исследования в нашем отделении.
Приводим примеры использования МРЦГ при диагностике ликворных фистул основания черепа и оценке результатов 3-й
вентрикулостомии (рис. 1, 2).
Рис. 1 "Спонтанная ликворея" (больная Ф., 42 года)
а - коронарное Т1-взвешенное изображение, б - магнитно-резонансная цистернография, визуализируется
небольшой дефект ситовидной пластинки справа (стрелка).
Рис. 2 "Окклюзия опухолью водопронода мозга" (больной Н., 22 года)
а- магнитно-резонансная цистернография, выраженная гидроцефалия, расширение III?го желудочка, сдавление
арахноидальных щелей; б - контроль состоятельности вентрикулостомы дна III желудочка (6 мес после операции).
Вентрикулостома визуализируется как зона пониженного сигнала, проходящая из III-го желудочка, вдоль передней
поверхности моста
и далее к большому затылочному отверстию, расправление арихноидальных щелей.
Если методы МР-миело-цистерно-вентрикулографии являются статическими, несут в основном информацию об
анатомических особенностях ликворнои системы [1, 2, 6, 10], то метод ФМРЛГ предоставляет информацию о быстрых
перемещениях ликвора по субарахноидальным пространствам и желудочковой системе. Эти быстрые токи ликвора имеют
пульсирующий, циклический характер и связаны с наполнением кровью мозга в зависимости от фазы кардиоцикла.
Существует ряд заболеваний, при которых изучение ликвороциркуляции могло бы сделать значительный вклад в изучение
патогенеза и патофизиологии возникающих нарушений (арахноидальные кисты, сирингомиелия, мальформации центральной
нервной системы, ликвореи, внутрижелудочковые опухоли и др.) [12, 13].
При анализе большого клинического материала оказалось, что проведение шунтирующих операций при гидроцефалии не
всегда является безопасной процедурой - более 10% больных, которым была выполнена шунтирующая операция, страдают от
синдрома гипердренирования либо от несостоятельности шунтирующей системы. Проблемой представляется выбор клапана для
шунтирующей системы. Затруднен прогноз операций внутреннего шунтирования (эндоскопическая операция перфорация дна III
желудочка); являются ли они наиболее благоприятными и целесообразными сточки зрения восстановления нормального пассажа
ликвора [10|.
Данный метод (ФМРЛГ) позволяет окончательно подтвердить уровень окклюзии. С помощью дополнительного программного
пакета Flow-Analysis получены количественные характеристики линейного и объемного ликворотока через водопровод мозга в
норме и при различных формах патологии ликворнои системы. По данным фазового картирования в сагиттальной проекции с
привязкой к сердечному циклу удалось измерить временные взаимосвязи ликворных пульсаций в разных участках ликворнои
системы головного мозга и верхнешейных отделов спинного мозга в норме (рис. 3).
Рис. 3
Сагиттальные фазоконтрастные магнитно-резонансные ликворографические изображения в
фазе систолы (а) и диастолы (б) в норме. Узкая полоска высокого сигнала по передней поверхности ствола мозга
и в проекции водопровода мозга. Во время систолы (а) движение ликвора в краниокаудальном направлении; во время
диастолы (б) движение ликвора инвертируется - появление темной зоны.
С помощью ФМРЛГ в аксиальной проекции
получены средние количественные показатели ликворотока через водопровод мозга в норме (рис. 4, 5).
Рис. 4
Аксиальные фазоконтрастные магнитно-резонансные ликворографические изображения и фазе
систолы (а) и диастолы (б) в норме. Срез локализован перпендикулярно водопроводу мозга и проходит через
его середину. Во время систолы (а) водопровод мозга имеет высокий сигнал (движение ликвора из III желудочка в IV);
во время диастолы (б) водопровод имеет низкий сигнал (обратный ток ликвора).
Рис. 5
Зависимость скорости движения ликвора через водопровод мозга от фракции кардиоцикла в норме
На рис. 4 сердечный цикл разбит на 16 частей. Горизонтальная ось - фракция кардиоцикла,
время "0" - максимальный сигнал при плетизмографии. Вертикальная ось - средняя скорость движения ликвора.
Количественные показатели (средние по 5 добровольцам) - V систол. макс = 4,1 + 1,3 см/с; Vсистол.
сред = 2,5 + 1,4 см/с; V диастол. макс = 3,4 + 1,5 см/с; Vдиастол. сред = 2,5 + 1,7 см/с.
Для сравнения приводим наблюдение больной с открытой формой гидроцефалии и дилатацией водопровода мозга, через
который отмечено усиление линейного ликворотока (максимальное значение превышает норму в 1,6 раза), усиление
объемного ликворотока (максимальное значение превышает нормальные показатели в 22 раза) (рис. 6).
Рис. 6
Сагиттальные фазоконтрастныс магнитно-резонансные ликворографические изображения при
открытой гидроцефа-лии - систола (а), диастола (б). Дилатация водопровода мозга.
При исследовании ликворной пульсации через водопровод мозга с помощью метода ФМРЛГ
нами впервые получена "двухгорбая" систолическая часть кривой. Данный феномен в литературе не описан и по
нашим наблюдениям связан с наличием у больных асимметричной сообщающейся гидроцефалии. Подобный характер кривой
наблюдался в каждом из 5 случаев асимметричной гидроцефалии (рис. 7).
Рис. 7. Асимметричная сообщающаяся гидроцефалия
Представлена трехмерная реконструкция (вид спереди) желудочковой системы (а).
"Двухгорбый" характер систолической части кривой движения ликвора через водопровод мозга (б).
Ряд авторов предполагают использовать ФМРЛГ для контроля суточной продукции ликвора [8].
Однако наши исследования показали, что такой подход преждевременен, поскольку точность количественного
определения объема ликвора, перемещающегося через водопровод мозга, дискутабельна.
Заключение
Магнитно-резонансная миело-, вентрикуло-, цистернография на основе последовательности
SSFP3D (PSIF3D) показала высокую эффективность при оценке состояния субарахноидальных пространств
спинного и головного мозга, диагностике ликворных кист и фистул, а также патологии желудочковой системы.
Как метод выбора магнитно-резонансная цистернография рекомендована при оценке вентрикулостомы III желудочка,
а в совокупности со спиральной компьютерной томографией - для выявления фистул основания черепа.
Фазоконтрастная магнитно-резонансная ликворография позволяет определять качественные и количественные
характеристики ликворотока в различных участках мозга, что необходимо при определении характера гидроцефалии,
патологии водопровода мозга (стеноз, окклюзия, дилатация). Перспективой развития метода являются сопоставление
характеристик ликворотока спинного и головного мозга с показателями кровотока в магистральных артериях и венах,
разработка обоснованных количественными показателями рекомендаций по проведению шунтирующих операций, вентрикуло-
и кистостом.
Литература
1.Арутюнов Н. В., Петряпкин А, В., Корниенко В. П., Меликян А. Г. //Лучевая диагностика, лучевая терапия: Сб. науч. тр.ассоциации радиологов Украины. - Киев, 1999. - Вып. 7.- С. 240.
2.Aroutiunov N. У., Petraikin А. V., Melikian A. G. // Eur. Radiol.- 1999. - Vol. 9, Suppl. 1. - P. 511.
3.Bhadelia R. A., Bogdan A. R., Wolpert S. // Am. J. Neuroradiol.- 1995. - Vol. 16. - P. 389-400.
4.Bhadelia R. A., Bogdan A., Kalpan R. E., Wolpert S. M. Ц Neu-roradiology. - 1997. - Vol. 39. - P. 258-264.
5.Di Chiro G. // Acta Radiol. - 1966. - Vol. 5. - P. 988-1002.
6.Eberhardt K. E., Hollenbach H. P., Deimling M. et al. // Eur. Radiol. - 1997. - Vol. 7. - P. 1485-1490.
7.El Gamma! Т., Brooks B. S. // Am. i. Neuroradiol. - 1994. -Vol. 15. - P. 1647-1656.
8.Gideon P., Thomsen C., Stahlberg F., Heenriksen O. // Acta Neurol. Scand. - 1994. - Vol. 89. - P. 362-366.
9.Greitz D., Haannerz J. // Am. J. Neuroradiol. - 1996. -Vol. 17. - P. 431-438.
10.Holodny A., Arutiunov N., Kornienko V. et al. // J. Comput. Assist. Tomogr. - 1997. - Vol. 21. - P. 837-839.
11.Lev S., Bhadelia R. A., Estin D. et al. // Neuroradiology. - 1997. -Vol. 39. - P. 175-179.
12.Levy L. M., Di Chiro G. // Neuroradiology. - 1990. - Vol. 32.- P. 399-400.
13.Nltz W. R., Bradley W. G. Jr., Watanabe A. S. et al. // Radiology. - 1992. - Vol. 183. - P. 395-405.
14.Shelly P. G., Shoff M. M., Sahani D. V., Kitrane M. V. // Am. J. Neuroradiol. - 1998. - Vol. 19. - P. 633-639.
|
