способ диагностики необратимости восстановления тяжелых двигательных нарушений у больных с ишемическими инсультами полушарной локализации в хронической стадии

Формула изобретения

Способ диагностики необратимости восстановления тяжелых двигательных нарушений у больных с ишемическими инсультами полушарной локализации в хронической стадии, включающий исследование кортикоспинального тракта (КСТ) головного мозга в режиме диффузно-тензорной магнитно-резонансной томографии (ДТ МРТ) и расчет фракционной анизотропии (ФА), отличающийся тем, что рассчитывают индекс ФА в области передних двух третей заднего бедра внутренней капсулы, основания ножки мозга, верхнего уровня основания варолиева моста по формуле:

,

где ФА сп - ФА на стороне поражения;

ФА зс - ФА на здоровой стороне,

и при показателях фракционной анизотропии во внутренней капсуле ниже 50%, в ножке мозга ниже 42%, в варолиевом мосту ниже 63% диагностируют необратимость двигательных нарушений.

Описание изобретения к патенту

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.

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/мм², 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 (мм3)	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.