Мрт головного мозга программа swi

Введение

С появлением методов МРТ, которые чрезвычайно чувствительны к парамагнитным продуктам крови, таких как T2*-градиентного эхо (GRE) и взвешенных по магнитной восприимчивости последовательностей (SWI), церебральные микрокровоизлияния (CMBs) были обнаружены у все возрастающего числа пациентов. CMBs определяются как небольшие, округлые, однородные, гипоинтенсивные очаги на T2*-GRE или SWI.
CMBs очень часто встречаются у пожилого населения и их распространенность увеличивается с возрастом. Клиническая значимость остается неоднозначной. Мы ретроспективно изучили МРТ головного мозга 1200 пациентов из системы PACS. Аксиальные T2, T1 и SWI изображения сравнивались, а затем были соотнесены с клиническими проявлениями и окончательным диагнозом пациента. Встречаемость CMBs была самой высокой у пациентов с предшествующей историей травмы и внутримозговым кровоизлиянием. На втором и третьем местах пациенты с предшествующей историей инсульта/гипертонической энцефалопатии и нейродегенеративными заболеваниями, такими как амилоидная ангиопатия, болезнь Альцгеймера. Другие причины, обнаруженные в нашем исследовании, включают CADASIL, CARASIL, CMBs из-за сердечной патологии (эндокардит, миксома и протезированный сердечный клапан), болезнь Фабри, васкулит, постРТ, болезнь Мойа-Мойа, PRES и заболевания крови.
Мы вкратце обсудим физику последовательности SWI и ее роль в обнаружении мозговых микрокровоизлияний. Мы даем алгоритмический подход к оценке и картированию CMBs с вниманием к их клинической значимости.

Перевод презентации «Cerebral Microbleeds: Imaging Patterns, Interpretation and Relevance»

Перевод на русский: Симанов В.А.

Принципы SWI

Изображения взвешенные по восприимчивости (SWI) представляет собой 3D, flow-compensated, radiofrequency spoiled gradient-recalled echo последовательность, которая использует различия восприимчивости между тканями. Для выявления этих различий SWI сочетают магнитудные и фазовые изображения (рис. 1).

Магнитная восприимчивость является естественным свойством тканей, которое отражает магнитный ответ вещества на внешнее магнитное поле. Различия восприимчивости между веществами приводят к локальной неоднородности магнитного поля, и, как следствие, более быстрой Т2*-релаксации, что приводит к потере сигнала на МР-последовательностях, чувствительных к T2*-эффектам.

T2*-GRE последовательность очень чувствительна к эффекту восприимчивости и значительно превосходит Т2-взвешенные спин-эхо последовательности в обнаружении продуктов крови. Степень «blooming-эффекта» зависима от параметров МРТ. В частности, последовательности с более длинным временем эхо обнаруживают больше микрокровоизлияний (и делают их больше), чем  с более коротким. Это связано с увеличением дефазировки локального МР-сигнала.

Электроны и парамагнитные эффекты 

SWI очень чувствительны к кровоизлияниям, кальцию, отложениям железа, медленной венозной крови, и, таким образом, более совершенны, по сравнению с Т2*GRE последовательностями. Потеря сигнала на SWI прямо пропорциональна количеству неспаренных электронов, присутствующих в ткани ( рис. 2 ).

• Визуализация мозговых вен зависит от парамагнитных свойств дезоксигемоглобина, в котором атом железа содержит четыре неспаренных электрона.
• В подострой стадии кровоизлияния, SWI использует парамагнитные свойства метгемоглобина. Атом железа в состоянии окисления содержит пять неспаренных электронов.
• В старых геморрагических поражениях, Т2* деградация сигнала, видимая на SWI, обусловлена суперпарамагнитными свойствами гемосидерина, который содержит большое количество неспаренных электронов.
• Кальций, является диамагнетиком, лишенным неспаренных электронов, что вызывает фазовый сдвиг. Фазовые изображения чувствительны к изменениям в магнитном поле, вызванным различными компонентами в тканях.

Кальцификация vs отложения железа на SWI
SWI открывает окно возможностей для обнаружения отложений кальция и железа в тканях головного мозга с использованием фазовых изображений, из — за локальных эффектов восприимчивости тканей. Кальций диамагнитен и лишен неспаренных электронов, но порождает слабую локальную неоднородность поля, которая ведет к фазовым изменениям. Фазовый сдвиг, индуцированный кальцием, показывает отрицательную фазу (в left-handed МР-системах), таким образом, кальций гипоинтенсивен на фазовых изображениях ( рис. 3  ).
Точно так же, SWI с использованием отфильтрованных фазовых изображений может обнаружить негемовые отложения железа в головном мозге, преимущественно в виде ферритина и трансферрина. Парамагнитное негемовое железо показывает положительный сдвиг фазы (positive phase shift) и, таким образом, выглядит гиперинтенсивным на фазовых изображениях.

Дифференциальный диагноз церебральных микрокровоизлияний

• Спорадическая болезнь мелких церебральных сосудов:  Гипертоническая артериопатия 

Пациенты с микрокровоизлияними были значительно старше и имели более высокую частоту гипертензии. Также наблюдалась сильная корреляция между гиперинтенсивными изменениями в белом веществе и количеством микрокровоизлияний. Гипертония является установленной причиной болезни мелких сосудов и обширные гиперинтенсивные изменения в белом веществе, как сообщалось, представляют собой связанные с микроангиопатией повреждения тканей. Эти микрокровоизлияния наиболее часто расположены в чечевицеобразных ядрах, таламусах и кортикально-субкортикальных областях, где обычно наблюдаются симптоматические гематомы ( рис. 4 )

• Спорадическая болезнь мелких церебральных сосудов: Церебральная амилоидная ангиопатия

Церебральная амилоидная ангиопатия (САА) характеризуется наличием гомогенных эозинофильных отложений в кортикальных и менингеальных сосудах, что приводит к люминальным стенозам и фибриноидному некрозу. Это делает сосуды хрупкими и увеличивает тенденцию к кровотечению. Церебральная амилоидная ангиопатия не имеет корреляции с гипертонией, сахарным диабетом или атеросклерозом. При визуализации может быть представлена поверхностными лобарными гематомами, обычно с субкортикальным или субарахноидальным распространением. Фокальное или пятнистое / сливное поражение белого вещества (70%), и/или негеморрагическая диффузная энцефалопатия. GRE и T2 могут показать мультифокальные мелкие темные включения ( рис. 5 ).

• Нейродегенеративные заболевания: болезнь Альцгеймера

Отложения железа встречаются при болезни Паркинсона, болезни Хантингтона, болезни Альцгеймера, рассеянном склерозе, амиотрофическом боковом склерозе и пантотенаткиназа-ассоциированной нейродегенерации. Возможность измерения количества негемового железа в головном мозге способствует лучшему пониманию прогрессирования заболевания, а также может помочь в прогнозировании результатов лечения. Лобарные кровоизлияния описаны в более чем 20% (в диапазоне от 15 до 32%) пациентов со спорадической болезнью Альцгеймера. В противоположность этому, церебральные кровоизлияния значительно менее распространены при других причинах деменции, таких как лобно-височная деменция, кортикобазальная дегенерация, деменция с тельцами Леви и прогрессирующий супрануклеарный паралич. Их распределение предполагает, что лобарные кровоизлияния при болезни Альцгеймера отражают лежащую в основе церебральную амилоидную ангиопатию. 

• Наследственные нарушения мозгового кровообращения: CADASIL

Церебральная аутосомно-доминантная артериопатия с субкортикальными инфарктами и лейкоэнцефалопатией (CADASIL) представляет собой наследственное заболевание, являющееся результатом мутации в гене Notch3, расположенном на хромосоме 19q12. Как правило, это пациенты с прогрессирующим снижением когнитивных функций, мигренью с аурой, нарушением настроения и малыми инфарктами. Проявления на МРТ включают в себя изменения белого вещества на Т2-взвешенных изображениях, лакунарные инфаркты на T1-взвешенных изображениях и церебральные микрокровоизлияния. Изменения белого вещества в перивентрикулярном распределении с характерным вовлечением передних отделов височных долей, мозолистого тела и наружной капсулы ( рис. 6 ). Лакунарные инфаркты обычно наблюдаются в капсулостриарной области, таламусах и мосте. Церебральные микрокровоизлияния, также как лакунарные инфаркты и атрофия мозга, связаны со снижением когнитивных функций.

• Церебральные микрокровоизлияния, связанные с  заболеваниями сердца

Различные кардиологические состояния могут выступать в качестве основного источника эмболии, которая может проявляться в виде ТИА, ишемии или кровотечения в головном мозге. Частые состояния, которые могут привести к микрокровоизлияниям, включают инфекционный эндокардит, предсердную миксому и протезированные клапаны. Церебральные микрокровоизлияния не являются редкостью у пациентов с приобретенным инфекционным эндокардитом (57% в группе с эндокардитом, по сравнению с лишь 15% в контрольной группе) ( рис. 7 ). Кровоизлияния, как правило, происходили в корковых бороздах, что можно объяснить тем фактом, что некоторые из поражений, могли быть грибковыми аневризмами. 

• Церебральные микрокровоизлияния, связанные с  гематологическими заболеваниями

Различные гематологические заболевания могут увеличить риск ишемического инсульта или внутримозгового кровоизлияния. Это может быть вызвано нарушениями в показателях крови, повреждением стенки сосуда или их комбинацией. Внутричерепные кровоизлияния часто встречаются при лейкемии и тромбоцитопении, из — за истощения фактора коагуляции или вследствие бластной фазы заболевания. Осложнения ЦНС происходят у 2-4% пациентов с лейкемией/месяц. (Рис. 8 ). Вовлечение ЦНС при лейкемии может быть прямым  — в результате опухолевого поражения нервной ткани, инфильтрации нервной ткани опухолевыми клетками или внешней компрессии нервной ткани внемозговой опухолевой массой, непосредственного вовлечения кровеносных сосудов, что приводит к их окклюзии и ишемии, или косвенным — из — за инфекции, лекарственной и радиационно-индуцированной нейротоксичности и электролитных нарушений.

• Синдром задней обратимой энцефалопатии (PRES)

PRES — нейротоксическое состояние, связанное с широким диапазоном условий, чаще с гипертензией, эклампсией или использованием циклоспорина после трансплантации органов. Клиника обычно представлена комбинацией головной боли, изменения психического состояния, потери зрения и судорог. На МРТ — симметричные области гиперинтенсивного сигнала на FLAIR, чаще всего в теменных и затылочных долях, отражающие вазогенный отек (Рис. 9 ). Раньше считалось, что кровоизлияния – нетипичное проявление PRES, однако,  при использовании SWI они встречаются у 17-58% пациентов. Предполагается, что церебральные микрокровоизлияния, в контексте PRES, связаны с дисфункцией эндотелиальных клеток.

• Почечная недостаточность и микрокровоизлияния  

Точная причина церебральных микрокровоизлияний в случаях с почечной недостаточностью не определена. Однако, увеличение частоты микрокровоизлияний  было описано у пациентов с хронической почечной недостаточностью, поддерживаемой на гемодиализе. Cho и др. провели ретроспективный анализ 152 пациентов с острым ишемическим инсультом, в исследованиях которых были GRE-изображения. Они обнаружили сильную связь между нарушением функции почек и наличием микрокровоизлияний. Ryu и др. обнаружили связь хронической болезни почек без диабета с церебральными микрокровоизлияниями, но не у больных с сахарным диабетом.

• Черепно-мозговая травма

Церебральные микрокровоизлияния в контексте черепно-мозговой травмы являются проявлением диффузного аксонального повреждения, возникающего после ротационного ускорения и торможения мозга. Травматические микрокровоизлияния обычно можно отличить от кровоизлияний вследствие спорадической болезни мелких сосудов, с помощью анамнеза и других особенностей визуализации травмы головного мозга. Распределение травматических микрокровоизлияний, как правило, происходит на границе серого и белого вещества, особенно в лобной и височной долях, и в мозолистом теле (рис. 10 ).

• Каверномы мозга

Кавернозные мальформации являются четко очерченными узлами кластеров расширенных эндотелиальных сосудов с отсутствием нервной ткани между ними. Типичный внешний вид  — ободок гемосидерина с ядром, имеющим смешанную интенсивность сигнала (обусловлена кровоизлияниями с различной давностью), с характерным внешним видом «попкорна». Мелкие (тип IV) каверномы проявляются как точечные гипоинтенсивные поражения на Т2*-GRE и могут быть неотличимы от церебральных микрокровоизлияний ( рис. 11 ). Большинство каверном, как полагают, врожденного происхождения, и имеют частоту до 0,5%. Сообщалось о радиационно-индуцированных каверномах и капиллярных телеангиоэктазиях, возникающих, как предполагается, из — за гиалинизации и фибриноидного некроза мелких артериол. Они также ответственны за минерализирующую микроангиопатию с дистрофической кальцификацией и обычно наблюдаются у детей, получавших химио- и лучевую терапию. Каверномам требуется больше времени, чтобы развиться после лучевой терапии, с латентным периодом в диапазоне от 1 до 26 лет. 

Клиническое значение микрокровоизлияний

• Когнитивная способность:

​Болезнь мелких сосудов считается основной причиной сосудистых когнитивных нарушений. Роль микрокровоизлияний остается неопределенной. Экспериментальные исследования показывают, что CMBs не являются клинически «молчаливыми» для когнитивной функции. Документально доказана ассоциация CMBs с исполнительной дифункцией, скоростью и дисфункцией внимания. В исследовании Rotterdam Scan Study наличие множественных (≥5) CMBs, особенно в строго долевом распределении, было связано с худшей когнитивной функцией, даже после корректировки на сосудистые факторы риска и другие визуальные маркеры болезни малых сосудов.

• Маркер рецидива кровоизлияния:

В случае амилоидной ангиопатии долевые CMBs являются предиктором высокого будующего риска рецидива симптоматического внутримозгового кровоизлияния.

• Маркер повторного инсульта:

У пациентов с CMBs, особенно с долевым или смешанным, но не глубоким распределением, было обнаружено увеличение риска рецидива, в основном касающееся ишемических событий, скорее чем внутримозгового кровоизлияния ( Рис. 12 ).

• Антикоагулянтная терапия и CMBs:

Определение CMBs и исключение ранних изменений, характерных для амилоидной ангиопатии, играют важную роль у пациентов, нуждающихся в долгосрочной антикоагулянтной терапии. Было документально подтверждено, что эти пациенты имеют более высокий риск внутричерепного кровоизлияния, по сравнению с соответствующей возрастной контрольной группой. Так надежное обнаружение CMBs (особенно множественных долевых CMBs) в будущем может оказать непосредственное влияние на принятие решений о  лечении антикоагулянтами. Небольшое проспективное исследование показало, что аспирин может быть связан с рецидивирующими долевыми внутримозговыми кровоизлияниями у больных с церебральной амилоидной ангиопатией.

Заключение

• С развитием методов МРТ (градиентное эхо и  последовательности взвешенные по восприимчивости) парамагнитные продукты крови, микрокровоизлияния чаще встречаются при рутинной МРТ головного мозга.

• Встречаемость CMBs является самой высокой у пациентов с предшествующей историей травмы и внутримозгового кровоизлияния, затем у пациентов с предшествующей историей инсульта/гипертонической энцефалопатии и нейродегенеративными заболеваниями.

• Ранее считавшиеся неспецифическими и доброкачественными, микрокровоизлияния ассоциированы с различными неврологическими расстройствами, в частности, нейродегенеративными заболеваниями, рецидивирующим кровотечением, инсультами и антикоагулянтной терапией.