СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НЕОБРАТИМОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ У БОЛЬНЫХ С ИШЕМИЧЕСКИМИ ИНСУЛЬТАМИ ПОЛУШАРНОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ В ХРОНИЧЕСКОЙ СТАДИИ
DIAGNOSTIC TECHNIQUE FOR RECOVERY INCONVERTIBILITY OF SEVERE MOTOR DISTURBANCES IN PATIENTS WITH CHRONIC HEMISPHERIC ISCHEMIC STROKES

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностическим методам нейровизуализации у постинсультных больных.
Инсульт является ведущей причиной длительной инвалидизации: более чем у половины пациентов, перенесших инсульт, сохраняется двигательный дефект, требующий проведения реабилитационных мероприятий [Duncan PW. Goldstein LB. Matchar D. et al. Measurement of motor recovery after stroke: outcome assessment and sample size requirments. Stroke 1992; 23: 1084-1089]. К настоящему времени отсутствуют общепризнанные стандарты прогнозирования объема и темпов восстановления двигательных функций. Это значительно затрудняет выбор вида и продолжительности реабилитации и, как следствие, невозможности расчета экономических затрат на восстановление пациентов.
Восстановление нарушенных двигательных функций у больных происходит вследствие реорганизации мозговых нейрональных сетей в структурно и функционально неповрежденных областях головного мозга. Это возможно при условии, что нисходящие двигательные пути способны реализовывать новую двигательную программу [Gerloff С, Bushara К, Sailer A et al. Multimodal imaging of brain reorganization in motor areas of the contralesional hemisphere of well recovered patients after capsular stroke. Brain 2006; 129: 791-808. Ward N.S. Future perspectives in functional neuroimaging in stroke recovery. Eura medicophys 2007; 43: 285-94].
Основным путем, обеспечивающим движения, является кортикоспинальный тракт (КСТ). Знание его анатомической проекции позволяет с помощью стандартных режимов МРТ приблизительно оценивать его ишемическое поражение и вероятность развития двигательных расстройств.
При использовании различных методов количественной оценки постишемической деструкции тканей мозга (МРТ-волюмометрия инфаркта, МРТ-морфометрия ножки мозга, диффузионно-взвешенная МРТ) для характеристики двигательных расстройств и их восстановления были получены разнонаправленные результаты либо недостаточно убедительные закономерности [Baird AE, Lövblad КО, Dashe JF et al. Clinical correlations of diffusion and perfusion lesion volumes in acute ischemic stroke. Cerebrovasc Dis 2000; 10:441-448; Rossi ME, Jason E, Marchesotti S et al. Diffusion tensor imaging correlates with lesion volume in cerebral hemisphere infarctions. BMC Medical Imaging 2010; 10: 21-33; Yamada К, Ito H, Nakamura H et al. Stroke patients' evolving symptoms assessed by tractography. J Magn Reson Imaging 2004; 20: 923-9].
Другой МРТ-методикой количественной оценки структуры проводящих путей, как непосредственно прилегающих к зоне ишемии, так и расположенных вдали от нее, является модификация ДВ-МРТ - диффузионно-тензорная МРТ (ДТ-МРТ). ДТ-МРТ в отличие от ДВ-МРТ определяет и направление (анизотропию) диффузии. Измеренные величины и направление движения молекул воды (три собственных значения и три вектора) в каждом объемном элементе изображения (векселе) лежат в основе построения карт диффузионного тензора. Три собственных значения диффузионного тензора (фракционная анизотропия - ФА) дают информацию о форме напряжения диффузии в векселе, отражая разницу между изотропной (ненаправленной) и линейной (направленной) диффузией. ФА варьирует между 0 и 1, где 0 - изотропная диффузия, 1 - направленная. Высокие показатели ФА соответствуют однонаправленной диффузии молекул воды, т.е. сохранным компактно расположенным пучкам белого вещества, идущим в одном направлении. Низкие показатели ФА характерны для волокон пораженных областей (локальное повреждение тканей и/или валлеровское перерождение) [Werring DJ, Toosy AT, Clark CA et al. Diffusion tensor imaging can detect and quantify corticospinal tract degeneration after stroke. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2000; 69 (2): 269-72]. Ранее при исследовании ДТ-МРТ больных с двигательными нарушениями в разные стадии ишемического инсульта сообщалось о ранней, прогрессирующей и хронической потере ФА [Thomalla G, Glauche V, Koch MA Diffusion tensor imaging detects early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after ischemic stroke. Neuroimage 2004; 22: 1767-74; Thomalla G, Glauche V, Weiller C, Rother J. Time course of wallerian degeneration after ischaemic stroke revealed by diffusion tensor imaging. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2005; 76: 266-8; Werring DJ, Toosy AT, Clark CA et al. Diffusion tensor imaging can detect and quantify corticospinal tract degeneration after stroke. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2000; 69 (2): 269-72].
Исследование небольшой однородной группы пациентов с глубокими полушарными инфарктами показало большие различия в ФА между пораженным и здоровым полушарием у больных с плохим восстановлением двигательных функций [Nelles M, Gieseke J, Flacke S et al. Diffusion tensor pyramidal tractography in patients with anterior choroidal artery infarcts. AJNR Am J Neuroradiol 2008]. Однако во всех вышеперечисленных работах исследователи не использовали показатель ФА для количественной характеристики степени двигательных нарушений и определения его пороговых значений при необратимости двигательного дефицита. Данная работа использована авторами в качестве прототипа предлагаемого способа диагностики необратимости восстановления тяжелых двигательных нарушений.
Мы использовали данные установленных общих закономерностей зависимости ФА от восстановления для уточнения количественной взаимосвязи между потерей ФА в проекции КСТ и степенью двигательных нарушений при исследовании больных с полушарными инфарктами в хронической стадии ишемического инсульта (ИИ). Выбор данных сроков исследования определялся стабильностью ФА в этот постинсультный период, что обусловлено завершенностью процессов деструкции, приводящей к аксональной дегенерации и глиозу непосредственно в области инфаркта и валлеровскому перерождению удаленных участков белого вещества.
Техническим результатом изобретения является получение на основе ДТ-МРТ количественных пороговых значений ФА (индекс, %) при измерении в трех точках проекции КСТ (передние две трети заднего бедра внутренней капсулы, основание ножки мозга, верхний уровень основания моста), на основании чего диагностируется необратимость восстановления тяжелых двигательных нарушений и делается заключение о нецелесообразности дальнейшей классической реабилитации с целью увеличения объема движений.
2
Это достигается тем, что после проведения исследования в режиме диффузионно-тензорной МРТ (ДТ-МРТ) на МР-сканере Siemens Magnetom Avanto 1,5T по стандартному протоколу, включающему режим одиночной спин-эхо эхо-планарной пульсовой последовательности TR=3400 мс, ТЕ=102 мс, в 20 равномерно распределенных направлениях пробного движения b=1000 сек/мм, FOV=230 мм, размер векселя 5.0×5.0×5.0 мм, были посчитаны диффузионные тензоры в каждом векселе (программное обеспечение приложения Neuro3D рабочей станции Leonardo Siemens). На основании собственных значений диффузионных тензоров построены ФА-карты и аксиальные карты цветного кодирования направленности волокон. У каждого больного вручную в соответствии с атласом МРТ белого вещества были выделены 3 области интереса, соответствующие компактному расположению КСТ, в обоих полушариях головного мозга: 1) передние две трети заднего бедра внутренней капсулы; 2) основание ножки мозга; 3) верхний уровень основания моста (Рис.). На указанном рисунке обозначены области исследования КСТ:
а) Схема анатомической проекции областей исследования КСТ. Первая зона интереса - передние две трети заднего бедра внутренней капсулы; вторая - основание ножки мозга; третья - верхний уровень основания варолиева моста.
б) Выделение областей исследования КСТ на аксиальных картах ФА.
У больных с полной деструкцией области интереса на пораженной стороне объем исследования определялся как зеркальное отражение такового на непораженной стороне. Для всех трех зон интереса было рассчитано нормализованное отношение (индекс):
, где
ФА сп - ФА на стороне поражения;
ФА зс - ФА на здоровой стороне.
Большее процентное значение отражало лучшую структурную целостность КСТ на стороне поражения.
В исследование было включено 19 пациентов, отобранных случайным образом (11 мужчин, 8 женщин, ср. возраст 38,9±6,2 года) с гемипарезом различной степени выраженности, перенесшие единственный ИИ полушарной локализации за 6-11 месяцев до обследования. Все больные проходили повторные курсы классической реабилитации, включающей лечебную физкультуру, массаж, физиотерапевтические процедуры, а при наличии выраженного, грубого пареза и плегии - роботизированную терапию. Двигательная функция оценивалась по шкале НИИ неврологии РАМН для спастического пареза (1996 год): отсутствие двигательных нарушений - 0 баллов; легкий парез (движения: объем - 75-100% от нормы; характер - снижение темпа) - 1 балл; умеренный парез (движения: объем - 50-75% от нормы; характер - неловкие) - 2 балла; выраженный парез (движения: объем - 25-50% от нормы; характер - глобальные) - 3 балла; грубый парез (движения: объем - 25% от нормы; характер - крайне ограниченные) - 4 балла; плегия (активных движений нет) - 5 баллов [Столярова Л.Г., Кадыков А.С., Ткачева Г.Р. Система оценок состояния двигательных функций у больных с постинсультными парезами. Журн. Невропатология и психиатрия 1982; 9: 15-18]. В зависимости от исхода восстановления двигательных функций больные были разделены на три группы: I группа - неблагоприятное восстановление, тяжелые двигательные нарушения (5 и 4 балла, n=10), II группа - умеренное восстановление (3 балла, n=5), III группа - благоприятное восстановление (2 и 1 балл, n=4).
Для статистической обработки применялась программа SPSS 16.0 для Windows. Уровень статистической значимости р<0,05. Уточнение взаимосвязи ФА (индекс, %) во всех трех исследуемых областях со степенью пареза в баллах проводилось с помощью корреляционного анализа Spearman. При сопоставлении значений ФА (индекс, %) между группами пациентов с различными исходами восстановления использовался Mann-Witney U тест. Пороговые значения ФА (индекс, %) с расчетом их чувствительности, специфичности и площади под кривой определялись для тяжелых двигательных нарушений (неблагоприятный исход восстановления) с помощью Receiver Operator Characteristic (ROC) анализа.
Клинические данные и полученные значения ФА (индекс, %) обследованных больных представлены в Таблице 1.
Таблица 1
Клинические данные и ФА (индекс, %) обследованных больных
больной
возраст (лет)
пол
время после ИИ (мес)
степень пареза (баллы)
исход восстановления (группы)
ФА (индекс, %)
внутр. капсула
ножка мозга
мост
1
42
м
10
5
I
44
28
58
2
37
ж
8,5
5
I
38
78
50
3
44
м
8
5
I
31
30
46
4
47
м
12
5
I
9
36
36
5
40
м
10
5
I
15
37
59
6
40
м
6
5
I
21
30
33
7
33
м
8,5
4
I
16
25
45
8
22
ж
12
4
I
65
41
63
9
40
м
6
4
I
56
39
46
10
37
ж
8
4
I
46
41
50
11
45
ж
6
3
II
68
69
54
12
45
м
6
3
II
58
88
67
13
40
ж
10,5
3
II
64
68
73
14
44
м
8
3
II
55
55
65
15
39
ж
6
3
II
62
69
63
16
37
ж
10,5
2
III
70
67
68
17
30
м
8
2
III
77
69
70
18
45
м
12
1
III
83
97
83
19
32
ж
6
1
III
98
96
101
Показателем надежности выбранного параметра ФА (индекс, %), отражающего структурную целостность КСТ для характеристики пороговых значений необратимости тяжелых двигательных нарушений, является выявленная его достоверная высокая отрицательная корреляционная зависимость со степенью пареза в баллах во внутренней капсуле (R=-0,89; p<0,0001), ножке мозга (R=-0,73; p<0,0001), варолиевом мосту (R=-0,82; p<0,0001) (корреляционный анализ Spearman) (Таблица 2).
Таблица 2
Взаимосвязь ФА (индекс, %) со степенью пареза (баллы) (корреляционный анализ Spearman)
ФА (индекс, %)
парез (баллы)
R
р
внутренняя капсула
-0,89
0,0001
ножка мозга
-0,73
0,0001
варолиев мост
-0,82
0,0001
В соответствии с проведенным ROC анализом пороговые значения ФА (индекс, %) для тяжелых двигательных нарушений составили: во внутренней капсуле - 50% (чувствительность 90%, специфичность 80%, площадь под кривой 0,85, р=0,008), в ножке мозга - 42% (чувствительность 100%, специфичность 90%, площадь под кривой 0,93, р=0,001), варолиев мост - 63% (чувствительность 80%, специфичность 100%, площадь под кривой 0,92, р-0,001) (Таблица 3).
Таблица 3
Пороговые значения ФА (индекс, %) тяжелых двигательных нарушений (неблагоприятный исход восстановления движений) (Receiver Operator Characteristic анализ)
пороговое значение ФА(индекс, %)
чувствительность (%)
специфичность (%)
площадь под кривой
p
внутренняя капсула
50
90
80
0,85
0,008
ножка мозга
42
100
90
0,93
0,001
варолиев мост
63
80
100
0,92
0,001
Высокая диагностическая точность показателей позволяет использовать их в качестве критериев для выделения больных с тяжелыми двигательными нарушениями, чье дальнейшее двигательное восстановление резко ограничено и проведение реабилитации с целью увеличения объема движений неперспективно.
Примеры:
1. Пациент К., 44 лет, перенес нарушение мозгового кровообращения с развитием инфаркта в глубоких отделах правого полушария за 8 месяцев до исследования. В неврологическом статусе - левосторонняя гемиплегия (5 баллов).
2. Пациент Т., 30 лет, перенес нарушение мозгового кровообращения с развитием инфаркта в глубоких отделах правого полушария за 8,5 месяцев до исследования. В неврологическом статусе - умеренный левосторонний гемипарез (2 балла). Данные клинико-нейровизуализационного исследования приведены в (Таблице 4).
Таблица 4
Клинико-нейровизуализационные данные пациентов К. и Т.
Степень пареза (баллы)
Объем инфаркта (мм<sup>3</sup>)
ФА (индекс, %)
внутр. капсула
ножка мозга
мост
Пациент К.
5
31,8
31
30
46
Пациент Т.
2
37,1
77
69
70
Как видно из Таблицы 4, объемы инфарктов между больными существенно не различались. В то же время показатели ФА (индекс, %) у пациента К. с гемиплегией были значительно ниже пациента Т. с умеренным гемипарезом и установленных пороговых значений, характеризующих необратимость восстановления движений.
Заключение: двигательные нарушения у пациента К. необратимы. Проведение классической реабилитации с целью увеличения объема движений нецелесообразно.