Магнитно-резонансная томография. Метод магнитно-резонансной (МР) спектроскопии головного мозга – что это такое Состояние после перенесенной длительной комы

26.07.2019

Магниторезонансная томография головы является наиболее актуальным методом обследования. Она дает достоверные и информативные результаты при диагностировании многих патологий мозга и мягких тканей головы.

Итак, что такое МРТ головного мозга? Томография использует явление резонанса, наблюдающееся при воздействии на протоны водородных атомов в клетках человеческого тела мощного магнитного поля. МРТ позволяет увидеть послойные изображения мягких тканей головы, сосудов, вещества самого мозга, костей, то есть провести анализ состояния практически всех структур головы.

Каждое полученное изображение выводится на монитор, а также может сохраняться как на пленке, так и в электронном виде. Это позволяет в последующем повторно делать анализ результата проведенного исследования разными специалистами.

Показания к проведению МРТ головы

Для диагностирования патологий мягких тканей и сосудов головного мозга МРТ является оптимальным вариантом. Снимок, полученный при МРТ головного мозга, дает возможность врачу исключить или диагностировать наличие следующих патологий:

Тромбоз вен.
Сужение просвета сосудов за счет наличия в них атеросклеротических бляшек.
Аневризмы.
Опухоли (их выявление, анализ развития и эффективности лечения).
Аномалии развития мозга.
Сосудистые патологии мозга, геморрагический и ишемический инсульты.
Патологии органов зрения, слуха.
Травмы черепно-мозговые.
Патологии гипофиза, мозжечка (около 30% всех метастазов мозга обнаруживается в ткани мозжечка).
Изменения при хронических заболеваниях.
Диагностика причин болей в голове, головокружений, беспричинных обмороков.
Обнаружения патологических изменений у пациентов с деменцией.

Преимущества МРТ головы

Магнитно-резонансная томография популярна благодаря своим преимуществам:

Абсолютная безвредность. Компьютерная томография мозга и рентгенография предусматривают применение рентгеновского излучения. Этим объясняется то, что их не рекомендуют использовать, в отличие от МРТ головы, при необходимости повторения снимков. Например, чтобы сделать анализ результата лечения.
Метод чувствителен к изменению химического состава клеток, нарушениям обмена веществ в них.
Есть возможность видеть в структурах головы мелкие объекты размером 1 см.
Магниторезонансная томография головного мозга предполагает большое количество плоскостных срезов мозга. В результате можно получить высокого качества объемное трехмерное изображение глубоко расположенных мозговых структур: гипофиза, мозжечка, продолговатого мозга, турецкого седла.

Недостатки метода

Есть у данного метода и минусы:

Продолжительность процедуры. Это 20 минут минимум. Даже небольшое движение пациента может приводить к искажению снимков. Но этот недостаток при МРТ структур головы не так важен, как, например, при исследовании сердца. Человеку в адекватном состоянии не очень сложно пролежать без движений некоторое время. К тому же при МРТ головы в перерывах между снимками можно расслабиться и пошевелить головой.
МРТ является чувствительным и информативным методом диагностики заболеваний любых мягких структур мозга - от коры и до мозжечка, продолговатого мозга. Информативность же при определении некоторых образований в костях небольшая. Объясняется это тем, что водород не проникает в плотную костную ткань. Поэтому при подозрении на патологии костей предпочтение отдается КТ.
Минусом магнитно-резонансной томографии головного мозга является ее относительно высокая стоимость. Это исследование стоит несколько дороже КТ головы и значительно дороже рентгеновского исследования.
Кроме того, проводится МРТ головного мозга в крупных медицинских учреждениях и центрах. В некоторых из них предусмотрен даже круглосуточный график работы. Для живущих же в небольших населенных пунктах прохождение этого исследования проблематично.

Проведение процедуры

Никакой специальной подготовки для проведения исследования не требуется. Человек до него ведет обычный образ жизни: не вносит изменений в питание, прием лекарственных препаратов, нагрузки. Перед проведением процедуры пациент дает письменное согласие. Врач объясняет суть исследования, его ход, противопоказания, возможные ощущения при ее проведении.

В некоторых больницах пациентам предлагают переодеться в больничную рубашку. Но необходимости в этом нет. Достаточно, чтобы пациент был одет удобно. Единственное требование - отсутствие на одежде металлических деталей. Пациент не должен иметь на себе при исследовании украшений, электронных приборов, кредитных карт, ручек, очков. Необходимо снимать также слуховой аппарат во избежание негативного влияния на него мощного магнитного поля.

Абсолютно никаких болезненных и неприятных ощущений процедура не вызывает. От обследуемого требуется лежать без движений некоторое время. Иногда это около 10 мин. Но в некоторых случаях может потребоваться, например, час.

Дискомфорт могут испытывать те, кто страдает клаустрофобией, т. к. тело пациента во время исследования на специальном устройстве перемещается внутри аппарата МРТ. Особенно ощутим дискомфорт в тех случаях, когда для обследования требуется длительное время, например час. В таком случае может помочь прием успокоительных средств перед исследованием. Некоторые отмечают небольшой интенсивности локальное повышение температуры в области проведения исследования.

Во время процедуры пациент находится один в комнате. Но врач общается с ним при помощи громкоговорителя и может слышать пациента. Снимки делаются сериями. Между ними пациенту разрешают расслабиться и немного пошевелиться.

Детям и некоторым особенно тревожным взрослым рекомендуются беруши. Это позволяет не слышать гудения и щелчков аппарата. Иногда включают спокойную музыку. Ребенка может испугать то, что он находится один при проведении томографии головного мозга, но эту проблему легко устранить присутствием его родителя рядом в течение исследования.

Пациент после процедуры получает на руки снимки МРТ, диск с записью исследования и заключение.

МРТ с контрастированием

Эта методика заключается в том, что МРТ проводится с предварительным введением контраста в вену пациента. Благодаря обильному кровоснабжению мозговых структур, это позволяет достичь еще большей информативности их изображения. Рекомендуется такое исследование в сложных диагностических случаях.

Введение контраста влечет некоторые изменения. Пациенту объясняют необходимость введение определенного вещества в вену. Пациента спрашивают о наличии аллергии, перенесенных операциях, заболеваниях. Контрастное вещество может вызывать аллергические реакции. Осторожность при введении контраста должна присутствовать всегда, даже если больной уверен в отсутствии у него любой аллергии. Не исключено, что именно контрастное вещество станет ее первой и, возможно, единственной причиной. С осторожностью делается контрастирование и при почечной недостаточности.

При введении контраста некоторые отмечают слабое ощущение холода в руке. Другие отмечают приливы к голове. В любом случае все эти ощущения проходят в течение пары минут.

Контрастирование не требует какого-либо восстановительного периода. Сразу после исследования пациент может самостоятельно идти домой, на работу, вести транспортное средство.

В редких случаях при введении контраста может иметь место тошнота, некоторая слабость, головная боль. Как правило, сразу после исследования все неприятные ощущения проходят. Но обследуемый должен сразу говорить врачу обо всех неприятных ощущениях.

Контраст (-ные лекарственные препараты) выводится из организма в течение суток. Поэтому рекомендуется кормящим грудью мамам после проведения исследования отказаться на сутки от грудного вскармливания. Хотя исследования говорят о том, что для малышей на грудном вскармливании МРТ, проведенная их мамам, не приносит негативных последствий.

Не было зарегистрировано отклонений и в течение беременности после проведения МРТ головы. Однако, по понятным причинам, экспериментальных исследований над беременными не проводилось.

Противопоказания

Противопоказана магниторезонансная томография головного мозга пациентам, у которых в организме есть:

подкожные кардиостимуляторы;
имплантаты структур уха;
некоторые клипсы, применяемые при аневризмах мозга;
металлические сосудистые стенты.

МР-спектроскопия

МР-спектроскопией называют одну из разновидностей МРТ головы. Она позволяет диагностировать отклонения в биологических процессах при патологических изменениях тканей во время заболеваний. При этом используется определение локальной концентрации отдельных метаболитов, биологически активных веществ. По этим данным судят о метаболизме в исследуемом органе.

Ценность МР-спектроскопии заключается в возможности максимально ранней диагностики. Обменные процессы значительно отличаются у здоровых тканей и у тех, в которых начались патологические изменения. Поэтому диагностировать эти изменения при МР-спектроскопии можно еще до того, как заболевание даст о себе знать очевидными клиническими проявлениями.

воспалениях структур мозга разной этиологии;
эпилепсии;
дегенеративных патологиях нервной системы (болезни Альцгеймера, Паркинсона);
травмах;
ишемических изменениях (местном малокровии);
новообразованиях в головном мозге.

Функциональная МРТ

Предпосылкой для появления функциональной МРТ головного мозга (ФМРТ) стало то, что выполнение определенных действий в организме сопровождается активацией соответствующих структур мозга.

Например, совершение движений приводит к возбуждению определенных структур, функция которых заключается в контроле за правильностью их выполнения. Зрительная нагрузка приводит к активации затылочной области, отвечающей за обработку и анализ зрительной информации. Координация требует активации мозжечка.

ФМРТ определяет состояние функциональной активности структуры, отвечающие за мышление, память, слух… Активация любой структуры мозга требует обязательного усиления ее кровотока. Это и регистрирует функциональная МРТ.

МРТ и ангиография

Магниторезонансная ангиография признана высокоинформативным методом, обеспечивающим достоверную визуализацию сосудов головы. Это позволяет не только выявить патологические изменения сосудов, но и спланировать ход оперативного вмешательства на сосудах.

По информативности МР-венография не уступает классической флебографии при рентгенографии. Однако, учитывая отсутствие вредного излучения, является оптимальной, особенно для беременных.

МР- венография позволяет визуализировать артериовенозные мальформации сосудов мозга, изменения венозных синусов, а также любые сосудистые патологии. С помощью метода определяется низкая скорость кровотока головного мозга, что может говорить о наличии локальных нарушений кровоснабжения, наличии тромбов венозных сосудов.

Процедура венографии может проводиться как с контрастированием, так и без него. Введение контраста рекомендуется при диагностике сложной патологии. Так, тромбоз венозного синуса диагностировать довольно непросто.

МРТ исследование перфузии

Перфузионные исследования при МРТ относят к наиболее информативным и достоверным способам диагностики мозга. Перфузия головного мозга - прохождение крови через ткани этого органа. Исследование этого показателя позволяет оценить особенности и дефекты мозгового кровотока, величину участка формирующейся ишемии, сделать прогноз о возможности восстановления нормального функционирования нервной ткани. Введение контраста является непременным условием.

Инсультах.
Оценке кровотока мозга перед проведением операций на нем.
Для оценки гемодинамики опухолей мозга, а также при необходимости проверять результативность противоракового лечения после сеансов химио- и лучевой терапии.
При диагностике тромбированного сосуда мозга.
Этот метод является вспомогательным при диагностике причин мигрени, эпилепсии, психических расстройств.

Сначала делается исследование без контраста, затем с его введением. Снимки делают, как правило, с интервалом в 1 сек при введении препарата, а также после этого. Интерпретируя результаты, врач учитывает такие показатели:

объем мозгового кровотока;
объемную скорость кровотока;
среднее время циркуляции контраста.

Анализ данных показателей проводится с помощью программной компьютерной поддержки.

После завершения МРТ врач описывает полученные изображения, констатирует наличие или отсутствие мозговой патологии. Это занимает около получаса.

Любое исследование, МРТ головного мозга в том числе, проводится специалистом. Кроме получения высшего медицинского образования, он должен пройти еще и специальные курсы. Они включают информацию об особенностях работы с МР-аппаратурой, учат расшифровке результатов.

Есть анатомические атласы поперечных сечений головы, существуют и специальные атласы по МРТ анатомии головного мозга. Необходимость этого возникает из-за большой вероятности ошибочных результатов, связанных с индивидуальными особенностями каждого исследуемого, которые выявляет томография мозга.

Заключение врача, который описывает МРТ головы, не является диагнозом. Он только делает анализ увиденного.

Только лечащий врач может выставлять на основании результатов МРТ и клинических данных окончательный диагноз, при необходимости проверенный и подтвержденный другими методами исследования.

Уникальность МР спектроскопии головного мозга – возможность изучать метаболизм здоровых и патологических клеток. Основа функционирования метода – регистрация спектра от ядер атомов водорода (протонов), входящих в состав разных химических соединений.

МР спектроскопия головного мозга – что это такое

Для изучения биохимического обмена мозговой ткани анализируются спектральные частоты соединений, концентрация и соотношение которых изменяется при патологических состояниях.

При оценке, сколько стоит мр спектроскопия головного мозга и где сделать в СПб и Москве, следует учитывать задачи исследования, влияющие на выбор режима анализа спектрального ряда:

Лактата;
Глутамина (глутамата);
Ацетиласпартата;
Креатинина;
Холина;
Липидных комплексов;
Миоинозитола.

Уникальное преимущество исследования при сравнении с другими МРТ аналогами – выявление патологического метаболизма в мозговой ткани до появления клинических симптомов болезни.

В зависимости от целей выделяют 2 вида МР-спектроскопии:

Внутренних органов;
Биологических жидкостей.

Первая разновидность назначается для анализа метаболизма белого вещества, вторая – для оценки состава спинномозговой жидкости.

Современное технологическое новшество – мультиядерная спектроскопия – выявляет концентрацию углерода, фосфора, некоторых других химических элементов одновременно от нескольких отделов мозга на основе спектрального графика. Подход позволяет сравнивать метаболизм противоположных центров, периферических участков опухоли.

Клинические цели МР-спектроскопии

Самое частое применение протонной спектроскопии – оценка особенностей новообразований мозга, дифференциальная диагностика разных типов опухолей. Обследование не выявляет гистологический тип образования, но достоверно верифицирует рак. Измененный метаболизм злокачественных клеток характеризуется уменьшением соотношения между ацетиласпартатом и креатинином, увеличением холина, лактата.

Эффективное использование МР спектроскопии головного мозга при эпилепсии обусловлено выявлением специфичных для заболевания метаболических расстройств. Определение биохимического спектра протонов используется для диагностики рассеянного склероза.

Часто применяется протонная спектроскопия в онкологической практике после оперативного вмешательства для ранней диагностики рецидива образования, метастазов, определения участков гибели белого вещества.

Еще одна цель назначения МР-H-спектроскопии – отличие вторичных и первичных патологических очагов, разграничение воспалительных и демиелинизирующих (протекающих с разрушением оболочек нервов) процессов.

При некоторых инфекционных заболеваниях метод выявляет внутримозговые абсцессы (ограниченные гнойные полости), характеризующиеся увеличением лактата, липидных комплексов, некоторых аминокислот (лейцин, валин), сукцината и ацетата.

Распространенные показания для МР-спектроскопии головного мозга:

Микроишемические нарушения без выраженной клиники;
Эпилептические расстройства;
Демиелинизирующие заболевания (рассеянный склероз, энцефаломиелит);
Воспалительные внутримозговые процессы;
Мелкие и крупные образования;
Нейродегенеративные состояния.

В заключение отметим, что изучение метаболических изменений мозга путем регистрации спектрального ряда протонов разных химических соединений – основа раннего выявления опухолей, диагностики заболеваний.

Протонная магнитно-резонансная спектроскопия (ПМРС) – один из наиболее молодых и быстро развивающихся методов лучевого исследования головного мозга, позволяющих определять содержание основных метаболитов (холин, N-ацетиласпартат, креатин, глютамат/глутамин, лактат) в интересующих участках органа и их соотношение.

История и этимология

МРС впервые использовали при исследовании эритроцитов в 1973 году Мун и Ричардс, а в 1974 году при помощи МРС Хаулт исследовал бедренную мышцу мыши.

Пики .

Лактат: резонирует на 1,3 ppm

Липиды: резонирует на 1,3 ppm

Аланин: резонирует на уровне 1,48 ppm

N-ацетиласпартат (NАА): резонирует на 2.0 ppm

Глутамин/глутамат: резонанс на 2.2-2.4 ppm

ГАМК: резонирует на 2.2-2.4 ppm

2-гидроксиглутарат: резонирует на уровне 2,25 ppm

Цитрат резонирует 2,6 ppm

Креатин: резонирует на 3.0 ppm

Холин: резонирует на 3.2 ppm

Мио-инозитол: резонанс на 3.5 ppm

ppm — pars per million

Как лучше запомнить?

Вспомнить шоколадку с названием My ChoCrNaaLa

My: Myo-inositol 3.5 — Мио-инозитол

Cho: Choline 3.2 — Холин

Cr: Creatine 3.0 — Креатин

Naa: Naa 2.0 — N-ацетиласпарта

L: Lactate 1.3 — Лактат

Патология

Глиома

МРС помогает предсказать степень дифференцировки. Чем выше степень дифференцировки, тем ниже пик N-ацетиласпартата и креатина, но выше пики холина, лактата и липидов.

Не-глиальные опухоли

Незначительные изменения пика NAA.

Лучевая терапия

Дифференциация изменений головного мозга на фоне лучевой терапии от опухоли всегда проблематична, но при рецидиве опухоли пик холина чаще повышен в то время, как после лучевой терапии пик NAA, холина и креатина будет низким.

Ишемия и инфаркт

Пик лактата будет повышаться, как только клетки головного мозга переходят на анаэробный метаболизм. Пик липидов и всех остальных пиков будет снижаться.

Инфекция

Пик NAA отсутствует при всех патологических процессах, разрушающих ткань головного мозга. При абсцессе пик лактата, аланина, ацетата повышен. Пик холина низкий или отсутствует при токсоплазмозе, а при лимфоме повышен, данный показатель используют для отличия одного патологического процесса от другого.

Заболевания белого вещества мозга (лейкодистрофии)

Прогрессирующая мультифокальная лейкоэнцефалопатия повышение Мио-инозитол. Болезнь Канавана повышение NAA.

Печеночная лейкоэнцефалопатия

При печеночной лейкоэнцефалопатии снижение пика миоинозитола и в меньшей степени холина. Глутамин увеличивается.

Митохондриальные заболевания.

Синдром Лея: повышение пика холина, снижение NAA и реже повышение пика лактата.

Примеры

РИС. 1.

Астроцитома низкой степени злокачественности в левой лобной доле. Зона повышенного по Т2 ВИ сигнала без чётких контуров в левой лобной доле. 2D мультивоксельная МР-спектроскопия. В спектре патологического участка определяется высокий пик холина, снижение пика N-ацетиласпартата и наличие пика лактата. На цветной карте отра- жается распределение соотношения Cho/NAA. В патологической зоне отмечается повышение индекса Cho/NAА выше 1.0 (красный цвет).

РИС. 2.

Глиобластома. 2D мультивоксельная МР-спектроскопия.

А. Цветная карта распределения соотношения Cho/NAA. Отмечается повышение индекса Cho/NAA выше 1.80 в зоне опухоли (красный цвет). Метаболические изменения распространяются далеко за пределы патологической зоны. Б. Цветная карта распределения NAA. Отмечается сни- жение содержания NAA выше в зоне опухоли (синий цвет).

РИС. 3.

Астроцитома низкой степени злокачественности.

А. 2D мультивоксельная МР-спектроскопия, карта распределения соотношения Cho/Cr. Отмечается повышение индекса Cho/Cr в зоне опухоли выше 1.0. Б. Т2 взвешенные изображения. В левой теменной доле зона повышенного МР-сигнала без чётких контуров. В. Отсутствие контрастного усиления на Т1 ВИ. Г. ADC карта. Д. Диффузионно-взвешенные изображения.

РИС. 4.

Солитарный метастаз.

Объёмное образование с распадом в центре, солидный компонент интенсивно накапливает контрастное вещество. В спектре опухоли определяется повышение пика холина, отсутствие пика N-ацетиласпартата, невысокий пик лактата. На 2D мультивоксельной карте распределения холина отмечаются высокие интегральные показатели этого метаболита.

РИС. 5.

Состояние после перенесенной длительной комы.

Диффузное снижение N-ацетиласпартата с обеих сторон.

РИС. 6.

Эписиндром неопухолевой этиологии. Фокальная кортикальная дисплазия. А, Б, В, Г. Протонная МР-спектроскопия. Карты распределения Cho/Cr, Cho, NAA, Lac. Отмечается снижение N-ацетиласпартата при нормальных показателях Cho/Cr, Cho, Lac.

Д, Е, Ж. Повышение МР-сигнала по Т2 ВИ от медиальных отделов правой височной кости. З, И. Метаболические изменения с обеих сторон.

РИС. 7.

Состояние после удаления астроцитомы . Признаки продолженного роста. А. Т2 взвешенные изображения. Б. Т2 FLAIR. В. Протонная МР-спектроскопия. Карта распределения NAA. Снижение содержания N-ацетиласпартата. Г. Карта распределения Cho/NAA. Повышение индекса Cho/NAA. Д. Карта распределения Cho/Cr. Повышение индекса Cho/Cr. Е. Протонная МР спектроскопия. Увеличение пика холина, сни- жение пика N-ацетиласпартата. Ж. Т2 ВИ корональная проекция. З. Т1 ВИ сагиттальная проекция.

РИС. 8.

Состояние после удаления астроцитомы правой височной доли. А. Т2 взвешенные изменения. Кзади от послеоперационной кисты име- ется подозрительный на рецидив участок. Б. Протонная МР-спектроскопия. Снижение пиков холина, креатина и N-ацетиласпартата. В, Г, Д, Е. Карты распределения метаболитов: Cho, NAA, Cho/Cr Lac соответственно. Снижение содержания Cho, NAA. Lac и индекс Cho/Cr в пределах нормы.

Для справки:

PPM — это pars per million, т.е. миллионная доля от резонансной частоты данного ядра (например для водорода в поле с магнитной индукцией в 1,5 Тл размерность 1 ppm будет равна 63.87 Герц, при 3 тесла уже 127,74 Гц. За 0 ppm принята частота тетраметилсилана, что пришло из аналитической химии.

Источник

Radiopaedia
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОТОННОЙ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ В ЦЕРЕБРАЛЬНОЙ НЕЙРООНКОЛОГИИ — И.А. Лобанов1, И.А. Медяник2, А.П. Фраерман2, Б.Е. Шахов3, Л.Я. Кравец2, Д.Н. Никитин2,

Магнитно-резонансная спектроскопия

подготовила студентка

3 курса, 34 гр.

Лисовская Татьяна

МР-спектроскопия

Метод магнитно-резонансной томографии широко применяется во всех областях медицины. Благодаря высокой информативности и безопасности МРТ позволяет максимально точно диагностировать различные заболевания и патологии даже на ранних стадиях развития. Однако, несмотря на высокую точность, бывают случаи, когда традиционной магнитно-резонансной томографии не хватает для постановки диагноза и выявления болезни. Поэтому существуют специальные методики проведения МРТ, такие как МР-ангиография, МР-перфузия и МР-спектроскопия.

Что такое МР-спектроскопия?

Магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) - это методика проведения исследования на магнитно-резонансном томографе, которая дает возможность определять биохимические изменения тканей при развитии различных заболеваний. Магнитно-резонансные спектры отображают процессы метаболизма. Нарушения этих процессов происходят еще до клинических проявлений болезни, поэтому магнитно-резонансная спектроскопия позволяет диагностировать заболевания на самых ранних этапах развития. На сегодняшний день этот метод является единственным способом неинвазивно провести исследование обмена веществ в различных анатомических областях. Это метод исследования, базирующийся на принципе классического магнитно-ядерного резонанса, но имеющий некоторые отличия. Если в магнитно-резонансных приборах используется свойство частиц поглощать и излучать электромагнитные волны, то целью спектроскопии является определение наличия и концентрации отдельных химических веществ.

Виды магнитно-резонансной спектроскопии

МР-спектроскопия биологических жидкостей

МР-спектроскопия внутренних органов

Магнитно-резонансная спектроскопия базируется на методе ядерного магнитного резонанса, но в отличие от него она не создает анатомические снимки, а позволяет различать распределение компонентов мягких тканей и продуктов обмена веществ согласно их молекулярным свойствам.

Основными показаниями для проведения МР-спектроскопии являются:

Травматические повреждения

Эпилепсия

Нейродегенеративные заболевания

Воспалительные процессы

Объемные образования головного мозга
Опухолевые заболевания

Первая установка для МР-спектроскопии сконструирована австрийским профессором Эвальдом Мозером с сотрудниками в 1990 году. В 1996 году выполнены первые исследования метаболизма глюкозы и жирных кислот в головном мозге, скелетных мышцах и печени здоровых испытуемых, а также пациентов с диабетом 1 и 2 типа. К настоящему времени также выполнены клинические исследования МР-спектроскопии сердца и предстательной железы.

Так как обмен веществ в здоровых тканях отличается от обмена веществ, протекающего в пораженных тканях, то в диагностике опухолевых заболеваний и патологических процессов МР-спектроскопия играет важную роль. Обнаружение опухоли или патологического процесса на ранних стадиях существенно облегчает весь дальнейший процесс лечения.

Метод магнитно-резонансной спектроскопии позволяет проводить измерения в живых тканях. Он используется в научных исследованиях и позволяет получить информацию о химическом составе тканей. Протонная магнитно-резонансная спектроскопия (1Н-МРС) основана на определении концентрации N-ацетиласпартата, содержащегося исключительно в нейронах, или холин-креати нина и лактата, содержащихся в глии и нейронах. Определение концентрации веществ в головном мозге помогает выявлять утрату специфических тканей при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и ишемически-гипоксическая энцефалопатия, классифицировать опухоли головного мозга, определять сторону эпилептогенного очага при височной эпилепсии. Магнитно-резонансная спектроскопия с определением фосфора (31Р-МРС) может быть полезной в диагностике метаболических миопатий.

В последние годы метод получил широкое распространение в онкологии, так как позволяет определить накопление патологических веществ при различных онкологических заболеваниях.

Если ранее было осуществимо лишь исследование крупных органов и значительных изменений, то сейчас стало возможным исследование такого небольшого органа, как предстательная железа с разрешением до <0,5 см3. В здоровой ткани предстательной железы определяется в больших количествах цитрат, или лимонная кислота. При злокачественных новообразованиях количество цитрата уменьшается. Так как общее число клеток при онкологических заболеваниях увеличивается, то возрастает и количество холина, составной части клеточной оболочки. Концентрацию двух этих веществ как раз и позволяет измерить МР спектроскопия. Для получения трехмерного изображения и точной локализации опухоли весь орган делится на небольшие участки менее 0,5 см3, в каждом из которых определяется концентрация указанных веществ.

МР-спектрограмма

Вместо привычных «анатомических» МР-изображений МР- спекторограмма представляет собой график из пиков, соответствующих отдельным метаболитам. Условиями для обнаружения метаболитов в 1Н- спектре являются: наличие в их составе протонов водорода; концентрация метаболита должна превышать определенный минимальный уровень (≥0,5 ммоль/л); метаболиты должны резонировать на различной частоте (так называемое явление химического сдвига); эффективное подавление сигнала от воды. Конкретное положение сигнала от метаболита на горизонтальной оси является постоянной величиной, присущей данному метаболиту. Оно определяется его химическим сдвигом и характеризуется значением «частей на миллион» – parts per million (ppm). Здесь подразумевается, что протоны водорода находятся в специфическом окружении в составе метаболита, приводящем к изменению локального магнитного поля и, следовательно, частоты, на которой эти протоны резонируют во внешнем магнитном поле. В этом собственно и заключается явление химического сдвига. Изменение локального магнитного поля очень невелико (составляет миллионные части).

1Н-МРC может быть реализована в двух вариантах – одновоксельной и мультивоксельной спектроскопии.

Одновоксельная спектроскопия (single- voxel spectroscopy, SVS) наиболее распространена. При этом получают спектр из кубического участка (вокселя) вещества мозга или опухоли размером 2х2х2 см (8 см3) на что требуется от 3 до 5 мин. В некоторых случаях желательно уменьшить размер вокселя, чтобы измерение производилось именно в опухоли без захвата окружающих тканей. Нежелательным последствием этого становится снижение отношения сигнал - шум. Преимуществом одновоксельной спектроскопии является получение спектров более высокого качества с меньшим количеством шагов постобработки. Главный недостаток – ограниченная зона исследования, ввиду чего правильное расположение вокселя имеет критическое значение. Не следует включать в зону исследования кровь и ее продукты, воздух, ликвор, жир, некроз, кость, кальцинаты, метал. Все эти среды приводят к неоднородности локального магнитного поля и образованию недиагностичных спектров. Положение вокселя должно соответствовать наиболее жизнеспособным участкам опухоли, которые, в противоположность некрозу, обычно накапливают контрастное вещество (кроме глиом I и II степени злокачественности). Мультивоксельная спектроскопия, также называемая chemical shift imaging (CSI) или spectroscopic imaging, позволяет расположить несколько вокселей в зоне интереса, может быть реализована в двухмерном и трехмерном пространстве.

Мультивоксельная спектроскопия является предпочтительным методом исследования при внутричерепных опухолях. Ее преимуществом перед одновоксельной спектроскопией является наложение цветных карт метаболитов или их соотношений на достаточно большой по размерам участок мозга, включающий не только зону опухоли, но и противоположное полушарие, что делает возможным прямое сравнение опухоли и неизмененных участков мозга. Техническая реализация мультивоксельной спектроскопии более сложна, так как требует поддержки гомогенности магнитного поля на гораздо большем участке. В задней черепной ямке из-за ее уменьшенного объема и близости костных структур часто проще получить качественные спектры с помощью одновоксельной спектроскопии. Ввиду сложности шиммирования (выравнивания однородности магнитного поля), длительного времени сбора (от 8 до 19 мин) и многоступенчатого процесса обработки информации мультивоксельная спектроскопия до недавнего времени была доступна только в специализированных центрах

ОСНОВНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ ПРИ 1Н-МР-СПЕКТРОСКОПИИ

Н-ацетил аспартат (NAA) – нейрональный маркер. Присутствует с телах нейронов и аксонах, указывает на их жизнеспособность. В физиологических условиях NAA постепенно увеличивается у новорожденных и уменьшается у пожилых. При патологических состояниях снижение уровня NAA указывает на потерю нейронов, что имеет место при глиомах, ишемии, дегенеративных заболеваниях головного мозга. Пики NAA расположены на 2,02 ppm, 2,5 ppm и 2,6 ppm.

Креатинин (Cr) – маркер аэробного метаболизма клеток головного мозга. Концентрация выше в сером веществе, чем в белом. Самый постоянный пик, независящий от уровня оксигенации и перфузии, ввиду чего используется как «внутренний стандарт» для расчета отношений

концентраций метаболитов. Снижается при опухолях, инфекциях, гипоксии, инсульте. Пики на 3,02 ppm и 3,94 ppm.

Холин (Cho) – компонент фосфолипидного метаболизма, маркер клеточных мембран, отражающий пролиферацию клеток. Повышение уровня Cho связано с увеличением синтеза мембран и пролиферацией клеток (опухоли головного мозга). Снижается при абсцессах, некрозе. Пик на 3,22 ppm.

Лактат (Lac) – конечный продукт анаэробного гликолиза, маркер гипоксии. У здоровых добровольцев концентрация лактата находится на уровне предела чувствительности метода, то есть обычно на спектрах не обнаруживается. Увеличивается при ишемии, опухолях. Двойной пик лактата находится на 1,33 ppm, причем при ТЕ 135 мсек он инвертирован (находится в противофазе), при ТЕ 30 мсек – направлен вверх (находится в фазе).

Липиды (lip) – индикатор некроза и разрушения миелиновых оболочек. Обычно не выявляются у здоровых добровольцев, повышаются при опухолях, некрозе, абсцессах, демиелинизации. Пики на 0,8 ppm и 1,3 ppm. Сигнал от липидов лучше всего выявляется при низких значениях ТЕ (меньше 35 мсек) и снижается при более высоких. Поскольку Lac и lip резонируют на одной и той же частоте (1,3 ppm), то в случае присутствия в исследуемом участке обоих метаболитов их пики могут быть неразличимы. Для выделения пика Lac рекомендуется обращать внимание на следующие моменты: Lac имеет двойной пик; при ТЕ порядка 135 мсек пик Lac инвертирован; при использовании высоких значений ТЕ (270 мсек) сигнал от lip подавляется и остается сигнал только от Lac.

Мио-инозитол (ml) – продукт деградации миелина. Повышается при рассеянном склерозе, снижается при опухолях. Пики на 3,56 ppm и 4,06 ppm.

Глютамин и глютамат (Glx) – маркер астроцитов и нейрототоксин соответственно. Повышаются при энцефалопатии. Пики на 2,1 ppm и 2,55 ppm.

Аланин – двойной пик находится на 1,48 ppm. Аналогично лактату пик аланина при ТЕ 135 мсек инвертирован, а при ТЕ 30 мсек направлен вверх.

Для интерпретации МР-спектров необходимо оценить метаболиты количественно и сравнить полученные значения с нормальными. Для количественной характеристики можно измерять высоту (амплитуду) пиков и площадь под ними (интеграл). Чаще используют интеграл, так как площадь под индивидуальными пиками пропорциональна концентрации каждого из метаболитов, к тому же интеграл не зависит от неоднородности магнитного поля и менее чувствителен к шуму. Величину МР-сигнала не выражают в абсолютных цифрах, поскольку она находится под влиянием многих местных и внешних условий. Поэтому в МРС принято вычислять отношения интегралов пиков друг к другу.

Метод МР-спектроскопии является очень многообещающим. В комбинации с обычной магнитно-резонансной томографией правильный диагноз устанавливается в 80-85% случаев. Ошибки происходят в тех случаях, когда опухолевая ткань значительно не отличается от нормальной по степени зрелости, и количество холина в ней приближено к нормальной ткани.

Магнитно-резонансную томографию давно используют во всех областях медицинской науки, поскольку данный вид обследования является безопасным и высокоинформативным для врачей при определении патологий и определения методик лечения пациентов. Однако бывают ситуации, когда даже такое информативное исследование не позволяет точно выявить все аспекты заболевания. В таких ситуациях проводятся дополнительные исследования, которые в своей сути так же основываются на ядерно-магнитном резонансе. Важнейшей из таких специализированных методик является магнитно-резонансная спектроскопия.

Суть исследовательской методики

Современные исследовательские клиники проводят магнитно-резонансную спектроскопию с применением специализированного оборудования. Такой метод исследования определяет биохимические изменения, которые вызываются различными патологическими состояниями, в разных участках человеческого организма.

Протонная магнитно-резонансная спектроскопия основывается на изменениях резонансной частоты протонов, из которых состоят всевозможные химические соединения. Такой процесс в медицине принято называть химическим сдвигом, что определяет различия частот пиков спектра.

Единицей измерения химического сдвига принято считать миллионную долю (ррт). На сегодняшний день протонная магнитно-резонансная спектроскопия подразделяется на ту, что проводится по одновоксельной методике, и мультивоксельную, которая может одномоментно определять спектры из нескольких участков головного мозга.

В современной медицине применяется еще одна разновидность спектроскопии – мультиядерная, учитывающая магнитно-резонансные сигналы фосфорных, углеродных и некоторых иных ядер.

При одновоксельной магнитно-резонансной спектроскопии анализу подлежит лишь один воксел или участок мозга человека. При анализе состава частот спектра выбранного воксела специалисты получают определенное метаболитное распределение химического сдвига в миллионных долях. При этом по соотношению в спектре метаболитных пиков, уменьшению или увеличению их высот можно неинвазивным путем оценить протекающие в тканях биохимические процессы.

Мультивоксельная спектроскопия предоставляет спектральные значения сразу нескольких необходимых при исследовании вокселов, которые можно сравнить для получения целостности картины исследуемого участка.

Данные мультивоксельной магнитно-резонансной спектроскопии позволяют строить карту среза по параметрам, где цветовыми маркерами обозначены концентрации необходимых метаболитов, а распределенность метаболитов в срезе визуализирована и предоставляет взвешенное по параметру химического сдвига изображение.

По характеру исследуемых тканей магнитно-резонансная спектроскопия может подразделяться на:

МР-спектроскопию, которая проводится на внутренних органах;
МР-спектроскопию, областью исследования которой выступает биологическая жидкость.

Наиболее частым спектром применения методики выступает анализ мышечной ткани, поскольку она не подлежит ни одному другому неинвазивному методу диагностики и может быть обследована только путем применения биопсии.

Области применения диагностики

Рассматриваемая диагностика позволяет расшифровывать процессы метаболизма тканей различных органов при помощи получаемых магнитно-резонансных спектров. Обменные процессы организма, в большинстве случаев, нарушаются гораздо раньше, чем пациент начинает ощущать какие-то симптомы того или иного заболевания.

Вот почему важно своевременно применять магнитно-резонансную спектроскопию, которая поможет выявить отклонения на ранних стадиях болезни и принять соответствующие меры по предотвращению ее прогрессирования. К тому же, данная методика для отдельных анатомических областей организма человека является единственной неинвазивной диагностической процедурой, которая известна на сегодняшний день.

Для диагностики энергетического показателя метаболического процесса сердечной мышцы без введения радиоактивных средств магнитно-резонансная спектроскопия является единственно возможным методом обследования.

При сочетании методики с результатами магнитно-резонансной томографии врач получает общую клиническую картину кардиологических параметров – размеров сердца, структуры миокарда и нарушений кровообращения в нем, функциональных расстройств. Также вышеназванная диагностика помогает контролировать ход лечения ишемической болезни сердца, различной гипертрофии, сердечной недостаточности.

При неврологических патологиях магнитно-резонансная спектроскопия позволяет уточнить диагноз, различая, например, рассеянный склероз и нейрооптикомиелит. При расстройствах психики важным является та особенность данной диагностики, которая помогает рассмотреть различные биохимические процессы в мозговых клетках.

Данная методика широко применима для оценивания всевозможных новообразований в головном мозге. Несмотря на отсутствие гистологических данных о возникшем новообразовании, исследователи говорят об определенных соотношениях рассматриваемых в ходе диагностики показателей и возникновении пика лактата. Таким образом, большинство случаев магнитно-резонансной спектроскопии опухолевых тканей способно предоставить дифференциацию возникших новообразований по принципу злокачественности.

В клинических условиях при послеоперационных диагностиках данная методика свидетельствует об успешности проведенного хирургического вмешательства либо о продолжении роста рассматриваемой опухоли, ее рецидиве, лучевом некрозе.

Еще одним аспектом использования магнитно-резонансной спектроскопии является процесс разграничения впервые обнаруженных первичных или вторичных патологий, их дифференциация по демиелинизирующим и инфекционным процессам.

Показательными являются в данном разрезе диагностированные случаи абсцессов, опирающиеся на диффузионно-взвешенные изображения.

Так, при отсутствующих пиках основных метаболитов при абсцессе отмечается возникновение пиков липид-лактатного комплекса и специфичных абсцессу пиков – например, продуктов анаэробного бактериального гликолиза и результатов протеолиза.

В медицинских источниках часто исследуется эффективность МР-спектроскопии при метаболических нарушениях и дегенеративных поражениях белого вещества мозга у детей, эпилепсии, черепно-мозговых травмах, ишемиях головного мозга и прочих заболеваниях.

Показания и противопоказания для МРС

Рассматриваемая диагностика, аналогично магнитно-резонансной томографии, основана на ядерно-магнитном резонансе, но ее результатом не выступают снимки.

Методика помогает рассматривать правильность распределения в тканях продуктов метаболических процессов, основываясь на их молекулярных особенностях.

Среди основных состояний и заболеваний, при которых пациентам показано прохождение магнитно-резонансной спектроскопии, выделяют эпилепсию, ишемическую болезнь (местное малокровие), болезни Альцгеймера и Паркинсона, всевозможные воспалительные процессы, травмирование тканей, возникновение новообразований в головном мозге.

Поскольку метаболизм здоровых и пораженных тканей значительно отличается, проведение данного вида исследования помогает диагностировать и начать лечить проблему на самой ранней стадии, что чаще приводит к успешному результату.

Среди главных противопоказаний к процедуре специалисты называют искусственный водитель ритма. В случае наличия протезирования внутреннего уха либо искусственного сердечного клапана важно своевременно информировать об этом врача и предоставить ему подробное описание или аннотацию имеющегося протеза.

Также, поскольку исследование проводится в закрытом пространстве – продолговатой кабине, при наличии боязни таких пространств необходимо сообщить об этом специалисту, чтобы он мог прописать пациенту седативные (успокоительные) препараты.

Методика исследования, описанная выше, является многообещающей, поскольку при ее сочетании с другими обследованиями точность поставленного диагноза обычно достигает 90%. Иногда случаются неточности в связи с особенностью опухолевой ткани, которая может не сильно отличаться от нормальной по содержанию холина и степени зрелости.

В остальных случаях данное исследование очень информативно показывает специалистам, что происходит с обследуемым участком.