Способ нейровизуализационной диагностики степени поражения проводящих путей головного мозга при энцефалитах у детей
METHOD FOR NEUROIMAGING DIAGNOSTICS OF DEGREE OF DAMAGE TO CONDUCTING PATHWAYS OF BRAIN IN CHILDREN WITH ENCEPHALITIS

Изобретение относится к области современной медицинской нейровизуализации и может найти широкое применение в клинической практике, в инфекционных стационарах, неврологических отделениях в качестве комплексной диагностики очагового поражения головного мозга, степени поражения проводящих путей головного мозга при энцефалитах у детей
Вирусный энцефалит широко распространенная форма инфекционного поражения центральной нервной системы у детей, имеющая важное клиническое значение. Высока распространенность семейств энтеровирусов и герпесвирусов как возбудителей при нейроинфекциях у детей. Энцефалиты, обусловленные герпесвирусами, регистрируются у детей в 50% всех случаев вирусных энцефалитов и в 75% случаев верифицированных энцефалитов. Среди герпесвирусных энцефалитов большая часть обусловлена вирусом простого герпеса 1 типа. Вирусные энцефалиты отличаются тяжелым течением и являются частой причиной смерти и инвалидизации пациентов, в том числе у детей. В настоящее время магнитно-резонансная томография (МРТ) является методом выбора для дифференциальной диагностики и динамического наблюдения при остром инфекционном поражении ЦНС у детей. В тоже время, по данным литературы, нет четких нейровизуализационных критериев для оценки тяжести поражения белого вещества мозга при МРТ, степени поражения проводящих путей головного мозга при энцефалитах у детей.
В настоящее время известен "Способ дифференциальной диагностики органических поражений ЦНС у детей в остром период" (патент RU №2648215 C1,), основанный на сборе клинических и лабораторных данных, проведении МРТ головного мозга в режимах Т2-ВИ, Т1-ВИ, FLAIR и DWI у детей в остром периоде течения инфекционного процессе ЦНС вызванном наиболее распространенными возбудителями (вирусы ветряной оспы, Эпштейна-Барр, герпеса 1, 2, 6 типа, цитомегаловирус, вирус клещевого энцефалита, энтеровирусы). Изобретение позволяет провести дифференциальную диагностику энцефалита, диссеминированного энцефаломиелита и рассеянного склероза с уточнением особенностей течения, возможности прогрессирования данных заболеваний, что способствует проведению своевременной адекватной терапевтической тактики. Данный способ дает представление об остром течении энцефалитов, описывает клинические проявления при данном заболевании, но не в полном объеме раскрывает возможности мультипараметрической МРТ, не дает четких критериев степени поражения проводящих путей вещества головного мозга, наличие которого является важным при выборе наиболее эффективной тактики лечения и методик реабилитации.
Известен метод дифференциальной диагностики ОДЭМ и PC у детей (Dale R.C., de Sousa W.K., Chong T.C. et al. Acute disseminated encephalomyelitis, multiphasic disseminated ncephalomyelitis and multiple sclerosis in children // Brain. 2000. - V. 123. - P. 2407-2422). Под наблюдением находились дети разного возраста, проводился тщательный сбор клинических и анамнестических данных, для в качестве методики визуализации использовали МРТ в режиме Т1-ВИ и Т2-ВИ, FLAIR, DWI и внутривенное контрастирование. В качестве критериев для дифференциальной диагностики и течения поражений ЦНС авторы применяли соотношение клинических, нейрофизиологических и лабораторных данных, по совокупности клинико-лабораторных различий уточняли соответствующий диагноз. Однако в данном способе отсутствуют четкие критерии наличия органического поражения белого вещества при ОДЭМ и PC, с оценкой фракционной анизотропии. Также, недостатками данного способа является то, что указанные критерии не охватывают патогенетического компонента, что позволило бы повысить точность диагностики, не отражает полноту дифференциальной диагностики очаговых поражений вещества головного мозга, не дает оценить наличие и степень поражения проводящей системы головного мозга.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является "Способ диагностики когнитивных нарушений на раннем этапе их развития у больных с дисциркуляторной энцефалопатией" (RU №2675160 C1). Данный способ основан на проведении МРТ исследования головного мозга в режиме диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии (DTI) с расчетом коэффициента фракционной анизотропии (FA) в процентах в зонах интереса: верхний продольный пучок, передние отделы лучистого венца, нижний продольный пучок, переднее бедро внутренней капсулы. И по процентному соотношению диагностируют когнитивные нарушения на раннем этапе их развития. Однако, данный способ применим только лишь при дисциркуляторной энцефалопатии. Способ дает лишь процентное соотношение в зонах интереса и не обеспечивает точную диагностику степени поражения проводящей системы головного мозга. Способ не обеспечивает четких критериев степени поражения проводящей системы головного мозга при поражениях, вызванных инфекционным процессом ЦНС.
С целью устранения вышеуказанных недостатков авторы предлагают принципиально новый способ диагностики повреждения проводящих путей головного мозга при энцефалите у детей. Технический результат, достигаемый в данном способе, заключается в возможности оценки степени поражения проводящей системы при очаговом поражении вещества головного мозга, за счет измерения коэффициента фракционной анизотропии при диффузионно-тензорном исследовании в зонах интереса.
Результат достигается тем, что путем проведения клинико-лабораторного мониторинга, проведения мультипараметрической МРТ головного мозга, использования импульсных последовательностей Т2 ВИ, FLAIR, SWI, DWI и 3DT1BИ, дополнительно у детей в возрастной группе от 1 года до 14 лет до и после внутривенного контрастирования проводят диффузионно-тензорное исследование, постпроцессинговую обработку полученных данных, проводят построение карт фракционной анизотропии головного мозга и при: снижении значений коэффициента фракционной анизотропии в очаге от 0,6 до 0,27 отн. ед. и отсутствии снижения фракционной анизотропии вне очага в контрлатеральном области головного мозга менее 0,27 отн. ед. - диагностируют среднюю степень поражения проводящих путей головного мозга, при выявлении снижения значений коэффициента фракционной анизотропии в очаге от 0,26 до 0,01 отн. ед. и при наличии, снижения фракционной анизотропии вне очага в контрлатеральной области головного мозга менее от 0,27 до 0,01 отн. ед. - тяжелую степень поражения.
В результате многолетнего опыта работы в области лечения у детей с органическими поражениями ЦНС и анализа результатов лечения, диагностики очагового поражения головного мозга, при энцефалитах у детей авторы обнаружили, что разработка способа дифференциальной диагностики вирусных энцефалитов у детей, дает возможность своевременной оптимизации тактики ведения таких больных, что имеет социальное значение. Значимую роль в патогенезе этих заболеваний играет комплексная оценка данных исследований.
К разработке данного способа нас побудил многолетний опыт работы в области дифференциальной диагностикой вирусных энцефалитов у детей.
Авторами доказано, что именно диффузионно-тензорное исследование (DTI) - наиболее информативная методика МРТ позволяет достоверно оценить количественно и морфологически степень вовлечения в патологический процесс проводящей системы головного мозга.
На основании полученных результатов, диффузионно-тензорных исследований при очаговых поражениях головного мозга, вызванных острыми герпевирусными энцефалитами, авторами впервые достоверно доказано, что имеется корреляция между показателями FA, как в очаге и контрлатерально вне очага и выраженностью имеющейся очаговой неврологической симптоматики у детей с ГЭ в сравнении с контрольной группой (фиг. 2).
Впервые авторами установлено, что при остром инфекционном процессе ЦНС у детей в возрастной группе 1 до 14 лет при снижение значений коэффициента фракционной анизотропии в очаге от 0,6 до 0,27 отн. ед. при отсутствии снижения фракционной анизотропии вне очага в контрлатеральном области головного мозга менее 0,27 отн. ед. - соответствует средней степени поражения проводящих путей головного мозга, тогда как снижение значений коэффициента фракционной анизотропии в очаге от 0,26 до 0,01 отн. ед. и наличие снижения FA вне очага в контрлатеральной области головного мозга менее от 0,27 до 0,01 отн. ед. - соответствует тяжелой степени поражения проводящих путей головного мозга.
Авторами достоверно доказано, что диффузионно-тензорное исследование (DTI) - современная методика МРТ позволяющая оценить количественно степень вовлечения в патологический процесс проводящей системы головного мозга при инфекционном процессе ЦНС, позволяет контролировать динамику выявленных изменений на фоне терапии заболевания с возможностью оценки эффективности лечения, что имеет первостепенное значение при выборе тактики ведения пациента и частотой клинико-лабораторного и нейровизуализационного мониторинга за его состоянием.
Авторы впервые обнаружили, что только совокупность комплексной оценки клинических, нейрофизиологических, биохимических, вирусологических показателей, мультипараметрических МРТ головного мозга, обеспечивает четкую диагностику энцефалита авторы предлагают принципиально новый способ дифференциальной диагностики, основанный на комплексной оценке клинико-лабораторных данных. Подобного способа в доступной литературе нами не обнаружено.
Способ диагностики осуществляется следующим образом:
Детям в возрастной группе от 1 года до 14 лет при диагностике энцефалита, проводят мультипараметрическую МРТ головного мозга.
2
Стандартизированный протокол мультипараметрической МРТ головного мозга включает программы Т2 ВИ, FLAIR, SWI, DWI, МРС, 3DT1BИ до и после внутривенного контрастирования, а также дополнительно проводят диффузионно-тензорное исследование. Общее время исследования в среднем составляет 35 мин. При необходимости и с целью исключения двигательных артефактов применяется внутривенный наркоз врачом анестезиологом с мониторингом витальных функций (частота пульса, дыхания, ЭКГ, SpO) на протяжении всего исследования. Для внутривенного контрастирования используется парамагнитный контрастный препарат на основе действующего вещества "Гадобутрол", который обладает хорошим профилем безопасности и разрешен к применению у детей всех возрастов. Контрастный препарат вводят внутривенно в дозировке 0,1 ммоль/кг массы тела пациента.
2
Дополнительно проводится диффузионно-тензорное исследование (DTI - ИП SE-EPI, TR 2919 мс, ТЕ 84 мс, градиенты диффузии b=0, b=500, b=1000 с/мм в 32 направлениях, EPI-фактор 45, NSA=2, FOV 224×224 мм, матрица данных 92×90, толщина среза 2,5 мм, количество срезов 48-50, время сбора данных 6 минут 8 секунд. При постпроцессинговой обработке данных DTI осуществляется построение карт фракционной анизотропии, трактография проводящий путей головного мозга.
При выявлении очаговых изменений в веществе головного мозга входе постпроцессинговой обработки данных MP-исследования проводят измерения значений коэффициента фракционной анизотропии в очаге поражения и вне очага в контрлатеральном полушарии головного мозга. Коэффициент фракционной анизотропии - это интегральный показатель, значения которого относительны и находятся в интервале от 0 отн. ед. до 1 отн. ед. При выявленном снижении значений коэффициента фракционной анизотропии в очаге от 0,6 до 0,27 отн. ед. и отсутствии снижения фракционной анизотропии вне очага в контрлатеральном области головного мозга менее 0,27 отн. ед. - диагностируют среднюю степень поражения проводящих путей головного мозга, тогда как при выявленном снижении значений коэффициента фракционной анизотропии в очаге от 0,26 до 0,01 отн. ед. и при наличии снижения фракционной анизотропии вне очага в контрлатеральной области головного мозга от 0,27 до 0,01 отн. ед. - диагностируют тяжелую степень поражения проводящих путей головного мозга.
Для оценки способа объектом наблюдения явились дети от 1 года до 14 лет с клинико-лабораторно верифицированным острым герпетическим энцефалитом. В группе с острым герпесвирусным энцефалитом (ГЭ) обследовано 25 детей (11 мальчиков и 14 девочек). Минимальный возраст ребенка 11 месяцев, 11 дней, максимальный возраст 14 лет, средний возраст группы составил 72±57 мес., что соответствует 6,0±4,8 лет. В группе сравнения, сопоставимой по полу и возрасту, было обследовано 23 детей без клинических и MP-признаков поражения центральной нервной системы (средний возраст 76±52 мес., что соответствует 6,3±4,3 лет).
Клинический диагноз был подтвержден с помощью лабораторных исследований (ПЦР, ИФА). Всем детям при диагностике энцефалита проводилось мультипараметрическое МРТ головного мозга. Проводилась МРТ с получением Т2 ВИ, FLAIR, SWI, DWI, МРС, 3DT1BИ до и после внутривенного контрастирования и дополнительно - диффузионно-тензорное исследование, с построением карт коэффициента фракционной анизотропии по стандартизированной методике и дальнейшей постпроцессинговой обработкой данных (изменение значений FA, фиг. 1).
Эффективность данного способа диагностики может быть подтверждена следующими примерами.
Пример 1. Ребенок К, 2 года, 6 месяцев.
Диагноз - G93.8, Генерализованная герпесвирусная инфекци с поражением ЦНС (энцефалит), сердца, печени, тяжелая форма. (ПЦР - ВПГ 1/6 тип). Анамнез заболевания: Больна с 26.07.19 когда появилась субфебрильная температура, купировалась медикаментозно, с 27.07.19 появилась фебрильная температура, тремор рук, цианоз губ, рвота 1 раз и жидкий стул. 28.07 в 4 утра Т 38.7С, наросла вялость, отсутствие реакции на осмотр и болевые раздражители, переведена в ОРИТ на ИВЛ, при лабораторном обследовании: при этиологическом обследовании крови и ликвора - в крови выявлен ПЦР к ВГ 6 типа и IgM к вирусу простого герпеса 2 типа При МРТ головного мозга от 31.07.2019 (в острый период заболевания) визуализируется наличие асимметричных зон структурных изменений в зрительных буграх (D>S), в виде неоднородного повышения MP-сигнала на FLAIR, обеих гемисферах мозжечка При выполнении DTI фракционная анизотропия: в зрительных буграх снижена справа 0,09, слева 0,13. После проведенной терапии у ребенка сохраняется смешанный тетрапарез, грубая задержка психомоторного и речевого развития. В динамике при МРТ головного мозга от 22.08.2019 (через 4 недели от момента начала заболевания) отмечается нивелирование выявленных изменений в зрительных буграх (фиг. 3). При повторном выполнении DTI значения фракционной анизотропии в зрительных буграх по-прежнему снижены - справа 0,22, слева 0,22, что ниже пороговых значений (0,26-0,01 отн. ед. и 0,27-0,01 отн. ед. в очаге/вне очага соответственно) установленных авторами способа. Данный пример демонстрирует, что по результатам первичной и контрольной МРТ имеется снижение FA в очаге и контрлатеральной области, что в совокупности с сохраняющейся выраженной очаговой неврологической симптоматикой свидетельствует о тяжелой степени поражения проводящих путей головного мозга.
Пример 2. Ребенок Д., 11 месяцев 11 дней
2
Диагноз - G04.8, Вирусный менингоэнцефалит неустановленной этиологии, среднетяжелая форма, острые симптоматические эпилептические приступы (ПЦР - ВПГ I/II тип). Анамнез заболевания: с 03.05, на фоне субфебрильной терапии адверсия глаз вверх, заведение правой ручки за голову, тремор, цианоз. Длительность до 2 мин, купировались самостоятельно. 04.05, на фоне сохраняющегося субфебрилитетта повторный эпизод адверсии глаз вверх с флексорным тоническим напряжением верхних конечностей до 1 мин. Госпитализирован в ДГБ №4. С 04.05-08.05 находилась в инфекционном отделении, с 08.05 в отделении ОРИТ; 08.05 третий эпизод судорог.Пункция ликвора от 08.05 цитоз 37/3, начала противовирусная, противосудорожная, симптоматическая терапия. При МРТ головного мозга от 15.05.2020 (в острый период заболевания), визуализируется наличие зон структурных изменений в проекции левой верхней лобной извилины за счет диапедезного кровоизлияния, с перифокальным вазогенным отеком вещества мозга, в виде повышения MP-сигнала на FLAIR, снижения коэффициента диффузии на ADC-карте до 0,6×10-3 мм/с,
при DTI фракционная анизотропия в очаге поражения снижена 0,15 (в сравнении с контралатеральной стороной справа 0,39), присутствует очаговая неврологической симптоматика, имеется общемозговая симптоматика. При контрольной МРТ через 3 недели от момента начала заболевания значения фракционной анизотропии в очаге поражения составляет 0,31 в сравнении с контралатеральной областью 0,36 (референсные значения FA для средней степени поражения: в очаге 0,6 до 0,27 отн. ед. и отсутствие снижения FA вне очага от 0,27 отн. ед. до 0,01 отн. ед.). Данный пример демонстрирует (фиг. 4), что по результатам первичной и контрольной МРТ фракционная анизотропия в очаге и контрлатеральной области значимо не снижена - 0,31/0,36 отн. ед. соответственно, у пациента отсутствует очаговая неврологическая симптоматика - что соответствует средней степени поражения проводящих путей головного мозга, таким образом имеется положительная динамика в виде повышения значения FA, косвенно свидетельствующая об эффективности проводимой терапии.
Пример 3. Ребенок К., 14 лет.
-3
2
Диагноз - G04.8, Вирусный менингоэнцефалит неустановленной этиологии, тяжелая форма (ПЦР ликвора - ВПГ II тип). Анамнез заболевания: с 30.01 вялость, сонливость. 31.01 Т до 38.5, головная боль. 02.02.20 температура до 40-41, судорожный приступ 10 минут, находилась с отцом, госпитализирована в ДГБ 1. 03.02.2020 в отделении повторный судорожный приступ, переведена в ОРИТ, при обследовании ПКТ 0.09, СРБ 0.8, ЦСЖ цитоз 1860/3, белок 0.7 г/л, трактована, как вирусный менингоэнцефалит, тяжелое течение, госпитализирована в ОРИТ, начала противовирусная, противосудорожная, симптоматическая терапия. При проведении МРТ головного мозга от 05.02.2020 в (острый период на 6 день от начала заболевания) определяются зона структурных изменений в медиальном отделе левой височной доли и левом гиппокампе с повышением MP-сигнала на FLAIR, со снижением показателей на ADC-карте до 0,56×10 мм/с, со снижением показателей фракционной анизотропии при выполнении DTI до 0,07, FA в контралатеральной области снижен до 0,12. Через 4 недели от начала заболевания состояние стабильное, судорожного синдрома, общемозговой симптоматики не выявлено, сохраняются жалобы на нарушение речи, астенический синдром, моторная афазия. При проведении МРТ головного мозга от 25.02.2020 сохраняется зона структурных изменений в левой височной долей на FLAIR с признаками глиозирования и формирования кистозной трансформации, FA в очаге снижен до 0,11, FA в контрлатеральной области составляет 0,14, однако по-прежнему ниже пороговых значений (0,26-0,01 отн. ед. и 0,27-0,01 в очаге/вне очага соответственно) установленных авторами способа (фиг. 5). Данный пример демонстрирует, что по результатам первичной и контрольной МРТ головного мозга имеется снижение FA в очаге и контрлатеральной области ниже пороговых значений (0,26-0,01 отн. ед. и 0,27-0,01 отн. ед. в очаге/вне очага соответственно) установленных авторами способа, что в совокупности с сохраняющейся очаговой неврологической симптоматикой свидетельствует о наличии тяжелой степени поражения проводящих путей головного мозга.
Применение предлагаемого авторами способа позволит эффективно и грамотно провести точную нейровизуализационную диагностику очагового поражения головного мозга при энцефалите, благодаря возможности оценить степень повреждения проводящих путей головного мозга, позволит проводить мониторинг изменений вещества мозга на фоне лечения, что даст возможность своевременно корректировать терапию и тем самым будет способствовать минимизации неврологического дефицита и развитию инвалидизирующих осложнений заболевания.
Данный способ найдет широкое применение в клинической практике отделений лучевой диагностики при инфекционных стационарах, оборудованных аппаратами МРТ с напряженностью магнитного поля 1,5Т и выше и программным обеспечением, позволяющим провести диффузионно-тензорное исследование.
Способ является чувствительной, специфичной и воспроизводимой методикой мультипараметрического МРТ в оценке степени поражения проводящих путей головного мозга при комплексной диагностике энцефалита у детей. Способ повышает точность в оценке очаговых изменений вещества головного мозга при остром энцефалите у детей, что позволяет полноценно оценить необходимость и объем реабилитации.