Способ выявления очаговых изменений кортикальной, инфратенториальной и спинальной локализации при рассеянном склерозе Российский патент 2023 года по МПК A61B6/00 

Изобретение относится к области медицины, а именно к лучевой диагностике и медицинской визуализации, и представляет собой инструмент, позволяющий с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) за одну последовательность выявить очаги демиелинизации критической для постановки диагноза рассеянный склероз (РС) локализации, что позволяет сократить время сканирования пациентов, не снижая при этом диагностическую точность исследования.

Наиболее информативным и перспективным методом топической диагностики PC является МРТ. Это неинвазивное и безопасное исследование позволяет визуализировать патологические очаги в центральном нервной системе, демонстрируя необходимую для диагностики диссеминацию процесса в пространстве (многоочаговость) и во времени (очаги «разного возраста», а также исследование в динамике). Это наиболее информативный инструментальный метод диагностики PC. Его чувствительность при разных формах PC — 85-95%. Однако общепринятые МРТ-критерии PC используются, как правило, лишь в качестве базисных. На сегодняшний день разработаны дополнительные МРТ-характеристики, которые повышают специфичность метода. В частности используются для выявления диссеминации очагового процесса в пространстве и во времени критерии McDonalds 2017 года, что привело к диагностике на 25% больше случаев РС у взрослых по сравнению с использованием критериев 2010 года. [Thompson A.J., Banwell B.L., Barkhof F., Carroll W.M., et al. Diagnosis of multiple sclerosis: 2017 revisions of the McDonald criteria. Lancet Neurol. 2018; 17(2): 162-173]. Хотя РС традиционно считается патологией белого вещества, очаги демиелинизации встречаются во всех отделах ЦНС, включая кору и глубокое серое вещество. Распространение корковой демиелинизации трудно определить in vivo, т.к. стандартные режимы МРТ, обладающие высокой чувствительностью в диагностике очагов в белом веществе, в тоже время весьма плохо определяют очаги в сером веществе.

Также и для традиционных последовательностей МРТ характерна низкая чувствительность для оценки диффузного поражения внешне неизменного белого вещества и очаговых/диффузных изменениях в сером веществе, которым уделяется большое внимание при РС. Для дифференцировки демиелинизации и аксонального повреждения используется МРТ визуализация с переносом намагниченности, а также диффузионная тензорная МРТ, отражающая нарушения диффузии молекул воды, ограниченной клеточными мембранами и аксональным цитоскелетом. Для оценки поражения серого вещества головного мозга используются последовательности с одним и двумя инвертирующими импульсами и морфометрический анализ атрофических процессов. Стандартными импульсными последовательностями для выявления очаговых изменений в головном мозге являются Т2 и Т2 FLAIR (Fluid-Attenuation Inversion-Recovery) [Брюхов В.В., Куликова С.Н., Кротенкова М.В., Переседова А.В., Завалишин И.А. Современные методы визуализации в патогенезе рассеянного склероза. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2013; 7(3): 47-54]. Так, считается, что режим Т2 более чувствителен к обнаружению очагов инфратенториальной локализации, а Т2 FLAIR лучше определяет супратенториальные очаги в белом веществе больших полушарий, в том числе – перивентрикулярно и юкстакортикально [Gawne-Cain M.L., O'Riordan J.I., Thompson A.J., Moseley I.F., Miller D.H. Multiple sclerosis lesion detection in the brain: a comparison of fast fluid-attenuated inversion recovery and conventional T2-weighted dual spin echo. Neurology. 1997; 49(2): 364-370]. Однако режим Т2 FLAIR недостаточно чувствителен для выявления очагов кортикальной локализации, которые наблюдаются в более, чем 90% случаев РС, в том числе, и на ранних его стадиях заболевания. Для определения кортикальных очагов необходимо использовать дополнительные последовательности, демонстрирующие повышенную контрастность между серым и белым веществом.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является выявление очаговых изменений при рассеянном склерозе путем исследования влияния более высокой напряженности магнитного поля 3 Тесла (Тл) на частоту обнаружения поражений коры головного мозга у пациентов с рассеянным склерозом (РС), в частности, с использованием специальной импульсной последовательности восстановления с двойной инверсией (DIR). При этом пациентам проводят магнитно-резонансную томографию (МРТ) при 1,5 Тл и 3 Тл, включая T2-взвешенное турбо-спиновое эхо (TSE), инверсионное восстановление с ослаблением жидкости (FLAIR) и последовательности DIR. Изображения анализируют на наличие очаговых поражений, классифицированных в соответствии с их анатомическим расположением [Simon B., Schmidt S., Lukas C., Gieseke J., Träber F., Knol D.L., Willinek W.A., Geurts J.J., Schild H.H., Barkhof F., Wattjes M.P. Improved in vivo detection of cortical lesions in multiple sclerosis using double inversion recovery MR imaging at 3 Tesla. Eur Radiol. 2010; 20(7): 1675-83]. Однако для оценки распространенности очагового поражения в спинном мозге при РС необходимо использование дополнительных последовательностей, что суммарно удлиняет время сканирования пациента и выявления очаговых поражений.

Таким образом, на сегодняшний день нет универсального режима МРТ, позволяющего одновременно выявлять очаги характерной для РС локализации, в результате чего значительно увеличивается время сканирования пациентов за счет проведения дополнительных исследований.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности выявления очаговых изменений одновременно в головном и спинном мозге у пациентов с РС при сокращении общего времени сканирования за счет исключения для исследования дополнительных последовательностей.

Технический результат достигается тем, что выявление очаговых изменений кортикальной, инфратенториальной и спинальной локализации при рассеянном склерозе осуществляют путем проведения магнитно-резонансной томографии (МРТ) головного мозга с величиной магнитной индукции 3 Тл и последовательностью 3D T1 MP2RAGE со следующими параметрами: TR/TE=5000/2,98 мс, TI1/TI2=700/2500 мс, FA1/FA2=4°/5°, FOV=256 с захватом шейного отдела спинного мозга, толщиной среза 1,0 мм и общим временем сканирования TA=8 минут 22 секунды и выявляют одновременно очаговые изменения кортикальной, инфратенториальной и спинальной локализации по наличию очагов гипоинтенсивного МР-сигнала на полученных изображениях.

Способ осуществляют следующим образом.

Пациенту с рассеянным склерозом выполняют магнитно-резонансную томографию головного мозга на МР-томографе Siemens Magnetom Verio (3 Тл) с подключенными головной и шейной катушками в режиме 3D Т1 MP2RAGE, который представляет собой последовательность градиентное эхо (GRE) с двумя инвертирующими импульсами. При этом используют следующие параметры: TR/TE=5000/2,98 мс, TI1/TI2=700/2500 мс, FA1/FA2=4°/5°. Толщина срезов составляет 1 мм, размер вокселя 1,0х1,0х1,0 мм, ширина полосы пропускания 240 Гц/пиксель, и общее время сканирования TA=8 минут 22 секунды. Поле обзора (FOV) используют достаточно большим, вмещающим в себя шейный отдел спинного мозга (256 мм). В результате получают две серии изображений. Причем контрастность полученных изображений позволяет без применения дополнительных последовательностей и сложного процесса постобработки выявить наличие и определить количество очагов даже малого размера в шейном отделе спинного мозга, в стволе головного мозга и мозжечке, а также в корковом веществе полушарий головного мозга, а именно спинальной, инфратенториальной и кортикальной локализации соответственно, по наличию очагов гипоинтенсивного МР-сигнал на полученных изображениях. Данный способ выявления очагов демиелинизации у пациентов с рассеянным склерозом позволяет значительно сократить время исследования и более достоверно, чем другие последовательности, определять наличие очагов, соответствующих критериям диссеминации процесса в пространстве и во времени, что также способствует уменьшению общего времени сканирования пациента и более раннему выявлению очаговых изменений кортикальной, инфратенториальной и спинальной локализации.

Исследование выполнялось на 50 пациентах (из них 12 мужчин) с ремиттирующим рассеянным склерозом (РРС) в возрасте от 18 до 68 лет (Me[Q1;Q3] = 34[27;40]) и 22 пациентах (из них 7 мужчин) с вторично-прогрессирующим рассеянным склерозом (ВПРС) в возрасте от 24 до 66 лет (50[41;60]).

Пациентам в соответствии с заявленным способом проводилась магнитно-резонансная томография головного мозга на МР-томографе с величиной магнитной индукции 3 Тл, включающая последовательность 3D T1 MP2RAGE со следующими параметрами: TR/TE=5000/2,98 мс, TI1/TI2=700/2500 мс, FA1/FA2=4°/5°, TF=176, FOV=256 мм с захватом шейного отдела спинного мозга, при этом толщина среза составляла 1,0 мм, размер вокселя 1,0х1,0х1,0 мм, ширина полосы пропускания 240 Гц/пиксель, TA=8 мин 22 сек.

Для сопоставления полученных данных было также выполнено МРТ-исследование в режимах последовательностей 3D T2 FLAIR, 3D DIR, T2 tse в аксиальной плоскости со следующими параметрами:

• T2 tse. TR/TE=6000/99 мс, турбо фактор (turbo factor – TF) 17, количество эхо в срезе (echo train length – ETL) 13, FOV=220 мм, угол наклона (flip angle – FA) 150°, толщина среза 3,0 мм, размер вокселя 0,3х0,3х4 мм, ширина полосы пропускания 220 Гц/пиксель, время последовательности (time acquisition – TA) 1 мин 26 сек.

• 3D T2 FLAIR. TR/TE/TI=7000/390/2200 мс, TF=278, FOV=240 мм, толщина среза 0,6 мм, размер вокселя 0,5х0,5х0,6 мм, ширина полосы пропускания 751 Гц/пиксель, TA=7 мин 58 сек.

• 3D DIR. TR/TE=7500/327 мс, TI1/TI2=3000/450 мс, TF=256, ETL=752, FOV=256 мм, толщина среза 1,0 мм, размер вокселя 1,0х1,0х1,0 мм, ширина полосы пропускания 751 Гц/пиксель, TA=8 мин 54 сек.

Статистический анализ данных проводился с помощью пакета программ SPSS 23.0 (IBM, США).

Результаты

Нами был выполнен анализ количества очагов на видимом уровне в спинном мозге, в стволе головного мозга и в корковом веществе больших полушарий головного мозга в зависимости от типа течения РС.

В режиме последовательности T1 MP2RAGE очаговые изменения в спинном мозге (спинальная локализация) и в стволе мозга (инфратенториальная локализация) были выявлены в 84% случаев у пациентов с РРС и в 95% случаев у пациентов с ВПРС. В свою очередь, очаги с вовлечением коры головного мозга (кортикальная локализация) (минимум 2) определялись у всех пациентов с ВПРС и в 78% случаев РРС (см. фиг. 1).

При этом режим последовательности T1 MP2RAGE за счет лучшей разрешающей способности позволял выявить очаговые изменения вышеописанных локализаций более отчетливо по сравнению с режимами DIR и T2 FLAIR.

Примеры выполнения способа.

Пример 1.

Пациентка Р., 42 лет, с ремиттирующим рассеянным склерозом, стаж заболевания - 8 лет. Было проведено МРТ головного мозга на МР-томографе Siemens Magnetom Prisma (3 Тл) с использованием последовательности 3D T1 MP2RAGE и параметрами: TR/TE=5000/2,98 мс, TI1/TI2=700/2500 мс, FA1/FA2=4°/5°, TF=176, FOV=256 мм с захватом шейного отдела спинного мозга. При этом толщина среза составляла 1,0 мм, размер вокселя 1,0х1,0х1,0 мм, ширина полосы пропускания 240 Гц/пиксель, TA=8 минут 22 секунды.

Кроме того проведено дополнительно МРТ головного мозга на МР-томографе Siemens Magnetom Prisma (3 Тл) по расширенному протоколу с использованием стандартных режимов Т2 в аксиальной плоскости с толщиной срезов 3 мм, последовательностью 3D T2 FLAIR с толщиной срезов 0,5 мм и 3D DIR (TR/TE=7500/327 мс, TI1/TI2=3000/450 мс, TA=8 минут 54 секунды) с толщиной срезов 1 мм.

У данной пациентки определялись следующие изменения:

Наличие очагов гипоинтенсивного МР-сигнала в шейном отделе спинного мозга на уровне С1 позвонка, C2-C3 и C4-C5 межпозвонковых дисков (спинальная локализация), которые отчетливо визуализируются в режиме последовательности Т1 MP2RAGE (как гипоинтенсивные участки) и не визуализируются в остальных режимах, за исключением наиболее краниально расположенного очага (см. фиг. 2.1, сплошные стрелки).

На том же срезе определяются очаги гипоинтенсивного МР-сигнала в мосту мозга (инфратенториальная локализация), которые также имеют хорошую контрастность в режиме последовательности Т1 MP2RAGE, визуализируются в режимах последовательностей T2 FLAIR и DIR, однако слабо различимы на Т2-взвешенных изображениях, являющихся стандартом для оценки инфратенториальных очагов (см. фиг. 2.1, пунктирные стрелки).

Также при оценке инфратенториальных структур определяются очаги гипоинтенсивного МР-сигнала в обоих полушариях мозжечка, которые лучше всего визуализируются в режимах последовательностей Т1 MP2RAGE и T2 FLAIR, менее четко прослеживаются в режиме последовательности DIR и не определяются в режиме Т2 (см. фиг. 2.2, сплошные окружности), являющемся стандартом для оценки инфратенториальных очагов.

На том же уровне, инфратенториально, в режиме последовательности Т1 MP2RAGE визуализируется очаг гипоинтенсивного МР-сигнала в правых отделах продолговатого мозга, который также слабо определяется в режиме последовательности T2 FLAIR, практически не визуализируется в режиме последовательности DIR и не попадает в срез в режиме Т2 за счет толщины срезов 3 мм (см. фиг 2.2, пунктирные окружности).

При оценке полушарий головного мозга режимы последовательностей Т1 MP2RAGE и DIR позволяют более достоверно оценить наличие вовлечения серого вещества в очагах кортикальной/юкстакортикальной локализации (см. фиг 2.3, сплошные окружности), при этом последовательность Т1 MP2RAGE за счет лучшего разрешения позволяет также выявить более мелкие очаги данной локализации, не визуализируемые в других последовательностях и режимах (см. фиг. 2.3, пунктирные окружности).

Пример 2.

Пациентка С., 31 год, с диагнозом РРС. При ежегодном проведении МРТ головного мозга выявлялось 6 очагов демиелинизации без динамики, соответствующих критериям McDonald 2017 года (3 очага - перивентрикулярно, 1 – юкстакортикально и 2 – в мозолистом теле). При проведении МРТ спинного мозга на МР-томографе Siemens Magnetom Verio (3 Тл) в 2020 году в стандартных режимах (Т2, Т2 tirm) очагов демиелинизации описано в заключении не было.

Пациентке было проведено МРТ головного мозга на МР-томографе Siemens Magnetom Prisma (3 Тл) с использованием последовательности 3D T1 MP2RAGE и параметрами: TR/TE=5000/2,98 мс, TI1/TI2=700/2500 мс, FA1/FA2=4°/5°, TF=176, FOV=256 мм с захватом шейного отдела спинного мозга. При этом толщина среза составляла 1,0 мм, размер вокселя 1,0х1,0х1,0 мм, ширина полосы пропускания 240 Гц/пиксель, TA=8 минут 22 секунды.

Кроме того проведено дополнительно МРТ головного мозга на МР-томографе Siemens Magnetom Prisma (3 Тл) по расширенному протоколу с использованием стандартных режимов в стандартных режимах (Т2, Т2 tirm) в аксиальной плоскости с толщиной срезов 3 мм, последовательностью 3D T2 FLAIR с толщиной срезов 0,5 мм и 3D DIR (TR/TE=7500/327 мс, TI1/TI2=3000/450 мс, TA=8 минут 54 секунды) с толщиной срезов 1 мм.

У данной пациентки определялись следующие изменения:

Наличие очага гипоинтенсивного МР-сигнала шейного отдела спинного мозга (спинальная локализация) (см. фиг. 3.1), который хорошо визуализировался в последовательности 3D T1 MP2RAGE и менее четко в стандартных режимах (Т2, Т2 tirm).

Также был выявлен очаг гипоинтенсивного МР-сигнала в последовательности 3D T1 MP2RAGE инфратенториально в ножке среднего мозга слева, который не визуализировался в режиме Т2, слабо определялся в режиме последовательности Т2 FLAIR и более отчетливо наблюдался в режиме последовательности DIR (см. фиг. 3.2).

Таким образом, последовательность 3D T1 MP2RAGE с параметрами: TR/TE=5000/2,98 мс, TI1/TI2=700/2500 мс, FA1/FA2=4°/5°, TF=176, FOV=256 мм с захватом шейного отдела спинного мозга, с толщиной среза 1,0 мм, и общим временем TA=8 минут 22 секунды обеспечивает высокую точность выявления очаговых изменений одновременно в головном и спинном мозге у пациентов с РС при сокращении общего времени сканирования за счет исключения для исследования дополнительных последовательностей.

Изобретение относится к области медицины, а именно к лучевой диагностике и медицинской визуализации, и может быть использовано для выявления очаговых изменений кортикальной, инфратенториальной и спинальной локализации при рассеянном склерозе (РС). Проводят магнитно-резонансную томографию (МРТ) головного мозга с величиной магнитной индукции 3 Тл. При этом исследование головного мозга проводят с последовательностью 3D T1 MP2RAGE со следующими параметрами: TR/TE=5000/2,98 мс, TI1/TI2=700/2500 мс, FA1/FA2=4°/5°, FOV=256 с захватом шейного отдела спинного мозга, толщиной среза 1,0 мм и общим временем сканирования TA=8 мин 22 секунды. Выявляют очаговые изменения при одновременном выявлении очагов гипоинтенсивного МР-сигнала кортикальной, инфратенториальной и спинальной локализации. Способ обеспечивает повышение точности выявления очаговых изменений одновременно в головном и спинном мозге у пациентов с РС при сокращении общего времени сканирования за счет исключения для исследования дополнительных последовательностей. 3 ил., 2 пр.

Способ выявления очаговых изменений кортикальной, инфратенториальной и спинальной локализации при рассеянном склерозе, включающий проведение магнитно-резонансной томографии (МРТ) головного мозга с величиной магнитной индукции 3 Тл, отличающийся тем, что магнитно-резонансную томографию головного мозга проводят с последовательностью 3D T1 MP2RAGE со следующими параметрами: TR/TE=5000/2,98 мс, TI1/TI2=700/2500 мс, FA1/FA2=4°/5°, FOV=256 с захватом шейного отдела спинного мозга, толщиной среза 1,0 мм и общим временем сканирования TA=8 мин 22 секунды и выявляют очаговые изменения при одновременном выявлении очагов гипоинтенсивного МР-сигнала кортикальной, инфратенториальной и спинальной локализации.