Рубрика «МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ МОЗГА»

МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ МОЗГА

Магнитно-резонансная томография

Магнитно-резонансная томография (МРТ) — современный неинвазивный диагностический метод, обеспечивающий визуализацию глубоко расположен­ных биологических тканей, нашедший широкое применение в медицинской практике, в частности в неврологии и нейрохирургии. МРТ, как следует из названия, основан на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР), открытого в 1946 г. F. Bioch. Суть ЯМР сводится к сле­дующему. Ядра химических элементов в твердом, жидком или газообразном веществе можно представить как быстро вращающиеся вокруг своей оси маг­ниты. Если эти ядра-магниты поместить во внешнее магнитное поле, то оси вращения начнут прецессировать (т.е. вращаться вокруг направления силовой линии внешнего магнитного поля), причем скорость прецессии зависит от величины напряженности магнитного поля. Если теперь исследуемый образец облучить радиоволной, то при равенстве частоты радиоволны и частоты пре­цессии наступит резонансное поглощение энергии радиоволны «замагничен-ными» ядрами. После прекращения облучения ядра атомов будут переходить в первоначальное состояние (релаксировать), при этом энергия, накопленная при облучении, будет высвобождаться в виде электромагнитных колебаний, которые можно зарегистрировать с помощью специальной аппаратуры. В медицинских томографах по ряду причин используется регистрация ЯМР на протонах — ядрах атомов водорода, входящих в состав молекулы воды. В силу того, что используемый в МРТ метод чрезвычайно чувствителен даже к незначительным изменениям концентрации водорода, с его помощью удается не только надежно идентифицировать различные ткани, но и отличать нор­мальные ткани от опухолевых (Damadian R., 1971). Современные томографы позволяют путем сканирования получить томо­граммы в произвольно ориентированной плоскости без изменения положения пациента. В МРТ-исследовании используются аналогичные КТ, принципы пространственного кодирования информации и обработки данных. За одно сканирование сбор данных обычно производится приблизительно с 20 уров­ней черепа и мозга с толщиной среза в 4—5 мм. Время сканирования зависит от поставленных задач и параметров магнитно-резонансного томографа и со­ставляет в среднем 2—7 мин. В конечном итоге на экране дисплея появляются изображения срезов исследуемой ткани, в частности ткани мозга. При стан- дартном сканировании в процессе MP-томографии используются программы, позволяющие получить изображения, контрастность которых определяется в основном Т,- и Т2-релаксационным временем. Т, — это величина, характе­ризующая среднее время пребывания протонов на верхнем энергетическом уровне (Т, — время продольной релаксации); Т2 — константа, отражающая скорость распада синхронной прецессии протонов (Т2 — время поперечной релаксации). На МРТ, выполненных в режиме Тр мозговое вещество выглядит более свет­лым, нем на томограммах в режиме Т2. ЦСЖна томограммах Г, представляет­ся более темной, чем на томограммах Тг Интенсивность сигналов от патологи­чески измененных тканей зависит от релаксационного времени (Тг и TJ. МРТ-исследование позволяет дифференцировать некоторые особенности состава исследуемых тканей и происходящих в них метаболических измене­ниях, в частности изменение гидрофильности ткани по результатам изучения интенсивности сигналов атомов водорода, натрия, калия, фосфора, кальция и других элементов в нормальной и патологически измененной ткани мозга. Метод МРТ создает возможность визуализировать на экране дисплея, а за­тем и на пленке срезы черепа и головного мозга, позвоночного столба и спин­ного мозга. Информация, полученная в режимах Т, и Т3, позволяет дифферен­цировать серое и белое вещество мозга, судить о состоянии его желудочковой системы, субарахноидального пространства, выявлять многие формы патоло­гии, в частности объемные процессы в мозге, зоны демиелинизации, очаги воспаления и отека, гидроцефалию, травматические повреждения, гематомы, абсцессы, кисты, очаги проявления нарушений мозгового кровообращения по ишемическому и геморрагическому типу (кстати, ишемические очаги в мозге могут быть выявлены в гиподенсивной форме уже через 2—4 ч после инсульта). Немаловажным преимуществом МРТ перед КТ является возможность полу­чения изображения в любой проекции: аксиальной, фронтальной, сагиттальной. Это позволяет визуализировать субтенториальное пространство, позвоночный канал, выявить невриному слухового нерва в полости внутреннего слухово­го прохода, опухоль гипофиза, субдуральную гематому в подостром периоде, даже в тех случаях, когда на КТ она не визуализируется. МРТ стала основным методом выявления некоторых форм аномалий: аномалии мозолистого тела, аномалии Арнольда-Киари, очаги демиелинизации в паравентрикулярном и других отделах белого вещества мозга при рассеянном склерозе. На МРТ рань­ше, чем на КТ, выявляются очаги ишемии мозга; их можно выявить в стволе мозга, в мозжечке, в височной доле. На МРТ хорошо видны контузионные очаги, абсцессы мозга и зоны отека мозговой ткани. Важная роль отводится МРТ при выяснении причин деменции. В то же время изменения мозговой ткани зачастую неспецифичны и подчас сложно дифференцировать, напри­мер, очаги ишемии и демиелинизации. Ценная информация выявляется на MP-томограммах позвоночника, осо­бенно на сагиттальных срезах, при этом визуализируются структурные прояв­ления остеохондроза, в частности состояние позвонков и связочного аппарата, межпозвонковых дисков, их пролабирование и воздействие на твердую моз­говую оболочку, спинной мозг, конский хвост; визуализируются также внут-рипозвоночные новообразования, проявления гидромиелии, гематомиелии и многие другие патологические процессы. Диагностический потенциал МРТ можно повысить предварительным вве­дением некоторых контрастных веществ. В качестве вводимого в кровяное русло контрастного вещества обычно применяется элемент из группы ред­коземельных металлов — гадолиний, обладающий свойствами парамагнетика. Стандартная доза препарата (0,1 ммоль/кг) вводится внутривенно. Оптималь­ное контрастирование отмечается на Т,-взвешенных снимках; значительно слабее контрастное усиление на Т2-взвешенных снимках. При сохранности гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) контрастное вещество в головной мозг не проникает. В местах нарушенной целостности ГЭБ введенный внутривенно гадолиний проникает в вещество мозга, вызывая усиление MP-сигнала. В та­ких случаях накопление контрастного вещества в менингиомах, метастатичес­ких опухолях, аденомах гипофиза проявляется практически сразу после вве­дения, а, например, при некоторых демиелинизирующих заболеваниях мозга контрастное вещество накапливается медленно и в связи с этим МРТ следует проводить не сразу после введения контраста, а через 30—40 мин. Преимущество МРТ перед КТ наиболее очевидно при исследовании тех отделов нервной системы, изображение которых нельзя получить с помощью КТ из-за перекрытия исследуемой мозговой ткани прилежащими костными структурами. Кроме того, при МРТ можно различать недоступные КТ изме­нения плотности ткани мозга, белое и серое вещество, выявлять поражение ткани мозга (очаги демиелинизации) при рассеянном склерозе и пр. При МРТ больной не подвергается ионизирующему облучению. Вместе с тем для применения МРТ есть некоторые ограничения. Так, МРТ противопо­казана при наличии в полости черепа металлических инородных тел, так как существует опасность их смещения под действием магнитного поля и, сле­довательно, дополнительного повреждения близлежащих структур головного мозга. Противопоказана МРТ при наличии у больных наружного водителя ритма, беременности, выраженной клаустрофобии (боязни пребывания в не­большом помещении). Осложняет применение МРТ-обследования его дли­тельность (30-60 мин), в течение которого пациент должен находиться в не­подвижном состоянии. Противопоказания к магнитно-резонансной томографии Абсолютные: •  Металлическое инородное тело в глазнице. •  Гемопоэтическая анемия (при контрастировании). •  Внутричерепные аневризмы, клипированные ферромагнитным матери­алом. Относительные: •  Металлические осколки в других органах и тканях. •  Наружный водитель ритма. •  Беременность. • Тяжелая клаустрофобия. •  Внутричерепные аневризмы, клипированные неферромагнитным мате­риалом. 16.5.3. Позитронная эмиссионная томография Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) — метод, который, помимо визуализации мозга, позволяет получить информацию о характере происходя­щих в нем метаболических процессов в норме и при патологии. В настоящее время этот метод получил распространение только в высокоразвитых странах ввиду его высокой стоимости. Суть метода ПЭТ заключается в высокоэффективном способе слежения за чрезвычайно малыми концентрациями ультракороткоживущих радионуклидов (УКЖР), которыми помечены изучаемые в организме ткани, что позволяет исследовать происходящие в них метаболические процессы. Используется свойство неустойчивости ядер УКЖР, в которых количество протонов превы­шает количество нейтронов. При переходе ядра в устойчивое состояние оно излучает позитрон, свободный пробег которого (около I мм) заканчивается столкновением с электроном и их аннигиляцией. Аннигиляция сопровождает­ся появлением фотонов с энергией 511 кэВ, летящих в строго противополож­ных направлениях. Эти фотоны можно зарегистрировать с помощью системы детекторов. Если детекторы расположить в виде кольца вокруг исследуемого объекта, то можно зарегистрировать все акты аннигиляции в этой плоскос­ти, а при присоединении к системе электронно-вычислительного комплекса, используя специальные программы реконструкции, — получить изображение распределения концентрации УКЖР. Для уменьшения радиационной нагрузки на пациента при ПЭТ-обследовании применяют короткоживущие изотопы с периодами полураспада от 2 до 110 мин. Это практически исключает возможность транспортировки ПЭТ-изотопов на значительные расстояния. Такова основная причина того, что на территории лечебного учреждения, как правило, размещается весь комплекс оборудования, необходимый для проведения ПЭТ-исследования, включающий циклотрон: ускоритель, на котором производятся УКЖР, радиохимическую лабораторию по производству РФП, линию транспортировки РФП и ПЭТ-камеру. В процессе исследования больных ПЭТ позволяет изучать состояние мозгового кровотока, уровень потребления мозговой тканью кислорода, глюкозы, синтез белков, выявлять маркеры опухолей и контролировать некоторые другие пара­метры, определяющие характер различных метаболических процессов. Выявляя с помощью меченых УКЖР нарушения мозгового кровотока и особенности происходящих в мозговой ткани обменных процессов, можно расширить диа­пазон возможностей диагностики определенных заболеваний, в частности бо­лезней неврологического профиля. При поражении мозга ПЭТ-исследование может визуализировать изменения в мозговой ткани, которые нельзя выявить другими методами. Так, при инсуль­те в острой стадии ПЭТ позволяет рано выявить нежизнеспособные участки мозговой ткани, оценить их объем и локализацию. При эпилепсии ПЭТ с 18-ФДГ1 дает возможность в межприступном периоде обнаружить участок мозга, в котором имеется снижение метаболизма глюкозы, характерное для эпилеп-тогенного фокуса и его перифокальной зоны. При хорее Гентингтона, когда на КТ и МРТ не удается обнаружить патоло­гических изменений, при ПЭТ может быть выявлено понижение метаболизма глюкозы в полосатом теле. Таким образом, ПЭТ может во многом содействовать уточнению патогенеза некоторых заболеваний нервной системы и во многих клинических случаях способствовать уточнению клинического диагноза. Этот метод практически не имеет противопоказаний для применения и со временем, надо надеяться, станет более доступным для невропатологов и нейрохирургов. 18-ФДГ — Ф-дезоксиглюкоза.

Компьютерная томография

Компьютерная аксиальная томография (КТ) головного мозга была введена в клиническую практику в 70-х годах XX в. и до настоящего времени является наиболее распространенным неинвазивным методом визуализации живых тка­ней и, в частности, ткани мозга (рис. 16.6). Метод компьютерной томографии теоретически разработал в 1962—1963 гг. американский ученый A. McCormack. Практическую реализацию идеи — со­здание аппарата для исследования головы и первый опыт сканирования мозга осуществил в 1971-1972 гг. С. Hounsfield — инженер английской фирмы элек­тромузыкальных инструментов EMI. В 1979 г. A. McCormack и С. Hounsfield была присуждена Нобелевская премия по медицине и биологии. К этому времени уже было созда­но 26 моделей компьютерного то­мографа. Компьютерная томография — неинвазивный метод исследования анатомических структур, основан­ных на компьютерной обработке рентгенологических изображений. Внедрение в практику компью­терного томографа ознаменовало новый этап развития медицинской техники и значительно расширило возможности диагностики многих неврологических заболеваний. При проведении компьютерной томографии осуществляется круго­вое просвечивание объекта рентге­новскими лучами и последующее построение с помощью компью­тера его послойного изображения.   Рис.   16.6.   МРТ  головного  мозга  пациента 65 лет, возрастная норма. Компьютерный томограф состоит из сканирующего устройства, стола для па­циента, консоли и специализированной компьютерной техники. Сканирую­щее устройство представляет собой круговую раму с вращающейся рентгенов­ской трубкой и блоком детекторов, число которых в современных аппаратах достигает 3—5 тыс., что позволяет значительно ускорить время сканирования каждого среза — до 2—5 с. Консоль в сочетании с компьютерной техникой осуществляет управление сканированием и обработку данных, реконструкцию изображения, архивирование томограмм. Компьютер выполняет математическую реконструкцию вычисленных ко­эффициентов абсорбции (КА) рентгеновских лучей и их пространственное распространение на многоклеточной матрице с последующей трансформацией в виде черно-белого или цветного изображения на экране дисплея. Изображе­ние среза при этом имеет большое количество полутонов, зависящих от КА. КА обозначается в относительных единицах (Н) по шкале (единицы Хаун-сфилда). Шкала составлена в соответствии с физическими замерами КА, при этом КА различных тканей сравнивается с поглощающей способностью воды. Диапазон шкалы плотностей в настоящее время определяется в пределах от — 1000 ед. Н до +1000 ед. Н, при этом за 0 принимается КА воды. Плотность кости равна +500 ед. Н, плотность воздуха —500 ед. Н. КТ обеспечивает денситометрию — определение плотности тканей и сред организма. Гиперденсивными (более плотными, чем обычная мозговая ткань, и дающими яркий сигнал) являются гематомы, менингиомы, цистицерки, очаги кальцификации; гиподенсивными (низкая плотность с темным сигналом) ока­зываются зоны ишемического инфаркта, энцефалитических очагов, некоторые глиальные и метастатические опухоли, кисты, редко выявляемые на КТ очаги демиелинизации. При КТ единственным фактором, определяющим контрастность изобра­жения тканей, является их электронная плотность. Существует линейная за­висимость между степенью поглощения рентгеновских лучей и гематокритом, концентрацией белков и гемоглобина, что определяет высокую плотность ос­трых гематом. Вклад кальция крови в рентгеновскую плотность гематом не­значителен. Атом железа, входящий в состав гемоглобина, также не играет существенной роли, так как составляет всего 0,5% от массы молекулы. Таким образом, характер изображения внутричерепной гематомы на КТ определяется ее плотностью, объемом, локализацией и такими параметрами, как толщина среза, уровень и ширина окна (заданная оператором часть из полного диапазона шкалы коэффициентов поглощения, которой соответствует перепад величины яркости от белого до черного), угол сканирования. Участки пониженной плот­ности в острых гематомах могут быть обусловлены наличием жидкой несвер-нувшейся крови, что возможно при очень быстром кровоизлиянии. Атипично низкую плотность на КТ могут иметь острые гематомы у больных с выражен­ной анемией из-за низкой концентрации гемоглобина и у больных с коагуло-патиями, при которых происходит неполноценное формирование кровяного сгустка. Со временем плотность гематомы обычно уменьшается приблизи­тельно на 1,5 ед. Н в сут. Между 1 и 6 нед (чаще через 2—4нед) после инсуль­та внутричерепные гематомы проходят стадию изоденсивности (идентичная электронная плотность), а затем и гиподенсивности по отношению к мозговой ткани. Появление участка повышенной плотности в хронической гематоме чаще обусловлено повторным кровотечением, при этом на дисплее возникает изображение, напоминающее кровоизлияние в опухоль. В процессе КГ исследовании может быть произведено контрастное усиление изображения сосудов путем введения в кровяное русло, обычно в вену, контрас­тных веществ (гипак, урографин и др.)> что помогает в некоторых случаях выявить патологический очаг, определить его границы и степень васкуляри-зации. Иногда контрастное вещество вводится в ликворные пути, что помогает уточнить состояние у больного ликворных путей, в частности ликворных цис­терн, и судить таким образом о ликвородинамике. С внедрением в клиническую практику КГ на получаемых изображениях срезов головы впервые удалось видеть ткань мозга, изучать его строение на уровне различных срезов, установить наличие деформации мозговых желудоч­ков, дислокации и атрофии мозговой ткани, в частности атрофические про­цессы в мозге при дисциркуляторной энцефалопатии. Высокая разрешающая способность КТ позволяет видеть на экране дисплея и фотопленке не только желудочковую систему, субарахноид&пьные пространства и их деформации, но и дифференцировать белое и серое вещество мозга, кровоизлияния в полости черепа, мозговые кисты, внутричерепные новообразования. К сожалению, ишемические очаги диагносцируются на КТ обычно лить на вторые сутки, редко удается обнаружить очаги демиелинизации при рассеян­ном склерозе. Значение метода в диагностике поражений мозга уменьшается и в связи с тем, что изображения срезов головы и позвоночника можно получить только в одном, поперечном к оси тела (аксиальном) направлении. Эти огра­ничения возможностей КТ могут быть преодолены путем применения МРТ. Вместе с тем КТ имеет и некоторые преимущества в сравнении с МРТ: на КТ раньше выявляется кровоизлияние, четче, чем на КТ, определяются при­знаки костной патологии. По показаниям, в частности для диагностики внутричерепных новообразо­ваний, при КТ применяется контрастирование, которое, однако, ограничива­ется возможностью изменения функции почек и аллергическими реакциями. Сочетание КТ и цистернографии после ведения через поясничный прокол в субарахноидальное пространство рентгенопозитивного контрастного вещества известно как компьютерно-томографическая цистернография (КТЦГ). Внедрению КТЦГ в клиническую практику способствовала разработка не­ионных рентгеноконтрастных веществ, таких как омнипак, ультравист. Метод эффективен для уточнения диагноза при гидроцефалии, порэнцефалии, кис­тах различной локализации и ликворных фистул (ликвореи). КТЦГ удачно соединяет возможности визуализации мозговых и костных структур и движе­ния контрастного вещества, отражающего некоторые особенности состояния ликвородинамики. Противопоказанием к КТЦГ является аллергическая реакция на контраст­ное вещество и блокада субарахноидальных путей выше места поясничного прокола, посредством которого контраст после премедикации (церукал, анти-гистаминные препараты, транквилизаторы) медленно (1—2 мл/с) вводится в подоболочечные пространства. При введении контраста возможно возникно­вение умеренных корешковых болей, тошнота. Если исследование проводится больному натощак, рвота у него обычно не возникает. Возможны преходящие проявления менингизма. После исследования больному рекомендуется пос­тельный режим и употребление повышенного количества жидкости в течение суток. Проявлением расширения возможностей метода КТ головы является трех­мерная компьютерно-томографическая реконструкция (ТКТР) — одно из пос- ледних достижений рентгеновской КГ, позволяющее получать объемные изображения костей, мягких тканей и сосудов в различных плоскостях и под различными углами. Этот метод стал применяться после внедрения в практику компьютеров нового поколения — спиральных рентгеновских томографов, ко­торые позволяют получить реконструированные изображения, что особенно важно для изучения особенностей черепно-мозговой травмы, сопровождаю­щейся переломом и выраженной деформацией костей черепа. Для получения ТКТР под разными углами строятся проекции срезов черепа (от 3 до 6), что обеспечивает формирование стереоскопического изображения заданной зоны черепа и мозга, при этом возникает возможность выявления деталей повреж­дений черепа сложной конфигурации и изучения их как с внешней стороны, так и с внутренней стороны костей черепа.

МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ МОЗГА

Для визуализации мозга применяют группу современных неинвазивных методов исследования: компьютерную, магнитно-резонансную, позитронно-электронную томографию. Эти методы основаны на различных технических принципах, позволяющих видеть на дисплее, а затем и на рентгеновской плен­ке точные изображения срезов головы, в частности головного мозга. Возника­ет возможность судить о состоянии ткани мозга на любой глубине, о его лик-ворных путях, а также о хрящевых структурах, в том числе межпозвонковых дисках. Возможно выявление очагов деструкции в ткани мозга, участков деми-елинизации, гидроцефалии, деформации желудочков мозга и подоболочечных пространств и, наконец, объемных патологических очагов: гематом, опухолей, абсцессов, мозговых кист, инфекционных гранул, а при проведении позит-ронно-электронной томографии удается наблюдать за состоянием некоторых метаболических процессов.

Adblock detector