СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ИДИОПАТИЧЕСКОЙ НОРМОТЕНЗИВНОЙ ГИДРОЦЕФАЛИИ Российский патент 2024 года по МПК A61B5/00 A61B5/55 

Изобретение относится к области медицины, в частности, к областям нейрохирургии и лучевой диагностики. Изобретение предназначено для предоперационного диагностического обследования пациентов с целью дифференциальной диагностики идиопатической нормотензивной гидроцефалии (иНТГ) от сходных по клинической картине нозологических форм патологии центральной нервной системы, сопровождающихся атрофией головного мозга и нарушением ликворопродукции у пациентов пожилого возраста (старше 60 лет), а также для отбора кандидатов для хирургического лечения - выполнения ликворошунтирующей операции (ЛШО).

Развитие медицины привело к значительному увеличению продолжительности жизни в популяции людей, в связи с чем возросла частота встречаемости заболеваний, характерных для пожилых. К ним относится идиопатическая нормотензивная гидроцефалия (синдром Хаким-Адамса) - заболевание, характеризующееся расширением ликворосодержащих пространств головного мозга и сопровождающихся характерной триадой симптомов: нарушением походки, снижением когнитивных функций и расстройством мочеиспускания.

Основная сложность состоит в дифференциальной диагностике иНТГ с другими заболеваниями ЦНС, сопровождающимися, прежде всего, расстройствами походки и когнитивных функций. Верификация диагноза иНТГ и определение показаний к хирургическому лечению являются актуальными вопросами в нейрохирургической практике.

Для дифференциальной диагностики иНТГ используются нейровизуализационные и инвазивные методы предоперационной диагностики. К наиболее применяемым инвазивным методам на сегодняшний день относятся: tap-test (выведение 30-50 мл ликвора через поясничный прокол дурального мешка) и продлённое наружное люмбальное дренирование (постепенное выведение ликвора со скоростью 10 мл/час в течение 48-72 часов). Последовательное применение этих инвазивных методов диагностики позволяет диагностировать иНТГ с высокой степенью вероятности, однако многие пациенты отказываются от проведения исследований в связи с болезненностью этих методик и риском развития осложнений.

В последнее время в отечественной и зарубежной литературе [1 - 8] встречаются публикации о прогностически значимых МР-показателях при установке диагноза иНТГ. Это сподвигло нас на создание модели дифференциальной диагностики иНТГ, основанной на комплексном анализе данных МРТ головного мозга (корреляционной матрицы).

На сегодняшний день у данного изобретения не существует известных аналогов, позволяющих комплексно оценить МР-признаки нейродегенеративной патологии головного мозга и прогнозировать исход нейрохирургической операции.

В основу изобретения положена задача создания более надежного способа дифференциальной диагностики идиопатической нормотензивной гидроцефалии.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе дифференциальной диагностики идиопатической нормотензивной гидроцефалии определяют линейно-дискриминантные функции по формулам:

ЛДФ1 = -71,28 + 205,7 × Х1 + 0,583 × Х2 + 2,031 × Х3 + 3,372 × Х4 + (-3,415) × Х5 + 1,320 × Х6 + 3,167 × Х7 + 0,029 × Х8 + 0,598 × Х9 + 8,491 × Х10 + (-2,532) × Х11 + (-1,238) × Х12,

ЛДФ2 = -83,59 + 187,9 × Х1 + 0,441 × Х2 + (-4,074) × Х3 + (-0,062) × Х4 + (-3,811) × Х5 + (-7,598) × Х6 + (-0,671) × Х7 + 0,014 × Х8 + 0,929 × Х9 + 1,738 × Х10 + 2,615 × Х11 + 5,481 × Х12,

ЛДФ3 = -84,78 + 181,26 × Х1 + 0,572 × Х2 + (-4,186) × Х3 + (-0,502) × Х4 + (-6,040) × Х5 + (-7,376) × Х6 + (-1,523) × Х7 + (-0,448) × Х8 + 0,981 × Х9 + 1,1,690 × Х 10 + 1,618 × Х11 + 2,525 × Х12, где:

Х1 - индекс Эванса, абсолютное значение

Х2 - ширина III желудочка

Х3 - расширение сильвиевых щелей, при наличии - 1 балл, при отсутствии 0 баллов

Х4 - сужение конвекситальных борозд, при наличии - 1 балл, при отсутствии 0 баллов

Х5 - атрофия, при наличии - 1 балл, при отсутствии 0 баллов

Х6 - DESH-синдром, при наличии - 1 балл, при отсутствии 0 баллов

Х7 - локальное расширение борозд, при наличии - 1 балл, при отсутствии 0 баллов

Х8 - среднее значение размера височных рогов, поперечный размер, мм

Х8 - каллезный угол, абсолютное значение, градусы

Х10 - перивентрикулярные изменения, вокруг желудочков - 2 балла, характерные изменения вокруг лобных рогов боковых желудочков («шапочки», «caps») - 1 балл, отсутствие - 0 баллов

Х11 - субкортикальный глиоз, при наличии - 1 балл, при отсутствии 0 баллов

Х12 - расширение периваскулярных пространств, при наличии - 1 балл, при отсутствии 0 баллов

при ЛДФ1> ЛДФ2, ЛДФ3, у больных диагностируют идиопатическую нормотензивную гидроцефалию;

при ЛДФ2> ЛДФ1, ЛДФ3, у больных диагностируют дегенеративное или сосудистое заболевание головного мозга;

при ЛДФ3> ЛДФ1, ЛДФ2, относительно здоровый человек.

Для статистического анализа использовались наиболее информативные нейровизуализационные симптомы иНТГ по данным МРТ, характеризующие изменение конфигурации ликворопроводящих пространств и вещества головного мозга: вентрикулокраниальный индекс Эванса, ширина III желудочка, средний размер (ширина) височных рогов боковых желудочков, расширение боковых (сильвиевых) щелей, сужении парафальцинарных и конвекситальных субарахноидальных пространств, наличие диспропорционального расширения субарахноидальных пространств, локальное расширение конвекситальных борозд, величина угла мозолистого тела, изменениях перивентрикулярной области, расширении периваскулярных пространств, субкортикальном глиозе, атрофии головного мозга.

Для статистической обработки данных использовали процессор электронных таблиц Microsoft Excel (Microsoft^R) и программу статистической обработки данных IBM SPSS Statistics 26 (IBM, USA). По каждому из приведённых признаков выполнялся анализ различий, проводимый с использованием однофакторного дисперсионного анализа. При наличии достоверной разницы между несколькими группами выполняли апостериорные сравнения при коррекции степени достоверности с учетом числа сравнений. Гипотеза подтверждалась при стандартном уровне доказательности p<0,05.

Далее выполнен дискриминантный анализ данных с пошаговым включением изучаемых предикторов, нейровизуализационные симптомы с наибольшим дискриминационным потенциалом отобраны для формирования классификационной матрицы, на основе которой построена прогностическая модель для дифференциальной диагностики иНТГ. В результате проведённой статистической обработки был сформирован дифференциально-диагностический алгоритм в редакторе электронных таблиц Microsoft Excel (Microsoft^R), позволяющий на основании введённых пользователем значений выявленных предикторов отнести пациента к одной из групп: «Идиопатическая нормотензивная гидроцефалия», «Дегенеративное или сосудистое заболевание ЦНС» или «Здоров». Полученная модель опробована на тестовой выборке, определены её диагностические характеристики.

Изобретение поясняется фиг.1, на которой представлено МРТ пациента с идиопатической нормотензивной гидроцефалией. 1 - Т1 ВИ, коронарная проекция; 2,3 - Т2 FLAIR, аксиальные проекции, фиг.2, на которой показано МРТ пациента с идиопатической нормотензивной гидроцефалией. 1 - Т1 ВИ, аксиальная проекция; 2 - Т1 ВИ, коронарная проекция, фиг.3, на которой показано МРТ пациента с идиопатической нормотензивной гидроцефалией. 1 - Т1 ВИ, коронарная проекция; 2,3 - Т2 FLAIR, аксиальные проекции.

Сущность заявляемого изобретения заключается в комплексной оценке различий и построении модели дифференциальной диагностики на основе проведённого дискриминантного анализа с применением метода пошагового включения предикторов. В процессе анализа данных определены значения коэффициентов канонических дискриминантных функций (КДФ) и построена прогностическая модель, позволяющая на основании оценки значений предикторов относить новые наблюдения к одной из классификационных групп (табл. 1).

Задачами заявляемого изобретения являются:

1) дифференциальная диагностика сосудистых и нейродегенеративных патологий центральной нервной системы от идиопатической нормотензивной гидроцефалии;

2) повышение выявляемости иНТГ в связи с увеличением точности диагностики;

3) оптимизация дифференциально-диагностического алгоритма на основе полученных вычислений с учётом отсутствия необходимости выполнения инвазивных методов обследования при высокой прогностической вероятности иНТГ у пациента;

4) уменьшение затратности предоперационного обследования в связи с отсутствием необходимости выполнения инвазивных методов диагностики;

5) уменьшение количества оперативных вмешательств, не способствующих улучшению качества жизни пациента.

Определенные с помощью различных методик 12 специфических признаков заболевания у пациентов с изменениями на МРТ позволяют вычислить линейно-дискриминантные функции по формулам:

ЛДФ1 = -71,28 + 205,7 × Х1 + 0,583 × Х2 + 2,031 × Х3 + 3,372 × Х4 + (-3,415) × Х5 + 1,320 × Х6 + 3,167 × Х7 + 0,029 × Х8 + 0,598 × Х9 + 8,491 × Х10 + (-2,532) × Х11 + (-1,238) × Х12,

ЛДФ2 = -83,59 + 187,9 × Х1 + 0,441 × Х2 + (-4,074) × Х3 + (-0,062) × Х4 + (-3,811) × Х5 + (-7,598) × Х6 + (-0,671) × Х7 + 0,014 × Х8 + 0,929 × Х9 + 1,738 × Х10 + 2,615 × Х11 + 5,481 × Х12,

ЛДФ3 = -84,78 + 181,26 × Х1 + 0,572 × Х2 + (-4,186) × Х3 + (-0,502) × Х4 + (-6,040) × Х5 + (-7,376) × Х6 + (-1,523) × Х7 + (-0,448) × Х8 + 0,981 × Х9 + 1,1,690 × Х 10 + 1,618 × Х11 + 2,525 × Х12, где:

Х1 - индекс Эванса (абсолютное значение)

Х2 - ширина III желудочка

Х3 - расширение сильвиевых щелей (1-наличие, 0-отсутствие)

Х4 - сужение конвекситальных борозд (1-наличие, 0-отсутствие)

Х5 - атрофия (1-наличие, 0-отсутствие)

Х6 - DESH-синдром (1-наличие, 0-отсутствие)

Х7 - локальное расширение борозд (1-наличие, 0-отсутствие)

Х8 - среднее значение размера височных рогов (поперечный размер, мм)

Х9 - каллезный угол (абсолютное значение, градусы)

Х10 - перивентрикулярные изменения (2-вокруг желудочков, 1-шапочки, 0-отсутствие)

Х11 - субкортикальный глиоз (1-наличие, 0-отсутствие)

Х12 - расширение периваскулярных пространств (1-наличие, 0-отсутствие)

и при ЛДФ1> ЛДФ2, ЛДФ3, у больных диагностируют иНТГ;

при ЛДФ2> ЛДФ1, ЛДФ3, у больных диагностируют дегенеративное или сосудистое заболевание ГМ;

при ЛДФ3> ЛДФ1, ЛДФ2, относительно здоровый человек.

Для решения задачи дифференциальной диагностики деменции в формулы ЛДФ подставляются значения признаков, включённых в модель, полученных при обследовании конкретного больного, и производится решение уравнений. Оцениваемый пациент должен быть отнесён в ту группу, значение ЛДФ для которой является наибольшим. Так, если наибольшим оказывалось значение ЛДФ1, то для этого пациента наиболее вероятна иНТГ.

Применение описанной классификационной модели к тестовой выборке показало её высокую диагностическую точность. Так, пациенты из группы иНТГ, диагноз которых был подтверждён положительным ответом на ликворошунтирующую операцию, были выявлены в 99,5%, т.е. почти во всех случаях. Пациентов с дегенеративными и сосудистыми заболеваниями программа отнесла к соответствующей группе в 88,9% случаев, в 11% отнеся их к контрольной группе. Пациенты без патологии ЦНС были выявлены в 77,2% случаев, в 22,8% они были отнесены к группе пациентов с дегенеративными заболеваниями (табл. 2).

* 91,9% наблюдений классифицированы правильно

Вычисление значения ККДФ 1 и 2 выполняется по формуле:

КДФ_i = k_i1 x P1 + k_i2 x P2+ …+ k_in x P_n + c, где:

k_in - коэффициент одной из канонических дискриминантных функций для соответствующего предиктора (индекс Эванса, DESH и др.);

P_n - степень выраженности соответствующего предиктора;

с - константа.

Примеры использования модели дифференциальной диагностики приведены ниже (таблица 3).

Таблица 3 Примеры использования калькулятора для дифференциальной диагностики иНТГ: а) ответ - иНТГ; б) ответ - дегенеративная или сосудистая патология головного мозга.

Техническим результатом заявляемого изобретения явилось применение описанной модели с целью дифференциальной диагностики иНТГ в табличном редакторе Microsoft Excel (Microsoft^R) с помощью формы, позволяющей после заполнения соответствующих граф значениями выявленных предикторов получать вывод о наличии или отсутствии у пациента идиопатической нормотензивной гидроцефалии (фиг. 1). Таким образом, некоторые кандидаты на хирургическое вмешательство с подозрением на иНТГ могут быть направлены на ликворошунтирующую операцию без необходимости выполнения дополнительных инвазивных методов диагностики.

Клинический пример 1. Пациент N, 61 год, поступил в клинику с жалобами на шаткость походки, забывчивость, нарушение мочеиспускания в виде императивных позывов. При обследовании выявлены значительные нарушения походки, при нейропсихологическом тестировании выявлены умеренно-выраженные нарушения когнитивных функций. При МРТ головного мозга в стандартных режимах определяется характерная картина нормотензивной гидроцефалии: диспропорциональное расширение желудочков и субарахноидальных пространств (DESH-синдром), расширение височных рогов боковых желудочков, наличие признаков перивентрикулярной эксфузии ликвора (гиперинтенсивный сигнал на T2 ВИ FLAIR) - фиг. 1. При введении данных в МР-калькулятор результат «Идиопатическая нормотензивная гидроцефалия».

Был установлен диагноз: Идиопатическая нормотензивная гидроцефалия (синдром Хаким-Адамса). DESH-синдром. Пациенту выполнено вентрикулоперитонеальное шунтирование системой с программируемым клапаном и антисифоном. В послеоперационном периоде отмечен значительный регресс симптомов. При осмотре через 6 месяцев после операции пациент отметил нормализацию мочеиспускания. Совокупность характерных МР-симптомов в сочетании с клинической симптоматикой (триадой Хаким-Адамса) позволила в представленном наблюдении предлагать пациенту оперативное вмешательство без выполнения тап-теста и других инвазивных диагностических методик.

Клинический пример 2. Пациент М., 70 лет, поступил в клинику по насиоянию родственниеов, которые предъявляли жалобы на существенное снижение памяти. Сам пациент отрицал наличие каких-либо проблем. При обследовании отмечено снижение скорости ходьбы, однако, пациент страдает выраженным артрозом правого коленного сустава, кроме того, ранее ему выполнено эндопротезирование правого тазобедренного сустава по поводу коксартроза. При нейропсихологическом тестировании выявлены выраженные нарушения высших нервных функций (фиг.2). При введении данных МРТ в МР-калькулятор результат «Дегенеративная или сосудистая патология».

Пациент консультирован неврологом, установлен диагноз: Болезнь Альцгеймера. Выписан для продолжения лечения в неврологическом стационаре.

Клинический пример 3. Пациентка К., 80 лет, поступила в клинику с жалобами на снижение скорости ходьбы, забывчивость, учащение мочеиспускания. При исследовании походки отмечено незначительное снижение скорости ходьбы. Когнитивные функции были умеренно снижены. При МРТ головного мозга выявлено умеренное расширение височных и лобных рогов боковых желудочков на фоне картины общей атрофии вещества головного мозга. Отмечено отсутствие характерных МР-симптомов иНТГ, таких как расширение боковых щелей или наличие перивентрикулярного отёка - фиг. 3. При введении данных МРТ в МР-калькулятор результат «Дегенеративная или сосудистая патология».

Выполнен тап-тест. Люмбальное давление ликвора составило 110 мм вод. ст., выведено 40 мл ликвора. Через 6 часов после выведения ликвора пациентка обследована повторно - динамики в состоянии не отмечено. Установлен диагноз: Дисциркуляторная энцефалопатия II степени смешанного (гипертензионного, атеросклеротического) генеза. Пациентка направлена на амбулаторное лечение у невролога поликлиники.

Список литературы

1. Анализ диагностической ценности показателей шкалы INPH Radscale при различных видах гидроцефалии / Г.В. Гаврилов, М.Н. Радков, А.В. Станишевский [и др.] // Российский нейрохирургический журнал им. профессора А.Л. Поленова. - 2019. - Т. 11, № 2. - С. 22-26. - EDN CLEMAP.

2. Возможности магнитно-резонансной томографии в диагностике идиопатической нормотензивной гидроцефалии / Г.В. Гаврилов, А.В. Станишевский, Б.В. Гайдар [и др.] // Лучевая диагностика и терапия. - 2018. - № 4(9). - С. 5-12. - DOI 10.22328/2079-5343-2018-4-5-12. - EDN VRSWZP.

3. Комплексный анализ МРТ-признаков в дифференциальной диагностике идиопатической нормотензивной гидроцефалии. Предикторы эффективности хирургического лечения / Г. В. Гаврилов, А. В. Станишевский, Б. В. Гайдар [и др.] // Нейрохирургия. - 2019. - Т. 21, № 3. - С. 44-51. - DOI 10.17650/1683-3295-2019-21-3-44-51. - EDN IURBPB.

4. Магнитно-резонансно-томографическое исследование при болезни Альцгеймера и нормотензивной гидроцефалии: как интерпретировать результаты? / В.Ю. Лобзин, А.Ю. Емелин, М.Р.О. Ализаде [и др.] // XXI давиденковские чтения : сборник тезисов, Санкт-Петербург, 26-27 сентября 2019 года. - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургская общественная организация «Человек и его здоровье», 2019. - С. 172-173. - EDN FKRWDU.

5. Capone PM, Bertelson JA, Ajtai B. Neuroimaging of Normal Pressure Hydrocephalus and Hydrocephalus. Neurol Clin. 2020 Feb;38(1):171-183. doi: 10.1016/j.ncl.2019.09.003. Epub 2019 Nov 7. PMID: 31761057.

6. Fällmar D, Andersson O, Kilander L, Löwenmark M, Nyholm D, Virhammar J. Imaging features associated with idiopathic normal pressure hydrocephalus have high specificity even when comparing with vascular dementia and atypical parkinsonism. Fluids Barriers CNS. 2021 Jul 29;18(1):35. doi: 10.1186/s12987-021-00270-3. PMID: 34325703; PMCID: PMC8323278.

7. Kockum K, Lilja-Lund O, Larsson EM, Rosell M, Söderström L, Virhammar J, Laurell K. The idiopathic normal-pressure hydrocephalus Radscale: a radiological scale for structured evaluation. Eur J Neurol. 2018 Mar;25(3):569-576. doi: 10.1111/ene.13555. Epub 2018 Feb 2. PMID: 29281156.

8. Kockum K, Virhammar J, Riklund K, Söderström L, Larsson EM, Laurell K. Diagnostic accuracy of the iNPH Radscale in idiopathic normal pressure hydrocephalus. PLoS One. 2020 Apr 24;15(4):e0232275. doi: 10.1371/journal.pone.0232275. PMID: 32330190; PMCID: PMC7182203.

Изобретение относится к области медицины, а именно, к нейрохирургии, лучевой диагностике и может быть использовано для определения линейно-дискриминантных функций (ЛДФ 1,2,3) по формулам, где используют показатели, характеризующие изменение конфигурации ликворопроводящих пространств и вещества головного мозга, такие как: вентрикулокраниальный индекс Эванса, ширина III желудочка, средний размер (ширина) височных рогов боковых желудочков, расширение боковых (сильвиевых) щелей, сужении парафальцинарных и конвекситальных субарахноидальных пространств, наличие диспропорционального расширения субарахноидальных пространств, локальное расширение конвекситальных борозд, величина угла мозолистого тела, изменениях перивентрикулярной области, расширении периваскулярных пространств, субкортикальном глиозе, атрофии головного мозга. Если ЛДФ1> ЛДФ2, ЛДФ3 то у больных диагностируют идиопатическую нормотензивную гидроцефалию. Если ЛДФ2> ЛДФ1, ЛДФ3, у больных диагностируют дегенеративное или сосудистое заболевание головного мозга. Если ЛДФ3> ЛДФ1, ЛДФ2, отсутствует идеопатическая нормотензивная гидроцефалия и дегенеративные или сосудистые заболевания головного мозга. Способ позволяет повысить точность дифференциальной предоперационной диагностики идиопатической нормотензивной гидроцефалии, оптимизировать предоперационный дифференциально-диагностический алгоритм и отбор пациентов для выполнения ликворошунтирующей операции, за счёт определения линейно-дискриминантных функций. 3 ил., 4 табл., 3 пр.

Способ дифференциальной диагностики идиопатической нормотензивной гидроцефалии, отличающийся тем, что определяют линейно - дискриминантные функции по формулам:

ЛДФ1 = -71,28 + 205,7× Х1 + 0,583 × Х2 + 2,031 × Х3 + 3,372 × Х4 + (-3,415) × Х5 +1,320 × Х6 + 3,167 × Х7 + 0,029 × Х8 + 0,598 × Х9 + 8,491 × Х10 +

(-2,532) × Х11 + (-1,238) × Х12,

ЛДФ2 = -83,59 + 187,9 × Х1 + 0,441 × Х2 + (-4,074) × Х3 + (-0,062) × Х4 +

(-3,811) × Х5 + (-7,598) × Х6 + (-0,671) × Х7 + 0,014 × Х8 + 0,929 × Х9 + 1,738 × Х10+2,615 × Х11 +5,481 × Х12,

ЛДФ3 = -84,78 + 181,26 × Х1 + 0,572 × Х2 + (-4,186) × Х3 + (-0,502) × Х4 +

(-6,040) × Х5 + (-7,376) × Х6 + (-1,523) × Х7 + (-0,448) × Х8 + 0,981 × Х9 +

1,1,690 × Х 10 + 1,618 × Х11 + 2,525 × Х12,

где:

Х1 - индекс Эванса, абсолютное значение,

Х2 - ширина III желудочка,

Х3 - расширение сильвиевых щелей, при наличии – 1 балл, при отсутствии 0 баллов,

Х4 - сужение конвекситальных борозд, при наличии – 1 балл, при отсутствии 0 баллов,

Х5 - атрофия головного мозга, при наличии – 1 балл, при отсутствии 0 баллов,

Х6 - DESH-синдром, при наличии – 1 балл, при отсутствии 0 баллов,

Х7 - локальное расширение конвекситальных борозд, при наличии – 1 балл, при отсутствии 0 баллов,

Х8 - среднее значение размера височных рогов, поперечный размер, мм,

Х8 - каллезный угол, абсолютное значение, градусы,

Х10 - перивентрикулярные изменения, вокруг желудочков – 2 балла, изменения вокруг лобных рогов боковых желудочков – 1 балл, отсутствие – 0 баллов,

Х11 - субкортикальный глиоз, при наличии – 1 балл, при отсутствии 0 баллов,

Х12 - расширение периваскулярных пространств, при наличии – 1 балл, при отсутствии 0 баллов,

при ЛДФ1> ЛДФ2, ЛДФ3, у больных диагностируют идиопатическую
нормотензивную гидроцефалию;

при ЛДФ2> ЛДФ1, ЛДФ3, у больных диагностируют дегенеративное или сосудистое заболевание головного мозга;

при ЛДФ3> ЛДФ1, ЛДФ2, отсутствует идеопатическая нормотензивная гидроцефалия и дегенеративные или сосудистые заболевания головного мозга.