Количественные МРТ-параметры плечевых сплетений в норме и их взаимосвязь с демографическими и антропометрическими данными.



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Стандартные МРТ-последовательности позволяют проводить лишь качественную оценку изображений, которая является в известной степени субъективной. Существуют количественные МРТ-методики, позволяющие объективизировать оценку и получить дополнительные данные для диагностики и дифференциальной диагностики, до недавнего времени использовавшиеся преимущественно для головного мозга и суставов. Современное состояние технических средств позволяет использовать их для анализа состояния периферических нервов.

Цель — оценка возможности применения количественных МРТ-методик для исследования плечевых сплетений, формирование алгоритма обработки данных и оценка распределения значений параметров в норме, а также исследование наличия их взаимосвязи с социально-демографическими и антропометрическими показателями.

Методы. В исследование были включены 10 здоровых добровольцев, перед МРТ-исследованием в томографе с величиной магнитной индукции 3 Тл у пациентов регистрировались основные социально-демографическим и антропометрические показатели. В протокол исследования были включены специально разработанные последовательности для получения данных Т2-релаксометрии и индекса переноса намагниченности от нервных элементов плечевых сплетений. Постобработка данных проводилась на базе программного пакета MATLAB, затем на полученных картах вручную отмечались зоны интереса с получением числовых значений. Кроме того, измерялась толщина нервных элементов. Статистическая обработка данных проводилась в программе Statistica.

Результаты. Получены количественные параметры (измеряемое время Т2-релаксации, протонная плотность, индекс переноса намагниченности, толщина) передних ветвей спинномозговых нервов, формирующих плечевое сплетение, для каждого испытуемого. Выявлено наличие градиента толщины передних ветвей в норме с наибольшим значением на уровне С7. В результате проведения корреляционного анализа значимая положительная связь была выявлена между временем Т2-релаксации и возрастом (ro Спирмена = 0,36), значимые отрицательные взаимосвязи были выявлены между диаметром нерва и измеряемым временем Т2-релаксации (ro=-0,23), ростом и измеряемым временем Т2-релаксации (ro=-0,5) и протонной плотностью (ro=-0,57).

Заключение. Представленное исследование показало возможность использовать методику Т2-релаксометрии и визуализации с переносом намагниченности для нервных элементов плечевых сплетений. Выявленные зависимости показателей Т2-релаксометрии от возраста и роста свидетельствует о необходимости учитывать эти параметры при применении данной методики.

Полный текст

Обоснование

Доля заболеваний периферической нервной системы среди всех поражений нервной системы высока и составляет более половины выявленных случаев [1; 2]. Среди заболеваний периферической нервной системы особое место занимают периферические полинейропатии, так как поражают людей активного, трудоспособного возраста, приводя к инвалидизации в случае несвоевременной диагностики и запоздалого лечения [3].

Золотым стандартом диагностики заболеваний периферической нервной системы является стимуляционная и игольчатая электронейромиография, имеющая, однако, ряд ограничений в виде значительной оператор-зависимости метода, затруднения диагностики при длительном течении с атрофией дистальных отделов нервов, отсутствия оценки окружающих нервы структур и других. Ультразвуковое исследование также является распространенным методом диагностики периферических полинейропатий, однако ограничено глубиной залегания нервных структур, невозможностью определения первичного типа поражения нервных волокон и оператор-зависимостью. Все это затрудняет диагностику при поражении проксимальных отделов периферической нервной системы, в частности, плечевых сплетений [4].

Технический прогресс привел к увеличению частоты использования магнитно-резонансной томографии в диагностике заболеваний плечевых сплетений – травматических повреждений, новообразований, компрессионных синдромов, а также периферических полинейропатий. Так, МРТ входит в критерии диагностики (в качестве поддерживающих) хронической воспалительной демиелинизирующей полинейропатии и моторной мультифокальной нейропатии [5; 6]. Тем не менее, изменения, описываемые на стандартных нейрографических последовательностях (повышение сигнала в режимах с жироподавлением, чувствительных к сигналу от жидкости, утолщение нервных элементов более 5 мм) неспецифичны, не позволяют дифференцировать полинейропатии между собой, а при двустороннем симметричном поражении даже отличие патологии от нормы может быть затруднено. Это связано, в том числе, с отсутствием тщательного описания нормального строения плечевых сплетений ввиду его вариабельности. Кроме того, за норму в вышеуказанных критериях диагностики принята толщина до 5 мм, однако толщина передних ветвей спинномозговых нервов может отличаться в зависимости от уровня, что также может затруднять объективную оценку. Интенсивность же МРТ-сигнала на стандартных последовательностях является относительной величиной и не может быть использована для объективной количественной оценки наличия и степени патологических изменений. Таким образом, качество диагностики патологических изменений плечевых сплетений, в частности, при полинейропатиях, а также ряде других патологий, в значительной степени зависит от опыта врача-рентгенолога.

В этой связи перспективным представляется использование для оценки плечевых сплетений количественных МРТ-методик, позволяющих получать абсолютные числовые параметры, характеризующие макромолекулярную структуру тканей. К таким методикам относятся Т2-релаксометрия и исследование с переносом намагниченности, ранее хорошо зарекомендовавшие себя при исследовании других областей, в частности, головного мозга [7; 8].

Т2-релаксометрия основана на Т2-взвешенной последовательности спиновое эхо с двумя и более временами эхо, это позволяет количественно оценить Т2-сигнал и рассчитать характеристики релаксации тканей – измеряемое время Т2-релаксации (Т2арр) и протонную плотность (ρ).

Увеличение T2app, в основном, связано с увеличением количества свободных протонов, что может происходить при эндоневральном отеке в связи с аксональным повреждением [9], а показатель протонной плотности, более вероятно, коррелирует с изменениями микроструктуры внеклеточного матрикса в связи с воспалительными изменениями и демиелинизацией [10].

В связи с этим, описанные показатели являются перспективными в плане определения первичного типа поражения нервных волокон, что может привести к более ранней диагностике и инициации лечения у данных пациентов.

Визуализация с переносом намагниченности основана на обмене молекулами между пулами связанной и несвязанной воды в тканях. При пресатурации, т.е. добавлении подготовительного нерезонансного радиочастотного импульса для избирательного подавления связанной воды, также подавляется и вектор намагниченности свободной воды, этот феномен называется переносом намагниченности [11]. В тканях тела человека этот эффект можно оценить с помощью индекса переноса намагниченности, рассчитываемого по формуле MTR=(M0-MT)/M0, где MT - интенсивность сигнала после переноса. При повреждении пула макромолекул любого генеза индекс уменьшается [12]. Таким образом, сомнительно, что данный показатель поможет определить первичный тип поражения сам по себе, однако его можно рассматривать в комплексе с другими показателями, а также оценивать наличие и степень выраженности повреждений.

Для оценки патологических изменений необходимо знание нормальных показателей. В настоящее время поиск литературы не дал информации о наличии исследований показателей Т2-релаксометрии и индекса переноса намагниченности у здоровых добровольцев с приведением распределения нормальных значений в передних ветвях спинномозговых нервов, формирующих плечевые сплетения. Также для объективизации оценки необходимо определить, существует ли взаимосвязь параметров количественной МРТ с социально-демографическими (пол, возраст) и антропометрическими (рост, вес, индекс массы тела и толщина нервных элементов) параметрами, так как при её наличии следует учитывать эти показатели при оценке плечевых сплетений с помощью указанных методик.

Цель

В связи с этим целью настоящего пилотного исследования стала оценка возможности применения количественных МРТ-методик для исследования плечевых сплетений, формирование алгоритма обработки данных и оценка распределения значений параметров Т2-релаксометрии и индекса переноса намагниченности в нервных элементах плечевого сплетения в норме, а также исследование наличия их взаимосвязи с социально-демографическими и антропометрическими показателями.

Материалы и Методы

В обсервационное одноцентровое одномоментное исследование были включены 10 испытуемых (6 мужчин и 4 женщины) в возрасте от 24 до 76 лет без клинических признаков поражения плечевых сплетений и с отсутствием данных о патологии периферической нервной системы в анамнезе, перед исследованием у добровольцев регистрировались основные социально-демографические и антропометрические показатели. Индекс массы тела рассчитывался по общепринятой формуле ИМТ= вес(кг)/рост(м)2.
МРТ-исследование проводилось на томографе Siemens Magnetom Prisma с величиной магнитной индукции 3 Тл. Протокол сканирования включал стандартные трехмерные последовательности Т2, STIR и Т1 в коронарной плоскости, а также специально разработанные последовательности в аксиальной проекции для плечевых сплетений с целью получения данных Т2 релаксометрии (T2dualecho: TR 5570 мсек, TE1 9,1 мсек, TE2 72 мсек, размер воксела 0,3 х 0,3 х 3 мм, количество срезов 45, расстояние между срезам 10%, с применением частотного селективного жироподавления (FatSat), время исследования 10 мин 09 сек) и переноса намагниченности (Т1 MTon TR 33 мсек, TE 7 мсек, с добавлением нерезонансного преднасыщающего импульса, угол отклонения 10 град, размер воксела 0,3 х 0,3 х 3 мм, количество срезов 45, расстояние между срезам 10%, время исследования 4 мин 51 сек; Т1 MToff – те же параметры, но без добавления  нерезонансного преднасыщающего импульса). Толщина передних ветвей спинномозговых нервов С5-Th1 измерялась по данным стандартной трехмерной последовательности STIR (параметры:  TR = 3000 мсек; TE = 281 мсек; TI= 230 мсек, размер реконструированного воксела 0,4 х 0,4 х 0,9 мм, FOV = 350 мм, количество срезов 144, длительность сканирования 7 минут 27 секунд) перпендикулярно ходу соответствующего нервного элемента на расстоянии 1-2 см от спинального ганглия.
Для обработки последовательностей для получения количественных МРТ-параметров был сформирован алгоритм обработки с последующим созданием программы на языке программирования MATLAB, поддерживающей следующие этапы обработки исходных данных: импортирование данных МРТ в формате DICOM; переконвертирование данных в формат nifti, корегистрация данных трех ипмортированных последовательностей (Т2 dual echo, T1 MToff, T1 MTon), расчет карт измеряемого времени Т2-релаксации, протонной плотности и индекса переноса намагниченности и сохранение данных в формате nifti с возможностью дальнейшего экспорта.
Карты рассчитывались по следующим известным формулам [13; 14]:  
измеряемое время Т2-релаксации    
×

Об авторах

Софья Николаевна Морозова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр неврологии"

Автор, ответственный за переписку.
Email: kulikovasn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9093-344X
SPIN-код: 2434-7827
Scopus Author ID: 57201358482

кандидат медицинских наук, научный сотрудник отдела лучевой диагностики

Россия

Виктория Викторовна Синькова

Научный центр неврологии

Email: 000564321@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2285-2725
Россия, Москва

Вячеслав Андреевич Орлов

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: orlov_va@nrcki.ru

Сергей Иванович Карташов

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: mail@kartashovs.ru

Сандаара Светозаровна Ханина

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)»

Email: sandaara.khan@mail.ru

Алексей Анатольевич Пойда

Email: Poyda_AA@nrcki.ru

Дарья Александровна Гришина

Научный центр неврологии

Email: dgrishina82@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7924-3405
SPIN-код: 6577-1799

канд. мед. наук

Россия, Москва

Наталья Александровна Супонева

Научный центр неврологии

Email: nasu2709@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3956-6362
SPIN-код: 3223-6006

д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН

Россия, Москва

Марина Викторовна Кротенкова

Научный центр неврологии

Email: krotenkova_mrt@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3820-4554
SPIN-код: 9663-8828

д-р мед. наук

Россия, Москва

Список литературы

  1. Варакин Ю.Я., Горностаева Г.В., Манвелов Л.С. и др. Клинико-эпидемиологическое исследование патологии нервной системы по данным скрининга открытой популяции // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2012. T6, №1. C6–13.
  2. Hammi C., Yeung B. Neuropathy. In: StatPearls. Treasure Island: StatPearls Publishing. 2023. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ books/NBK542220/.
  3. Пирадов М.А., Супонева Н.А., Гришина Д.А. Полинейропатии: алгоритмы диагностики и лечения. M.: Горячая линия –Телеком, 2023. 248 c.
  4. Морозова С.Н., Синькова В.В., Гришина Д.А., Тумилович Т.А., Чечеткин А.О., Кротенкова М.В., Супонева Н.А. Основы стандартной визуализации периферической нервной системы: МР-нейрография // Digital Diagnostics. 2023. Т. 4, №3. C. 356-368. doi: 10.17816/DD430292
  5. Joint Task Force of the EFNS and the PNS. European Federation of Neurological Societies/Peripheral Nerve Society guideline on management of multifocal motor neuropathy. Report of a joint task force of the European Federation of Neurological Societies and the Peripheral Nerve Society – first revisio // J Peripher Nerv Syst 2010. Vol 15, N 4. P.295–301. doi: 10.1111/j.1529-8027.2010.00290.x;
  6. Van den Bergh P.Y.K., van Doorn P.A., Hadden R.D.M. et al. European Academy of Neurology/Peripheral Nerve Society guideline on diagnosis and treatment of chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy: Report of a joint Task Force-Second revision // J Peripher Nerv Syst. 2021. Vol. 26, N 3. P.242–68. doi: 10.1111/jns.12455
  7. Snyder J., Seres P., Stobbe R.W. et al. Inline dual-echo T2 quantification in brain using a fast mapping reconstruction technique // NMR Biomed. 2023. Vol.36, N 1. P.e4811. doi: 10.1002/nbm.4811
  8. York E.N., Thrippleton M.J., Meijboom R., Hunt D.P.J., Waldman A.D. Quantitative magnetization transfer imaging in relapsing-remitting multiple sclerosis: a systematic review and meta-analysis // Brain Commun. 2022 Vol. 4, N 2. P.fcac088. doi: 10.1093/braincomms/fcac088. PMID: 35652121; PMCID: PMC9149789
  9. Kollmer J., Bendszus M. Magnetic Resonance Neurography: Improved Diagnosis of Peripheral Neuropathies // Neurotherapeutics. 2021. N. 18. P.2368–2383. doi: 10.1007/s13311-021-01166-8
  10. Dyck P.J., Lais A., Karnes J.L., O’Brien P., Rizza R. Fiber loss is primary and multifocal in sural nerves in diabetic polyneuropathy // Ann Neurol. 1986. Vol.19, N 5. P.425–39. doi: 10.1002/ana.410190503
  11. Does M.D., Beaulieu C., Allen P.S., Snyder R.E. Multi-component T1 relaxation and magnetisation transfer in peripheral nerve // MagnReson Imaging. 1998. Vol.16, N9. P.1033–41.
  12. Davies G.R., Ramani A., Dalton C.M. et al. Preliminary magnetic resonance study of the macromolecular proton fraction in white matter: a potential marker of myelin? // MultScler. 2003. Vol.9, N 3. P.246–9. doi: 10.1191/1352458503ms911oa
  13. Kollmer J., Hund E., Hornung B., Hegenbart U., Schönland S.O., Kimmich C., Kristen A.V., Purrucker J., Röcken C., Heiland S., Bendszus M., Pham M. In vivo detection of nerve injury in familial amyloid polyneuropathy by magnetic resonance neurography // Brain. 2015. Vol.138, N 3. P.549-62. doi: 10.1093/brain/awu344. Epub 2014 Dec 18. PMID: 25526974; PMCID: PMC4339768
  14. Grossman R.I., Gomori J.M., Ramer K.N., Lexa F.J., Schnall M.D. Magnetization transfer: theory and clinical applications in neuroradiology // Radiographics. 1994. Vol. 14, N 2. P279-90. doi: 10.1148/radiographics.14.2.8190954. PMID: 8190954
  15. Kumar R, Delshad S, Woo MA, Macey PM, Harper RM. Age-related regional brain T2-relaxation changes in healthy adults // J Magn Reson Imaging. 2012. Vol.35, N 2. P.300-8. doi: 10.1002/jmri.22831. Epub 2011 Oct 10. PMID: 21987489
  16. Bartzokis G., Lu P.H., Tingus K. et al. Lifespan trajectory of myelinintegrity and maximum motor speed // Neurobiol Aging. 2010. N. 31. P.1554–1562. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2008.08.015
  17. Kollmer J., Kästel Th., Jende J., Bendszus M., Heiland S. Magnetization Transfer Ratio in Peripheral Nerve Tissue: Does It Depend on Age or Location? // Investigative Radiology. 2018. Vol. 53, N 7. P.397-402. doi: 10.1097/RLI.0000000000000455

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-вектор,

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 79539 от 09 ноября 2020 г.