способ визуализации базилярной артерии на низкопольном магнитно-резонансном томографе

Формула изобретения

Способ визуализации базилярной артерии на низкопольном магнитно-резонансном томографе с использованием фазово-контрастного метода получения изображения и Т2-взвешенного протокола исследования, отличающийся тем, что изображение получают путем наклона фронтальной плоскости сечения головного мозга к аксиальной, параллельно ходу базилярной артерии, а вместо стандартного протокола исследования задают следующие параметры: время повторения интервала (time repetition, TR)=3500 мс; время эхо (time echo, TE)=117 мс; количество срезов (No. Slices)=8; толщина среза (Thickness slices)=5 мм; поле зрения (field-of-view) - 230; матрица 256×182, количество сбора данных (No. Acquisition) - 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неврологии и кардиологии, предназначено для исследования состояния базилярной артерии на низкопольном магнитно-резонансном томографе с использованием косых сечений головного мозга и измененного Т2 - взвешенного протокола исследования.

При оценке кровообращения в вертебробазилярном бассейне особое значение придается состоянию самой базилярной артерии, особенностям ее формирования, положения в краниовертебральном переходе. При этом основным диагностическим методом ее визуализации остается рентгеноконтрастная ангиография, которая небезопасна для пациента, сопряжена с определенными техническими сложностями, инвазивностью.

Известны способы визуализации сосудов на магнитно-резонансном томографе, направленные на получение усиления сигнала от движущейся крови (методики "time - of flight", 2D и 3D-TOF), которые позволяют реконструировать ход сосуда и определить его внутренний диаметр по максимуму сигнала от потока крови [1].

Основным недостатком методики "time - of flight", 2D и 3D-TOF при проведении магнитно-резонансной ангиографии является невозможность визуализации толщины сосудистой стенки, наличие артефактов за счет турбулентных потоков, что в конечном итоге ведет к ложноположительным заключениям, а иногда и к ошибочным диагнозам. Это особенно характерно для локальных сосудистых расширений, аневризм, углового слияния сосудов, оценке позвоночных артерий в их проксимальном отделе. При этом введение контрастного препарата, хотя и улучшает визуализацию сосудистого русла меньшего калибра, в целом, все равно не решает данной проблемы, так как визуализируется при построении ангиограммы лишь внутренний просвет потока.

Известен также способ получения изображения в магнитно-резонансной ангиографии, основанный на оценке фазово-контрастных взаимоотношений, полученных по спин-эхо методу. В этом случае сигнал потока от движущейся крови отсутствует и просвет сосуда выглядит темным [2, 3].

Данный способ оценки состояния сосудов наиболее близок к предлагаемому автором способу визуализации базилярной артерии и может служить прототипом.

Основным недостатком данного способа является невозможность визуализации сосудов мелкого диаметра из-за их извитого хода и отсутствия протоколов исследования, разработанных для этих целей.

Отмеченные выше способы хорошо оптимизированы для сверхпроводящих томографов, имеющих высокую напряженность магнитного поля, превышающих 1 Тл и обладающих, в связи с этим, достаточным МР-сигналом и быстродействием. В меньшей степени они адаптированы для низкопольных систем, где их применение ограничено разрешающей способностью.

Применение же фазово-контрастного метода в стандартных последовательностях получения изображения, даже в трех взаимно перпендикулярных сечениях предполагает, что фронтальное сечение проходит перпендикулярно аксиальному срезу. Наложенный пакет срезов во фронтальной плоскости характеризуется стандартными показателями, а именно толщиной среза, их количеством и дистанционным шагом - расстоянием, на которые срезы отстоят друг от друга. Стандартный протокол исследования строится таким образом, чтобы количество налагаемых срезов, их толщина были достаточными для захвата всего исследуемого объема - в данном случае головного мозга. От количества срезов и их толщины зависит и такой параметр, как соотношение сигнал: шум и, следовательно, контрастность и яркость в получаемом изображении, и что особенно важно, время проведения исследования, которое в стандартном протоколе на низкопольном томографе составляет около 8-ми минут.

Таким образом, при исследовании головного мозга на низкопольном магнитно-резонансном томографе по методу, взятому за прототип, фактически задается усредненный протокол с основной задачей захватить весь объем исследуемой зоны. Наложенные таким образом срезы отстоят друг от друга на 6-8 мм. Полученное в таких условиях фронтальное сечение проходит через базилярную артерию под косым углом, а потому оценка положения базилярной артерии в краниовертебральном переходе, из-за ограниченного участка визуализации артерии, как правило, затруднена. К тому же, толщина стандартного среза фронтальной плоскости составляет 6 мм, что с учетом межсрезового расстояния (обычно 0,25 см) усиливает "эффект прерывистости" исследуемого участка.

Цель изобретения - повышение чувствительности способа за счет улучшения визуализации базилярной артерии в краниовертебральном переходе и возможности оценить состояние сосудистой стенки.

Поставленная цель достигается техническим решением, представляющим собой модификацию существующего фазово-контрастного метода получения изображения. Предлагаемый авторами способ отличается тем, что вместо стандартного фронтального сечения головного мозга получают изображение путем наклона фронтальной плоскости к аксиальной параллельно ходу базилярной артерии. Затем вместо стандартного протокола получения изображения, задают следующие параметры: время повторения интервала (time repetition, TR)=3500 мс; время эхо (time echo, ТЕ)=117 мс; количество срезов (No. Slices)=8; толщина среза (Thickness slices)=5 мм; поле зрения (field-of-view) - 230; матрица 256×182, количество сбора данных (No. Acquisition) - 1. Пакет измененных срезов во фронтальной плоскости накладывается параллельно скату основной кости, вдоль предполагаемого хода базилярной артерии. При использовании авторского протокола исследования время получения одного пакета срезов на низкопольном томографе составляет не более 3 минут.

Новым в предлагаемом способе является использование наклонного фронтального сечения и основные параметры получения изображения.

Новые признаки позволяют визуализировать базилярную артерию не отрывочными сегментами, а на всем протяжении - от момента ее формирования до деления на задние мозговые ветви, при этом отчетливо визуализируется как просвет сосуда, так и его стенка, что позволяет оценить базилярную артерию, ее внутренний и наружный диаметр, а следовательно, и повысить чувствительность способа.

Кроме того, при угловом наклоне плоскости сканирования более тщательно удается оценить проксимальный отдел позвоночных артерий в краниовертебральном переходе, который наиболее часто подвержен повреждению при остеохондрозе шейного отдела и может быть одной из причин синдрома позвоночных артерий.

Новые существенные признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области, и не являются очевидными для специалиста.

Идентичной совокупности признаков не обнаружено в изученной литературе.

Предлагаемый в качестве изобретения способ может быть использован в практической медицине.

Исходя из вышеизложенного следует считать данное техническое решение соответствующим критериям охраноспособности: "Новизна", "Изобретательский уровень", "Промышленная применимость". Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей.

На фиг.1 представлено изображение, полученное на низкопольном магнитно-резонансном томографе с использованием стандартного пакета ангиопрограммы по время - пролетному методу, (2D-time - of flight).

На фиг.2а - представлен порядок наложения пакета срезов во фронтальной плоскости при получении изображения согласно установленным правилам эксплуатации томографа.

На фиг.2б представлено изображение головного мозга, полученное при использовании также стандартного протокола в Т2 режиме, во фронтальной плоскости, взятого за прототип метода, на котором позвоночные артерии при формировании базилярной визуализируются отрывочными сегментами (показано стрелкой).

На фиг.3 представлен порядок наложения пакета срезов, получаемого авторами с учетом наклона плоскости сечения и измененного протокола исследования.

На фиг.4 (а, б, с, д) показана серия изображений базилярной артерии, получаемой авторами при использовании собственного протокола и порядка наложения срезов.

Способ осуществляют следующим образом: после стандартной укладки больного и получения изображения по протоколу ориентировки (скаута) в сагиттальном сечении, накладывают стандартные аксиальные и сагиттальные сечения. На полученное сагиттальное изображение накладывается пакет фронтальных срезов параллельно скату вдоль предполагаемого хода базилярной артерии. При постановке конкретной задачи перед исследователем по оценке хода базилярной артерии, ее толщины, состояния сосудистой стенки, возможно получение изображения путем наложения проекционных срезов сразу на первое ориентировочное скаут-изображение, полученное в сагиттальной плоскости. При этом для исключения прерывистости хода базилярной артерии и получения изображения оптимального качества изменяют стандартный протокол исследования следующим образом: время повторения интервала (time repetition, TR)=3500 мс; время эхо (time echo, ТЕ)=117 мс; количество срезов (No. Slices)=8; толщина среза (Thickness slices)=5 мм; поле зрения (field-of-view - 230), матрица 256×182, количество сбора данных (No. Acquisition) - 1. Угол наклона фронтальной плоскости идет параллельно скату основной кости. Оптимизация протокола и изменение его параметров, а также последовательности наложения срезов позволяет проследить особенности хода базилярной артерии от места ее формирования до деления на левую и правую задние ветви. При этом фактически получается протокол быстрого сканирования, который кроме базиллярной артерии дает возможность оценить и состояние окружающих тканей - ствола мозга, моста, селлярной области, суб- и супратенториальных структур. Полученное по авторскому протоколу изображение оптимально подчеркивает фазовоконтрастность потока крови в базилярной артерии, что позволяет наряду с внутренним просветом сосуда определить толщину его стенки и наличие или отсутствие аневризматических расширений.

Клинический пример: Больной П, 65 лет, вес 85 кг. При поступлении предъявлял жалобы на повышение уровня артериального давления до 180/100, головные боли, головокружения, усиливающиеся при повороте головы вправо, колющие боли в сердце, не связанные с физической нагрузкой. При детальном клиническом обследовании был поставлен диагноз гипертонической болезни 2 ст. с сопутствующим остеохондрозом шейного отдела позвоночника. По данным ультразвукового исследования, предполагавшего гипоплазию правой позвоночной артерии и в связи с подозрением на возможный синдром позвоночной артерии справа, высказывалось предположение о наличии вертебробазилярной недостаточности. Для уточнения ее причин, оценки вещества головного мозга и состояния базилярной артерии в краниовертебральном переходе больному была проведена магнитно-резонансная томография в аксиальных (Т2), сагиттальных (Т1) и фронтальных сечениях с использованием пакета ангиопрограмм для внутрикраниальных артерий и предлагаемого автором протокола исследования.

Как видно из фиг.1, изображение основной артерии, полученной по время пролетному методу (time-of-flight), отражает только внутренний просвет сосуда в виде усиленного яркого (на фиг.1 белого цвета) сигнала. На качество визуализации просвета сосуда с током крови оказывают влияние внутренний контур сосуда, его извитой ход, турбулентные течения крови. Окружающие ткани мозга при реконструкции изображения отсечены, поэтому не визуализируются, т.к. томограмма сосудов строится только по максимуму сигнала. Такой принцип построения изображения дает возможность визуализировать извитой ход сосуда, проследить ход внутреннего просвета на протяжении, но не позволяет охарактеризовать окружающие артерию ткани и толщину ее стенки у больного.

Фиг.2а приводится для того, чтобы показать, как накладываются фронтальные стандартные сечения по правилам эксплуатации томографа. Как видно из представленного чертежа, наложение фронтальных срезов должно проходить перпендикулярно аксиальным срезам, которые накладываются вдоль линии, проходящей через слуховой проход и глазницу.

Фиг.2б отражает результат, полученный в ходе стандартного наложения срезов во фронтальной плоскости до модификации протокола, взятого за прототип. Как видно из фиг.2б, при наложении пакета срезов во фронтальной плоскости сечения проходят через ствол мозга и базилярную артерию под косым углом, что позволяет визуализировать ее лишь на отдельных участках, в виде отрывистых сегментов, а не на всем протяжении, что затрудняет ее визуализацию и интерпретацию полученных данных.

Фиг.3 показывает порядок наложения срезов в модификации автора для визуализации базилярной артерии. Пакет из косых фронтальных сечений с заданными изменениями протокола накладывается вдоль предполагаемого хода базилярной артерии, параллельно скату основной кости.

Фиг.4 (а, б, с, д) - представляет результирующие серии Т2-взвешенных изображений, полученных в ходе модифицированного протокола и измененного порядка наложения сечений. Как видно из фиг.4, базилярная артерия видна практически на всем протяжении от момента слияния позвоночных до разветвления на задние мозговые ветви (фиг.4 а, б). Хорошо прослеживается внутренний просвет артерий, составляющий в норме 3-4 мм, толщина сосудистой стенки (в норме 0,5-1 мм), а также окружающие базилярную артерию структуры и ткани, чего не удавалось выделить по время пролетному и стандартному способам, показанным на фиг.1 и 2б, до модификации протоколов исследования.

И только наложение результирующих срезов, по авторскому протоколу, представленных на фиг.4 (а-б) позволяет увидеть базилярную артерию практически на всем протяжении от момента слияния позвоночных до разветвления на задние мозговые ветви. Хорошо прослеживается внутренний просвет артерий, видна асимметрия правой и левой позвоночной артерии. Четко удается видеть преобладающий левосторонний тип слияния позвоночных артерий и гипоплазированную правую позвоночную артерию.

На фиг.4 (с-д) представлены изображения базилярной артерии, полученные по авторскому протоколу у других пациентов с диагнозом гипоплазии правой позвоночной артерии (Фиг.4с) и высоким формированием базилярной артерии (Фиг.4д). На обоих чертежах виден преимущественно левосторонний тип формирования базилярной артерии, четко прослеживаются гипоплазированные ветви правой позвоночной артерии, легко определяется внутренний и наружный диаметр базилярной артерии и толщина сосудистой стенки.

Таким образом, на основании полученных результирующих изображений, проведенных по способу предлагаемому авторами, с учетом изменения протокола исследования и параметров получения изображения, а также самой методики получения данных, можно убедительно говорить о значительном повышении чувствительности способа диагностики. В данных клинических примерах асимметрия слияния позвоночных артерий, левосторонний тип формирования базилярной артерии, равномерность хода правой позвоночной артерии при значительном ее сужении по сравнению с контралатеральной стороной, убедительно свидетельствует о гипоплазии правой позвоночной артерии. Кроме того, удается проследить как ширину просвета сосуда, так и толщину сосудистой стенки базилярной артерии на протяжении ее хода.

Данный способ может быть использован во всех медицинских учреждениях, имеющих в своем распоряжении низкопольные магнитно-резонансные томографы, не говоря уже о томографах аналогичного класса (Magnetom Open, Siemens), где данный протокол может быть просто перенесен для практического использования.

Предлагаемый авторами способ апробирован на 50 больных. Он показал высокую чувствительность и специфичность, что значительно повышает точность постановки диагноза, сокращает время обследования и, как следствие этого, снижает лучевую нагрузку на пациента, уменьшает затраты на обследование.

Источники информации

1. Беличенко О.И., Дадвани С.А., Абрамова Н.Н., Терновой С.К. Магнитно-резонансная томография в диагностике цереброваскулярных заболеваний. - М.: Видар, 1998. - c.29

2. Duerinckx A., Urman N. Two-dimensional coronary Mr angiography: analysis of initial clinical results //Radiology. 1994. V193. P.731-738.; Edelman R.R., Matle H.P., Atkinson D.J. et al. MR-angiography //A.J.R. 1990. V.154. P.937-946).

3. J.Huston III and R.L.Ehman, Comparison of Time-of-Flight and Phase-Contrast MR Neuroangiographic Techniques. Radiographies 13 (1993) p.5-19.