Смирнов А.С.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Мельникова-Пицхелаури Т.В.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Шараев М.Г.

АНОО ВО «Сколковский институт науки и технологий»

Жуков В.Ю.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Погосбекян Э.Л.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Афандиев Р.М.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Боженко А.А.

АНОО ВО «Сколковский институт науки и технологий»

Яркин В.Э.

АНОО ВО «Сколковский институт науки и технологий»

Чехонин И.В.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Буклина С.Б.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Быканов А.Е.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Огурцова А.А.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Куликов А.С.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Бернштейн А.В.

АНОО ВО «Сколковский институт науки и технологий»

Бурнаев Е.В.

АНОО ВО «Сколковский институт науки и технологий»

Пицхелаури Д.И.

АНОО ВО «Сколковский институт науки и технологий»

Пронин И.Н.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Функциональная магнитно-резонансная томография состояния покоя в предоперационном неинвазивном картировании у пациентов с глиомами левого полушария головного мозга

Журнал: Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2020;84(4): 17-25

Просмотров : 446

Загрузок : 12

Как цитировать

Смирнов А.С., Мельникова-Пицхелаури Т.В., Шараев М.Г., Жуков В.Ю., Погосбекян Э.Л., Афандиев Р.М., Боженко А.А., Яркин В.Э., Чехонин И.В., Буклина С.Б., Быканов А.Е., Огурцова А.А., Куликов А.С., Бернштейн А.В., Бурнаев Е.В., Пицхелаури Д.И., Пронин И.Н. Функциональная магнитно-резонансная томография состояния покоя в предоперационном неинвазивном картировании у пациентов с глиомами левого полушария головного мозга. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2020;84(4):17-25.
Smirnov AS, Melnikova-Pitskhelauri TV, Sharaev MG, Zhukov VYu, Pogosbekyan EL, Afandiev RM, Bozhenko AA, Yarkin VE, Chekhonin IV, Buklina SB, Bykanov AE, Ogurtsova AA, Kulikov AS, Bernshtein AV, Burnaev EV, Pitskhelauri DI, Pronin IN. Resting-state fMRI in preoperative non-invasive mapping in patients with left hemisphere glioma. Zhurnal Voprosy Neirokhirurgii Imeni N.N. Burdenko. 2020;84(4):17-25.
https://doi.org/10.17116/neiro20208404117

Авторы:

Смирнов А.С.

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

Все авторы (17)

Список сокращений

МРТ — магнитно-резонансная томография

фМРТ — функциональная магнитно-резонансная томография

фМРТс — стимул-зависимая функциональная магнитно-резонансная томография

фМРТп — функциональная магнитно-резонансная томография состояния покоя

Максимальная резекция и сохранение неврологической функции являются ключевыми принципами в хирургии опухолей головного мозга, в особенности диффузно растущих опухолей глиального ряда. Точная локализация функционально значимых зон является важной составляющей в хирургическом планировании, так как помогает осуществить оптимальную резекцию с минимальным послеоперационным неврологическим дефицитом.

Применяемый более двух десятилетий метод стимул-зависимой функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТс) использовался для определения прилежащих к опухоли функциональных областей мозга. Метод основан на регистрации BOLD-сигнала (blood oxygen level-dependent) от активных участков коры головного мозга при выполнении определенных заданий (стимулов, парадигм). В ответ на активацию той или иной области головного мозга в ней изменяются параметры гемодинамики с соответствующим изменением магнитно-резонансного (МР)-сигнала.

Результаты МР-картирования используются нейрохирургами в планировании хирургического вмешательства и объема резекции опухоли. Тем не менее метод функциональной фМРТс имеет ряд ограничений. Прежде всего это зависимость от способности пациента адекватно и своевременно выполнять команды, заложенные в парадигму исследования [1]. Еще одним ограничением фМРТс является необходимость использования различающихся стимулов (парадигм) для оценки различных функций (например, движения и речи) в соответствии с пропорционально увеличивающимся временем исследования.

Функциональная МРТ в состоянии покоя (фМРТп) имеет схожие базисные принципы и рассматривается как возможная альтернатива фМРТс.

Активность мозга в состоянии покоя как и при предъявлении стимулов отмечается посредством изменения кровотока головного мозга (BOLD-сигнала). Любой участок мозга может показывать спонтанные колебания BOLD-сигнала на низких частотах (менее 0,1 Hz) даже в отсутствие внешних раздражителей.

Известно, что в состоянии покоя мозг вовлечен в непрерывную спонтанную активность, которая не связана с какими-либо стимулами или генерацией ответов на них. Изучение головного мозга в состоянии покоя с применением электроэнцефалографии и фМРТ позволило выявить несколько нейрональных сетей, постоянно визуализируемых в норме, без предъявления внешних стимулов за одно сканирование. Эти сети представляют собой синхронную нейрональную активность определенных областей головного мозга. Зоны мозга, в которых наблюдаются коррелирующие во времени изменения сигнала, считаются функционально связанными. Выделяют несколько базовых нейрональных сетей: сеть пассивного режима работы, сенсомоторную сеть, объединяющую сенсорные и моторные зоны, слуховую и речевую сеть. Выявляют также сети контроля исполнения, внимания, запоминания и прочее. Исследование нейрональных сетей представляет собой новый подход в оценке активности функционально связанных между собой зон, даже если они анатомически отдалены друг от друга [2].

Результаты применения фМРТп показали высокую взаимосвязь между анатомическими структурами головного мозга и функциональными нейрональными сетями. Последние исследования продемонстрировали возможность его применения в нейрохирургическом планировании при опухолях головного мозга [3—5]. Однако, как следует из приведенного ниже обзора литературы, результаты, полученные разными авторами, остаются предварительными и требуют дополнительных исследований — специализированных программных разработок, включая выбор методов анализа и ресурсоемкой обработки МР-данных.

В нашей работе мы приводим два наблюдения пациентов с глиальными опухолями, локализующимися в левом полушарии головного мозга в области прецентральной извилины (наблюдение №1) и вблизи речевых зон (Брока, Вернике, мимической мускулатуры) (наблюдение №2). На основе сравнения результатов картирования двух методов фМРТ и прямой кортикальной стимуляции предлагаем методику определения точности совпадения активаций, полученных тремя методами.

Клиническое наблюдение №1

Пациентка Б., 36 лет. Из анамнеза: после дорожно-транспортного происшествия вследствие фокального судорожного приступа доставлена в местную ГКБ. При компьютерной томографии (КТ) и МРТ головного мозга выявлена опухоль в левой лобно-теменной области с перитуморальным отеком.

При поступлении в НМИЦ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко (через месяц после ДТП, 14.11.18) пациентка жаловалась на головную боль, тошноту. При первичном осмотре: в сознании, полностью и правильно ориентирована. Неврологический статус — без очаговой симптоматики. Имелись только общемозговые симптомы. Перед госпитализацией выполнены МРТ головного мозга с контрастным усилением, фМРТс по разработанному в Центре протоколу с получением функциональных данных двигательной активации обеих рук и фМРТп с оценкой сенсомоторной сети.

Через месяц проведена операция — удаление опухоли левой заднелобно-теменной области с интраоперационным электрофизиологическим мониторингом. Под интубационным наркозом в положении пациентки лежа произведена костно-пластическая трепанация в левой заднелобно-теменной области. После вскрытия твердой мозговой оболочки выполнено электрофизиологическое картирование коры мозга: использовался биполярный электрод с силой тока 16—20 мА. Выявлена двигательная зона правой руки, которая располагалась непосредственно дорзально от опухоли. Это соответствовало результатам предоперационной фМРТс. Полученные данные картирования внесены в нейронавигационную систему. При этом двигательная зона руки отмечена в навигационной системе несколькими точками (4 точки по периферии — где выявлялась активация и 4 точки на отдалении — где ее не было).

Опухоль удалена полностью. По результатам биопсии — глиобластома без выявленной мутации IDH1 R132H, WHO Grade IV. Неврологический статус после операции: без нарастания симптоматики.

Клиническое наблюдение №2

Пациент О., 48 лет, поступил в НМИЦ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко с жалобами на мнестические расстройства. Со слов пациента, заболевание началось около 1,5 мес назад с появления головной боли, нарушений памяти и транзиторной диплопии. Консультирован неврологом, при МРТ головы выявлена внутримозговая опухоль левой лобно-островковой области. Неврологический статус: умеренные мнестические расстройства, в остальном без явного неврологического дефицита.

Для определения тактики лечения на врачебном консилиуме принято решение о проведении ряда дополнительных диагностических исследований: стандартной МРТ головы до и после контрастного усиления, фМРТс головного мозга с определением речевых зон, фМРТп с оценкой речевой сети, МРТ в режиме трактографии с визуализацией аркуатного и кортикоспинального трактов левого полушария головного мозга. После проведения всех предоперационных обследований принято решение о хирургическом вмешательстве с электрофизиологическим мониторингом и «пробуждением». Перед оперативным вмешательством пациенту также проведено нейропсихологическое обследование.

Выполнено удаление опухоли левой лобно-островковой области с электрофизиологическим мониторингом и «пробуждением». Под локо-регионарной анестезией в положении больного лежа произведена костно-пластическая трепанация в левой лобно-височной области. Твердая мозговая оболочка вскрыта Х-образно, и больной пробужден. Обнаружен участок коры с измененным рисунком и патологическими сосудами. Произведено электрофизиологическое картирование коры мозга биполярным электродом (сила тока 4 мА). Апикально и дорзально на 1,5 см от опухоли выявлена зона, при стимуляции которой отмечались нарушения речи по типу моторной афазии — нижние отделы прецентральной извилины, соответствующие зоне активации мимической мускулатуры. Данная область располагалась в непосредственной близости от операционного доступа, в связи с этим принято решение о ее картировании интраоперационно. Выявленная зона соответствовала данным предоперационной фМРТс. Результаты картирования внесены в нейронавигационную систему. Найденная зона двигательной активации мимической мускулатуры отмечена в навигационной системе несколькими точками (4 точки по периферии — где есть активация и 3 точки на отдалении — где ее нет).

По результатам биопсии: диффузная астроцитома, WHO Grade II, с повышенным пролиферативным потенциалом.

Проведен послеоперационный осмотр пациента нейропсихологом: выявлена сложная афазия — эфферентная и афферентная (теменная) моторная и акустико-мнестическая (височная). Учитывая, что операция производилась на структурах левой лобной доли, можно думать о повреждении аркуатного и верхнего продольного пучка (послеоперационную МР-трактографию не проводили).

Пациент выписан на 7-е сутки. Учитывая природу опухоли и клинико-рентгенологические данные, участники консилиума в отделении радиологии НМИЦ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко рекомендовали проведение лучевой терапии через 1—3 мес после удаления опухоли.

Протокол проведения МРТ

Протокол фМРТс (SignaHDxt, 3T) состоял из получения структурных МР-томограмм (3D T1-FSPGR BRAVO) и функциональных данных на основе фМРТс с двигательной парадигмой (tapping-test) (пациент №1) и речевой c использованием теста генерации слов, с просмотром картинок, прослушиванием текста с той же временной последовательностью выполнения заданий (пациент №2).

Для выполнения фМРТп перед сканированием пациенты проинструктированы держать глаза закрытыми, оставаться расслабленными, но не засыпать и как можно меньше двигаться во время сканирования. Время получения данных фМРТп составило 12,5 мин. Общее время МР-исследования — 40 мин.

Интраоперационное нейрофизиологическое картирование

Хирургическое вмешательство в этих двух наблюдениях выполнено с интраоперационным электрофизиологическим мониторингом. Второй пациент прооперирован c использованием ультразвуковой навигации и краниотомии в сознании, методика которой успешно применяется в Центре при локализации объемных образований в доминантном по речи полушарии головного мозга.

Во время операций проводилось электрофизиологическое картирование методом прямой кортикальной стимуляции с определением двигательных зон (руки и ноги) у первого пациента и речевых зон — у второго. Данные картирования — координаты стимуляционных точек — вносились в нейронавигационную систему. В результате все полученные точки разделены на «положительные» и «отрицательные» в соответствии с наличием или отсутствием активации в них.

Для интраоперационного мониторинга речи использовали компьютеризированный «naming-тест» с называнием существительных или глаголов по представленным простым нецветным картинкам (всего по 50 картинок, изображающих действия или предметы), а также оценивали автоматизированные ряды (счет от 1 до 10, перечисление месяцев, дней недели). На протяжении всего пробуждения в отсутствие электростимуляции во время удаления опухоли осуществлялся свободный диалог с больным (больному задавали вопросы об основных этапах его жизни). Методики тестирования речи выбирали в зависимости от состояния больного при пробуждении.

Обработка данных фМРТ

Получены данные интраоперационного картирования, фМРТс и фМРТп. Предобработка полученных функциональных МР-данных включала несколько этапов: импортирование данных с МР-томографа в формате DICOM, приведение анатомических и функциональных данных к единым координатам, уменьшение артефактов от движения. Далее проводилось устранение выраженных артефактов движения. Затем структурные и функциональные данные сопоставлены с применением комплекса обработки данных. Дальнейшая обработка данных фМРТп проводилась с помощью программных пакетов fmriprep, GIFT Matlab и разложением МР-сигнала на независимые компоненты (сети) на основе независимого компонентного анализа с пространственными ограничениями (Constrained Independent component analysis, C-ICA).

Степень соответствия полученных карт активации фМРТп и фМРТс оценивали по значениям коэффициента Дайса (Dice coeff.) Значения коэффициента Дайса показывают степень перекрытия активных вокселей в обеих сопоставляемых картах. Перекрытие карт активации фМРТп и фМРТс оценивали в пределах заранее выбранных анатомических областей с использованием стандартных масок речевой и двигательной коры [6].

На следующем этапе оценивали степень совпадения интраоперационных данных с зонами активации фМРТп и фМРТс. При оценке учитывалось количество как «положительных» точек интраоперационного картирования, в которых регистрировался ответ, так и «отрицательных» точек, т.е. тех, в которых ответа не было, находящихся в непосредственной близости от зон активации.

Результаты

Сопоставление локализации функциональных зон между фМРТс и фМРТп

У первого пациента (наблюдение №1) при двигательной пробе фМРТс (tapping-test) активировались прецентральные извилины, соответствующие двигательным зонам рук, и дополнительная моторная кора (медиальные отделы лобных долей) (рис. 1). При фМРТп в активации сенсомоторного компонента участвовали более обширные комплексы центральных извилин, соответствующие как двигательной, так и чувствительной областям билатерально и дополнительной моторной области (см. рис. 1).

Рис. 1. Магнитно-резонансные томограммы в аксиальной (а), сагиттальной (б) и фронтальной (г) проекциях пациента с глиобластомой (WHO Grade IV) левой лобно-теменной области.

Совмещение активации стимул-зависимой фМРТ (фМРТс), фМРТ в состоянии покоя (фМРТп) и интраоперационных ответов. Увеличенный фрагмент области интереса (в). Красным обозначена активация фМРТс, белым — фМРТп, зеленым — «положительные» точки, синим — «отрицательные» точки.

У второго пациента (наблюдение №2) при речевой пробе фМРТс (генерация предложений со словами, прослушивание текста) активировалась нижняя лобная извилина в триангулярной части, соответствующая зоне Брока, дорзальные участки верхних височных извилин — слуховая кора и зоны Вернике, а также участки прецентральных извилин обоих полушарий, соответствующие зонам мимической мускулатуры. В речевой сети фМРТп отмечалась билатеральная активация нижней, средней лобных извилин, височных долей и нижних частей прецентральных извилин (рис. 2).

Рис. 2. Магнитно-резонансные томограммы в аксиальной (а), сагиттальной (б) и фронтальной (г) проекциях пациента с диффузной астроцитомой (WHO Grade II) левой лобно-островковой области.

Совмещение активации стимул-зависимой фМРТ (фМРТс), фМРТ в состоянии покоя (фМРТп) и интраоперационных ответов. Увеличенный фрагмент области интереса (в). Красным обозначена активация фМРТс, белым — фМРТп, зеленым — «положительные» точки, синим — «отрицательные» точки.

По результатам проведенного анализа, у первого пациента получена высокая степень перекрытия двигательной активации фМРТс и сенсомоторной сети фМРТп (коэффициент Дайса 0,70). Участки активации соответствовали анатомическим ориентирам — комплексу центральных извилин и дополнительной моторной области.

При сопоставлении результатов перекрытия функциональных зон у второго больного отмечалась низкая степень перекрытия речевой активации — зон Брока, Вернике, мимической мускулатуры по фМРТс и речевой сети фМРТп (коэффициент Дайса 0,16). По нашему мнению, это может быть обусловлено большей индивидуальной вариабельностью очагов активации и более мелким их калибром.

Сопоставление локализации функциональных зон между фМРТс, фМРТп и прямой электрофизиологической кортикальной стимуляцией

У первого пациента при сопоставлении данных активации при фМРТс и прямой стимуляции 3 из 5 интраоперационных «положительных» точек располагались в пределах и 2 на границе двигательной зоны, из них одна точка располагалась на малой отдаленности от активации (5 мм), что является допустимой погрешностью интерполяции. Таким образом, все 5 «положительных точек» располагались в достоверных пределах зоны активации.

Две из 4 «отрицательных» точек располагались в зоне двигательной активации и 2 на границе; 3 из 4 «отрицательных» точек находились в достоверных пределах зоны активации.

При сопоставлении данных фМРТп и прямой стимуляции 3 из 5 «положительных» интраоперационных точек располагались в пределах сенсомоторной коры, 2 — на границе, из них одна — на допустимом расстоянии (6 мм). Таким образом, все 5 «положительных точек» располагались в достоверных пределах зоны активации.

При анализе «отрицательных» точек на границе зоны активации располагались 2 из 4 точек, другие 2 — на отдалении от нее и ни одной «отрицательной» точки не получено в зоне активации.

В табл. 1 приведены соотношения «положительных» и «отрицательных» точек (ответов), полученных при интраоперационном картировании, с двигательной активацией рук по двум функциональным методам у пациента с глиобластомой левой заднелобно-теменной области (наблюдение №1).

Таблица 1. Соотношение данных интраоперационного картирования и активации сенсомоторной коры при стимул-зависимой функциональной магнитно-резонансной томографии и функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя (наблюдение №1)

Метод исследования

В зоне активации

На границе (до 10 мм)

На отдалении

+

+

+

фМРТс

3

2

2

1

0

1

фМРТп

3

0

2

2

0

2

У второго пациента при сопоставлении данных активации при фМРТс и прямой стимуляции получена одна «положительная» точка из 4 в зоне активации и 3 — на допустимом отдалении (7 мм). Две из 4 «отрицательных» точек располагались в зоне активации, одна — на границе и одна — на отдалении от нее. При сопоставлении данных фМРТп и прямой стимуляции 3 из 4 «положительных» точек располагались на границе зоны активации (8—9 мм) и одна — на отдалении (12 мм). Одна из 4 «отрицательных» точек получена на границе зоны активации и 3 точки — на отдалении.

В табл. 2 представлены соотношения «положительных» и «отрицательных» точек, полученных при интраоперационном картировании, с артикуляционной активацией речевой зоны двух функциональных методов у пациента с астроцитомой левой лобно-островковой области (наблюдение №2).

Таблица 2. Соотношение данных интраоперационного картирования и артикуляционной активации при стимул-зависимой функцио-нальной магнитно-резонансной томографии и функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя (наблюдение №2)

Метод исследования

В зоне активации

На границе (до 10 мм)

На отдалении

+

+

+

фМРТс

1

2

3

1

0

1

фМРТп

0

0

3

1

1

3

Обсуждение

Как отмечено ранее, исследования в клиническом сегменте медицины определили возможность применения фМРТп в нейрохирургическом планировании. Однако проведенный нами анализ опубликованных исследований показал, что результаты использования фМРТп для планирования оперативного вмешательства при глиальных опухолях из-за небольших выборок пациентов, отсутствия стандартизированных подходов в обработке данных пока не дают возможность сделать убедительный выбор в пользу фМРТп [5, 7, 8]. Тем не менее некоторыми исследовательскими группами предпринята попытка создать инструменты для облегчения клинической реализации фМРТп в области хирургического планирования [9].

На текущий момент в контексте предоперационного картирования важным остается вопрос соответствия функционально значимых зон активации при фМРТс с выявляемыми нейронными сетями состояния покоя при фМРТп. Арбитром здесь выступает интраоперационный электрофизиологический мониторинг — прямая электростимуляция сенсомоторных и речевых зон коры. При этом для определения, например, локализации речевых зон необходимо проведение краниотомии с пробуждением, при которой во время операции сохраняется полный контакт с пациентом. Сопоставление функциональных зон коры перед и во время резекции опухоли имеет большое значение для минимизации риска развития послеоперационных неврологических осложнений. В этой работе на примере двух наблюдений мы рассматриваем соответствие результатов двух методов функциональной МРТ с использованием модификации независимых компонент (ICA), а именно — с пространственными ограничениями. Этот метод позволяет выделить имеющий значение сигнал из фМРТп (т.н. сети состояния покоя, нейрональные сети) без построения параметрической модели активации, что подходит для анализа состояния покоя, а также осуществить сравнение результатов фМРТ и прямого интраоперационного картирования моторной и речевой зон у пациентов с глиомами головного мозга.

Обсуждение наших результатов мы предварим небольшим дополнительным анализом исследований, проведенных другими авторами, в дополнение к ранее опубликованному обзору литературы [2, 10].

В известных публикациях S. Smith и соавт. об обследовании группы здоровых добровольцев [6], D. Zhang и соавт. [11], T. Qiu и соавт. [12], P. Branco и соавт. [13], D. Dierker и соавт. [3], H. Sair и соавт. [4] об обследовании пациентов с опухолями головного мозга, поражением двигательной и речевой коры получены хорошие результаты соответствия функциональной архитектуры. Так, S. Smith и соавт. идентифицировали основные сети активации, проведя анализ на основе изображений тысяч отдельных карт, полученных из базы данных BRAINMAP. Авторами выявлены нейрональные сети состояния покоя у 36 здоровых добровольцев, а полученные результаты имели четкое соответствие между выявленными сетями и BRAINMAP картами, показав хорошую согласованность с известными функционально значимыми участками коры [6].

В работе D. Zhang и соавт. авторами достигнуто последовательное разграничение сенсомоторной коры, полученное с использованием анализа данных в состоянии покоя. Функциональное картирование состояния покоя у 4 пациентов с опухолями, в том числе сенсомоторной коры, показало локализацию сетей в областях, соответствующих данным кортикальной стимуляции, и во всех случаях, по заключению авторов, также или лучше, чем при фМРТс. Авторами отмечено, что сопоставление нейрональных сетей по фМРТп способно улучшить специфичность по сравнению с фМРТс [11].

Как общий принцип, различия между применяемыми аналитическими методами, фМРТс и фМРТп могут иметь два совершенно разных результата. В этой связи также необходимо помнить, что карта активации коры фМРТп отличается от фМРТс, так как два функциональных метода являются, по сути, разными и измеряют различные аспекты функций мозга. Связанные с выполнением задачи карты фМРТс визуализируют активацию только в вовлекаемых участках мозга, а фМРТп-картирование отражает всю внутреннюю активность.

Известно, что картирование речевых зон коры головного мозга для предварительного хирургического планирования сталкивается с несколькими методологическими проблемами: изменчивостью результатов при использовании различных речевых парадигм (J. Binder и соавт. [14]), недостаточным качеством выполнения парадигмы, артефактами от движения и низким отношением сигнал/шум (D. Seixas и D. Lima [15]), а также другими составляющими, от которых зависит эффективность метода. Как следствие, специфичность и чувствительность классической фМРТс с оценкой речевых зон по сравнению с прямой кортикальной стимуляцией в настоящее время довольно скромны [16]. Недавнее исследование G. Kuchcinski и соавт. (2015) показало, что чувствительность фМРТс картирования для речевых зон составила только 37,1% [17], это, по мнению L. Junck и соавт., указывает на то, что фМРТс «еще не готова к полноценному контролю» при резекции глиомы в области речевых зон [18].

Как считают H. Sair и соавт. из исследовательской группы Университетской клиники Johns Hopkins, первые исследования по изучению речевой коры с фМРТп проводились в малочисленных группах пациентов с опухолями головного мозга и имели хорошее соответствие с фМРТс или прямой стимуляцией, но с расширением выборки в последних исследованиях отмечена значительная вариабельность локализации активаций речевых зон [4].Так, J. Lu и соавт. в группе 7 пациентов с глиомами достигли чувствительности фМРТп в результатах картирования речевых зон равной 87% только после расширения радиуса сопоставления интраоперационных точек до 1 см, тогда как первоначальная чувствительность фМРТп составляла 60,9% [5]. В другом исследовании P. Branco и соавт., основанном также на методе ICA, изучено соответствие между речевыми картами, полученными по данным фМРТс и фМРТп у пациентов с поражениями головного мозга (опухоли, эпилепсия) с использованием коэффициента Дайса [13]. В результате обнаружено умеренное соответствие между картами из фМРТс и фМРТп, особенно в локализованных речевых областях (среднее значение коэффициента Дайса 0,248 по всему мозгу).

В нашем материале соответствие между результатами обоих методов фМРТ и интраоперационными данными определено в пространстве заданных анатомических областей в отличие от большинства исследований, идентифицирующих активацию со всего мозга. Для измерения пространственного сходства между картами мы также применили коэффициент Дайса, получив хорошую корреляцию в первом наблюдении (двигательные компоненты) и низкую — во втором (речевые компоненты). Учитывая клиническую симптоматику второго пациента, данные картирования, включая и интраоперационные, можно предположить наличие изменений в нейронной архитектуре, вызванных инвазивным диффузным характером опухоли. По сравнению с сенсомоторными, идентификация речевых индивидуальных компонент является более сложной задачей, так как речевые зоны имеют более высокую вариативность расположения и сопряжены с когнитивными функциями, такими как понимание, производство, восприятие.

Заключение

Эта работа является примером изучения функциональных изменений нейрональной активности, вызванных глиомой головного мозга различной локализации, на основе функциональной магнитно-резонансной томографии состояния покоя. С нашей точки зрения, определение индивидуальных изменений сенсомоторных и речевых нейронных сетей, на основе функциональной магнитно-резонансной томографии состояния покоя, позволит неинвазивно картировать функциональные области для предоперационного планирования. Для внедрения этого метода в нейрохирургическое планирование, по нашему мнению, требуются дальнейшие исследования, направленные на усовершенствование методологических подходов и инструментальных технологий с учетом процедуры анализа магнитно-резонансных данных, которая должна быть стандартизована и подтверждена данными интраоперационного картирования.

Статья выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований №18-29-01032/18

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — А.С., М.Ш, Т.М-П.

Сбор и обработка материала — А.С., М.Ш., Т.М-П., В.Ж., Э.П., Р.А., А.А.Б., В.Я., И.Ч., С.Б., А.Е.Б., А.О., А.К., А.В.Б., Е.Б., Д.П., И.П.

Статистический анализ данных — Т.М-П., Э.П., М.Ш, А.А.Б, В.Я., Е.Б.

Написание текста — А.С., Т.М-П., М.Ш.

Редактирование — А.С., Т.М-П., М.Ш., А.В.Б., Д.П., И.П.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail