С появлением методов МРТ, которые чрезвычайно чувствительны к парамагнитным продуктам крови, таких как T2*-градиентного эхо (GRE) и взвешенных по магнитной восприимчивости последовательностей (SWI), церебральные микрокровоизлияния (CMBs) были обнаружены у все возрастающего числа пациентов. CMBs определяются как небольшие, округлые, однородные, гипоинтенсивные очаги на T2*-GRE или SWI.
CMBs очень часто встречаются у пожилого населения и их распространенность увеличивается с возрастом. Клиническая значимость остается неоднозначной. Мы ретроспективно изучили МРТ головного мозга 1200 пациентов из системы PACS. Аксиальные T2, T1 и SWI изображения сравнивались, а затем были соотнесены с клиническими проявлениями и окончательным диагнозом пациента. Встречаемость CMBs была самой высокой у пациентов с предшествующей историей травмы и внутримозговым кровоизлиянием. На втором и третьем местах пациенты с предшествующей историей инсульта/гипертонической энцефалопатии и нейродегенеративными заболеваниями, такими как амилоидная ангиопатия, болезнь Альцгеймера. Другие причины, обнаруженные в нашем исследовании, включают CADASIL, CARASIL, CMBs из-за сердечной патологии (эндокардит, миксома и протезированный сердечный клапан), болезнь Фабри, васкулит, постРТ, болезнь Мойа-Мойа, PRES и заболевания крови.
Мы вкратце обсудим физику последовательности SWI и ее роль в обнаружении мозговых микрокровоизлияний. Мы даем алгоритмический подход к оценке и картированию CMBs с вниманием к их клинической значимости.
Перевод презентации "Cerebral Microbleeds: Imaging Patterns, Interpretation and Relevance"
| Congress: | ECR 2016 |
| Poster No.: | C-0787 |
| Authors: | A. Agarwal1, S. Kanekar2, V. Mittal1; 1Hummelstown, PA/US, 2Hershey, PA/US |
| DOI: | 10.1594/ecr2016/C-0787 |
| DOI-Link: | http://dx.doi.org/10.1594/ecr2016/C-0787 |
Перевод на русский: Симанов В.А.
Изображения взвешенные по восприимчивости (SWI) представляет собой 3D, flow-compensated, radiofrequency spoiled gradient-recalled echo последовательность, которая использует различия восприимчивости между тканями. Для выявления этих различий SWI сочетают магнитудные и фазовые изображения (рис. 1).
Магнитная восприимчивость является естественным свойством тканей, которое отражает магнитный ответ вещества на внешнее магнитное поле. Различия восприимчивости между веществами приводят к локальной неоднородности магнитного поля, и, как следствие, более быстрой Т2*-релаксации, что приводит к потере сигнала на МР-последовательностях, чувствительных к T2*-эффектам.
T2*-GRE последовательность очень чувствительна к эффекту восприимчивости и значительно превосходит Т2-взвешенные спин-эхо последовательности в обнаружении продуктов крови. Степень "blooming-эффекта" зависима от параметров МРТ. В частности, последовательности с более длинным временем эхо обнаруживают больше микрокровоизлияний (и делают их больше), чем с более коротким. Это связано с увеличением дефазировки локального МР-сигнала.
Электроны и парамагнитные эффекты
SWI очень чувствительны к кровоизлияниям, кальцию, отложениям железа, медленной венозной крови, и, таким образом, более совершенны, по сравнению с Т2*GRE последовательностями. Потеря сигнала на SWI прямо пропорциональна количеству неспаренных электронов, присутствующих в ткани ( рис. 2 ).
Кальцификация vs отложения железа на SWI
SWI открывает окно возможностей для обнаружения отложений кальция и железа в тканях головного мозга с использованием фазовых изображений, из - за локальных эффектов восприимчивости тканей. Кальций диамагнитен и лишен неспаренных электронов, но порождает слабую локальную неоднородность поля, которая ведет к фазовым изменениям. Фазовый сдвиг, индуцированный кальцием, показывает отрицательную фазу (в left-handed МР-системах), таким образом, кальций гипоинтенсивен на фазовых изображениях ( рис. 3 ).
Точно так же, SWI с использованием отфильтрованных фазовых изображений может обнаружить негемовые отложения железа в головном мозге, преимущественно в виде ферритина и трансферрина. Парамагнитное негемовое железо показывает положительный сдвиг фазы (positive phase shift) и, таким образом, выглядит гиперинтенсивным на фазовых изображениях.
Рис. 1: Этапы формирования изображения SWI. На первой стадии обработки, фазовые изображения (Pha) подвергаются фильтрации, чтобы свести к минимуму фоновую нежелательную восприимчивость. Затем отфильтрованные фазовые изображения используются для генерирования фазовой маски. Фазовая маска затем умножается с исходными данными магнитуды (Mag), чтобы получить SWI-магнитудные изображения (SWI). Этот шаг усиливает эффекты восприимчивости. На конечной стадии обработки, несколько магнитудных изображений SWI объединяются, чтобы создать толстые mIP-изображения (minimum intensity pixel) для дальнейшего усиления эффектов восприимчивости (обычно ≥4 изображений SWI объединяются, чтобы получить одно mIP-изображение).
Рис. 2 Потеря сигнала на SWI прямо пропорциональна количеству неспаренных электронов, присутствующих в ткани.
Рис. 3 На SWI-отфильтрованных фазовых изображениях, карбонат кальция имеет фазу противоположного знака (opposite-sign) по сравнению с гемосидерином.
Пациенты с микрокровоизлияними были значительно старше и имели более высокую частоту гипертензии. Также наблюдалась сильная корреляция между гиперинтенсивными изменениями в белом веществе и количеством микрокровоизлияний. Гипертония является установленной причиной болезни мелких сосудов и обширные гиперинтенсивные изменения в белом веществе, как сообщалось, представляют собой связанные с микроангиопатией повреждения тканей. Эти микрокровоизлияния наиболее часто расположены в чечевицеобразных ядрах, таламусах и кортикально-субкортикальных областях, где обычно наблюдаются симптоматические гематомы ( рис. 4 )
Церебральная амилоидная ангиопатия (САА) характеризуется наличием гомогенных эозинофильных отложений в кортикальных и менингеальных сосудах, что приводит к люминальным стенозам и фибриноидному некрозу. Это делает сосуды хрупкими и увеличивает тенденцию к кровотечению. Церебральная амилоидная ангиопатия не имеет корреляции с гипертонией, сахарным диабетом или атеросклерозом. При визуализации может быть представлена поверхностными лобарными гематомами, обычно с субкортикальным или субарахноидальным распространением. Фокальное или пятнистое / сливное поражение белого вещества (70%), и/или негеморрагическая диффузная энцефалопатия. GRE и T2 могут показать мультифокальные мелкие темные включения ( рис. 5 ).
Отложения железа встречаются при болезни Паркинсона, болезни Хантингтона, болезни Альцгеймера, рассеянном склерозе, амиотрофическом боковом склерозе и пантотенаткиназа-ассоциированной нейродегенерации. Возможность измерения количества негемового железа в головном мозге способствует лучшему пониманию прогрессирования заболевания, а также может помочь в прогнозировании результатов лечения. Лобарные кровоизлияния описаны в более чем 20% (в диапазоне от 15 до 32%) пациентов со спорадической болезнью Альцгеймера. В противоположность этому, церебральные кровоизлияния значительно менее распространены при других причинах деменции, таких как лобно-височная деменция, кортикобазальная дегенерация, деменция с тельцами Леви и прогрессирующий супрануклеарный паралич. Их распределение предполагает, что лобарные кровоизлияния при болезни Альцгеймера отражают лежащую в основе церебральную амилоидную ангиопатию.
Церебральная аутосомно-доминантная артериопатия с субкортикальными инфарктами и лейкоэнцефалопатией (CADASIL) представляет собой наследственное заболевание, являющееся результатом мутации в гене Notch3, расположенном на хромосоме 19q12. Как правило, это пациенты с прогрессирующим снижением когнитивных функций, мигренью с аурой, нарушением настроения и малыми инфарктами. Проявления на МРТ включают в себя изменения белого вещества на Т2-взвешенных изображениях, лакунарные инфаркты на T1-взвешенных изображениях и церебральные микрокровоизлияния. Изменения белого вещества в перивентрикулярном распределении с характерным вовлечением передних отделов височных долей, мозолистого тела и наружной капсулы ( рис. 6 ). Лакунарные инфаркты обычно наблюдаются в капсулостриарной области, таламусах и мосте. Церебральные микрокровоизлияния, также как лакунарные инфаркты и атрофия мозга, связаны со снижением когнитивных функций.
Различные кардиологические состояния могут выступать в качестве основного источника эмболии, которая может проявляться в виде ТИА, ишемии или кровотечения в головном мозге. Частые состояния, которые могут привести к микрокровоизлияниям, включают инфекционный эндокардит, предсердную миксому и протезированные клапаны. Церебральные микрокровоизлияния не являются редкостью у пациентов с приобретенным инфекционным эндокардитом (57% в группе с эндокардитом, по сравнению с лишь 15% в контрольной группе) ( рис. 7 ). Кровоизлияния, как правило, происходили в корковых бороздах, что можно объяснить тем фактом, что некоторые из поражений, могли быть грибковыми аневризмами.
Различные гематологические заболевания могут увеличить риск ишемического инсульта или внутримозгового кровоизлияния. Это может быть вызвано нарушениями в показателях крови, повреждением стенки сосуда или их комбинацией. Внутричерепные кровоизлияния часто встречаются при лейкемии и тромбоцитопении, из - за истощения фактора коагуляции или вследствие бластной фазы заболевания. Осложнения ЦНС происходят у 2-4% пациентов с лейкемией/месяц. (Рис. 8 ). Вовлечение ЦНС при лейкемии может быть прямым - в результате опухолевого поражения нервной ткани, инфильтрации нервной ткани опухолевыми клетками или внешней компрессии нервной ткани внемозговой опухолевой массой, непосредственного вовлечения кровеносных сосудов, что приводит к их окклюзии и ишемии, или косвенным - из - за инфекции, лекарственной и радиационно-индуцированной нейротоксичности и электролитных нарушений.
PRES - нейротоксическое состояние, связанное с широким диапазоном условий, чаще с гипертензией, эклампсией или использованием циклоспорина после трансплантации органов. Клиника обычно представлена комбинацией головной боли, изменения психического состояния, потери зрения и судорог. На МРТ - симметричные области гиперинтенсивного сигнала на FLAIR, чаще всего в теменных и затылочных долях, отражающие вазогенный отек (Рис. 9 ). Раньше считалось, что кровоизлияния – нетипичное проявление PRES, однако, при использовании SWI они встречаются у 17-58% пациентов. Предполагается, что церебральные микрокровоизлияния, в контексте PRES, связаны с дисфункцией эндотелиальных клеток.
Точная причина церебральных микрокровоизлияний в случаях с почечной недостаточностью не определена. Однако, увеличение частоты микрокровоизлияний было описано у пациентов с хронической почечной недостаточностью, поддерживаемой на гемодиализе. Cho и др. провели ретроспективный анализ 152 пациентов с острым ишемическим инсультом, в исследованиях которых были GRE-изображения. Они обнаружили сильную связь между нарушением функции почек и наличием микрокровоизлияний. Ryu и др. обнаружили связь хронической болезни почек без диабета с церебральными микрокровоизлияниями, но не у больных с сахарным диабетом.
Церебральные микрокровоизлияния в контексте черепно-мозговой травмы являются проявлением диффузного аксонального повреждения, возникающего после ротационного ускорения и торможения мозга. Травматические микрокровоизлияния обычно можно отличить от кровоизлияний вследствие спорадической болезни мелких сосудов, с помощью анамнеза и других особенностей визуализации травмы головного мозга. Распределение травматических микрокровоизлияний, как правило, происходит на границе серого и белого вещества, особенно в лобной и височной долях, и в мозолистом теле (рис. 10 ).
Кавернозные мальформации являются четко очерченными узлами кластеров расширенных эндотелиальных сосудов с отсутствием нервной ткани между ними. Типичный внешний вид - ободок гемосидерина с ядром, имеющим смешанную интенсивность сигнала (обусловлена кровоизлияниями с различной давностью), с характерным внешним видом "попкорна". Мелкие (тип IV) каверномы проявляются как точечные гипоинтенсивные поражения на Т2*-GRE и могут быть неотличимы от церебральных микрокровоизлияний ( рис. 11 ). Большинство каверном, как полагают, врожденного происхождения, и имеют частоту до 0,5%. Сообщалось о радиационно-индуцированных каверномах и капиллярных телеангиоэктазиях, возникающих, как предполагается, из - за гиалинизации и фибриноидного некроза мелких артериол. Они также ответственны за минерализирующую микроангиопатию с дистрофической кальцификацией и обычно наблюдаются у детей, получавших химио- и лучевую терапию. Каверномам требуется больше времени, чтобы развиться после лучевой терапии, с латентным периодом в диапазоне от 1 до 26 лет.
Рис.4 Пациент с гипертонической артериопатией с классическим глубоким церебральным распределением микрокровоизлияний.
Рис.5 76-летний мужчина с амилоидной ангиопатией, с острой головной болью и слабостью из-за кровоизлияния в правой теменной доле.
Рис.6 Изображения, полученные у пациента с подтвержденной при биопсии CADASIL показывают обширные изменения в белом веществе с вовлечением передних отделов височных долей и белого вещества лобных долей. Множественные рассеянные микрокровоизлияния. На гистопатологическом слайде показаны артериопатические изменения.
Рис.7 Пациент с инфекционным эндокардитом, с кровоизлиянием в правой височной доле, множественными церебральными микрокровоизлияниями. На DSA - септическая аневризма в дистальной ветви СМА.
Рис.8 На КТ и МРТ видны множественные мелкие кровоизлияния в паренхиме мозга во время бластного криза (лейкоциты> 300000 / мм3).
Рис.9 41-летняя женщина с эклампсией, типичными для PRES изменениями на МРТ. На GRE - микрокровоизлияния в лобной и затылочной коре. PRES изменения также были видны в паренхиме мозжечка.
Рис.10 DWI, SWI и цветные карты DTI показывают ограничение диффузии (красная стрелка) и микрокровоизлияния (синяя стрелка) в валике мозолистого тела и белом веществе головного мозга, приводящие к разобщению волокон.
Рис.11 Мелкие (тип IV) каверномы определяются как точечные гипоинтенсивные поражения на Т2*-GRE изображениях и могут быть неотличим от церебральных микрокровоизлияний.
Болезнь мелких сосудов считается основной причиной сосудистых когнитивных нарушений. Роль микрокровоизлияний остается неопределенной. Экспериментальные исследования показывают, что CMBs не являются клинически «молчаливыми» для когнитивной функции. Документально доказана ассоциация CMBs с исполнительной дифункцией, скоростью и дисфункцией внимания. В исследовании Rotterdam Scan Study наличие множественных (≥5) CMBs, особенно в строго долевом распределении, было связано с худшей когнитивной функцией, даже после корректировки на сосудистые факторы риска и другие визуальные маркеры болезни малых сосудов.
В случае амилоидной ангиопатии долевые CMBs являются предиктором высокого будующего риска рецидива симптоматического внутримозгового кровоизлияния.
У пациентов с CMBs, особенно с долевым или смешанным, но не глубоким распределением, было обнаружено увеличение риска рецидива, в основном касающееся ишемических событий, скорее чем внутримозгового кровоизлияния ( Рис. 12 ).
Определение CMBs и исключение ранних изменений, характерных для амилоидной ангиопатии, играют важную роль у пациентов, нуждающихся в долгосрочной антикоагулянтной терапии. Было документально подтверждено, что эти пациенты имеют более высокий риск внутричерепного кровоизлияния, по сравнению с соответствующей возрастной контрольной группой. Так надежное обнаружение CMBs (особенно множественных долевых CMBs) в будущем может оказать непосредственное влияние на принятие решений о лечении антикоагулянтами. Небольшое проспективное исследование показало, что аспирин может быть связан с рецидивирующими долевыми внутримозговыми кровоизлияниями у больных с церебральной амилоидной ангиопатией.
Рис.12 Кровоизлияние в правом таламусе у пациента с множественными CMBs, видимыми на предыдущей МРТ.