Нейровизуализация при рассеянном склерозе. Магнитно-резонансная томография.

Диагностика рассеянного склероза (РС) основывается на выявлении очагов в центральной нервной системе (ЦНС), диссеминированных как во времени, так и в пространстве.

Исследование неврологической симптоматики не всегда позволяет точно установить распределение очагов демиелинизации в головном и спинном мозге. Даже в случае клинически очевидного многообразного поражения ЦНС иногда причиной может быть диффузный процесс. Методы нейровизуализации обладают отличной от других диагностических методов возможностью зрительно представить распределение очагов демиелинизации в пространстве.

► Магнитно-резонансная томография (МРТ), вследствие своей уникальной способности регистрировать демиелинизацию в белом веществе, может позволить ответить на фундаментальные вопросы патофизиологии РС. например, являются ли клинические проявления следствием локального или диффузного поражения мозговой ткани, или же какова природа фазности течения заболевания. Несмотря на представление о том. что для РС характерна специфическая демиелинизация, характеризующаяся поражением миелина с сохранением аксонов, начальные ее проявления, скорее всего, имеют чисто воспалительный характер. самые первые проявления возникновения очагов демиелинизации связаны с повышением проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) вследствие локального воспаления.

Деструкция миелина, по-видимому, присоединяется вторично. Изменения ГЭБ с успехом выявляются при использовании внутривенного контрастирования как посредством компьютерной томографии (КТ), так и МРТ.

МРТ. История вопроса.

Первое сообщение о применении МРТ поступило из Великобритании (Young I.R. et al. 1981 ). У 10 больных РС, обследованных посредством КТ, было выявлено в головном мозге 19 очагов демиелинизации. Выполнение МРТ позволило подтвердить наличие указанных очагов, и кроме того выявить 112 дополнительных очагов. Полученные данные были многократно подтверждены в других исследованиях.

Физически МРТ основывается на изучении атомов водорода (протонов) вследствие их высокого содержания в тканях и большой способности к резонансному ответу при приложении внешнего магнитного поля.

Теоретически любые атомы, содержащие нечетное число протонов и/или нейтронов, обладают магнитными свойствами. Находясь в магнитном поле, они ориентируются вдоль его линий. В случае приложения внешнего переменного электромагнитного поля, атомы фактически являющиеся диполями, выстраиваются по новым линиям электромагнитного поля. При перестройки вдоль новых силовых линий ядра генерируют электромагнитный сигнал, который можно зарегистрировать приемной катушкой.

В фазу исчезновения магнитного поля, ядра-диполи возвращаются в первоначальное положение, при этом скорость возвращения в первоначальное положение определяется двумя временными константами, Т1 и Т2:

Т1это продольное (спин-решетковое) время, отражающее скорость потери энергии возбужденными ядрами

Т2это поперечное релаксационное время, зависящее от скорости, с которой возбужденные ядра обмениваются энергией друг с другом

Получаемый от тканей сигнал зависит от числа протонов (протоновой плотности) и значений Т1 и Т2. Применяемые при МРТ пульсовые последовательности предназначены для лучшего использования различий тканей по Т1 и Т2 с целью создания максимального контраста между тканями в норме и патологии.

Так, в здоровом мозге белое вещество имеет более короткие Т1 и Т2, чем серое вещество, а также более низкую протонную плотность. Цереброспинальная жидкость (ЦСЖ) имеет более длинные Т1 иТ2, чем белое и серое вещество мозга.

МРТ позволяет получать большое количество типов изображений, используя пульсовые последовательности с различными временными характеристиками электромагнитных импульсов.

Пульсовые интервалы строят таким образом, чтобы сильнее подчеркивать различия в Т1 и Т2. Наиболее часто используют последовательности «инверсия восстановления» ( IR ) и «спиновое эхо» ( SE ), которые зависят от протонной плотности.

Первое сообщение по МРТ при РС (Young I.R. et al. 1981) основывалось лишь на IR-последовательности. При этом очаги демиелинизации имели повышенный Т1-сигнал по сравнению с мозгом и выявлялись как зоны пониженной интенсивности сигнала (черные). Цереброспинальная жидкость в желудочках так же обладала пониженным сигналом. что не позволяло дифференцировать ее с небольшими очагами вокруг желудочков. SE-последовательности в этом плане оказались весьма полезными, позволив получать более низкий сигнал от ЦСЖ, чем от мозга. при этом очаги демиелинизации имели более высокий сигнал по сравнению с мозгом и ЦСЖ и выглядели светлыми участками вокруг черных желудочков, сто облегчало дифференцировку между ними. SE-последовательность, основываясь на измерении повышенного Т2-сигнала от очагов по сравнению с окружающим мозгом и в меньшей степени на измерении протонной плотности, оказалась более чувствительной для выявления бляшек РС, хотя она хуже определяет мелкие анатомические детали.

Природа появления гиперинтенсивных сигналов в белом веществе головного мозга.

Очевидно, что при исследовании в режиме протонной плотности определяющим является изменение содержания воды в ткани мозга. Этим, по крайней мере, частично можно объяснить повышенный сигнал как от свежих очагов РС, так и от очагов ишемии.

Сама по себе демиелинизация, сопровождающаяся потерей миелина, по видимому, не вносит значительного вклада в изменение интенсивности сигнала от мозга. Это подтверждается тем, что перивентрикулярные очаги, аналогичные очагам демиелинизации, выявляются при болезни Бинсвангера, хотя эти очаги имеют другую природу и характеризуются дегенерацией как миелина, так и аксонов.

Признаком, объединяющим фокальные и диффузные перивентрикулярные очаги при РС и дисциркуляторной энцефалопатии, является астроцитарный глиоз. Замещение миелина астроцитами повышает содержание воды на единицу объема ткани мозга, тем самым вызывая повышение интенсивности сигнала в режиме протонной плотности и на Т2-взвешенных изображениях.

При РС не только молодые (вновь возникшие) очаги демиелинизации, но также и хронические очаги содержат избыточное количество воды по сравнению с внешне нормальным белым веществом мозга, что и делает их видимыми на фоне последнего.

Диагностические возможности МРТ

Патологические изменения при МРТ проявляются по-разному, в зависимости от типа пульсовой последовательности:

• очаги демиелинизации при режиме IR выглядят черными

• очаги демиелинизации при режиме SE выглядят белыми

Нормальное белое вещество мозга выглядит светлым на Т1- и темным на Т2-взвешенных изображениях.

Очаги демиелинизации за счет увеличения содержания воды имеют сигнал пониженной интенсивности на Т1- и повышенной на Т2-взвешенных изображениях. Изменения, обнаруживаемые при МРТ в головном мозге больных, в целом подтверждаются при аутопсиях.

. Типичная картина МРТ-изменений при РС почти всегда состоит из перивентрикулярных очагов размерами от 2 мм до 2 см, обычно овальной формы, иногда сливающихся, наиболее выраженных в области задних рогов, вдоль тел желудочков, вокруг передних и, несколько реже, нижних рогов боковых желудочков. Изредка возможно образование очень крупных очагов до 8 см, требующих дифференциальной диагностики с опухолями, а также протяженных гиперинтенсивных областей без четких границ, расположенных вокруг желудочков. Очаги демиелинизации, расположенные перивентрикулярно и в глубоких отделах вещества мозга выявляются при клинически определенном диагнозе РС в 87-95% случаев.

Наличие кольцеобразного усиления сигнала вокруг очагов демиелинизации связывают с макрофагами, окружающими активные бляшки РС и способствующими накоплению парамагнитных свободных радикалов.

Значение выравнивания Т1 и Т2 для различных очагов еще не установлено. Оно может отражать возраст очагов, их активность, т.к. увеличение Т1 и Т2 можно ожидать при повышении содержания несвязанной воды, коррелирующее с отеком более активных очагов.

Однако не только применяемые варианты импульсных последовательностей определяют эффективность выявления очагов. Возможность эффективного определения количества очагов демиелинизации растет прямо пропорционально силе магнитного поля. в связи с чем для проведения длительных наблюдений рекомендуется сила магнитного поля 0,5 и более Т.

Важную роль играют также плоскости прохождения срезов. наиболее информативно сочетание аксиальных и сагиттальных срезов. причина данного явления кроется, по-видимому, в неоднородности магнитного поля, особенно выраженного у низкопольных томографов.

МРТ обладает наиболее значительным превосходством над КТ при получении изображений задней черепной ямки м спинного мозга вследствие отсутствия костных артефактов; кроме того МРТ позволяет выполнять срезы в трех плоскостях. Возможности визуализации существенно зависят от напряженности магнитного поля аппарата.

Наиболее технически трудным остается исследование спинного мозга из-за его небольших размеров и связанных с дыханием движений (в основном в грудном отделе). Однако и здесь МРТ не имеет артефактов от костей позвоночника, и имеется возможность получать изображения в различных плоскостях. применение высокопольных МР-томографов (1-2Т), обладающих пространственным разрешением в 1-2мм, и оптимальных импульсных программ позволило за последние годы существенно повысить возможности выявления изменений в спинном мозге. Наиболее информативны при исследовании спинного мозга корональные и сагиттальные срезы. Тем не менее, МРТ выявляет поражения спинного мозга реже в сравнении с головным мозгом.

Весьма перспективной МРТ-технологией признан трансфер магнетизации. основанный на обмене магнитными полями между несвязанными протонами воды и связанными протонами миелина за счет взаимодействия диполей. Связанные протоны из-за их короткого Т2 плохо выявляются при стандартной МРТ, поэтому насыщение миелина несвязанными протонами воды вызывает обмен энергией между протонами, что приводит к снижению сигнала от протонов воды и повышению контрастности изображения, в том числе лучшему выявлению очагов демиелинизации.

Трансфер магнетизации позволил разделить фокусы РС на две группы:

• преимущественно обусловленные демиелинизацией

• преимущественно связанные с отеком

Степень уменьшения отношения показателей трансфера магнетизации может указывать на преобладание демиелинизации или разрушения аксонов в очагах РС у конкретного пациента.

. Чрезвычайно важным является вопрос о специфичности МРТ для РС. В результате проведенных исследований различными авторами показано, что МРТ не является специфичным методом диагностики РС. Как и метод вызванных потенциалов головного мозга, МРТ лишь выявляет и частично позволяет уточнить характер патологических изменений в ЦНС, интерпретацию которых делают на основе клинической картины. Необходимость обязательного проведения МРТ с целью подтверждения диагноза при клинически определенном РС вызывает сомнения.

Напротив, при какой-либо неопределенности диагноза вследствие установления не характерных для РС клинических признаков, МРТ является наиболее информативным методом диагностики.

. Особенно показано МРТ в ситуациях, когда имеются 2 или больше атак заболевания, но клинически или электрофизиологически лишь один очаг в ЦНС. Визуализация нескольких очагов в белом веществе головного мозга в этом случае делает диагноз РС пределенным. При прогрессирующей атаксии отсутствие перивентрикулярных очагов позволяет исключить РС, но в то же время их выявление не всегда свидетельствует в пользу РС.

МРТ-варианты рассеянного склероза

Типичная МРТ-картина развернутого рассеянного склероза настолько характерна, что не вызывает затруднений у нейрорадиологов. Однако встречаются такие особенности многоочагового поражения, которые первоначально заставляли усомниться в диагнозе, а иногда приводили к серьезным диагностическим ошибкам. К ним, в частности, можно отнести гигантские, «псевдотуморозные» очаги, сопровождающиеся масс-эффектом.

Полученные в последние годы данные о патоморфологической гетерогенности рассеянного склероза с выделением 4 различных паттернов делают обоснованными попытки систематизации МРТ-проявлений рассеянного склероза, а также выявления соответствующих клинических и морфологических корреляций.

Синдром хронической воспалительной демиелинизации наиболее характерен для рассеянного склероза (частота 79%); его редкие варианты:

•с преимущественной субкортикальной локализацией очагов

•с ранним вовлечением серого вещества (зрительных бугров)

Синдром острой воспалительной демиелинизации (частота 9%) демонстрирует в целом более массивное поражение, с крупными очагами и выраженным перифокальным отеком; его вариантами являются:

•псевдотуморозный вариант

•ОДЭМ-подобный вариант (имеет сходство с проявлениями острого диссеминированного энцефаломиелита)

Синдром мультифокально-дегенеративной лейкоэнцефалопатии (частота 8%) характерен для первично-прогрессирующего рассеянного склероза. Он отличается крайне скудным количеством мелких очагов на фоне диспропорционально выраженной атрофии и наблюдается у 60% больных с этой формой болезни. В 40% случаев МРТ при первично-прогрессирующем PC соответствует синдрому хронической воспалительной демиелинизации и особенности клинического синдрома указывают на высокую вероятность «классического» рассеянного склероза в фазе вторичного прогрессирования.

Синдром сочетанной мультифокально-диффузной лейкоэнцефалопатии (частота 4%), кроме типичного многоочагового поражения, характеризуется диффузными изменениями белого вещества. В большинстве случаев он ассоциируется с тяжелым течением рассеянного склероза и может свидетельствовать о врожденных дефектах миелиногенеза или диффузном страдании олигодендроцитов.

МРТ мониторинг

Одно из наиболее перспективных использований МРТ – контроль эффективности лечения. Многократные МРТ-исследования у одних и тех же больных на протяжении длительного времени показали, что очаги демиелинизации изменяются («пульсируют») в размерах, причем с разной скоростью. Некоторые фокусы демиелинизации полностью исчезают, в то время как другие возникают на новом месте. Одна из возможных причин этого явления – уменьшения отека и воспаления в области очагов.

. Регистрация числа, размеров, скорости роста и появления новых очагов в процессе терапии является намного более чувствительным методом определения изменения течения заболевания по сравнению с клиническими проявлениями (Truyen L. et al. 1991).

. Предложены МРТ-критерии обострения РС:

• образование новых очагов

• повторное появление исчезнувших очагов

• увеличение в размерах существующих очагов

На основании указанных критериев, установлено, что нейровизуализационно обострение заболевания возникает в 5-10 раз чаще, чем это диагностируется клинически.

Чрезвычайно полезной также является возможность посредством МРТ наблюдать эволюцию очагов в процессе жизни пациента. Однако при этом нужно помнить о недостаточной ясности истинной природы гиперинтенсивных сигналов и невозможности повторения тех же срезов с точностью до 3мм. т.к. последнее само по себе может симулировать изменение размеров очагов. Повышение точности и воспроизводимости укладки пациента пытаются достичь контролем положения головы пациента с применением лазерного луча и выбором уровня аксиальных срезов от первоначального сагиттального среза, хотя это все равно не гарантирует точности воспроизведения первоначального положения больше 2мм.

. Необходимо также учитывать, что при проведении мониторинга при каждом повторном исследовании должен применятся стандартный общепринятый набор пульсовых последовательностей.При нарушении этого правила можно легко ошибиться в истинных размерах очагов.

Однако ограничением здесь может стать чрезмерное увеличение времени исследования, что требует скорейшего внедрения прогрессивных МРТ-технологий объемного сканирования. Наконец, для эффективного применения мониторирования требуется использование последних компьютерных технологий количественной обработки патологических изменений вещества мозга. предложено ряд подобных систем, в которых автоматически определяются число, размеры и локализация очагов в различных областях головного мозга, и производится их математическая обработка.

В последние годы повышение эффективности МРТ-мониторирования связывают с применением внутривенного контрастирования магневистом ( препаратом на основе гадолиниума-ДТПА ), в результате которого часть очагов демиелинизации накапливает контраст. Способность накапливать контраст определяется локальным повышением проницаемости ГЭБ, связанным со степенью активности очага. Контраст избирательно накапливается в зонах воспаления и отека, что проявляется в кольцеобразном усилении сигнала вокруг молодых или растущих очагов на Т1-взвешанных изображениях. Накопление контраста позволяет определить как степень активности патологического процесса в зоне каждого отдельно взятого очага демиелинизации, так и при интегральной оценке в целом мозге. Установлен, что только что возникшее локальное нарушение ГЭБ, выявляемое при контрастировании, предшествует МРТ-изменениям на Т-взвешенных изображениям и клиническим признакам обострения РС. Применение высоких доз метилпреднизолона (по 1,0 г внутривенно в течение 10 дней) позволило при повторном исследовании через 17-27 дней выявить уменьшение накопления контраста в 78 из 98ранее конрастировавшихся очагов. прекращение контрастирования большинства очагов коррелировало с клиническим улучшением. При этом очаги демиелинизации на Т2-взвешенных изображениях либо оставались без изменения, либо показывали снижение интенсивности сигнала на Т2. Это означает, что быстрый положительный эффект стероидов преимущественно обусловлен разрешением отека и стабилизацией ГЭБ. Продолжающееся накопление контраста в очагах у небольшого числа пациентов после лечения стероидами сочеталось с продолжающимся клиническим ухудшением или возникновением повторного обострения через короткий промежуток времени.

Общая привлекательность контрастирования в процессе мониторинга РС обусловлена тремя особенностями:

• во-первых. контраст иногда накапливается в старых очагах, которые ни как не изменялись на Т2-неконтрастных изображениях, что приводит к увеличению числа определяемых «активных» очагов на 10%

• во-вторых. накопление контраста иногда наблюдается в очагах, локализующихся в коре и подкорковом сером веществе, где они обычно не видны на стандартных Т2-изображениях, т.к. кора обладает более длительным Т2

• в-третьих. контрастирование часто повышает возможность обнаружения мелких сомнительных на Т2 очагов

Общепринятая рекомендованная доза вводимого магневиста составляет 0,1 ммоль/кг. Однако по данным L.J. Wolansky и соавт. 1994 тройная доза, по сравнению с одинарной при отсутствии каких-либо побочных эффектов, повышает количество выявляемых активных очагов в 1,5-2 раза.

Заключение

Таким образом, МРТ вносит существенный вклад в постановку диагноза РС в сомнительных случаях, позволяет объективизировать и оценить количественно изменения в веществе мозга при мониторинге терапии. Кроме того, определяя изменения проницаемости ГЭБ, МРТ может внести вклад в изучение патогенеза РС, прояснить начальные аспекты зарождения очагов демиелинизации.