как выглядит мозг новорожденного
Головной мозг: строение, физиология, нарушения, заболевания
Что такое головной мозг, encephalon, его значение?
Головной мозг – это передний отдел центральной нервной системы. Головной мозг 
располагается в полости черепа, осуществляет взаимодействие организма человека (мужчины, женщины) с внешней средой, интеграцию функционирования всех систем организма. Головной мозг обладает способностью усваивать, упорядочивать, хранить, извлекать информацию о прошлом опыте. Головной мозг является материальным субстратом высшей нервной деятельности.
Филогенетически головной мозг – это передний конец нервной трубки. Онтогенетически головной мозг – это производное мозговых пузырей, из которых образуются отделы головного мозга: конечный мозг, который называется telencephalon, промежуточный мозг, средний мозг, задний мозг, который представлен такими образования, как мост головного мозга, мозжечок, продолговатый мозг. Полости мозговых пузырей развиваются в желудочки головного мозга.
Строение головного мозга
Большой, или конечный мозг представлен двумя полушариями, которые связаны между собой мозолистым телом, corpus callosum. Он состоит из нервных волокон, идущих поперечно из одного полушария в другое. Мозолистое тело обеспечивает единство функционирования обоих полушарий. При перерезке мозолистого тела каждое полушарие головного мозга начинает функционировать независимо друг от друга. Под мозолистым телом располагается свод, fornix. Кпереди от столбов находится передняя спайка, comissura anterior. Между передней частью столбов свода и коленом мозолистого тела находится тонкая вертикальная пластинка мозговой ткани – прозрачная перегородка. Между пластинками перегородки располагается щелевидная полость, которая не имеет эпендимальной выстилки. Ряд авторов называют ее 5 желудочком.
Поверхность полушарий покрыта слоем серого вещества – это кора головного мозга. Под ней находится белое вещество и подкорковые ядра: стриопаллидарная система, экстрапирамидная система.
Если сделать горизонтальный срез головного мозга через большие полушария на уровне таламуса и субталамических ядер, то можно увидеть следующие образования: шишковидное тело, верхний холмик, таламус, уздечка, задняя ножка внутренней капсулы, бледный шар чечевицеобразного ядра, скорлупа чечевицеобразного ядра, латеральная борозда, ограда, передняя часть внутренней капсулы, головка хвостатого ядра, столб свода, передний рог бокового желудочка, колено мозолистого тела, прозрачная перегородка, межталамическая спайка, чечевицеобразное ядро, наружная капсула, крайняя капсула, извилины островка, латеральная борозда, внутренняя капсула, субталамическое ядро, хвост хвостатого ядра, латеральное коленчатое ядро, красное ядро, серое вещество верхнего холмика, червь мозжечка.
Головной мозг новорожденного, детей, ребенка, человека: строение, анатомия
Головной мозг новорожденного младенца короче и шире, чем у детей школьного возраста и взрослого человека. Он лишен всех третичных и ряда вторичных борозд. К концу первого года жизни ребенка головной мозг увеличивается в 2 – 2,6 раза. К 3 годам – увеличивается в 3 раза. Масса головного мозга от рождения до взрослого периода развития увеличивается в 4 раза, а масса тела – в 21 раз.
Масса правого полушария чаще всего больше массы левого полушария. После рождения наиболее интенсивно развиваются теменные и лобные доли. И из-за этого изменяется общая конфигурация головного мозга. В отличие от мозга взрослого человека у новорожденного нейроны различных слоев располагаются тесно рядом друг с другом, из-за этого радиальная исчерченность коры может отсутствовать. Единичные нейроны могут располагаться в субкортикальном белом веществе. В черной субстанции стволовых отделов головного мозга нейроны еще не имеют пигмента меланина, который появляется обычно к 3 – 4 годам. До 3 – 6 месяцев внеутробной жизни в коре мозжечка сохраняется наружный эмбриональный слой, который имеет название «слой Оберштейнера». Слой Оберштейнера состоит из медуллобластов и спонгиобластов. Поверхность нижних олив продолговатого мозга плода гладкая. После рождения ребенка оливы приобретают возвышения и затем заметно увеличиваются с возрастом. Практически постоянно у новорожденных в субэпендимальных отделах вентрикулярной системы боковых желудочков обнаруживаются незрелые клеточные элементы, наличие которых ошибочно напоминает проявления Вирховского локального энцефалита. Незрелые клетки располагаются в субэпендимальном слое диффузно или в виде отдельных очагов. Иногда они прослеживаются вдоль кровеносных сосудов на значительном протяжении белого вещества. К 3 – 6 месяцам жизни ребенка эти клетки постепенно исчезают. Наличие в субэпендимальных отделах вентрикулярной системы большого количества незрелых клеток является дополнительным морфологическим признаком недоношенности плода.
Как меняется масса головного мозга ребенка в зависимости от возраста?
Если проследить, как изменяется масса головного мозга ребенка в зависимости от возраста, то можно заметить следующую картину. Если возраст ребенка от 3 до 8 дней, длина тела 49 – 50 см, то масса головного мозга будет 336 грамм. В 1 месяц рост ребенка 52 см, масса головного мозга – 360 грамм. В 3 месяца рост ребенка 56 см, масса головного мозга 520 грамм. В 6 мес при росте – 62 см, масса ГМ 670 гр. В 9 мес при росте – 67 см, масса ГМ 760 гр. В 1 год рост ребенка 73 см, масса головного мозга 960 гр. В 1,5 года при росте 79 см, масса ГМ 1045 гр. В 2 года при росте 85 см, масса ГМ 1070 гр. В 3 года при росте ребенка 89 см, масса головного мозга 1150 гр. В 5 лет при росте – 106 см, масса гм 1240 гр. В 10 лет при росте 132 см, масса мозга 1300 гр. В 12 лет при росте 145 см, масса мозга 1370 грамм.
Физиология, работа головного мозга
Физологически вся работа головного мозга строится на принципах иерархичности, целостности, системности и пластичности. Это принципы функционирования осуществляют все условные и безусловное рефлексы. Они способствуют протеканию сознательной психической деятельности человека. Принцип иерархичности заключается в том, что филогенетически более молодые отделы головного мозга осуществляют управление более высокого порядка, дополняя, но не подменяя собой функцию более древних в филогенетическом отношении отделов. В результате этого расширяются возможности организма в более тонкой дифференцировке каждого раздражителя каждым анализатором, а также осуществляется более адекватное восприятия общей картины мира на основе корреляции результатов деятельности многих анализаторов.
Высшей формой выражения иерархического принципа является процесс кортикализации функций. С принципом иерархичности сочетаются принципы целостности и системности, которые заключаются в том, что головной мозг функционирует как единое целое со всех нервной системой, при этом получает афферентную импульсацию, осуществляет ее анализ и синтез, формирует поток эфферентных импульсов, которые определяют адекватную деятельность всех периферических органов. В результате формируется устойчивая система, обеспечивающая непрерывную информационную связь: центр – периферия – среда – периферия – центр. Под пластичностью понимается функциональная изменчивость нервных центров, которая отчетливо проявляется в процессе компенсации нарушенных функций головного мозга.
Большую роль в нормальном функционировании головного мозга играет иррадиация возбуждения. Механизм обратной связи заключается в замыкании входа и выхода одного и того же элемента или системы. Механизм доминанты регламентирует взаимоотношения между нервными центрами.
Заболевания, нарушения, поражения головного мозга
Заболевания, нарушения, поражения головного мозга разнообразны. В дальнейших статья мы остановимся на такой патологии, как опухоль головного мозга, киста головного мозга (в том числе арахноидальная, ретроцеребеллярная, ликворная), травмы, сотрясение или ушиб головного мозга, рак головного мозга, гидроцефалия (водянка), атеросклероз сосудов, аневризма, энцефалопатия, демиелинизация, ишемия, ишемический или геморрагический инсульт, инфаркт, атрофия, спазм или сужение сосудов, глиобластома, менингиома, дисфункция, дистония, диффузные изменения, гипоксия (кислородное голодание), энцефалит, воспаление, сосудистые заболевания, атрофические изменения. Клиника при таких заболеваниях зависит от вида патологии.
Лечение головного мозга в Саратове, в России
Сарклиник проводит лечение ряда заболеваний, болезней центральной и периферической нервной системы в Саратове, в России у детей, подростков, взрослых, мальчиков, девочек, парней, девушек, мужчин, женщин, лечение головного мозга в Саратове. Аппаратные и неаппаратные методы лечения позволяют восстановить работу, функционирование нервной системы человека.
Ультразвуковое исследование мозга новорожденных детей (нормальная анатомия)
УЗИ сканер HS50
Доступная эффективность. Универсальный ультразвуковой сканер, компактный дизайн и инновационные возможности.
Показания для проведения эхографии мозга
Акустическим окном для исследования мозга может служить любое естественное отверстие в черепе, но в большинстве случаев используют большой родничок, поскольку он наиболее крупный и закрывается последним. Маленький размер родничка значительно ограничивает поле зрения, особенно при оценке периферических отделов мозга.
Для проведения эхоэнцефалографического исследования датчик располагают над передним родничком, ориентируя его так, чтобы получить ряд корональных (фронтальных) срезов, после чего переворачивают на 90° для выполнения сагиттального и парасагиттального сканирования. К дополнительным подходам относят сканирование через височную кость над ушной раковиной (аксиальный срез), а также сканирование через открытые швы, задний родничок и область атланто-затылочного сочленения.
По своей эхогенности структуры мозга и черепа могут быть разделены на три категории:
Нормальные варианты мозговых структур
Борозды и извилины. Борозды выглядят как эхогенные линейные структуры, разделяющие извилины. Активная дифференцировка извилин начинается с 28-й недели гестации; их анатомическое появление предшествует эхографической визуализации на 2-6 нед. Таким образом, по количеству и степени выраженности борозд можно судить о гестационном возрасте ребенка.
Сосудистые сплетения могут быть источником внутрижелудочковых кровоизлияний у доношенных детей, тогда на эхограммах видна их четкая асимметрия и локальные уплотнения, на месте которых затем образуются кисты.
Сильвиев водопровод и IV желудочек. Сильвиев водопровод (aquaeductus cerebri) представляет собой тонкий канал, соединяющий III и IV желудочки (см. рис. 1), редко видимый при УЗ исследовании в стандартных позициях. Его можно визуализировать на аксиальном срезе в виде двух эхогенных точек на фоне гипоэхогенных ножек мозга.
IV желудочек (ventriculus quartus) представляет собой небольшую полость ромбовидной формы. На эхограммах в строго сагиттальном срезе он выглядит малым анэхогенным треугольником посередине эхогенного медиального контура червя мозжечка (см. рис. 1). Передняя его граница отчетливо не видна из-за гипоэхогенности дорсальной части моста. Переднезадний размер IV желудочка в неонатальном периоде не превышает 4 мм.
Мозолистое тело. Мозолистое тело (corpus callosum) на сагиттальном срезе выглядит как тонкая горизонтальная дугообразная гипоэхогенная структура (рис. 2), ограниченная сверху и снизу тонкими эхогенными полосками, являющимися результатом отражения от околомозолистой борозды (сверху) и нижней поверхности мозолистого тела. Сразу под ним располагаются два листка прозрачной перегородки, ограничивающие ее полость. На фронтальном срезе мозолистое тело выглядит тонкой узкой гипоэхогенной полоской, образующей крышу боковых желудочков.
Полость прозрачной перегородки и полость Верге. Эти полости расположены непосредственно под мозолистым телом между листками прозрачной перегородки (septum pellucidum) и ограничены глией, а не эпендимой; они содержат жидкость, но не соединяются ни с желудочковой системой, ни с субарахноидальным пространством. Полость прозрачной перегородки (cavum cepti pellucidi) находится кпереди от свода мозга между передними рогами боковых желудочков, полость Верге расположена под валиком мозолистого тела между телами боковых желудочков. Иногда в норме в листках прозрачной перегородки визуализируются точки и короткие линейные сигналы, происходящие от субэпендимальных срединных вен. На корональном срезе полость прозрачной перегородки выглядит как квадратное, треугольное или трапециевидное анэхогенное пространство с основанием под мозолистым телом. Ширина полости прозрачной перегородки не превышает 10-12 мм и у недоношенных детей шире, чем у доношенных. Полость Верге, как правило, уже полости прозрачной перегородки и у доношенных детей обнаруживается редко. Указанные полости начинают облитерироваться после 6 мес гестации в дорсовентральном направлении, но точных сроков их закрытия нет, и они обе могут обнаруживаться у зрелого ребенка в возрасте 2-3 мес.
Базальная (c. suprasellar) цистерна включает в себя межножковую, c. interpeduncularis (между ножками мозга) и хиазматическую, c. chiasmatis (между перекрестом зрительных нервов и лобными долями) цистерны. Цистерна перекреста выглядит пятиугольной эхоплотной зоной, углы которой соответствуют артериям Виллизиева круга.
Ножки мозга (pedunculus cerebri), мост (pons) и продолговатый мозг (medulla oblongata) расположены продольно кпереди от мозжечка и выглядят гипоэхогенными структурами.
Паренхима. В норме отмечается различие эхогенности между корой мозга и подлежащим белым веществом. Белое вещество чуть более эхогенно, возможно, из-за относительно большего количества сосудов. В норме толщина коры не превышает нескольких миллиметров.
Стандартные эхоэнцефалографические срезы
Рис. 4. Плоскости коронального сканирования (1-6).
Нейросонография — «спасательный круг» неонатологов
По статистике, роды во многих случаях идут с отклонениями от естественного сценария. При таком развитии событий нужно проконтролировать состояние главного органа центральной нервной системы ребёнка — головного мозга. Сделать это можно с помощью эффективной процедуры — нейросонографии (НСГ). О том, что она собой представляет, как проводится и какие результаты даёт, вы узнаете из этой статьи.
Суть процедуры
Нейросонографию называют ультразвуковым исследованием мозга. В ходе этой процедуры врач применяет ультразвук, позволяющий изучить состояние:
Датчик генерирует ультразвуковые волны. Они легко проникают сквозь органы и ткани младенца, не причиняя им ни малейшего вреда, и по-разному отражаются ими. Датчик улавливает отражённые волны, а затем на основе этого отклика программное обеспечение сканера строит изображение. Изучая его, врач делает выводы о состоянии мозговых и других тканей новорождённого и формулирует диагноз.
Кости черепа младенца подвижны, что облегчает его прохождение через родовые пути. После родов на головке остаются незакрытые роднички, и именно они позволяют просканировать головной мозг ультразвуком в ходе нейросонографии. В этом случае процедура называется чрезродничковой, и она применима только к новорождённым. Также существует транскраниальная НСГ, выполняемая через черепные кости, доступная взрослым пациентам.
Нейросонография пришла на смену небезопасной магнитно-резонансной томографии (МРТ) и стала настоящим «спасательным кругом» неонатологов.
ВАЖНО! Минздрав России включил НСГ в перечень комплексных обследований, выполняемых в рамках первого скрининга новорождённых в возрасте 1 месяц.
Полная безопасность
Ультразвуковые волны, лежащие в основе нейросонографии, не оказывают никакого влияния на органы и ткани. Вот почему НСГ совершенно безопасна для младенцев и не вызывает у них ни малейших болезненных ощущений.
Новорожденные при выполнении нейросонографии часто плачут, что иногда вызывает опасения у мам и побуждает их оставлять на форумах негативные отзывы о процедуре. Для беспокойства нет оснований — плач связан только с присутствием постороннего человека (врача), который настораживает и пугает младенца. Чтобы ребёнок был спокойнее, рекомендуем накормить его перед процедурой.
Техника проведения
Нейросонографияне требует никаких подготовительных мероприятий. Единственное исключение — упомянутое выше кормление.
Врач наносит на участок головы, через который будет проводиться процедура, безопасный для кожи гель. Он исключает появление воздуха между датчиком и головой, улучшает прохождение ультразвуковых волн и повышает точность исследования.
В течение непродолжительного времени (от 7 до 20 минут) врач двигает датчик по голове младенца, проводя исследование в разных срезах. Программное обеспечение сканера анализирует отражённые ультразвуковые волны и создаёт на экране монитора изображение. Врач изучает контуры головного мозга, выполняет необходимые измерения и фиксирует получаемые данные в медицинском протоколе. Собранные сведения позволяют ему сделать вывод об отсутствии патологий или поставить тот или иной диагноз, назначить лечение.
Ни в коем случае не нужно пытаться проанализировать результаты НСГ самостоятельно. Их расшифровка требует глубоких специальных познаний и должна выполняться только врачом. Пожалуй, единственная запись, которую может верно интерпретировать мама или папа малыша — «Патологий не обнаружено».
В каких случаях выполняется НСГ?
Чаще всего нейросонографию назначают младенцам. Есть ряд показаний к выполнению этой процедуры. В их числе:
Есть симптомы, которые должны насторожить и побудить к проведению НСГ даже при отсутствии перечисленных выше показаний. Процедура рекомендована, если:
Если по тем или иным причинам исследование в этом возрасте не проводилось, стоит выполнить его в 3 месяца. Это правило носит рекомендательный характер, окончательное решение принимают родители, однако пропускать срок и отказываться от процедуры не следует — в более старшем возрасте, когда родничок закроется, НСГ станет гораздо менее информативной.
Показатели, указывающие на норму
В первую очередь врач, выполняющий нейросонографию, оценивает форму и размеры полушарий головного мозга. Нормальной считается их симметричность.
В пространстве, расположенном между левым и правым полушарием мозга, не должно быть жидкости.
Борозды и извилины, покрывающие кору мозга, должны быть чётко выраженными.
В мозговых оболочках недопустимы патологические изменения.
Желудочки мозга — полости, содержащие спинномозговую жидкость — должны иметь чёткие границы и не быть расширенными, в них не должно находиться посторонних включений.
Мозговой водопровод на эхограмме в норме практически не различим.
Чётко видны ножки мозга, представляющие собой гипоэхогенные образования.
Хорошо различима пульсирующая базилярная артерия.
Размеры структур мозга должны лежать в определённых диапазонах:
Это — далеко не полный перечень признаков нормальной анатомии головного мозга новорожденного. Врачам известен целый комплекс таких показателей. Кроме того, специалист, выполняющий НСГ, принимает во внимание вес, рост и другие характеристики ребёнка, констатируя нормальность анатомии или ставя диагноз. Именно поэтому родителям не нужно пытаться самостоятельно истолковать результаты ультразвукового исследования — это работа для профессионалов.
Патологии
Значительную долю всех нарушений, диагностируемых при нейросонографии, занимают расстройства гемодинамики (кровообращения). Врач может выявить геморрагическое или ишемическое поражение, которое станет поводом к немедленному медицинскому вмешательству.
Настораживающий признак — патологическое изменение геометрии мозговых структур. Считаются отклонением от нормы асимметрия полушарий головного мозга, сглаженность извилин, неоднородность и асимметричность желудочков, выход размеров мозговых структур из определённых диапазонов.
Является патологией наличие жидкости в области, расположенной между полушариями.
В некоторых случаях при нейросонографии обнаруживаются опухоли, размягчения вещества и кисты.
Так же, как в случае с показателями нормы, выше были перечислены далеко не все признаки патологических отклонений. Их полный комплекс известен врачам, и именно они должны анализировать результаты НСГ. Одни патологии становятся поводом к назначению дополнительных исследований, другие — к немедленному лечению, третьи — к регулярному наблюдению за состоянием здоровья малыша.
Прислушайтесь к мнению врачей и специалистов Минздрава России и не пренебрегайте нейросонографией. Эта безопасная процедура, выполненная своевременно, позволит убедиться в отсутствии патологий, а при их наличии — оперативно принять меры и вернуть ребёнку здоровье.
Визуализация перфузии головного мозга у новорожденных. Часть первая
Церебральный кровоток у новорожденных может быть нарушен из-за различных клинических состояний. Недоношенность, перинатальная асфиксия и различные врожденные пороки сердца – частые, но не исчерпывающие примеры.
Нарушение церебральной перфузии может привести к нарушениям нейрокогнитивного развития и последующей инвалидности, которая может достигать зрелого возраста, что делает его серьезной проблемой для общественного здравоохранения. Развитие методов неонатальной визуализации перфузии может оказать большое влияние на перинатальную медицину, поскольку позволит своевременно и точно диагностировать церебральные ситуации повышенного риска.
В настоящее время существуют различные принципиально разные технологии для визуализации и количественной оценки перфузии мозга. Для магнитно-резонансной томографии (МРТ) они включают методы перфузии с контрастным усилением, включая Т1-взвешенные методы контрастирования с динамическим контрастом и динамической восприимчивостью, а также ASL-МРТ и IVIM. Ультразвуковые методы включают оценку прекраниальных артерий с помощью обычного ультразвука и, в последнее время, оценку полной перфузии головного мозга с помощью сверхбыстрой ультразвуковой визуализации (UUI). Дополнительные методы визуализации перфузии включают обычную однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (SPECT), методы позитронно-эмиссионной томографии (PET), перфузионную компьютерную томографию и спектроскопию в ближнем инфракрасном диапазоне.
Методы с усиленным контрастированием требуют внутривенного (IV) доступа и введения экзогенного контрастного вещества. Для КТ используется контраст на основе йода, и связанные риски включают нефротоксичность, вызванную контрастом, в основном при нарушении функции почек и аллергические реакции различной степени тяжести. Для МРТ используется контраст на основе гадолиния, и помимо редких и часто легких аллергических реакций существует редкий риск нефрогенного системного фиброза. В недавних исследованиях описываются отложения гадолиния в головном мозге, значение которых еще не полностью изучено (Young et al., 2018). Таким образом, существует потребность в неинвазивных методах визуализации перфузии, которые не включают ионизирующее излучение, особенно в особо уязвимой популяции новорожденных. С недавним появлением UUI, обеспечивающего высокое пространственное и временное разрешение для допплеровской визуализации, стал возможен количественный анализ вплоть до микрососудистого уровня у постели пациента (Demene et al., 2019).
3. Методы визуализации для оценки церебрального кровообращения у новорожденных
3.1. Магнитно-резонансная томография (МРТ)
Существуют различные методы перфузии МРТ, основанные на различных импульсных последовательностях. В этих методах используются экзогенные или эндогенные контрастные вещества для оценки как регионарной, так и глобальной церебральной перфузии.
3.1.1. МРТ-перфузия с контрастированием динамической восприимчивости
Перфузия контрастом с динамической восприимчивостью основана на вызванной восприимчивостью к потере сигнала, наблюдаемой на обычных T2-взвешенных (T2w) или градиентных эхо-T2-взвешенных (T2 * w) изображениях во время первого прохода экзогенного внутривенно введенного парамагнитного контрастного вещества на основе гадолиния.
Гемодинамические изменения оцениваются как на глобальном, так и на региональном уровне и выражаются как среднее время прохождения, время до пика и объем церебральной крови (CBV), которые, в свою очередь, используются для расчета церебрального кровообращения. Можно получить цветные карты этих количественных измерений (рис. 1). Применение этого метода к новорожденным оказалось трудным на различных уровнях, и существует лишь несколько исследований на эту тему.
Рисунок 1 : Перфузия на МРТ с динамическим контрастом восприимчивости. Панели A и B показывают карты перфузии с церебральным кровотоком слева и церебральным объемом крови справа от каждой панели на двух разных уровнях, чтобы проиллюстрировать выраженную гиперперфузию в затылочных долях (A), базальных ганглиях (B) и моторной коре (A и B). Отражает картину повреждения базальных ганглиев. Изображение адаптировано и использовано с разрешения Wintermark et al.
3.1.2. МРТ-перфузия с динамическим контрастированием
Перфузия с динамическим контрастированием основана на эффекте контрастного вещества на основе гадолиния, заключающегося в сокращении времени релаксации T1, что приводит к увеличению сигнала. Путем введения болюса контрастного вещества на основе гадолиния, картину усиления интересующей области можно изучить путем получения исходных изображений без контраста с последующей быстрой последовательностью повторных T1-взвешенных изображений (T1w).
Региональное накопление контрастного вещества на основе гадолиния в кровеносных сосудах, а также фракция контрастного вещества на основе гадолиния, которая диффундировала во внесосудистое внеклеточное пространство, приведет к увеличению сигнала из-за укорочения T1. Перфузионная МРТ с динамическим контрастированием оценивает свойства перфузии тканей на микрососудистом уровне.
Посредством фармакокинетического моделирования можно измерить параметры, отражающие проницаемость капилляров, регионарный объем крови и регионарный кровоток. Использование МРТ с динамическим контрастированием в первую очередь описано для визуализации опухолей и периферической сосудистой системы.
3.1.3. Фазово-контрастная МРТ
Фазово-контрастная МРТ позволяет получать количественные изображения движущихся жидкостей на основе принципа, что спины, движущиеся вдоль градиента магнитного поля, развивают фазовый сдвиг, пропорциональный их скорости. Путем анализа информации о фазе в поперечном сечении данного интересующего сосуда можно вычислить скорость для каждого вокселя и получить фазово-контрастное изображение (рис. 2). Затем программное обеспечение постобработки позволяет количественно оценить эту скорость и построить кривую потока, например для полного сердечного цикла (Lotz et al., 2002).
При применении этого принципа на уровне экстракраниальных, прецеребральных артерий, включая внутренние сонные артерии и позвоночные артерии, можно надежно измерить общий церебральный кровоток (Spilled et al., 2002).
Объем мозга измеряется путем сегментации изотропных трехмерных последовательностей с высоким пространственным разрешением (Prsa et al., 2014, Werner et al., 2010). Затем рассчитывают средний общий кровоток путем деления общего кровотока на объем мозга. Применительно к недоношенным и доношенным новорожденным было показано, что общий церебральный кровоток, измеренный с помощью МРТ с фазовым контрастом, в значительной степени коррелирует с постконцептуальным возрастом и массой тела, что подтверждает полезность такого неинвазивного метода для измерения общего церебрального кровотока у новорожденного (Benders et al., 2011). Однако этот метод дает только оценку среднего глобального церебрального кровотока и не дает информации о региональном церебральном кровотоке.
Рисунок 2 : Фазово-контрастная МРТ. Сагиттальное двухмерное фазово-контрастное изображение (A) для иллюстрации расположения аксиального двухмерного фазово-контрастного изображения, показывающего интенсивность сигнала в плоскости потока внутри внутренних сонных артерий (B: 1 и 2) и базилярной артерии (B: 3). Изображение адаптировано и использовано с разрешения Benders et al.
3.1.4. Маркировка артериального спина (ASL) МРТ
В то время как методы контраста с динамической восприимчивостью и МРТ-перфузии с динамическим контрастированием требуют введения экзогенного контрастного агента, мечение артериального спина использует собственный эндогенный контрастный агент, молекулы воды в крови.
Рисунок 3 : МРТ ASL. A: Намагничивание водяных спинов артериальной крови в прецеребральных артериях инвертируется путем применения радиочастотного импульса (слева, пунктирная рамка) с последующей короткой задержкой, в течение которой спины достигают мозгового кровообращения, где получается «помеченное» изображение. Предыдущее намагничивание фона фиксируется в том же поле зрения (левая пунктирная рамка). Вычитание двух изображений генерирует взвешенное по перфузии изображение (PWI). Количественная оценка церебрального кровотока (в единицах мл / 100 г ткани мозга / мин) с помощью ASL основана на математических моделях, использующих усредненные по времени интенсивности сигналов в фоновой намагниченности и изображениях с метками спинов в артериях. B: изображения перфузии ASL, представляющие церебральный кровоток у трех младенцев, родившихся в гестационном возрасте 25 недель (верхний ряд), гестационном возрасте 31 недели (средний ряд) и сканированном гестационном возрасте 40 недель (нижний ряд). Перфузия в центральной борозде увеличивается со сроком беременности (средний ряд) и более равномерно распространяется у доношенных новорожденных (нижний ряд). Изображение адаптировано и использовано с разрешения De Vis et al.
Вес мозга оценивается на основе сегментации полученных анатомических трехмерных последовательностей (Ferre et al., 2013). Можно изучать как региональную, так и глобальную церебральную перфузию. Существует несколько методов маркировки, из которых псевдонепрерывное маркирование оказалось более точным у новорожденных, обеспечивая превосходное качество изображения за счет повышения эффективности маркировки и отношения сигнал / шум (SNR) по сравнению с другими методами (Олсоп и др., 2015, Boudes et al., 2014, Wu et al., 2011).
Поскольку он позволяет избежать внутривенного введения экзогенного контрастного вещества и ионизирующего излучения, ASL является привлекательным методом визуализации перфузии головного мозга у новорожденных (Miranda et al., 2006). Когда артефакты движения при приеме пищи и сна мешают оценке, последовательность может быть повторена (Антонов и др., 2017, Виндрам и др., 2012). Несколько исследований продемонстрировали возможность применения ASL у новорожденных и младенцев. Референсные значения были установлены у здоровых людей в возрасте от 6 месяцев до 15 лет (Carsin-Vu et al., 2018).
3.1.5. Интравоксельное некогерентное движение (IVIM) МРТ
МРТ с диффузионным взвешиванием оценивает случайное движение отдельных молекул воды в ткани. Каждая молекула обладает тепловой энергией, которая вызывает движение, приводящее к столкновениям с другими молекулами и, как следствие, изменению их направления движения. В магнитном поле с примененными кодирующими импульсами градиента наблюдается ослабление сигнала, вторичное по отношению к диффузности, которая увеличивается со степенью кодирования градиента поля, обычно известной как значение b в диффузионно-взвешенной МРТ (Le Bihan, 2019).
Впервые описано Le Bihan et al. В сочетании с концепцией диффузии 1986 года (Le Bihan et al., 1986) коллективное движение молекул воды в сети случайно ориентированных капилляров равно кровотоку и называется «псевдодиффузией» (Le Bihan, 2019). Псевдодиффузия, выведенная из уравнения Стокса-Эйнштейна, выражается в виде коэффициента, зависящего от средней длины сегмента капилляра и средней скорости внутри него.
И диффузия, и псевдодиффузия вносят свой вклад в затухание сигнала, что приводит к биэкспоненциальной кривой затухания сигнала, учитывая в десять раз более быстрое затухание сигнала псевдодиффузии при низких значениях b. Это отклонение называется эффектом IVIM. Полученные данные о затухании сигнала затем обрабатываются с помощью математических алгоритмов, которые выходят за рамки данного обзора. Ле Бихан и Тернер показали, как параметры IVIM могут быть связаны с обычными параметрами перфузии на основе двух важных переменных: длины сегмента капилляра и общей длины капилляра (Le Bihan and Turner, 1992). Учитывая, что эти две длины постоянны для данной ткани, относительную перфузию или кровоток можно оценить по произведению D * fIVIM, где D – псевдодиффузия, а fIVIM – фракция текущей крови (рис. 4).
Рисунок 4 : Интравоксельная перфузия на МРТ с некогерентным движением (IVIM). Параметры IVIM fIVIM (A), D * (B) и D *. FIVIM (C) отражают гиперперфузию в обеих лобных долях, преимущественно справа. Спад интенсивности сигнала как функция от b с соответствующим биэкспоненциальным соответствием представлен для интересующей области в пределах гиперперфузированной правой лобной доли (D) и в пределах левой теменной контрольной области (E). Изображение адаптировано и использовано с разрешения Federau et al.
На сегодняшний день микрососудистая перфузия изучается в основном при визуализации опухолей как на глобальном, так и на региональном уровне (Stieb et al., 2016).
МРТ перфузия на основе IVIM предоставляет информацию как о тканевой микроциркуляции, так и о кровотоке в рамках одной последовательности и не требует введения контрастного вещества, что делает эту концепцию привлекательной для визуализации церебрального кровотока новорожденных.
3.2. Ультразвуковое исследование
Ультрасонография головного мозга новорожденного использует естественные анатомические окна через передние и, по возможности, задние роднички, тонкую височную кость и сосцевидную часть височной кости. Благодаря своей широкой доступности, отсутствию воздействия ионизирующего излучения и отсутствию необходимости в седативных средствах, УЗИ позволяет проводить оценку состояния головного мозга новорожденных у постели больного. Однако для достижения приемлемой воспроизводимости требуется соответствие стандартизированному протоколу визуализации, знание оборудования и пользовательский опыт (Dudink et al., 2020). Существует несколько подходов к оценке церебральной перфузии.
3.2.1. Обычный допплер
Так называемый УЗ-допплер использует эффект Допплера, который определяется сдвигом частоты звуковой волны из-за отражателя, то есть клетки крови, движущейся к объекту или от объекта, то есть датчика. В частности, спектральная допплеровская (или импульсно-волновая допплеровская) ультрасонография использует анализ Фурье для усреднения этих частот за определенный период времени, преобразуя их в скорости и отображает спектр частот в виде волны.
Общий церебральный кровоток оценивался с использованием объема внутрисосудистого кровотока, рассчитанного с помощью скорректированных по углу усредненных по времени скоростей и площади поперечного сечения сосудов внутри экстракраниальных внутренних сонных и позвоночных артерий (Ehehalt et al., 2005).
Точность этого подхода зависит от точного измерения малых диаметров просвета (менее 2 мм для позвоночных артерий), выбора оптимального угла исследования и правильной оценки усредненной по времени скорости, поскольку даже небольшие ошибки приводят к значительным изменениям. Полученная информация о прецеребральном кровотоке информирует только в глобальном внутрицеребральном масштабе и не может демонстрировать региональные изменения.
Другие распространенные инструменты ультразвукового допплера включают цветной допплер и энергетический допплер. В то время как цветной допплер проявляет недостаточную чувствительность к медленному кровотоку, энергетический допплер пропорционален объему церебрального кровотока (Rubin et al., 1995) и более чувствителен к микрососудистому кровотоку. Его можно использовать для изучения регионарной церебральной перфузии у новорожденных в корковой или глубокой структуре, такой как базальные ганглии (Heck et al., 2012) (рис. 5). Вышеупомянутый пропорциональный закон между объемом церебрального кровотока и энергетическим допплером зависит от нескольких параметров, включая затухание сигнала, а также геометрию и высоту ультразвукового луча. Следовательно, в пределах данного пикселя говорят, что энергетический допплер представляет собой фракционный объем движущейся крови и представлен в относительных единицах (% или дБ). Следовательно, энергетический допплер больше подходит для относительных измерений между областями или временными точками, чем для количественных измерений церебрального кровотока.
Рисунок 5 : Обычное ультразвуковое допплеровское исследование. Картирование потока с помощью энергетического допплера наложено на корональный вид в B-режиме базальных ганглиев и передних рогов боковых желудочков, включая средние мозговые артерии. Региональная васкуляризация измеряется во время постобработки путем подсчета количества и силы цветных пикселей в предварительно выбранной области. Изображение адаптировано и использовано с разрешения Heck et al.
3.2.2. Динамическое измерение тканевой перфузии
Динамическое измерение тканевой перфузии количественно определяет среднюю интенсивность перфузии (выраженную в см / с) в выбранной области интереса на основе видеозаписи цветного допплера, снятого на протяжении как минимум одного сердечного цикла (Scholbach, 2009, Scholbach, 2008) (рис. 6 ).
ПРАВИЛЬНО ЛИ ВЫ УХАЖИВАЕТЕ ЗА УЗ-АППАРАТОМ?
Скачайте руководство по уходу прямо сейчас
Этот метод недавно был применен для ретроспективного изучения перфузии базальных ганглиев у небольшой популяции младенцев, получавших терапевтическую гипотермию всего тела по поводу гипоксически-ишемической энцефалопатии (ГИЭ) (Faingold et al., 2016). Как и в случае с другими традиционными ультразвуковыми методами, динамическое измерение тканевой перфузии требует стандартизированного подхода к выбранным интересующим областям и позволяет только региональный анализ количественной оценки средней интенсивности перфузии. Сравнение с другими более широко используемыми количественными параметрами, такими как церебральная перфузия, является сложной задачей, поскольку динамическое измерение тканевой перфузии не учитывает объем ткани.
Рисунок 6 : Динамическое измерение тканевой перфузии. Интересующая область выбирается в пределах базальных ганглиев на цветном допплеровском ультразвуковом режиме, полученном в течение как минимум одного сердечного цикла, для количественной оценки средней интенсивности перфузии (в см / с), показанной на кривой интенсивности внизу у однодневного пациента. Диагностирована гипоксически-ишемическая энцефалопатия. Изображение адаптировано и использовано с разрешения Faingold et al.