Dynamic contrast enhancement and wall enhancement index for the quantitative assessment of vascular wall abnormalities in intracranial atherosclerosis: a pilot study

Full Text

Прорывные нейротехнологии позволили по-новому взглянуть на ряд заболеваний головного мозга, однако диагностика стеноза и окклюзии интракраниальных артерий остается трудоемкой задачей. Традиционными методами визуализации интракраниальных артерий признаны компьютерная томографическая ангиография, магнитно-резонансная (МР) ангиография и цифровая (дигитальная) субтракционная ангиография. Эти исследования выявляют изменения просвета сосуда, но не могут полностью охарактеризовать заболевание, вызвавшее его. В последние годы растет интерес к непосредственной визуализации сосудистой стенки с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) с высоким пространственным разрешением.

Изучение компонентов сосудистой стенки, ее проницаемости, воспалительных изменений, развивающихся в ней, необходимо для понимания патогенеза атеросклероза и выявления факторов, определяющих его агрессивное течение. Для диагностики и дифференциальной диагностики воспалительных артериопатий (артериитов), а также артериопатий с продуктивными стенозирующими процессами неясного генеза нужна надежная методика количественной оценки компонентов сосудистой стенки и механизмов ее прогрессирующего поражения. Уточнение данных нейровизуализационных маркеров позволило бы реализовать таргетный подход к лечению с акцентом на быстрое нарастание изменений в сосудистой стенке в условиях высокой проницаемости и воспаления в ней.

Нередко воспаление в нестабильных атеросклеротических бляшках (АСБ) с высоким риском возникновения тяжелых острых сердечно-сосудистых событий сопровождается пролиферацией существующих и новых микрососудов с высокой эндотелиальной проницаемостью [1]. Проведение МРТ сосудистой стенки, а именно в режиме Т1-последовательности с высоким пространственным разрешением, подавлением сигнала от жировой ткани и движущейся крови, позволяет выявлять контрастное усиление в проекции стенок интракраниальных артерий, что большинство авторов трактует как признак воспаления [2, 3]. При состояниях, в основе которых лежат такие морфологические изменения сосудистой стенки, как инфильтрация воспалительными клетками, фиброзная деградация, формирование АСБ, отмечается патологическое накопление контрастного средства, а характер его накопления специфичен для каждого заболевания [4–7]. Эта особенность лежит в основе качественной классификации типов накопления контрастного вещества стенкой сосудов [8–12]. Вместе с тем для стандартизации данных все чаще применяются методики количественной оценки, например расчет индекса контрастного усиления сосудистой стенки (англ. wall enhancement index, WEI) [13]. В исследованиях установлена связь между накоплением контрастного вещества симптомными АСБ и частотой повторных инфарктов мозга [14–16], однако в некоторых работах эта связь представлялась сомнительной, а частота повторных инфарктов мозга коррелировала не со степенью контрастного усиления, а с количеством АСБ, накапливающих препарат [17].

В последние 15 лет МРТ с динамическим контрастным усилением (ДКУ) широко применяется для количественной оценки проницаемости эндотелия и объема микрососудов в опухолях [18]. МРТ-ДКУ можно использовать и для количественной оценки этих параметров в АСБ. Метод заключается в быстром получении серии Т1-взвешенных изображений (ВИ) при введении гадолиний-содержащего контрастного вещества, укорачивающего время спин-решеточной релаксации (Т1) [18]. Во время сканирования контрастное вещество из плазмы сосудов распространяется в ткани, вызывая усиление МР-сигнала в проницаемых средах. Объем и проницаемость тканевых микрососудов вычисляются на основании динамики МР-сигнала. Для расчета этих величин кривые усиления МР-сигнала сначала преобразуются в значения концентрации контрастного вещества путем оценки длительности Т1 в каждом временном интервале либо путем предположения линейной зависимости между интенсивностью МР-сигнала и концентрацией контрастного вещества. После преобразования кривые концентрации анализируют попиксельно или в области интереса (англ. region of interest, ROI) с использованием основанных на модели подходов расчета свойств ткани, таких как объем фракции микрососудов, проницаемость и объем фракции внесосудистого внеклеточного пространства. Наиболее распространенные кинетические модели, используемые для анализа МРТ-ДКУ, обычно базируются на модифицированной модели Tofts [19]:

$C_{\mathrm{tissue}}\left(t\right)={\nu }_{\mathrm{p}}\times C_{\mathrm{p}}\left(t\right)+K^{\mathrm{trans}}{\int }_0^t{C}_p\left(t\text{'}\right)\times e^{-K^{\mathrm{trans}/{\nu }_e\times \left(t\text{'}-t\right)}}dt\text{'}$,

где C_tissue (t) – концентрация контрастного вещества в интересующей ткани в момент времени t; C_p – концентрация контрастного вещества в плазме; v_p (%) – фракционный объем микрососудов; K^trans – константа объемного переноса, указывающая на проницаемость стенок сосудов (мин^-1); v_e (%) – объем фракции внесосудистого внеклеточного пространства; t' – время в подинтегральном выражении.

При исследовании атеросклероза эта модель часто используется в рамках допущения Patlak [20, 21], которое предполагает отсутствие «обратного тока» контрастного вещества из ткани в плазму:

$C_{tissue}\left(t\right)={\nu }_p\times C_p\left(t\right)+K^{trans}{\int }_0^t{C}_p\left(t\text{'}\right)dt\text{'}$.

Концепцию введения дополнительных количественных параметров МРТ-визуализации с использованием МРТ-ДКУ для измерения скорости проницаемости контрастного средства, представленной константой объемного переноса (K^trans), впервые описали W. S. Kerwin и соавт. в исследовании пациентов с атеросклеротическим поражением сонных артерий, нуждающихся в каротидной эндартерэктомии [20]. При последующем гистопатологическом анализе было обнаружено, что эти параметры коррелируют с макрофагальной инфильтрацией (воспалением) и неовазогенезом [21–23]. L. Dong и соавт. выявили связь медикаментозного лечения со значительным снижением K^trans, измеренным в АСБ: фактически значения K^trans уменьшались на фоне терапии гиполипидемическими препаратами (статинами), проводимой в течение 1 года, что может свидетельствовать о коррелятивном снижении неоваскуляризации и/или воспаления, стабилизации и даже регрессии АСБ [24].

Количественная оценка компонентов сосудистой стенки может предоставить информацию о воспалении в АСБ интракраниальных артерий, тем самым указывая как на риск ишемического инсульта, так и на чувствительность к фармакотерапии. X. Y. Chen и соавт. на материале посмертного исследования показали, что в АСБ средних мозговых артерий происходит неовазогенез, и предположили применимость кинетического моделирования МРТ-ДКУ к интракраниальным артериям [25]. На сегодняшний день работы по изучению динамических характеристик стенок интракраниальных артерий и АСБ с использованием МРТ-ДКУ единичны [26].

Цель исследования – оценить количественные параметры изменений сосудистой стенки в области АСБ и во внешне неизмененной стенке интракраниальных артерий по данным МРТ-ДКУ и на Т1-ВИ с высоким пространственным разрешением до и после введения контрастного средства, с расчетом индекса WEI при помощи методов математического моделирования.

Материал и методы

В пилотное одномоментное сплошное неконтролируемое исследование включили 29 пациентов, из них 22 (75,9%) мужчины, с различными проявлениями цереброваскулярной патологии, проходивших лечение в неврологических отделениях ФГБНУ «Научный центр неврологии» (ФГБНУ НЦН) в период с 2022 по 2024 г. (табл. 1). Медиана возраста составила 66 [57; 72] лет. Критерии включения: стеноокклюзирующий атеросклероз брахиоцефальных артерий, в том числе на интракраниальном уровне. Критерии невключения: отсутствие признаков атеросклеротических изменений артерий в интракраниальной области, наличие выраженного и/или критического поражения с редукцией кровотока брахиоцефальных артерий в экстракраниальных отделах, двигательные артефакты и артефакты от металлоконструкций в ротовой полости пациентов, стандартные противопоказания к выполнению МРТ.

 

Таблица 1. Клинико-демографическая характеристика пациентов (N = 29, средний возраст 64,4 ± 11,2 года)

Характеристика	Значение
	абс.	%
Пол:
женский	7	24,1
мужской	22	75,9
Пораженная артерия:
БА	6	20,7
ВСА	12	41,4
СМА	10	34,5
ЗМА	1	3,4
Степень поражения вещества мозга:
F1–2	10	34,5
F3 и/или малые инфаркты	13	44,8
большие инфаркты	6	20,7
Сахарный диабет	7/28*	25,0
Отрицательное ремоделирование	9	31,0

F1–3 – cтадии изменения белого вещества по модифицированной шкале Fazekas; БА – базилярная артерия, ВСА – внутренние сонные артерии, ЗМА – задние мозговые артерии, СМА – средние мозговые артерии

Данные представлены в виде абсолютного числа пациентов и их доли от общего числа в группе (%), среднего арифметического и стандартного отклонения (M ± SD)

^* По одному пациенту данные отсутствуют

 

Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом ФГБНУ НЦН (протокол № 9-5/22 от 19.10.2022). Все пациенты дали письменное информированное согласие на участие в исследовании и публикацию медицинской информации в обезличенной форме в научных целях.

Всем пациентам проводили исследование на МР-томографе с величиной индукции магнитного поля 3 Тесла MAGNETOM Prisma (Siemens, Германия). Протокол исследования включал в себя последовательности Т2-FLAIR (англ. Fluid Attenuated Inversion-Recovery – последовательность «инверсия – восстановление» с ослабленным сигналом от жидкости) и Т2-ВИ головного мозга для оценки очаговых изменений в веществе мозга. Для выявления стенозирующего процесса и локализации АСБ выполняли следующие исследования:

• трехмерную (3D) времяпролетную (англ. Time-of-Flight, ToF) МР-ангиографию с использованием основных параметров: TR/TE – 21/3,42 мс, FA (англ. Flip Angle – угол отклонения) – 18°, FoV (англ. Field of View – поле зрения) – 200 мм, reconstructed voxel size (размеры вокселя при реконструкции изображения) – 0,3 × 0,3 × 0,5 мм³;
• МРТ в Т2-режиме с использованием импульс- ной последовательности TSE (англ. Turbo Spin Echo – турбоспиновый эхо-сигнал) с высоким пространственным разрешением (HR Т2) в коронарной и аксиальной плоскостях; параметры: TR/TE – 5190/38 мс; FoV – 180 мм; voxel size (размер вокселя) – 0,4 × 0,4 × 2 мм³; slice thickness (толщина среза) – 2,0 мм; number of slices (число срезов) – 40.

Область сканирования при МРТ-ДКУ захватывала все магистральные интракраниальные артерии. Динамические Т1-ВИ получали каждые 3 с после введения контраста в течение 6 мин 32 с со следующими параметрами: TR/TE – 3,57/1,29 мс; FoV – 220 мм²; voxel size 0,5 × 0,5 × 3 мм³; slice thickness – 3,0 мм; number of slices – 60. Во время ДКУ-сканирования вводили гадолиний-содержащий контрастный препарат (в дозе 0,1 ммоль/кг массы тела) со скоростью 4 мл/с. Для преконтрастного Т1-картирования использовали последовательности с вариабельным FA: 2, 5, 10, 15°. До и после введения гадолиний-содержащего контрастного вещества выполняли 3D-изотопную последовательность T1-TSE с высоким пространственным разрешением и по- давлением сигнала от жировой ткани и движущейся крови (HR T1-TSE-db-FS); параметры: TR/TE – 700/12 мс; FoV – 217 мм; voxel size – 0,4 × 0,4 × 0,9 мм³; slice thickness – 0,85 мм; number of slices – 208.

Для количественной оценки степени накопления контрастного вещества в области интереса (АСБ, неизмененная сосудистая стенка, воронка гипофиза) рассчитывали WEI по формуле:

$WEI=\frac{{\displaystyle \frac{SIwallpostcontrast}{SIbrainpostcontrast}}-{\displaystyle \frac{SIwallprecontrast}{SIbrainprecontrast}}}{{\displaystyle \frac{SIwallprecontrast}{SIbrainprecontrast}}}$,

где WEI (wall enhancement index) – индекс усиления контрастности стенки (сосудов), SIwall_precontrast – интенсивность сигнала (Signal Intensity, SI) сосудистой стенки (wall) в зоне интереса на преконтрастных (precontrast) изображениях, SIwall_postcontrast – интенсивность сосудистой стенки в зоне интереса на постконтрастных (postcontrast) изображениях; SIbrain_precontrast – интенсивность неизмененного белого вещества мозга (brain) на доконтрастных изображениях; SIbrain_postcontrast – интенсивность неизмененного белого вещества мозга на постконтрастных изображениях. Пример измерения интенсивности сигнала от АСБ для расчета WEI приведен на рисунке 1.

 

Рис. 1. Пример измерения интенсивности эхо-сигнала от атеросклеротической бляшки базилярной артерии для расчета индекса усиления контрастности стенки сосуда (WEI). В месте максимального стеноза артерии на одном срезе отмечали область интереса (ROI) и регистрировали среднее значение интенсивности сигнала от сосудистой стенки (SIwall). ROI были сопоставлены по размеру и местоположению в наборе данных T1-TSE-db-FS до (А) и после (Б) контрастного усиления; макс. – максимум, мин. – минимум, откл. – отклонение, средн. – среднее

 

Данные МРТ-ДКУ проанализировали с помощью программного обеспечения, разработанного в рамках государственного задания в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт». Программа позволяет проводить расчет параметров фармакокинетических моделей, включая модели Tofts, Patlak, extended Tofts. К ключевым особенностям программы следует отнести интуитивно понятный пользовательский интерфейс для специалистов, не владеющих навыками программирования, а также поддержку полного цикла работы в интерактивном режиме, начиная от просмотра и разметки МРТ-изображений в стандарте DICOM (англ. Digital Imaging and Communications in Medicine – цифровая визуализация и коммуникации в медицине) и заканчивая просмотром и анализом результатов с возможностью получения статистических оценок распределения значений в области интереса. Для анализа использовали две кинетические модели – Tofts и Patlak, а также следующие параметры: константу объемного переноса, указывающую на проницаемость стенок сосудов – K^trans (мин^-1), фракционный объем микрососудов – v_p (%), объем фракции внесосудистого внеклеточного пространства – v_e (%). Кроме того, в расчетах учитывали гематокрит и релаксивность гадолиний-содержащего контрастного средства. На полученных картах (K^trans, v_e, v_p) отмечали ROI, максимально приближенные к ROI на HR T1-TSE-dB-FS при расчете WEI, корегистрированные со структурными HR T2-TSE-ВИ. Аналогические параметры оценивали и во внешне неизмененной стенке артерии (рис. 2).

 

Рис. 2. Интерфейс диагностической рабочей станции: пример постобработки данных магнитно-резонансной томографии с динамическим контрастным усилением (ДКУ) c получением количественных показателей (K^trans, v_p, v_e). Данные ДКУ корегистрируются со структурными HR T2-TSE-изображениями, на соответствующих срезах размечается область интереса (ROI) в атеросклеротической бляшке. В расчетах учитываются показатели гематокрита и релаксивности контрастного препарата

 

Статистический анализ

План статистического анализа:

1. описательная статистика по следующим показателям:
   
   • возраст, пол;
   • вариант пораженной артерии;
   • степень поражения вещества головного мозга;
2. сравнение показателей двух связанных групп – АСБ и нормальной стенки:
   
   • WEI;
   • МРТ-ДКУ по Tofts (K^trans, v_e);
   • МРТ-ДКУ по Patlak (K^trans, v_p);
3. сравнение показателей АСБ более двух несвязанных групп – при различных вариантах пораженной артерии и при разной степени поражения вещества головного мозга:
   
   • WEI;
   • МРТ-ДКУ по Tofts (K^trans, v_e) и Patlak (K^trans, v_p).

Статистический анализ проводили с применением программного пакета SPSS Statistics версии 26.0 (IBM, США). Во всех случаях использовали двусторонние варианты статистических критериев. Нулевую гипотезу отвергали при уровне значимости р < 0,05 (для апостериорных попарных сравнений – при скорректированном (adjusted) уровне значимости p_adj < 0,05). Тип распределения количественных показателей оценивали при помощи анализа частотных гистограмм и критерия Шапиро – Уилка. Распределение возраста и лабораторных показателей соответствовало нормальному. Распределение показателей проницаемости и индексов контрастного усиления не соответствовало нормальному. Для описания количественных переменных использовали среднее и среднеквадратичное отклонение (при нормальном распределении) или медиану и квартили (если распределение не соответствовало нормальному), для описания категориальных переменных – частоту и долю (в процентах). Для сравнения двух связанных групп по количественным переменным с ненормальным распределением применяли тест Уилкоксона, для сравнения более двух несвязанных групп по количественным переменным с ненормальным распределением – тест Краскела – Уоллиса с апостериорными попарными сравнениями (с поправкой Бонферрони на множественные сравнения). Визуализацию исследуемых параметров проводили с помощью графиков box plot. Размер выборки предварительно не рассчитывали.

Результаты

У всех включенных в исследование пациентов определялись атеросклеротические изменения брахиоцефальных артерий, в том числе на интракраниальном уровне, разной степени выраженности. У 9 больных отмечались признаки отрицательного ремоделирования артерий – выявление АСБ в стенке артерий, без сужения их просвета. Присутствовали изменения вещества головного мозга: инфаркты, в том числе лакунарные, – в 17 (58%) наблюдениях; МРТ-признаки церебральной микроангиопатии (ЦМА) – у 20 (68%) пациентов, среди них со степенью выраженности (F) по шкале Fazekas: F1 – у 7 (35%), F2 – у 4 (20%) (рис. 3), F3 – у 9 (45%) (рис. 4) [27]. Средние, большие и обширные инфаркты мозга зарегистрированы у 6 (20%) больных. Для количественной оценки изменений АСБ выбирался наиболее пораженный участок артерий (за исключением окклюзии): в 12 (41,4%) случаях это был интракраниальный сегмент внутренней сонной артерии (ВСА), в 10 (34,5%) – средней мозговой артерии (СМА), в 6 (20,7%) – базилярной артерии (БА), в 1 (3,4%) – задней мозговой артерии (ЗМА) (см. табл. 1).

 

Рис. 3. Пациент Ц., 53 года, с признаками церебральной микроангиопатии (F3 по шкале Fazekas), атеросклерозом интракраниальных артерий, без формирования гемодинамически значимых стенозов. А – магнитно-резонансная томография (МРТ) головного мозга, режим Т2-взвешенного изображения: видны обширные сливные зоны гиперинтенсивности белого вещества (ГИБВ) с наличием на этом фоне лакунарных инфарктов; Б, В, Г – МРТ сосудистой стенки, режим T1-TSE-db-FS после контрастного усиления: в сегменте М1 левой средней мозговой артерии (СМА) визуализируется эксцентричная атеросклеротическая бляшка (АСБ), интенсивно накапливающая контрастный препарат; Д – трехмерная магнитно-резонансная времяпролетная (3D ToF) ангиография: выявляется неровность контуров левой СМА в сегменте М1; ax – аксиальная, sag – сагиттальная, cor – коронарная плоскости; ВСА – внутренняя сонная артерия; ПМА – передняя мозговая артерия

 

Рис. 4. Пациент К., 69 лет, с признаками церебральной микроангиопатии (F2 по шкале Fazekas) и атеросклерозом интракраниальных артерий, с формированием гемодинамически значимого стеноза в сегменте М1 правой средней мозговой артерии (СМА): А – магнитно-резонансная томография (МРТ), режим Т2-взвешенного изображения: видны множественные сливные очаги гиперинтенсивности белого вещества (ГИБВ); Б, В – МРТ сосудистой стенки, режим T1-TSE-db-FS после контрастного усиления: в сегменте М1 правой СМА визуализируется эксцентричная атеросклеротическая бляшка (АСБ), интенсивно накапливающая контрастный препарат; Г – трехмерная магнитно-резонансная времяпролетная (3D ToF) ангиография: виден стеноз правой СМА в сегменте М1; Д – режим HR Т2-TSE: видна АСБ в сегменте М1 правой СМА; ax – аксиальная, sag – сагиттальная плоскости; ЗМА – задняя мозговая артерия; ПМА – передняя мозговая артерия

 

В ходе исследования были выявлены значимые различия между индексом контрастного усиления стенки сосуда (WEI) в АСБ (ROI) и в неизмененной стенке (рис. 5): 0,962 [0, 686; 1, 387] и 0,111 [0, 014; 0, 206] соответственно (p < 0,001). Значения WEI в АСБ, локализованных в ВСА (0,722 [0, 573; 1, 580]), СМА (0,921 [0, 725; 1, 183]), БА (1,343 [1, 002; 1, 419]) и ЗМА (0,711 [0, 711; 0, 711]), не имели статистически значимых различий (p = 0,381).

 

Рис. 5. Значения индекса контрастного усиления сосудистой стенки (WEI): А – в атеросклеротической бляшке (АСБ) и неизмененной стенке, Б – в АСБ в различных артериях; БА – базилярная артерия, ВСА – внутренняя сонная артерия, ЗМА – задняя мозговая артерия, СМА – средняя мозговая артерия

 

Не получено значимых различий индекса контрастного усиления (WEI) в АСБ у пациентов с разной степенью выраженности ишемических изменений: ЦМА F1–2 (1,011 [0, 642; 1, 684]), ЦМА F3 и/или малые инфаркты мозга (0,994 [0, 794; 1, 383]), средние/большие/обширные инфаркты мозга (0,785 [0, 606; 1, 262]). Тем не менее отмечалась тенденция к более низким значениям WEI в АСБ при более тяжелых поражениях.

Не выявлено также различий между значениями проницаемости (K^trans), фракционных объемов микрососудов (v_p) и внесосудистого внеклеточного пространства (v_e) в АСБ и в неизмененной стенке (табл. 2, рис. 6). Это можно объяснить тем, что, несмотря на отсутствие видимых изменений сосудистой стенки, начальные атеросклеротические изменения могли увеличить параметры проницаемости.

 

Таблица 2. Количественные параметры магнитно-резонансной томографии с динамическим контрастным усилением в атеросклеротических бляшках и неизмененной сосудистой стенке ряда интракраниальных артерий

Кинетическая модель	Параметр	АСБ в пораженной артерии			р1	Локализация		р2
		БА (n = 6)	ВСА (n = 12)	СМА (n = 10)		АСБ	неизмененная стенка
Tofts [19]	Ktrans	0,021 [0, 006; 0, 028]	0,015 [0, 004; 0, 067]	0,005 [0, 003; 0, 115]	0,821	0,015 [0, 004; 0, 067]	0,029 [0, 010; 0, 078]	0,794
	ve	0,171 [0, 146; 0, 325]	0,579 [0,358; 1,000	0,134 [0, 101; 0, 269]	0,034	0,269 [0, 134; 0, 579]	0,167 [0, 058; 0, 301]	0,244
Patlak [20, 21]	Ktrans	0,031 [0, 000; 0, 149]	0,001 [0, 001; 0, 003]	0,000 [0, 000; 0, 091]	0,358	0,001 [0, 000; 0, 031]	0,000 [0, 000; 0, 001]	0,131
	vp	0,126 [0, 049; 0, 153]	0,441 [0, 114; 0, 516]	0,088 [0, 060; 0, 188]	0,061	0,126 [0, 066; 0, 296]	0,180 [0, 068; 0, 307]	0,689

K^trans – константа объемного переноса, указывающая на проницаемость стенок сосудов (мин^-1); v_e – объем фракции внесосудистого внеклеточного пространства; v_p – фракционный объем микрососудов; АСБ – атеросклеротическая бляшка, БА – базилярная артерия, ВСА – внутренняя сонная артерия, СМА – средняя мозговая артерия; р₁ и p₂ – статистическая значимость различий между группами

Данные представлены в виде медианы и верхнего и нижнего квартилей (Me [Q1; Q3])

 

Рис. 6. Значения проницаемости стенок сосудов K^trans, рассчитанные в модели Tofts (А) и Patlak (В), фракционного объема внесосудистого внеклеточного пространства v_e – модель Tofts (Б), фракционного объема микрососудов v_p – модель Patlak (Г) в зависимости от локализации в атеросклеротической бляшке (АСБ) и в неизмененной стенке

 

Вместе с тем в проведенном исследовании были установлены значимые различия фракционных объемов внесосудистого внеклеточного пространства v_e (Tofts) в АСБ при поражении различных артерий: БА – 0,171 [0, 146; 0, 325], СМА – 0,134 [0, 101; 0, 269], ВСА – 0,579 [0, 358; 1, 000] (рис. 7). Апостериорные сравнения не выявили различий между парами групп, что может быть связано со строгостью поправки на множественные сравнения. Тем не менее отмечалась тенденция к более высокому значению v_e (Tofts) при поражении ВСА (0,579 против 0,134 в БА и 0,171 в СМА).

 

Рис. 7. Значения фракционного объема внесосудистого внеклеточного пространства v_e, рассчитанные в модели Tofts (А), и фракционного объема микрососудов v_p, рассчитанные в модели Patlak (Б), в атеросклеротических бляшках, расположенных в различных артериях; БА – базилярная артерия, ВСА – внутренняя сонная артерия, СМА – средняя мозговая артерия

 

Значения фракционного объема микрососудов v_p (Patlak) в зоне интереса при поражении различных артерий (БА – 0,126 [0, 049; 0, 153], ВСА – 0,441 [0, 114; 0, 516] и СМА – 0,088 [0, 060; 0, 188]) не достигли статистической значимости (p = 0,061). И в этом случае имела место тенденция к более высоким значениям v_p (Patlak) при поражении ВСА (см. рис. 7). Не было обнаружено значимых различий K^trans (Tofts, Patlak) в АСБ в различных артериях (см. табл. 2).

Обсуждение

Для пациентов с интракраниальным атеросклерозом нами описаны количественные параметры сосудистой стенки, установлены особенности их изменений как в области АСБ, так и в окружающей ее сосудистой стенке. Показано, что, несмотря на внешне интактное состояние, сосудистая стенка вокруг интракраниальной АСБ также изменена, о чем свидетельствует отсутствие значимых различий между показателями проницаемости (K^trans), фракционных объемов микрососудов (v_p) и внесосудистого внеклеточного пространства (v_e) в АСБ и в неизмененной стенке.

Изменения вещества головного мозга, васкуляризируемые пораженными интракраниальным атеросклерозом артериями, характеризовались наличием не только инфарктов больших и средних размеров (выявлялись в 20% случаев), но и признаков ЦМА (у 68% обследованных). Это может быть результатом патологии, которая развивается во внешне неизмененной сосудистой стенке и распространяется на более мелкие артерии, отходящие от магистральных интракраниальных артерий (таких как лентикулостриарные, понтинные артерии и др.). Это также может быть обусловлено наличием плоских АСБ, приводящих к отрицательному ремоделированию просвета артерий и перекрывающих устья мелких артерий.

Значения фракционного объема внесосудистого внеклеточного пространства (v_e, Tofts) в АСБ при поражении ВСА отличались от таковых в случаях БА и СМА, что может быть объяснено более выраженной неоваскуляризацией АСБ, обусловленной анатомическими особенностями строения артериальной стенки – наличием vasa vasorum в адвентиции дистальных отделов ВСА [28].

Количественные методики оценки проницаемости интракраниальных АСБ с помощью МРТ-ДКУ могут способствовать улучшению стратификации риска ишемического инсульта с последующей необходимой коррекцией тактики ведения пациента. Так, P. Vakil и соавт. обнаружили у 10 пациентов с симптоматической интракраниальной АСБ повышение K^trans и v_p в области пораженного сосуда и предположили, что константа объемного переноса (K^trans), указывающая на проницаемость стенок сосудов, может служить независимым нейровизуализационным маркером острого ишемического события у пациентов с интракраниальным атеросклерозом [29]. В это исследование включались пациенты со стенозами исключительно средних мозговых артерий – 50%. H. Qi и соавт. изучали риск разрыва интракраниальных аневризм, анализируя проницаемость сосудистой стенки, с помощью МРТ-ДКУ и МРТ сосудистой стенки артерий до и после введения контрастного средства. Авторы пришли к выводу, что увеличение K^trans и усиление накопления контрастного вещества в области интракраниальной аневризмы были сопряжены с высоким риском развития разрыва вследствие повышенной проницаемости стенки сосуда [30].

Ограничения исследования

Данное исследование является пилотным, часть корреляций и различий могли остаться незамеченными из-за недостаточной мощности анализа (малый объем выборки и сравниваемых групп), что диктует необходимость продолжения исследований на расширенной когорте пациентов.

Заключение

МРТ сосудистой стенки – новое направление в лучевой диагностике, применяемое в настоящее время в единичных клиниках, позволяет визуализировать такие изменения артерий, которые невозможно выявить при рутинных методах ангиовизуализации, таких как магнитно-резонансная ангиография, компьютерная томографическая ангиография и цифровая субтракционная ангиография. В большей степени МРТ сосудистой стенки основана на качественном анализе получаемых изображений. В русскоязычной литературе имеется небольшое число работ, посвященных количественной оценке компонентов сосудистой стенки, однако в большинстве своем они ограничены расчетом индексов контрастного усиления в стенках интракраниальных аневризм с целью определения риска их разрыва [31]. В результате настоящего исследования на основании данных МРТ-ДКУ, проведенной в режиме HR T1-TSE-db-FS, по- лучены количественные параметры, отражающие изменения сосудистой стенки, в том числе на интракраниальном уровне, в когорте пациентов со стенозирующим атеросклерозом. Дальнейшие исследования в этом направлении, возможно, позволят дифференцировать артерио- патии с продуктивными стенозирующими процессами, уточнить причину их развития и объяснить механизмы агрессивного течения.

Дополнительная информация

Финансирование

Работа проведена в рамках выполнения Государственного задания и в соответствии с планом научных исследований ФГБНУ «Научный центр неврологии» (тема научно-исследовательских работ № 122041300193-8). Отработка протоколов МРТ-исследования и разработка программного обеспечения для анализа экспериментальных данных проведены в рамках выполнения Государственного задания НИЦ «Курчатовский институт».

Конфликт интересов

Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов

М.В. Древаль – концепция и дизайн исследования, анализ и интерпретация полученных данных, редактирование текста; А.С. Мазур – сбор и обработка материала, анализ клинических данных, написание текста статьи; Г.Х. Асланова – анализ полученных данных, написание текста статьи; А.А. Пойда и В.А. Орлов – разработка программного обеспечения, анализ полученных данных; С.И. Карташов – отработка протоколов МРТ-исследования, анализ результатов; М.В. Кротенкова и М.М. Танашян – концепция и дизайн статьи, редактирование текста, утверждение итогового варианта текста рукописи. Все авторы прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией, согласны нести ответственность за все аспекты работы и гарантируют, что ими надлежащим образом были рассмотрены и решены вопросы, связанные с точностью и добросовестностью всех частей работы.

About the authors

Marina V. Dreval

Research Center of Neurology

Author for correspondence.
Email: dreval-marina83@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7554-9052

MD, PhD, Research Fellow, Radiologist, Department of Radiology

Россия, Volokolamskoe shosse 80, Moscow, 125367

Andrey S. Mazur

Research Center of Neurology

Email: A1699466@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8960-721X

Neurologist, Postgraduate Student, 1^st Neurological Department

Россия, Volokolamskoe shosse 80, Moscow, 125367

Giunel Kh. Aslanova

Research Center of Neurology

Email: guneyaslanova@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-8240-0829

Laboratory Assistant Researcher, Department of Radiology

Россия, Volokolamskoe shosse 80, Moscow, 125367

Alexey А. Poyda

National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: poyda@wdcb.ru
ORCID iD: 0000-0002-7660-6215

PhD (in Phys.-Math.), Leading Researcher, Laboratory of Artificial Intelligence Technologies

Россия, pl. Akademika Kurchatova 1, Moscow, 123182

Vyacheslav A. Orlov

National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: ptica89@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-4840-4499

PhD (in Phys.-Math.), Senior Researcher, Laboratory of Cognitive Brain Function Neurovisualisation

Россия, pl. Akademika Kurchatova 1, Moscow, 123182

Sergey I. Kartashov

National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: ser0jka@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0181-3391

Research Fellow, Kurchatov's Complex of NBICS-technologies

Россия, pl. Akademika Kurchatova 1, Moscow, 123182

Marina V. Krotenkova

Research Center of Neurology

Email: krotenkova_mrt@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3820-4554

MD, PhD, Head of Department of Radiology

Россия, Volokolamskoe shosse 80, Moscow, 125367

Marine M. Tanashyan

Research Center of Neurology

Email: mtanashyan@neurology.ru
ORCID iD: 0000-0002-5883-8119

MD, PhD, Professor, Corr. Member of Russ. Acad. Sci., Deputy Director for Research, Head of the 1^st Neurological Department

Россия, Volokolamskoe shosse 80, Moscow, 125367

References

Supplementary files