способ диагностики детского церебрального паралича (дцп)

Формула изобретения

Способ диагностики детского церебрального паралича (ДЦП), включающий выполнение магнитно-резонансной томографии, отличающийся тем, что получают срединное сагиттальное изображение головного мозга, выделяют изображение контура мозолистого тела, проводят корегистрацию изображения по плоскости передней и задней комиссуры, разбивают изображение на анатомические части и выделяют: колено (СС2), передний отдел ствола мозолистого тела (СС3), перешеек мозолистого тела (СС6), валик мозолистого тела (СС7), определяют на изображении суммарную площадь в пикселях, рассчитывают диагностический индекс (Y) по формуле: Y=((CC2+CC3)·CC6)/(CC7·K), где K - нормирующий коэффициент 200 и при значении Y меньше 1 диагностируют ДЦП.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины: к педиатрии, психоневрологии, медицинской радиологии с методами нейровизуализации, в частности к ранней диагностике детского церебрального паралича (ДЦП). Кроме этого модификацию предлагаемого способа возможно применять для диагностики других неврологических заболеваний. При использовании способа диагностики в раннем возрасте изобретение может использоваться с целью профилактики ДЦП, способствуя своевременному применению комплексных, адекватных мероприятий, таким образом задерживая клиническую манифестации заболевания, избегая тяжелых инвалидизирующих форм ДЦП.

Известен способ диагностики состояния центральной нервной системы плода [1], который основан на ультразвуковом исследовании, измерении бипариентального размера (БПР) головки плода и поперечного диаметра мозжечка (ПДМ) в сроке с 12 до 35 недель гестации и вычислении прогностического коэффициента как отношение БПР/ПДМ. Известный способ позволяет на ранних сроках на основании увеличения или уменьшения коэффициента судить об аномальном развитии головного мозга плода, с последующим развитием заболеваний центральной нервной системы. Однако известный способ недостаточно информативный, чувствительный и достоверный по отношению к диагностике конкретного неврологического заболевания у новорожденных и детей.

Известен способ диагностики морфофункциональной незрелости головного мозга новорожденных [2], который основан на определение нейросонографических признаков морфофункциональной незрелости (МФН) мозга новорожденных в первую неделю жизни с последующим повторным исследованием через неделю: полости прозрачной перегородки, полости Верга, дилатации боковых и третьего желудочков более 4 мм, гиперэхогенности перивентрикулярных зон. По наличию от 2 до 4 признаков диагностируют морфофункциональную незрелость мозга.

Известный способ позволяет диагностировать морфофункциональную незрелость мозга, признаки которой отражают несостоятельность антенатального нейроонтогенеза и имеют прогностическое значение. Однако известный способ недостаточно информативный по отношению к диагностике определенного психоневрологического заболевания и тех форм ДЦП, которые не сопровождаются МФН. Кроме того, известный способ может быть использован при обследовании ограниченного контингента, поскольку предусмотренный этим способом метод ультразвукового исследования ограничен очень ранним возрастом (до 1 года).

Известен способ оценки и прогнозирования развития ДЦП генетическими методами [3], основанный на определении в периферической крови ребенка уровня эритроцитов с микроядрами и уровень перестроек хромосом в лимфоцитах у детей с детским церебральным параличом. Известный способ позволяет определить дестабилизацию генома и позволяет определить подход к фармакологической коррекции больных ДЦП. Однако известный способ недостаточно информативный и эффективный для диагностики в отношении тех форм ДЦП, которые вызваны несостоятельностью антенатального нейроонтогенеза.

Известен способ прижизненного определения размеров мозолистого тела, основанный на выделении мозолистого тела и его морфометрической оценке на изображениях мозга, полученных с помощью МРТ [4], наиболее близкий по техническому решению к заявленному изобретению и выбранный в качестве прототипа. Способ может быть применен для исследования прижизненной количественной анатомии мозолистого тела, что очень важно в диагностике некоторых неврологических заболеваний. Недостатками прототипа являются низкая достоверность за счет неполной информативности, поскольку в известном способе отсутствует учет индивидуальных особенностей параметров мозговых структур. Недостатком изобретения является визуальное выделение анатомических частей мозолистого тела (МТ), которые не имеют четких границ. Для диагностики рекомендуется использовать абсолютные значения толщины колена, переднего, среднего, заднего отделов тела (ствола), валика мозолистого тела, длины и высоты мозолистого тела, переднюю, верхнюю и заднюю глубины залегания мозолистого тела. Использование абсолютных значений не позволяет нивелировать индивидуальную вариабельность мозолистого тела, которая зависит не только от наличия неврологической патологии, но и от возраста пациента, его гендерной принадлежности, размера мозга в целом. Кроме того, авторы изобретения не предлагают алгоритма диагностики психоневрологических заболеваний, базирующегося на изменчивости параметров мозолистого тела.

Известен способ применения методов лучевой диагностики при детском церебральном параличе на этапе предоперационной подготовки [5], который является наиболее близким по техническому решению к заявленному изобретению и выбранный в качестве прототипа.

Недостатками известного способа являются низкая достоверность за счет неполной информативности, поскольку в известном способе отсутствует учет индивидуальных особенностей параметров мозговых структур.

Заявленное изобретение лишено этих недостатков.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение чувствительности и достоверности способа диагностики ДЦП. Способ не требует дополнительных исследований и заменяет трудоемкие специализированные методы дифузионно-тензорной томографии на рутинные МРТ, сокращает время обследования и установления диагноза. Способ дает возможность диагностировать неврологическое заболевание на ранних этапах развития ребенка, что позволяет своевременно начинать лечебные и компенсирующие мероприятия, отличающиеся большей эффективностью, таким образом задерживая клиническую манифестацию заболевания, избегая тяжелых инвалидизирующих форм ДЦП.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе диагностики детского церебрального паралича (ДЦП), включающем выполнение магнитно-резонансной томографии, в соответствии с заявленным изобретением, получают срединное сагиттальное изображение головного мозга, выделяют изображение контура мозолистого тела, проводят корегистрацию изображения по плоскости передней и задней комиссуры, разбивают изображение на анатомические части и выделяют колено (СС2), передний отдел ствола мозолистого тела (СС3), перешеек мозолистого тела (СС6), валик мозолистого тела (СС7), определяют на изображении суммарную площадь в пикселях, рассчитывают диагностический индекс (Y) по формуле: Y=((CC2+CC3)×CC6)/(CC7×K), где K - нормирующий коэффицент 200 и при значении Y меньше 1 диагностируют ДЦП.

Существенными отличиями нашего изобретения по сравнению с прототипом являются следующие моменты: учитываются не абсолютные, а относительные параметры отделов МТ, принимается во внимание функциональная роль транскаллозальных трактов в составе каждого конкретного отдела МТ, что позволяет вывести диагностический индекс для конкретного психоневрологического заболевания - в данном изобретении детского церебрального паралича. Предполагается, что подобная стратегия позволит в дальнейшем получать объективные диагностические индексы для ряда иных неврологических патологий. В известной нам литературе подобный подход к диагностике психоневрологических заболеваний не используется.

Заявленный способ базируется на многолетних фундаментальных исследованиях, проводимых на лабораторных базах Санкт-Петербургского государственного университета. Согласно этим исследованиям механизмы интегративной деятельности головного мозга обеспечиваются ассоциативными трактами неокортекса, объединяющими различные области коры. Мозолистое тело способствует взаимодействию правого и левого полушарий, объединяя их ассоциативные системы. Строгая топографическая приуроченность межполушарных проекций к отделам мозолистого тела позволяет по характеру гипоплазий судить о состоянии определенных корковых территорий и отклонениях в структуре ассоциативных трактов вообще. Исследуя взаимосвязь между развитием кортикальных проводящих систем и гетерохронной последовательностью дифференцировки неокортекса в пренатальном онтогенезе, мы обнаружили что в зависимости от временного совпадения критического периода морфогенеза со сроком преждевременного рождения патологический процесс затрагивает разные области коры. Эти данные объясняются результатами собственных иммуногистохимических исследований, которые показали, что критические периоды повышенной уязвимости пространственно удаленных территорий полушарий мозга обусловлены процессами элиминации субпластинки, последовательностью развития нейронов в составе «эфферентного» и «ассоциативного» комплексов коры. Эти периоды следуют друг за другом, совпадают с разными сроками гестации и определяют повышенную уязвимость при наличии тератогенных факторов не только отдельных корковых территорий, но и функционально специализированных комплексов клеток в их составе. Во всех изученных областях неокортекса инициальные нейроны эфферентных (кортикофугальных) и ассоциативных (корково-корковых) связей начинают дифференцировку в разные сроки внутриутробного развития плода. Согласно результатам наших работ внутриутробный критический период становления ассоциативного комплекса коры начинается с 20-й недели гестации и продолжается вплоть до рождения. Длительный критический период развития нейронов, инициирующих корково-корковые связи, в случае неблагополучного антенатального периода чреват их избирательной гибелью. Это закономерно отражается на топографии соответствующих трактов, в том числе и транскаллозальных, приводит к изменению соотношения частей мозолистого тела, гипоплазиям.

Полученные результаты фундаментально обосновывают заявленный способ, что демонстрируется конкретными примерами его использования при диагностике эмбрионального полиэтиологического неврологического заболевания с клиническими симптомами ДЦП в виде спастичности, атаксии, гиперкинезов, гиперрефлексии, наличия патологических рефлексов, задержки психомоторного развития.

Сущность заявленного изобретения иллюстрируется Фиг.1-6.

Фиг.1 иллюстрирует параметры обработки изображений (срезов) мозга, полученных методом магнито-резонансной томографии с выделением срединного сагиттального среза для визуальной оценки контрастности мозолистого тела 1, при этом на срезе, по стандартным координатам определяется положение передней 2 и задней 3 комиссур, обозначенных АС и PC соответственно, после этого поворотом изображения срез выравнивается таким образом, чтобы линия 4, соединяющая переднюю и заднюю комиссуры, проходила горизонтально, затем автоматически (по уровню контраста) или вручную, путем оконтуривания 5 выделяется мозолистое тело 1.

Фиг.2 иллюстрирует срединное сагиттальное изображение мозолистого тела 1, которое разбивается на части по схеме Вителсон; возможно как автоматическое, так и ручное выделение соответствующих частей, а также их площадей, что позволяет заносить в таблицу параметры для последующего установления диагноза.

На фиг.3 проиллюстрирован пример оконтуривания мозолистого тела 1, выделения частей мозолистого тела 1 для последующего анализа, при котором значение диагностического индекса Y указывает на ДЦП.

На Фиг.4 показан пример оконтуривания мозолистого тела 1, выделения частей мозолистого тела 1 для последующего анализа, при котором значение диагностического индекса Y не указывает на диагноз ДЦП.

Фиг.5 показывает пример оконтуривания мозолистого тела 1, выделения частей мозолистого тела 1 для последующего анализа, при котором значение диагностического индекса Y указывает на ДЦП при диагнозе болезнь Литтля.

Фиг.6 показывает пример оконтуривания мозолистого тела 1, выделения частей мозолистого тела 1 для последующего анализа, при котором значение диагностического индекса Y указывает на ДЦП при диагнозе атонически-астатическая форма ДЦП.

В таблице приведены результаты сравнительной диагностирования пациентов различных возрастных групп с проявлениями ДЦП и группы контроля.

Реализация диагностического способа возможна вручную или в виде автоматизированного программного решения и осуществляется следующим образом (Фиг.1 и Фиг.2):

- при анализе изображений (срезов) мозга, полученных методом магнито-резонансной томографии, выделяется срединный сагиттальный срез и визуально оценивается контрастность мозолистого тела 1 (Фиг.1);

- на срезе, по стандартным координатам определяется положение передней 2 и задней 3 комиссур (Фиг.1);

- поворотом изображения срез выравнивается таким образом, чтобы линия 4, соединяющая переднюю 2 и заднюю 3 комиссуры, проходила горизонтально (Фиг.1);

- автоматически (по уровню контраста) или вручную, путем оконтуривания линией 5 выделяется мозолистое тело 1 (Фиг.1);

- срединное сагиттальное изображение мозолистого тела 1 разбивается на части по схеме Вителсон, при этом возможно как автоматическое, так и ручное выделение соответствующих частей, а также их площадей (Фиг.2);

- производится подсчет площадей выделенных частей мозолистого тела 1 и прогностического индекса по формуле Y=((CC2+CC3)×CC6)/(CC7×K), где Y - диагностический индекс, СС2 - колено мозолистого тела, СС3 - передняя часть ствола мозолистого тела, СС6 - перешеек мозолистого тела, СС7 - валик мозолистого тела, K - поправочный коэффициент (равен 200 при размере точки 0,4688×0,4688 мм, 910 при размере точки 1,0×1,0 мм и т.д.) при его абсолютном значении Y<1 диагностируют детский церебральный паралич (таблица).

Возможно программное решение, которое может быть реализовано как автономная программа или как модуль в составе диагностического программного комплекса, в том числе совмещенного с системой получения изображений необходимых уровней мозга.

Заявленный способ апробирован многочисленными примерами, проведенными на архивном материале и в реальном времени на базе Санкт-Петербургской государственной педиатрической медицинской академии. Ниже он поясняется конкретными примерами анализа томограмм мозга 35 детей в возрасте от 1 года до 16 лет с диагнозом ДЦП и 25 детей того же возраста, которые были обследованы по иной причине и не имели неврологического диагноза.

Пример 1. Ребенок KD, возраст 7 лет, родился от второй беременности на 38 неделе гестации, с массой тела при рождении 2700 г, длиной тела 47 см, с оценкой по шкале Апгар 7-8 баллов. Направлен на амбулаторное МРТ обследование мозга с целью дифференцировать синдромы ДЦП от патологии, при которой необходима хирургическая коррекция. По стандартным критериям оценки структурных признаков ДЦП или нейрохирургической патологии на томограмме мозга не обнаружено. Для анализа мозолистого тела 1 заявленным способом выбрано срединное сагиттальное изображение мозга, взвешенное по Т1. Изображение корегистрировано по опорным точкам передней 2 и задней 3 комиссур, на нем оконтуренное линией 5 мозолистое тело вырезано в отдельное изображение для последующего автоматизированного компьютерного анализа. Для наглядности деление МТ на части по схеме Вителсон отмечено заливкой и спроецировано на нативное срединное сагиттальное изображение мозга ребенка (Фиг.3). По результатам измерения площадь колена в пикселах составила - 327, передней части ствола - 130, перешейка - 64, валика - 250. Значение диагностического коэффициента составляет: Y=(327+130)×64/250×200=0,58.

Значение диагностического индекса Y указывает на ДЦП (таблица). Диагноз подтвержден при обследовании невропатологом.

Пример 2. Ребенок FA, возраст 4 года. Направлен на амбулаторное МРТ обследование по поводу головных болей после сотрясения мозга. По стандартным критериям оценки признаков патологии на томограмме мозга не обнаружено. Для анализа мозолистого тела 1 заявленным способом выбрано срединное сагиттальное изображение мозга, взвешенное по Т1. Изображение корегистрировано по опорным точкам передней 2 и задней 3 комиссур, на нем оконтурено линией 5 мозолистое тело и вырезано в отдельное изображение для последующего автоматизированного компьютерного анализа. Для наглядности деление МТ на части по схеме Вителсон отмечено заливкой и спроецировано на нативное срединное сагиттальное изображение мозга ребенка (Фиг.4). По результатам измерения площадь колена в пикселах составила - 458, передней части ствола - 312, перешейка - 171, валика - 599. Значение диагностического коэффициента составляет: Y=(458+312)×171/599×200=1,12.

Значение диагностического индекса Y свидетельствует о том, что у пациента нет данных, указывающих на ДЦП (что видно из таблицы). Проанализированный случай отнесен к группе контроля.

Пример 3. Ребенок SV, родился от первой беременности на 34 неделе гестации, с массой тела при рождении 2200 г, длиной тела 45 см, с оценкой по шкале Апгар 6-7 баллов. По данным УЗИ, на первом году жизни была диагностирована перинатальная энцефалопатия (ПЭП). На втором году жизни появились клинические симптомы ДЦП. Больной направлен на МРТ обследование мозга. При обследовании обнаружена перивентрикулярная лейкомаляция в сочетании с дилатацией полостных образований мозга. Для анализа мозолистого тела 1 заявленным способом выбрано срединное сагиттальное изображение мозга, взвешенное по Т1. Изображение корегистрировано по опорным точкам передней 2 и задней 3 комиссур, на нем оконтурено линией 5 мозолистое тело 1 и вырезано в отдельное изображение для последующего автоматизированного компьютерного анализа. Для наглядности деление МТ на части по схеме Вителсон отмечено цветной заливкой и спроецировано на нативное срединное сагиттальное изображение мозга ребенка (Фиг.5). По результатам измерения площадь колена в пикселах составила - 266, передней части ствола - 173, перешейка - 136, валика - 401. Значение диагностического коэффициента составляет: Y=(266+173)×136/401×200=0,74.

Значение диагностического индекса Y указывает на ДЦП (таблица). Обследование невропатолога: диагноз болезнь Литтля.

Пример 4. Ребенок IM, родился от первой беременности на 36 неделе гестации, с массой тела при рождении 2700 г, длиной тела 48 см, с оценкой по шкале Апгар 6-7 баллов. По данным УЗИ, на первом году жизни была диагностирована ПЭП. На втором году жизни появились клинические симптомы ДЦП, эпилептические припадки. Больной направлен на МРТ обследование мозга. При обследовании обнаружена перивентрикулярная лейкомаляция в сочетании с дилатацией полостных образований мозга, кистами боковых желудочков. Для анализа мозолистого тела 1 заявленным способом выбрано срединное сагиттальное изображение мозга, взвешенное по Т1. Изображение корегистрировано по опорным точкам передней 2 и задней 3 комиссур, на нем оконтурено линией 5 мозолистое тело 1 и вырезано в отдельное изображение для последующего автоматизированного компьютерного анализа. Для наглядности деление МТ на части по схеме Вителсон отмечено цветной заливкой и спроецировано на нативное срединное сагиттальное изображение мозга ребенка (Фиг.6). По результатам измерения площадь колена в пикселах составила - 324, передней части ствола - 324, перешейка - 157, валика - 660. Значение диагностического индекса составляет: Y=(324+324)×157/660×200=0,77.

Значение диагностического индекса Y указывает на ДЦП (что видно из таблицы). Обследование невропатолога: диагноз атонически-астатическая форма ДЦП.

Технико-экономическая эффективность заявленного способа состоит в объективной диагностике неврологического заболевания с клиническими симптомами детского церебрального паралича. Заявленный способ существенно повышает достоверность диагностики без участия или с минимальным участием эксперта и позволяет, что особенно важно, проводить более раннее диагностирование, что дает возможность более раннего лечения с предотвращением необратимых тяжелых осложнений. Кроме того, новая технология возможна с применением стандартизованной процедуры обследования, такой как МРТ-сканирование, что сокращает время обследования и установления диагноза. Заявленный способ позволяет, кроме изложенного выше, анализировать также и архивные материалы, в результате чего повышается достоверность и оперативность способа диагностирования с одновременным совершенствованием диагностических подходов и более надежным излечением детей в стадии ранней профилактической диагностики.

Таблица
Результаты сравнительного диагностирования пациентов различных возрастных групп с проявлениями ДЦП и группы контроля
№ №	Пациент	Площадь колена мозолистого тела, СС2	Площадь переднего отдела ствола мозолистого тела, СС3	Площадь перешейка мозолистого тела СС6	Площадь валика мозолистого тела, СС7	Диагноз	Возраст, лет	Диагностичес кий индекс, Y
1	SA	11	59	24	81	ДЦП	1	0,104
2	SV	266	173	136	401	ДЦП	2	0,744
3	SE	293	237	42	174	ДЦП	2	0,640
4	MS	588	321	192	546	Контроль	1	1,598
5	GE	255	374	186	370	Контроль	2	1,581
6	АА	68	148	82	238	ДЦП	2	0,372
7	АК	447	294	202	607	Контроль	4	1,233
8	РМ	189	202	92	404	ДЦП	4	0,445
9	KS	391	310	126	579	ДЦП	4	0,763
10	FA	458	312	174	599	Контроль	4	1,118
11	ЕМ	766	455	333	1042	Контроль	5	1,951
12	ВА	219	204	19	154	ДЦП	5	0,261
13	SG	681	476	207	666	Контроль	7	1,798
14	NO	485	420	163	688	Контроль	7	1,072
15	MD	186	171	62	236	ДЦП	7	0,469
16	KD	327	130	64	250	ДЦП	7	0,585
17	SL	746	449	287	797	Контроль	12	2,152
18	IM	324	324	157	660	ДЦП	12	0,771
19	YY	587	481	279	739	Контроль	14	2,016
20	SA	490	334	165	726	ДЦП	16	0,936
21	AD	449	337	245	535	Контроль	16	1,800

Список использованной литературы

1. Бейнарович О.В., Фастыковская Е.Д. Способ диагностики состояния центральной нервной системы // Патент РФ № 2164082. 2001.

2. Новиков А.Е. Способ диагностики морфофункциональной незрелости головного мозга у новорожденных// Патент РФ № 2154990.2000.

3. Гайнетдинова Д.Д., Семенов В.В. Способ определения нестабильности генома у детей с детским церебральным параличом // Патент РФ № 2295130. 2007. Бюл. № 7.

4. Бирюков А.Н. Способ прижизненного определения размеров мозолистого тела // Патент РФ № 2396907. 2010. Бюл. № 23. (прототип).

5. Witelson S.F. Hand and sex differences in the isthmus and genu of the human corpus callosum. A postmortem morphological study // Brain. 1989. V.112. P.799-835.