Способ исследования нервных элементов плечевых сплетений по данным магнитно-резонансной томографии Российский патент 2025 года по МПК A61B5/55 

Изобретение относится к области медицины, а именно к рентгенологии, и может быть использовано для исследования нервных элементов плечевых сплетений по данным магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Интенсивный технический прогресс привел к повышению качества и росту частоты использования МРТ для визуализации плечевых сплетений. Значительно расширился нозологический ряд заболеваний периферической нервной системы, при которых используют МРТ. Традиционно МРТ плечевых сплетений применялась для диагностики, преимущественно, объемных образований и выраженных травматических повреждений, в настоящее время увеличение зоны исследования и разрешения изображений сделало также целесообразным применение МРТ для диагностики поли- и мононейропатий. Так, на сегодняшний день, магнитно-резонансная томография входит в поддерживающие критерии диагностики дизиммунных полинейропатий (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 revision// J Peripher Nerv Syst. 2010. Vol.15, N.4. P.295-301. doi: 10.1111/j.1529-8027.2010.00290.x.; Van den Bergh P.Y.K., van Doorn P.A., Hadden R.D.M., Avau B., Vankrunkelsven P., Allen J.A., Attarian S., Blomkwist-Markens P.H., Cornblath D.R., Eftimov F., Goedee H.S., Harbo T., Kuwabara S., Lewis R.A., Lunn M.P., Nobile-Orazio E., Querol L., Rajabally Y.A., Sommer C., Topaloglu H.A. 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.242-268. doi: 10.1111/jns.12455. Epub 2021 Jul 30. Erratum in: J Peripher Nerv Syst. 2022 Mar;27(1):94. Erratum in: Eur J Neurol. 2022 Apr;29(4):1288. PMID: 34085743).

Тем не менее, изменения, наблюдаемые при различных поли- и мононейропатиях неспецифичны и заключаются в утолщении и повышении интенсивности сигнала от нервных элементов в режимах с жироподавлением, чувствительным к сигналу от жидкости. При этом интенсивность сигнала при использовании стандартных МРТ-последовательностей является относительной величиной и изменяется от сканирования к сканированию, таким образом, она не может быть использована для объективной оценки измерений, а результаты оценки в значительной степени зависят от опыта врач-рентгенолога. Более того, при симметричном поражении, даже дифференциальная диагностика нормы и патологии может быть затруднена. Это обуславливает необходимости поиска методов количественной оценки интенсивности сигнала, применимых в рутинной практике.

В настоящее время известно использование для исследования плечевого сплетения в дополнение к традиционным последовательностям 2D-МРТ несколько новых методов: последовательность 3D STIR SPACE, последовательности 3D-МРТ-миелографии с высокой Т2 взвешенностью (сбалансированный SSFP = CISS 3D, True FISP 3D, bFFE и FIESTA) и последовательность диффузионно-взвешенной (DW) нейрографии с реконструкцией отслеживания волокон (трактография). Последовательность 3D STIR обеспечивает полное анатомическое покрытие плечевого сплетения, а возможность реконструкции в разных плоскостях помогает анализировать изменение хода волокон и их структуры. Это позволяет точно оценить искажение, компрессию и прерывание волокон постганглионарных отделов нерва благодаря возможности выполнения проекций максимальной интенсивности (MIP) и мультипланарных реконструкций (MPRS). Последовательности CISS 3D, b-SSFP позволяют хорошо визуализировать нервные корешки в позвоночном канале и могут использоваться для МР-миелографии при травматических повреждениях сплетения. Последовательность нейрографии DW с трактографией все еще находится в стадии разработки, что позволяет продемонстрировать нервные пути, изменение или деформацию их структуры из-за патологических процессов, окружающих постганглионарное плечевое сплетение или расположенных вдоль него. Это может стать ценным инструментом для понимания молекулярных патофизиологических механизмов, лежащих в основе заболеваний, поражающих плечевое сплетение, и может сыграть важную роль при планировании хирургических процедур в ближайшем будущем (Сзаро П., МакГрат А., Цизек Б., Гейер М. Иагнитно-резонансная томография плечевых сплетений. Часть 1: анатомия, технические аспекты, нетравматические поражения. Eur J Radiol Open. 2021; 20 (9):100392). Недостатками метода исследования по данным 3D STIR SPACE и последовательности 3D-МРТ-миелографии с высокой Т2 взвешенностью, является наличие только качественной оценки, которая субъективна и зависит от опыта врача-рентгенолога, а также не позволяет определить первичный тип поражения волокон; по данным нейрографии DW с трактографией также возможна визуальная оценка, однако при длительной постобработке возможно получить некоторые количественные данные, которые тоже находятся на стадии исследований, при этом такая обработка занимает значительное количество времени и требует владения специальным программным обеспечением, а сама последовательность в связи с её техническими особенностями сложна для получения и в высокой степени подвержена артефактам.

Данный метод рассмотрен в качестве ближайшего аналога.

Целью изобретения являлось создание подходящей последовательности для получения данных релаксометрии (времени Т2-релаксации и протонной плотности) для нервных элементов плечевых сплетений. В связи с этим необходимо было разработать последовательность с двумя (случайно выбранными в пределах до 200 мс, удаленными друг от друга) временами эха, позволяющую визуализировать элементы сразу обоих плечевых сплетений на всех уровнях.

Технический результат заявленного изобретения заключается в возможности получения количественных данных от нервных элементов плечевых сплетений, обеспечивающих более достоверную информацию об их состоянии.

Технический результат достигается тем, что исследование нервных элементов плечевых сплетений по данным МРТ проводят путем получения посредством МР-томографа с величиной магнитной индукции 3Тл двух серий изображений плечевых сплетений за одно сканирование с двумя временами эха 9,1 мс и 72 мс, с толщиной среза 3 мм, размером воксела 0,3х0,3х3 мм, полем обзора 220х220мм, межсрезовым промежутком 10%, количеством срезов 45, временем сканирования 10 минут 9 секунд с применением частотно-селективного жироподавления, с последующим измерением интенсивности сигнала на каждой серии от передних ветвей спинномозговых нервов, формирующих плечевое сплетение, с обеих сторон, на расстоянии 1-2 см от спинального ганглия, а затем полученные данные рассчитывают для получения данных о времени Т2-релаксации (T2app) и протонной плотности (p) нервных элементов плечевых сплетений по формулам: T2app = (TE2-TE1)/(ln(S(TE1)/S(TE2))), где TE2 - время эхо 72 мс, TE1- время эхо 9,1 мс, ln - натуральный логарифм, S(TE1)- измеренная интенсивность сигнала при времени эха TE1 на первой серии изображений, S(TE2)- измеренная интенсивность сигнала при времени эха TE2 на второй серии изображений; и p=(S(TE1))/(exp(-TE1/T2app)), где S(TE1) – измеренная интенсивность сигнала при времени эха TE1 на первой серии изображений, exp - экспонента, TE1- время эхо 9,1 мс, T2app - измеряемое время Т2-релаксации, при этом медианы показателей измеряемого времени Т2-релаксации на разных уровнях с обеих сторон плечевых сплетений в норме варьировали от 116,9 до 155,8 мс, а показатели медианы протонной плотности на разных уровнях с обеих сторон плечевых сплетений варьировали от 445,9 до 483.

Способ осуществляется следующим образом.

Пациенту проводят МРТ-обследование нервных элементов плечевых сплетений на магнитно-резонансном томографе с величиной магнитной индукции 3 Тл в последовательности T2dualecho с одновременным получением двух серий изображений за одно сканирование со следующими параметрами: TE1 9,1 мс, TE2 72 мс, размером воксела 0,3 х 0,3 х 3 мм, количеством срезов 45, расстоянием между срезами 10%, с применением частотного селективного жироподавления (FatSat) и временем исследования 10 минут 09 секунд. Измеряют интенсивность сигнала на каждой серии от передних ветвей спинномозговых нервов, формирующих плечевое сплетение, с обеих сторон, на расстоянии 1-2 см от спинального ганглия.

Затем полученные данные рассчитывают для получения данных о времени Т2-релаксации (T2app) и протонной плотности (p) нервных элементов плечевых сплетений по формулам: T2app = (TE2-TE1)/(ln(S(TE1)/S(TE2))), где TE2 - время эхо 72 мс, TE1- время эхо 9,1 мс, ln - натуральный логарифм, S(TE1)- измеренная интенсивность сигнала при времени эха TE1 на первой серии изображений, S(TE2)- измеренная интенсивность сигнала при времени эха TE2 на второй серии изображений; и p=(S(TE1))/(exp(-TE1/T2app)), где S(TE1) – измеренная интенсивность сигнала при времени эха TE1 на первой серии изображений, exp - экспонента, TE1- время эхо 9,1 мс, T2app - измеряемое время Т2-релаксации.

Исследование было проведено на 10 здоровых добровольцах в возрасте от 25 до 75 лет. МРТ-обследование проводилось на магнитно-резонансном томографе Siemens MAGNETOM Prisma с величиной магнитной индукции 3 Тл. В протокол сканирования плечевых сплетений была включена разработанная последовательность T2dualecho с одновременным получением двух серий изображений со следующими параметрами: TR 5570 мс, TE1 9,1 мс, TE2 72 мс, 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, изображения которых использовались для расчета показателей времени Т2-релаксации и протонной плотности. Выделение областей интереса площадью от 2,5 до 5 мм2 в зависимости от толщины нервных элементов для измерения интенсивности от нервов проводилось экспертом с опытом работы в области нейрорентгенологии 15 лет, прицельно в оценке структур периферической нервной системы - 3 года. Результатом являлись значения интенсивности сигнала в выбранных областях интереса, которые затем подставлялись в указанные выше формулы для расчета искомых параметров. Статистический анализ проводился в программе Statistica.

Результаты. Рассчитанные показатели медианы измеряемого времени Т2-релаксации на разных уровнях с обеих сторон варьировали от 116,9 до 155,8 мс, описательная статистика отдельно по правой и левой стороне на разных уровнях представлена в таблице 1.

Таблица 1. Описательная статистика показателя измеряемого времени Т2 релаксации в передних ветвях спинномозговых нервов С5-Th1, образующих плечевое сплетение, с обеих сторон.

Уровень и сторона Среднее Медиана 1-й квартиль 3-й квартиль Стандартное отклонение С5пр 123,4998 116,9657 97,7105 131,9310 27,57528 С6пр 134,8114 120,0000 103,2949 158,1304 41,91426 С7пр 128,7603 121,6936 114,5309 132,4634 31,38407 С8пр 140,0906 137,3990 130,4000 152,6533 23,35954 Th1пр 145,0897 141,2532 123,3000 172,7875 22,00480 С5лев 120,3001 115,4231 106,2778 129,8286 22,94570 С6лев 130,7727 125,8074 105,4237 157,9811 29,60264 С7лев 147,4213 137,1131 123,9000 150,1875 43,70054 С8лев 135,0128 135,9158 127,9688 143,2326 22,90751 Th1лев 153,2593 155,8155 133,3973 168,0694 19,19305

При сравнении показателей справа и слева по критерию Вилкоксона достоверных различий ни на одном уровне выявлено не было (p>0,05), при анализе объединенной выборки с использованием теста Фридмана показатели не различались также и в зависимости от уровня (p>0,05), что подтверждает, в том числе, воспроизводимость методики.

Рассчитанные медианы показателей протонной плотности на разных уровнях с обеих сторон варьировали от 445,9 до 483, описательная статистика отдельно по правой и левой стороне на разных уровнях представлена в таблице 2.

Таблица 2. Описательная статистика показателя протонной плотности в передних ветвях спинномозговых нервов С5-Th1, образующих плечевое сплетение, с обеих сторон.

Уровень и сторона Среднее Медиана 1-й квартиль 3-й квартиль Стандартное отклонение С5пр 458,0779 445,9616 433,7000 481,7895 62,15466 С6пр 440,9723 460,8333 395,4000 464,5758 51,86880 С7пр 454,9362 450,7408 410,9000 502,0882 62,46170 С8пр 479,7280 483,0531 450,4000 540,5682 65,12355 Th1пр 512,0088 541,5432 441,1111 585,7375 80,80113 С5лев 475,1570 475,8899 433,1702 532,6000 77,65450 С6лев 447,3131 454,5500 385,9615 485,5490 65,38674 С7лев 434,2540 433,1677 408,9375 484,3137 59,27601 С8лев 449,8087 452,2907 409,1000 488,6842 56,75825 Th1лев 473,6613 478,3695 447,7910 491,8537 69,58072

При сравнении показателей справа и слева по критерию Вилкоксона достоверные различия были обнаружены на уровнях С6, С8, Th1 (p<0,05), различия на уровне С7 были близки, но не достигли статистический значимости (p=0,09), что не позволяет объединять данные выборки. При проведении теста Фридмана для каждой из сторон отдельно различий показателя протонной плотности в зависимости от уровня выявлено не было (P>0,05), что также может свидетельствовать, во-первых, о воспроизводимости методики, а во-вторых, о том, что показатели протонной плотности могут различаться в зависимости от стороны тела, этот факт требует дальнейшего изучения.

Таким образом сущность изобретения в том, что оно осуществляется с помощью специально подобранных для томографа с величиной магнитной индукции 3Тл параметров, обеспечивающих получение качественных, подходящих для расчетов, изображений, которые могут быть получены с такими параметрами и на других томографах, а также использоваться для получения количественной оценки, обеспечивающей более достоверную информацию об состоянии плечевых сплетений.

Существенные отличия заявленного технического решения от указанного выше наиболее близкого к нему в том, что оно делает возможным исследование плечевых сплетений с получением количественных объективных данных, менее подвержено артефактам, менее субъективно и менее зависимо от опыта врача-рентгенолога.

Примеры выполнения способа.

Пример 1. Здоровый доброволец 44 лет. Были проведены исследования нервных элементов плечевых сплетений по данным МРТ, включающий получение посредством МР-томографа с величиной магнитной индукции 3Тл двух серий изображений плечевых сплетений за одно сканирование с двумя временами эха 9,1 мс и 72 мс, с толщиной среза 3 мм, размером воксела 0,3х0,3х3 мм, полем обзора 220х220мм, межсрезовым промежутком 10%, количеством срезов 45, временем сканирования 10 минут 9 секунд с применением частотно-селективного жироподавления. На фиг. 1 представлены результаты измерения интенсивности сигнала на сериях изображений с временами эха ТЕ1= 9,1 мс и ТЕ2=72 мс на уровне С7.

При выделении областей интереса на передних ветвях С7 спинномозговых нервов были получены средние значения интенсивности сигнала справа ТЕ1=380,6, ТЕ2=224,2; слева ТЕ1=394,5, ТЕ2=237,5, при подстановке значений в приведенные выше формулы были определены значения справа Т2арр =118,9 мс, ρ = 410,9; слева Т2арр =124 мс, ρ = 424,6.

Пример 2. Пациент 58 лет с хронической воспалительной демиелинизирующей полинейропатией (ХВДП). Были проведены исследования нервных элементов плечевых сплетений по данным МРТ, включающий получение посредством МР-томографа с величиной магнитной индукции 3Тл двух серий изображений плечевых сплетений за одно сканирование с двумя временами эха 9,1 мс и 72 мс, с толщиной среза 3 мм, размером воксела 0,3х0,3х3 мм, полем обзора 220х220мм, межсрезовым промежутком 10%, количеством срезов 45, временем сканирования 10 минут 9 секунд с применением частотно-селективного жироподавления. На фиг. 2 представлены результаты измерения интенсивности сигнала на сериях изображений с временами эха ТЕ1= 9,1 мс и ТЕ2=72 мс на уровне С7.

При выделении областей интереса на передних ветвях С7 спинномозговых нервов были получены средние значения интенсивности сигнала справа ТЕ1=542,1, ТЕ2=370,8; слева ТЕ1=518,7, ТЕ2=415,6, при подстановке значений в приведенные выше формулы были определены значения справа Т2арр =165,6 мс, ρ = 572,7; слева Т2арр =282 мс, ρ = 535,7. Значения измеряемого времени Т2-релаксации и протонной плотности у здорового испытуемого и пациента с ХВДП значительно отличаются, таким образом, предложенный способ может обеспечить объективную (количественную) диагностику патологических изменений плечевых сплетений.

Изобретение относится к медицине, а именно к рентгенологии, ортопедии, неврологии, травматологии, и может быть использовано для исследования нервных элементов плечевых сплетений по данным магнитно-резонансной томографии (МРТ). Исследования нервных элементов плечевых сплетений по данным МРТ проводят путем получения посредством МР-томографа с величиной магнитной индукции 3 Тл двух серий изображений плечевых сплетений за одно сканирование с двумя временами эха 9,1 мс и 72 мс, с толщиной среза 3 мм, размером воксела 0,3×0,3×3 мм, полем обзора 220×220 мм, межсрезовым промежутком 10%, количеством срезов 45, временем сканирования 10 минут 9 секунд с применением частотно-селективного жироподавления. Измеряют интенсивность сигнала на каждой серии от передних ветвей спинномозговых нервов, формирующих плечевое сплетение, с обеих сторон, на расстоянии 1-2 см от спинального ганглия. Затем рассчитывают время Т2-релаксации и медиану протонной плотности по разработанным математическим формулам. За норму принимают показатели времени Т2-релаксации от 116,9 до 155,8 мс, показатели медианы протонной плотности от 445,9 до 483. Способ позволяет получить количественные данные от нервных элементов плечевых сплетений, обеспечивающих более достоверную информацию об их состоянии, за счет разработанной последовательности для получения данных релаксометрии - времени Т2-релаксации и протонной плотности для нервных элементов плечевых сплетений. 2 ил., 2 табл., 2 пр.

Способ исследования нервных элементов плечевых сплетений по данным МРТ, включающий получение посредством МР-томографа с величиной магнитной индукции 3 Тл двух серий изображений плечевых сплетений за одно сканирование с двумя временами эха 9,1 мс и 72 мс, с толщиной среза 3 мм, размером воксела 0,3×0,3×3 мм, полем обзора 220×220 мм, межсрезовым промежутком 10%, количеством срезов 45, временем сканирования 10 минут 9 секунд с применением частотно-селективного жироподавления, с последующим измерением интенсивности сигнала на каждой серии от передних ветвей спинномозговых нервов, формирующих плечевое сплетение, с обеих сторон, на расстоянии 1-2 см от спинального ганглия, а затем полученные данные рассчитывают для получения данных о времени Т2-релаксации (T2app) и протонной плотности (p) нервных элементов плечевых сплетений по формулам: T2app=(TE2-TE1)/(ln(S(TE1)/S(TE2))), где TE2 - время эхо 72 мс, TE1 - время эхо 9,1 мс, ln - натуральный логарифм, S(TE1) - измеренная интенсивность сигнала при времени эха TE1 на первой серии изображений, S(TE2) - измеренная интенсивность сигнала при времени эха TE2 на второй серии изображений; p=(S(TE1))/(exp(-TE1/T2app)), где S(TE1) – измеренная интенсивность сигнала при времени эха TE1 на первой серии изображений, exp - экспонента, TE1- время эхо 9,1 мс, T2app - измеряемое время Т2-релаксации, при этом считая нормой показатели медианы измеряемого времени Т2-релаксации от 116,9 до 155,8 мс, а показатели медианы протонной плотности от 445,9 до 483.