Автори: Katharina Goeral, Azadeh Hojreh, Gregor Kasprian, Katrin Klebermass-Schrehof, Michael Weber, Christian Mitter, Angelika Berger, Daniela Prayer, Peter C. Brugger, Klara Vergesslich-Rothschild, and Janina M.
Цілі
Оцінити виконання SMI головного мозку новонародженого і описати нормальні особливості візуалізації.
Методи
Ми провели транскраніальне ультразвукове дослідження з SMI у 19 здорових новонароджених. SMI проводилася відповідно до структурованих протоколів обстеження з використанням двох лінійних датчиків 18 МГц і 14 МГц. Поверхневі і глибокі знімки були отримані в корональній і сагітальній площинах, використовуючи ліву та праву верхню лобову звивину як анатомічний орієнтир.
Вступ
Внутрішньопаренхіматозна судинна мережа мозку складається з ієрархічної мережі дрібних артерій, вен і капілярів. Головні артеріальні стовбури забезпечують головний мозок, розгалужуючись на перфорантні артерії проксимально і піальні кортикальні артерії – периферично. Піальні артерії розходяться на внутрішньокортикальні, підкіркові і медулярні артерії, які постачають кору, в той час як біла речовина головного мозку забезпечується виключно медулярними артеріями.
Крім інвазивних процедур, візуалізація судин головного мозку новонароджених можлива in vivo з використанням КТ і МРТ. КТ обмежується використанням радіації і необхідністю для внутрішньовенного введення контрастної речовини і МРТ через складну логістику та застосування седативних препаратів при візуалізації новонароджених. При діаметрах 100-200 мкм внутрішньопаренхіматозні судини головного мозку зазвичай залишаються нижче просторового розширення методів клінічної візуалізації, включаючи КТ та МРТ (напруженість поля до 3 Тесла).
У новонароджених з відкритими тім’ячками транскраніальне УЗД (ТУЗД) використовується в якості методу візуалізації першої лінії завдяки широкій доступності з можливістю використання у ліжку, низькою вартістю, безпечним для пацієнта профілем безпеки і високою роздільною здатністю зображення.
Нещодавно УЗД судинної системи отримало новий поворот завдяки створенню інноваційного методу, який називається SMI. SMI розвинувся як новий інструмент для неінвазивної візуалізації мікроциркуляторного русла без використання внутрішньовенного контрастного матеріалу. Цей метод використовує розширене усунення перешкод і обробляє доплерівські сигнали з низькою витратою, які в іншому випадку фільтруються і видаляються як «шуми». Перевагами є висока роздільна здатність і частота кадрів, а також візуалізація низькошвидкісного потоку. Доступні два режими: монохромний SMI (mSMI) і кольоровий SMI (cSMI). cSMI відображає компоненти з низькою витратою в кольорі, накладені на сіре зображення з високим тимчасовим і просторовим розширенням одночасно. mSMI показує мікроциркуляторне русло з ще більш високою чутливістю, віднімаючи анатомічний фон.
Ішикава і співавтори використовували SMI для візуалізації пухлинних судин і країв пухлини під час операції на відкритому мозку у дорослих. Що стосується застосування в педіатрії, SMI виявився корисним в оцінці міхурово-уретрального рефлюксу, а також в неопущенних яєчках.
В даний час мало відомо про морфологію мікросудинної структури людського мозку in vivo після народження. Наше дослідження спрямоване на візуалізацію мікросудин головного мозку новонароджених за допомогою ультразвукового дослідження SMI. По-перше, здійсненність і відтворюваність SMI оцінюється в когорті новонароджених. По-друге, описані нормальні особливості SMI в здоровому мозку новонароджених.
Методи
Ми провели проспективне одноцентрове дослідження зображень новонароджених, які народилися в термін: для основного дослідження в відділення річної педіатрії і підліткової медицини Медичного університету Відня, Австрія, було включено 19 новонароджених протягом 1 року. Критерії включення були визначені в такий спосіб: доношені новонароджені з хорошою постнатальною адаптацією без неврологічних порушень або підозр на церебральні патології. Історія хвороби під час вагітності мала бути нічим не примітною, пренатальне УЗД центральної нервової системи повинно було бути нормальним. Тому новонароджені з хромосомними аномаліями, постнатальним неврологічним дефіцитом або будь-яким ураженням головного мозку, діагностованим пренатальним або постнатальним УЗД, були виключені з участі в дослідженні. Інформована згода була отримана у всіх пацієнтів. Дослідження було схвалено Комітетом з етики Медичного університету Відня.
Стандартна ТУЗД
Всі учасники пройшли стандартне транскраніальне ультразвукове дослідження з використанням сканера Toshiba Aplio 400 протягом перших тижнів життя в бадьорому стані. Мікроконвексний датчик (11 МГц) був поміщений на відкрите переднє тім’ячко для отримання коронального і сагітального стандартних зображень. Крім того, було отримано доплерівське зображення і резистивні показники з внутрішньої сонної артерії і передньої мозкової артерії.
SMI – отримання та інтерпретація зображень
SMI було виконано і задокументовано з використанням попередньо визначеного протоколу обстеження двома сертифікованими фахівцями педіатричними рентгенологами, з більш ніж 5-річним досвідом в ультразвуковому дослідженні новонароджених і анатомічними знаннями ангіоархітектури паренхіми головного мозку. Протокол обстеження включав поверхневе і глибоке сканування. Поверхневі скани були отримані з використанням лінійного 18 МГц датчика і захопили корональні і сагітальні площини лівої і правої верхньої лобової звивини (F1) (зобр. 1 і 2). F1 був обраний через близькість до передньої частини тім’ячка і, таким чином, з оптимальною сонографічною доступністю. Максимальна глибина збільшення при поверхневому скануванні становила 2,5 см. Глибина поверхневого сканування склала 1,7 см. Налаштування SMI становили 7,2 МГц (доплерівська частота), 21 кГц (імпульсно-хвильова частота) і посилення кольору 45-50. Глибокі скани були отримані тільки в корональній площині з використанням лінійного датчика 14 МГц (зобр. 3). SMI глибина глибокого сканування становила 5-6 см. Налаштування SMI становили 7 МГц (доплерівська частота), 9 кГц (імпульсно-хвильова частота) і посилення кольору 45-50. Для типового ультразвукового дослідження параметри безпеки були наступними: механічний індекс 0,8-1,5, тепловий індекс кістки 0,6-0,8 і тепловий індекс м’яких тканин 0,6-0,8.
Зображення 1: Поверхневе сканування: корональний вид правої верхньої лобової звивини в режимі B (a), монохромний SMI (b) і схематичне зображення (c). b і c демонструють кортикальні (коротка стрілка) і медулярні (стрілка) судини.
Зображення 2: Поверхневе сканування: сагітальний вид правої верхньої лобової звивини в режимі B (a), монохромний SMI (b) і схематичне зображення (c). b і c демонструють кортикальні (коротка стрілка) і медулярні (стрілка) судини.
Зображення 3: Глибоке сканування: корональне зображення в B-режимі (a), монохромний SMI (b) і схематичне зображення (c). b і c демонструють екстрастріатальні (коркові [коротка стрілка], медулярні [стрілка]) і стріатальні (тонка стрілка) судини.
Всі попередньо виявлені види були відображені за допомогою монохромного і кольорового SMI з використанням налаштувань, наданих виробником. Відеопослідовності в відтінках сірого були отримані і задокументовані двічі поспіль, в той час як колірні послідовності були відображені і задокументовані один раз для кожної анатомічної області. Мінімальна тривалість кожної відеопослідовності становила 5с. Відеопослідовності SMI були збережені і переглянуті з використанням AGFA PACS. На підставі спостережень радіологічних ознак, зроблених під час отримання зображень, була розроблена і використана структурована напівкількісна схема зчитування: за цією схемою судини класифікувалися як видимі або невидимі. Зокрема, ми розрізняли дві основні судинні території: екстрастріарні судини (що постачають кору і білу речовину) і стріарні судини (що постачають хвостате і лентіформне ядро). Ці судини були оцінені як видимі, якщо вони виглядали як яскраві ехогенні криволінійні структури на відеопослідовністі mSMI або як червоні криволінійні структури на послідовностях cSMI.
Зображення 4: Порівняння УЗД і SMI: глибокий корональної огляд в режимі B (a), кольорове ультразвукове доплерівське дослідження (b, c) і сSMI (d)
Коркові мікросудини виглядають як короткі гіперехогенні, паралельні смуги, перпендикулярні поверхні мозку на корональних і сагітальних зображеннях. Мозкові мікросудини проявляються як криволінійні гіперехогенності в білій речовині, що демонструють характерну «фонтаноподібну» морфологію на корональних зображеннях. На сагітальних сканах вони показували прямий напрямок. Глибокий коронарний SMI показав смугасті мікросудини, що виглядають як криволінійні гіперехогенні смуги в формі квітки лотоса, що проходять через таламус і базальні ганглії (зобр. 5)
Зображення 5: сSMI: корональні (а), сагітальні (б) і глибокі корональні (с) зображення, що демонструють екстрастріатарні і стріатарні судини, накладені на B-режим.
З клінічної точки зору слід підкреслити, що існує великий потенціал для використання SMI для дослідження головного мозку новонароджених: гіпоксична ішемічна енцефалопатія, церебральні пороки розвитку, інфекції і передчасні пологи є станами, пов’язаними з мікросудинними порушеннями. Після ішемії SMI може дозволити виявити і контролювати постгіпоксичну гіперперфузію (зобр. 6). У недоношених новонароджених з внутрішньошлуночковим крововиливом SMI може дозволити раннє виявлення венозного скупчення і перивентрикулярного інфаркту після внутрішньошлуночкового крововиливу.
Зображення 6: Патологічний приклад: пацієнт 3-місячного віку з мітохондріальною хворобою (хвороба Лі). У той час як МРТ показала метаболічні інфаркти та сигнальні зміни базальних гангліїв і кори (a; біла стрілка), в коронарній mSMI спостерігалася постгіпоксична кортикальна гіперперфузія (c і d; жовта стрілка). Крім того, SMI показав подовжені і звивисті мозкові мікросудини (f і g; жовта стрілка), які були підтверджені гістологією (не показано)
