Диффузионно-тензорная визуализация спинного мозга у здоровых детей

Введение. Диффузионно-тензорная визуализация (ДТВ) — методика, позволяющая оценить диффузию молекул воды вдоль миелиновой оболочки нервных волокон и получить информацию о целостности проводящих путей головного и спинного мозга (СМ). Получение воспроизводимых значений параметров диффузии является актуальной и выполнимой задачей. Цель работы — определить значения параметров ДТВ на всём протяжении СМ у здоровых детей для использования при оценке острой травмы, её последствий и других форм патологии СМ.

Материалы и методы. Обследовано 15 условно здоровых детей в возрасте 13–18 лет, из них 6 девочек, 8 мальчиков, средний возраст 15,2 ± 1,2 года. Разработан протокол МРТ позвоночника для охвата всего объёма СМ с раздельной визуа­лизацией шейного и грудного отделов позвоночника (длительность — 9 мин 48 с). Проведены построение карт и расчёт параметров диффузии: фракционной анизотропии (ФА), медиальной (МД), продольной или аксиальной (АД) и поперечной (ПД) диффузии. Для получения ДТВ-изображений использовали последовательность «IRIS ZOOM» («Philips»), для обработки данных — программный пакет «Spinal Cord Toolbox», для статистического анализа — программное обеспечение «GraphPad Prism», значимость критериев определяли на уровне p < 0,05.

Результаты. Средние значения параметров СМ детей составили: ФА = 0,63 ± 0,06; АД = 2,1 ± 0,3 × 10⁻³ мм²/с; МД = 1,15 ± 0,16 × 10⁻³ мм²/с; ПД = 0,68 ± 0,12 × 10⁻³ мм²/с. При этом выявлено повышение ФA на уровне Th2–Th9 по сравнению со значениями на уровнях C6–Th1 и Th10–Th12. Коэффициент АД на уровне Th2–Th9 был повышен относительно уровней C2–C5 и C6–Th1. Значения МД в зонах СМ на уровнях Th2–Th9 и Th10–Th12 были повышены относительно более высоких уровней СМ. Значения ПД в зоне на уровне Th10–Th12 повышены относительно всех остальных зон.

Заключение. Определены показатели диффузии СМ детей в возрасте 12–18 лет и выявлены небольшие различия между областями СМ. Установленные значения могут быть использованы как референтные для оценки состояния СМ при различных формах патологии (травмах, демиелинизирующих и опухолевых заболеваниях) у детей соответствующей возрастной группы.

Участие авторов:
Ахадов T.A., Божко О.В., Ублинский М.В. — концепция и дизайн исследования;
Божко О.В., Ублинский М.В., Кобзева А.А., Мельников И.А. — проведение исследования;
Божко О.В., Ублинский М.В., Воронкова Е.В. — сбор и обработка материала;
Ублинский М.В., Воронкова Е.В. — статистическая обработка;
Божко О.В. — написание текста;
Ахадов T.A., Ублинский М.В. — редактирование;
Ахадов T.A., Божко О.В., Ублинский М.В. — утверждение окончательного варианта статьи.
Все соавторы — ответственность за целостность всех частей статьи.

Финансирование. Исследование поддержано грантом Департамента здравоохранения города Москвы № 2112-9/22.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Поступила 27.09.2024
Принята к печати 08.10.2024
Опубликована 12.11.2024

1. Bozzo A., Marcoux J., Radhakrishna M., Pelletier J., Goulet B. The role of magnetic resonance imaging in the management of acute spinal cord injury. J. Neurotrauma. 2011; 28(8): 1401–11. https://doi.org/10.1089/neu.2009.1236

2. Barry R.L., Vannesjo S.J., By S., Gore J.C., Smith S.A. Spinal cord MRI at 7T. Neuroimage. 2018; 168: 437–51. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.07.003

3. Ruiz Santiago F., Láinez Ramos-Bossini A.J., Wáng Y.X.J., Martínez Barbero J.P., García Espinosa J., Martínez Martínez A. The value of magnetic resonance imaging and computed tomography in the study of spinal disorders. Quant. Imaging Med. Surg. 2022; 12(7): 3947–86. https://doi.org/10.21037/qims-2022-04

4. Дмитренко Д.М., Ахадов Т.А., Мещеряков С.В., Мельников И.А., Божко О.В., Семенова Ж.Б. и др. Диффузионно-тензорные изображения при травме шейного отдела позвоночника у детей. Детская хирургия. 2022; 26(2): 74–81. https://doi.org/10.55308/1560-9510-2022-26-2-74-81 https://elibrary.ru/wqzcxk

5. Sąsiadek M.J., Szewczyk P., Bladowska J. Application of diffusion tensor imaging (DTI) in pathological changes of the spinal cord. Med. Sci. Monit. 2012; 18(6): RA73-9. https://doi.org/10.12659/msm.882891

6. Trolle C., Goldberg E., Linnman C. Spinal cord atrophy after spinal cord injury - A systematic review and meta-analysis. Neuroimage Clin. 2023; 38: 103372. https://doi.org/10.1016/j.nicl.2023.103372

7. Божко О.В., Ахадов Т.А. Диффузионно-взвешенные и диффузионно-тензорные изображения у детей при позвоночно-спинномозговой травме: обзор. Лучевая диагностика и терапия. 2023; 14(1): 9–16. https://doi.org/10.22328/2079- 5343-2023-14-1-9-16

8. Левашкина И.М., Серебрякова С.В., Ефимцев А.Ю. Диффузионно-тензорная МРТ – современный метод оценки микроструктурных изменений вещества головного мозга (обзор литературы). Вестник Санкт-Петербургского университета. Медицина. 2016; (4): 39–54. https://doi.org/10.21638/11701/spbu11.2016.404 https://elibrary.ru/ygsgjv

9. Martin A.R., Aleksanderek I., Cohen-Adad J., Tarmohamed Z., Tetreault L., Smith N., et al. Translating state-of-the-art spinal cord MRI techniques to clinical use: A systematic review of clinical studies utilizing DTI, MT, MWF, MRS, and fMRI. Neuroimage Clin. 2015; 10: 192–238. https://doi.org/10.1016/j.nicl.2015.11.019

10. Figley C.R., Stroman P.W. Investigation of human cervical and upper thoracic spinal cord motion: implications for imaging spinal cord structure and function. Magn. Reson. Med. 2007; 58(1): 185–9. https://doi.org/10.1002/mrm.21260

11. Kharbanda H.S., Alsop D.C., Anderson A.W., Filardo G., Hackney D.B. Effects of cord motion on diffusion imaging of the spinal cord. Magn. Reson. Med. 2006; 56(2): 334–9. https://doi.org/10.1002/mrm.20959

12. Summers P., Staempfli P., Jaermann T., Kwiecinski S., Kollias S. A preliminary study of the effects of trigger timing on diffusion tensor imaging of the human spinal cord. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2006; 27(9): 1952–61.

13. Wilm B.J., Gamper U., Henning A., Pruessmann K.P., Kollias S.S., Boesiger P. Diffusion-weighted imaging of the entire spinal cord. NMR Biomed. 2009; 22(2): 174–81. https://doi.org/10.1002/nbm.1298

14. De Leener B., Lévy S., Dupont S.M., Fonov V.S., Stikov N., Louis Collins D., et al. SCT: Spinal Cord Toolbox, an open-source software for processing spinal cord MRI data. Neuroimage. 2017; 145(Pt. A): 24–43. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.10.009

15. Winston G.P. The physical and biological basis of quantitative parameters derived from diffusion MRI. Quant. Imaging. Med. Surg. 2012; 2(4): 254–65. https://doi.org/10.3978/j.issn.2223-4292.2012.12.05

16. Saksena S., Middleton D.M., Krisa L., Shah P., Faro S.H., Sinko R., et al. Diffusion tensor imaging of the normal cervical and thoracic pediatric spinal cord. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2016; 37(11): 2150–7. https://doi.org/10.3174/ajnr.A4883

17. Barakat N., Mohamed F.B., Hunter L.N., Shah P., Faro S.H., Samdani A.F., et al. Diffusion tensor imaging of the normal pediatric spinal cord using an inner field of view echo-planar imaging sequence. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2012; 33(6): 1127–33. https://doi.org/10.3174/ajnr.A2924

18. Alizadeh M., Fisher J., Saksena S., Sultan Y., Conklin C.J., Middleton D.M., et al. Age related diffusion and tractography changes in typically developing pediatric cervical and thoracic spinal cord. Neuroimage Clin. 2018; 18: 784–92. https://doi.org/10.1016/j.nicl.2018.03.014

19. Campbell W.W., DeJong R.N. The spinal cord level. In: DeJong’s the Neurologic Examination. 6th ed. Philadelphia: Lippincott Williams Wilkins; 2005: 314–24.

20. Goto N., Otsuka N. Development and anatomy of the spinal cord. Neuropathology. 1997; 17(1): 25–31. https://doi.org/10.1111/j.1440-1789.1997.tb00007.x

21. Mossa-Basha M., Peterson D.J., Hippe D.S., Vranic J.E., Hofstetter C., Reyes M., et al. Segmented quantitative diffusion tensor imaging evaluation of acute traumatic cervical spinal cord injury. Br. J. Radiol. 2021; 94(1118): 20201000. https://doi.org/10.1259/bjr.20201000

22. Shahrampour S., De Leener B., Alizadeh M., Middleton D., Krisa L., Flanders A.E., et al. Atlas-based quantification of DTI measures in a typically developing pediatric spinal cord. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2021; 42(9): 1727–34. https://doi.org/10.3174/ajnr.A7221

23. Bosma R.L., Stroman P.W. Characterization of DTI indices in the cervical, thoracic, and lumbar spinal cord in healthy humans. Radiol. Res. Pract. 2012; 2012: 143705. https://doi.org/10.1155/2012/143705