Использование функциональной магнитно-резонансной томографии в современнойклинической практике
Одной из перспективных методик, занимающей значимое место в рамках комплексной диагностики нарушений высших корковых функций, является фМРТ. Она позволяет установить наличие активаций в различных отделах головного мозга при реализации предъявляемого задания, и тем самым, установить топическую локализацию образований, детерминированных для выполнения данного стимула (Shtark MB, et al., 2012).
Метод основан на так называемом BOLD-контрасте («blood oxygenation level dependent contrast» или контрасте, зависящем от степени насыщения крови кислородом). Физический механизм фМРТ состоит в способности аппаратуры регистрировать изменения МР-сигнала, возникающие при колебании уровня кислорода крови (Jerrard P. et al., 2002). В случае предъявления испытуемому значимого стимульного материала в головном мозге наблюдается активация определенных зон, которые функционально детерминированы под данный стимул. В результате происходит ограниченное увеличение метаболизма соответствующих групп нейронов, что, в свою очередь, обуславливает повышение потребления ими кислорода из крови. Эти реакции способствуют развитию гемодинамических изменений, проявляющихся локальным увеличением скорости кровотока и повышениемуровня оксигенации крови. Как следствие, изменяется соотношение оксигемоглобина и дезоксигемоглобина, обладающих различными парамагнитными свойствами (Blockley N. et al., 2013). В последующем, в ходе постпроцессинговой обработки данных, становится возможным выявить эти зоны гиперметаболизма на основе определения статистических различий МР-сигнала в период активации по сравнению с периодом покоя. Таким образом, становится возможным оценить, какие структуры головного мозга непосредственно принимают участие в реализации ответа на предъявляемый стимул и определить степень их активации.
В настоящее время исследователями используются разнообразные парадигмы, позволяющие оценить различные стороны когнитивных функций.
Эта методика активно применяется как для изучения организации высших корковых функций у здоровых лиц, так и у пациентов с заболеваниями, сопровождающимися когнитивными нарушениями (Фокин В.А. и соавт., 2007). Так было проведено исследование в группе здоровых добровольцах в возрасте от 19 до 44 лет, в котором изучалось участие центров головного мозга в опознавании визуальных стимулов, представляющих собой чередующиеся блоки картинок, изображающих различные объекты и слова, обозначающих эти объекты (Sevostianov A., Horwitz B. et al., 2002). Интересным является исследование, в котором проводилась оценка различий активации структур головного мозга, отвечающих за восприятие и формирование слухового ощущения при использовании акустического стимула. Предъявляемая парадигма состояла из звуковых сигналов базовой частоты, с ее девиацией, не определяемой субъективно (Sevostianov A., Fromm S. et al., 2002). В другом исследовании изучалось распределение активаций в головном мозге при пассивном наблюдении за стимулом, а также при его активном выборе. В качестве стимульного материала использовалась матрица, состоящая из элементов Габора. Распределение активаций рассматривалось с позиций гипотезы параллельных центров принятия решений (Вахромеева О.А. и соавт., 2010). С практических целей наиболее часто фМРТ используется в нейрохирургии. Известно, что выбороперационного доступа осуществляется с позиций наименьшего повреждения ткани мозга при оказании хирургического пособия, что обеспечивает в последующем минимальное нарушение функций. Среди последних, важнейшее значение для успешной послеоперационной реабилитации, играет сохранность двигательной функции, а также речи. Именно для оценки возможного повреждения моторных и речедвигательных зон при оперативном вмешательстве используется фМРТ в нейрохирургической практике (Терновой С.К. и соавт., 2002; Парфенов В.Е. и соавт., 2008; Савелло А.В., 2008, Лошакова В.А. и соавт., 2011). Большая часть работ в области фМРТ посвящена проблеме БА, что обусловлено ее широкой распространенностью и значительном социальном влиянии, которое она оказывает в группе лиц пожилого возраста (Olichney J.M.
et al., 2010). При этом, учитывая огромную роль ранней диагностики, достаточное количество исследований посвящено изучению результатов фМРТ на додементных стадиях заболевания. Так при использовании парадигмы в виде поочередно демонстрировавшихся картинок, с ассоциативно кодирующими их словами, установлено увеличение уровня активации в гиппокампе, парагиппокампе, а также веретенообразной извилине в группе больных с УКН по сравнению с группой здоровых пожилых добровольцев, а также пациентов с деменцией легкой степени при БА (Hämäläinen A. et al., 2007.). В другом исследовании испытуемые, согласно критериям клинической рейтинговой шкалы деменции (CDR), были разделены на 2 группы: первая контрольная группа (0 баллов) и вторая группа (0,5 балла). В первой группе была отмечена гиперактивация в области гиппокампов, в то время как во второй наблюдалась гипоактивация в правом гиппокампе. Исследование продолжалось в течение 2 лет. При прогрессировании заболевания гиперактивация сменялась на гипоактивацию. Интересен тот факт, что наибольшая активность отмечалось у тех больных первой группы, у которых в последующем наблюдалось наиболее быстрое прогрессирование нейродегенеративного процесса (O'Brien J.L. et al., 2010). Также был проведен сравнительный анализ распределения активаций у здоровых добровольцев молодого и среднего возраста и группы больных с БА припредъявлении визуальной парадигмы состоящей из набора геометрических фигур. Установлено увеличение уровня активаций в ассоциативных зрительных областях, связанных с комплексным восприятием стимулов. Так в группе здоровых добровольцев активность по сравнению с больными была повышена в правой энториальной коре, правой надкраевой извилине, правой префронтальной области, а также переднем и нижнем отделах левой височной доли (Kato T. et al., 2001). В другом исследовании выявлено увеличение активации в области гиппокампов у пациентов с УКН по сравнению с группой здоровых добровольцев. В то же время у пациентов с вероятной БА наблюдалось значимое снижение активации в этих отделах.
Авторы предполагают, что такое увеличение функциональной активности наблюдается в начальный период заболевания и в последующем, по мере прогрессирования нейродегенеративного процесса, сменяется гипоактивностью (Dickerson B.C., Sperling R.A., 2009). Также у пациентов, страдающих БА, наблюдалось появление дополнительных активаций в теменных и лобных долях при реализации задания со зрительной парадигмой. Наличие дополнительных активаций рассматривается как результат попытки компенсации нарушенного комплексного восприятия зрительных образов (BokdeA.L. et al., 2010). Высказано мнение, что фМРТ в последующем можно будет использовать в качестве маркера ранней стадии БА (Sperling R.A. et al., 2010). Кроме того предприняты попытки объективизации эффекта от проводимой терапии методом фМРТ. Так в группе больных была проведена фМРТ с использованием парадигмы со зрительными образами до и после назначения ингибиторов ацетилхолинестеразы. Было установлено, что после начала лечения отмечается увеличение активности в области левых предклиньев, клина, надкраевой извилины, правой парието-темпоральной коры, сопровождавшееся стабилизацией функций больных в социально-бытовой сфере (Thiyagesh S.N. et al., 2010). Применяется фМРТ и при других заболеваниях, сопровождающихся когнитивными расстройствами. В частности ряд исследований посвящены изучению изменений активаций при цереброваскулярной патологии (Han Z. et al., 2013). Было проведено исследование, в котором фМРТ использовалось для
объективизации реабилитационной терапии, направленной на восстановление двигательной функции у больных перенесших инсульт (Lazaridou A. et al., 2013). Кроме того, использование BOLD-контраста предлагается для исследования состояния цереброваскулярной реактивности, что может оказаться полезным для диагностики сосудистой патологии головного мозга и оценки степени ее прогрессии (Bright M.G., Murphy K., 2013). Использование BOLD-контрастной магнитно-резонансной томографии (МРТ) также предлагается для изучения патогенеза сосудистой деменции (Kim S.H.
et al., 2012). Кроме того, фМРТ применяется в рамках дифференциальной диагностики различных заболеваний, сопровождающихся нарушением когнитивных функций. В частности, было проведено исследование, направленное на установление различий активаций при ЛТД и БА при использовании парадигмы, оценивающей рабочую память. Было установлено, что у больных, страдающих ЛТД, имелось достоверное снижение активности в лобной и теменной коре, при ее увеличении в мозжечке (RomboutsS.A.R.B. et al., 2003). Исходя из того что одну из ведущих позиций в развитии когнитивных нарушений у лиц молодого возраста играют ЧМТ, активно исследуется возможность применения фМРТ при данной патологии. Проведенными исследованиями показано, что применение BOLD-контрастных методик может сыграть весьма существенную роль в установлении патофизиологических механизмов развития нарушения высших корковых функций при ЧМТ (Graner J. et al., 2013). Значительный потенциал фМРТ определяется характеристиками получаемой информации, основанной на определении активаций и их изменений в тех или иных отделах головного мозга (McDonald B.C. et al., 2012). Так в одной из работ, авторы, при использовании вербально-слухового теста, наблюдали увеличение активности в обеих лобных и теменных областях в группе контроля по сравнению с больными, перенесшими нетяжелую ЧМТ (McAllister T.W. et al., 2001). В другом исследовании приводятся данные, согласно которым, у пациентов, перенесших ЧМТ, наблюдалась повышенная активность в переднем и заднем отделах поясной извилины, медиальных отделах лобной доли, теменной доле относительно группы контроля
(Scheibel, R.S. et al., 2012). При применении визуальной парадигмы, направленной на изучение рабочей памяти было установлено, что у больных, перенесших ЧМТ, наблюдается значительная рассеянность активаций в различных отделах головного мозга с превалированием в правом полушарии (Christodoulou C. et al., 2001). Другое исследование показало, большее количество активаций в областях, не являющихся специфическими при реализации заданий, направленных на исследование рабочей памяти (Chen C.J.
et al., 2012). При обследовании больных с диффузным аксональным повреждением отмечалось достоверное уменьшение активации в правой верхней лобной извилине. Однако в течение 6 месяцев после травмы различия становились недостоверными, что говорило о регрессе первоначально возникших нарушений активации головного мозга (Sanchez- Carrion R. et al., 2008). Другое исследование продемонстрировало наличие дополнительных зон активации в лобной, теменной и затылочной долях после перенесенной ЧМТ (Raja Beharelle A. et al, 2011). Достаточно подробное исследование проведено у пациентов, имевших в анамнезе ЧМТ, давностью от 1 года до 3 лет различной степени тяжести для выявления различия в активациях по сравнению со здоровыми добровольцами при использовании парадигмы заключающейся в запоминании символьно-литеральных элементов. При этом для больных, перенесших ЧМТ, было характерно наличие дополнительных зон активации. При кодировании символов они были локализованы в 24, 32, 36 и 27полях Бродмана, при литеральном кодировании – 38, 21, 39, 22, 10, 40 и 37 полях (Arenth P.M. et al., 2012). Также у больных после тяжелой ЧМТ отмечено наличие дополнительных активаций в области переднего отдела поясной извилины (Sozda
C.N. et al., 2011). Таким образом, можно констатировать, что фМРТ находит свое применение при различных заболеваниях ЦНС, сопровождающихся когнитивными нарушениями. Особую значимость она приобретает и как средство диагностического поиска, и как методика, способствующая раскрытию патогенеза ряда патологических состояний. К положительным сторонам ее относятся безопасность для пациента, неинвазивность, возможность при необходимости многократного применения, способность производить «функциональную оценку»
деятельности отделов, участвующих в реализации когнитивных задач. При этом дизайн протоколов фМРТ, применяемый различными исследователями весьма отличается друг от друга, что обусловлено попытками изучения различных сторон функционирования такой сложной и высокоспециализированной структуры как головной мозг. Однако необходимо отметить, что во многом именно вследствие отсутствия единого стандартизованного подхода к техническим условиям применения фМРТ, наличия значительного количества примененных парадигм, зачастую возникают большие сложности при проведении сравнительного анализа результатов, полученных в ходе различных исследований. Иногда эти результаты входят в противоречие друг с другом. Совершенно ясно, что при исследовании такой высокоспециализированной и сложно устроенной структуры как головной мозг, любое, даже небольшое, отклонение в алгоритме исследования ведет к изменению конечных результатов. Следовательно, стандартизация исследования, точное соблюдение всех позиций протокола, является важным фактором для оценки полученных данных и их преломления в свете клинической практики. Однако такой подход возможен только после всестороннего изучения данной проблемы, накопления значительного массива данных.