Анатомические, физиологические, метаболические и нейромедиаторные механизмы, формирующие структурно-функциональную целостность мозга, лежащую в основе всей психической деятельности, постоянно находятся в центре внимания специалистов из области фундаментальных и клинических нейронаук [1-3, 10, 12-16, 18, 21, 22, 24, 28, 29, 33-35, 37, 39, 41, 43, 45]. Развитие современных методов нейровизуализации открыло новые возможности изучения структурных основ нарушения сознания, когнитивных, сенсомоторных функций при различной церебральной патологии [4, 5, 9,10, 20, 30, 36, 39, 44].
Появление новых последовательностей магнитно-резонансной томографии (МРТ): DWI, DTI, T2*GRE, SWAN - значительно расширило возможности выявления негеморрагических мелкоочаговых и микрогеморрагических повреждений глубинных структур мозга, представляющих основу формирования посттравматических бессознательных состояний [4, 5, 9, 10, 19, 22, 34, 37, 39, 41, 43, 45].
Цель настоящей работы - изучение взаимосвязи локализации и уровня поражения мозга, верифицированных с помощью МРТ, с тяжестью черепно-мозговой травмы (ЧМТ) и ее исходами.
Клинические наблюдения и методы исследования
Исследования с использованием разных режимов МРТ (Т1, Т2, FLAIR, DWI, DTI, T2* GRE, SWAN) проведены у 162 пациентов (53 женщины и 109 мужчин в возрасте от 8 до 72 лет, средний возраст 29,6±12,8 года) с ЧМТ разной степени тяжести. Основную группу (91,4%) составили пострадавшие в возрасте от 15 до 59 лет. Доминирующей причиной травмы служили дорожно-транспортные происшествия (71,6%), реже - избиение (16,6%), падение с высоты роста или большой высоты (8,6%) и др. Тяжесть состояния пострадавших по шкале комы Глазго (ШКГ) варьировала от 3 до 15 баллов (средняя 8±3 балла). Из 162 пациентов 106 (65%) находились в коме (8 баллов и менее по ШКГ), у 18% тяжесть состояния соответствовала 9-12 баллам и у 17% пациентов - 13-15 баллам по ШКГ. Всем пострадавшим при поступлении и в динамике выполняли компьютерную томографию (КТ) головного мозга. Показаниями для МРТ были: необходимость уточнения локализации и тяжести повреждения мозга, несоответствие клинических и данных КТ при стабилизации состояния пациента, нормализации внутричерепного и церебрального перфузионного давления, устранении психомоторного возбуждения, возможности адекватного контроля жизненно важных функций, отсутствии у пациента металлических имплантов и т.д. МРТ была выполнена у 48% пациентов (71 пострадавший) в 1-7-е сутки после травмы, у 33% - на 8-14-е сутки и у 19% - на 15-21-е сутки (в среднем через 8,7±5,7 сут).
На основе полученных данных МРТ о локализации и уровне повреждения мозга была предложена новая классификация с применением дифференцированной оценки повреждений полушарных и стволовых структур:
1 - отсутствие признаков паренхиматозных повреждений;
2 - очаги повреждений корково-субкортикальной локализации;
3 - повреждение мозолистого тела ± 2;
4 - повреждение подкорковых образований и/или таламуса с одной или двух сторон ± (2-3);
5 - одностороннее повреждение ствола на любом уровне ± (2-4);
6 - двустороннее повреждение ствола на уровне среднего мозга ± (2-4);
7 - двустороннее повреждение ствола на уровне моста ± (2-6);
8 - двустороннее повреждение продолговатого мозга ± (2-6).
Каждая последующая группа могла включать в себя признаки предыдущих.
Статистическая обработка результатов исследования выполнена с использованием программы
Excel и прикладных статистических пакетов R и Statistica 6.0, 8.0.
Результаты
Корреляционный анализ по Спирмену показал высокодостоверную связь между исходами травмы по шкале Глазго (ШИГ) и тяжестью состояния пострадавших по ШКГ (r=0,63; р<0,001). Эта зависимость прослеживается на графике бивариантной функции плотности (рис. 1), что свидетельствует об адекватном применении обеих шкал при оценке как тяжести травмы, так и ее исхода.
В табл. 1 представлено распределение пострадавших по группам в зависимости от уровня и локализации повреждения мозга, а также данные о частоте комы неблагоприятных исходов (глубокая инвалидизация, вегетативное состояние и смерть) в каждой группе.
В нашей серии только у 10 из 162 пациентов при МРТ не выявлено церебральных повреждений (лишь один из пострадавших был в коме) и у всех наблюдались благоприятные исходы (хорошее восстановление или умеренная инвалидизация). У 31 пострадавшего диагностированы только кортикально-субкортикальные повреждения (очаговые ушибы), 9 (29%) их них находились в коме и только у 4 (13%) были неблагоприятные исходы. По мере вовлечения мозолистого тела, подкорковых и стволовых структур увеличивается процент больных в коме и частота неблагоприятных исходов (см. табл. 1).
У 2 из 162 пострадавших были выявлены повреждения продолговатого мозга, поэтому мы посчитали необходимым ввести 8-ступенчатую градацию повреждений. В процессе статистического анализа были выявлены значимые корреляции между значениями по оценкам ШКГ, ШИГ и оценкой по предложенной МРТ-градации уровня и локализации повреждений мозга (r1=–0,62, r2=–0,72, p<0,01). Полученную зависимость демонстрируют графики рассеяния и бивариантной плотности (рис. 2, 3), которые свидетельствуют о высокой прогностической значимости новой (расширенной) МРТ-градации повреждений мозга.
Оценка состояния пострадавших по ШКГ и исходов по ШИГ показала, что авто- и мотоаварии приводили к более тяжелому поражению мозга и менее благоприятным исходам по сравнению с другими причинами травмы (p<0,01), что объясняется включением дополнительного механизма ускорения-торможения и ротации. Анализ данных МРТ также выявил более частое повреждение глубинных структур мозга (подкорковых образований, таламуса, мозолистого тела и ствола) при автоавариях (p<0,05).
Ниже приведены примеры данных МРТ, наглядно показывающие признаки, по которым проведена оценка уровня поражения мозга при ЧМТ в остром периоде (рис. 4-10).
В качестве примера первичного двустороннего повреждения ствола мозга на бульбарном уровне приводим наблюдение: пациентка 22 лет получила травму в автоаварии. При поступлении в первичный стационар: состояние оглушения (11 баллов по ШКГ) с грубыми бульбарными нарушениями, эпизодами апноэ, которые потребовали интубации и проведения пролонгированной искусственной вентиляции легких. Пациентка была переведена в институт, где по данным МРТ было выявленo повреждение ствола на бульбарном уровне (см. рис. 9). На фоне консервативной терапии восстановилось адекватное спонтанное дыхание, регрессировали бульбарные симптомы, тетрапарез. Пациентка выписана в ясном сознании, при сохраняющейся легкой бульбарной и пирамидной симптоматике.
В нашей серии у 76 пострадавших на МРТ-томограммах были выявлены патологические очаги в стволе мозга, 68 (89,5%) из них находились в коме, у 58 (76%) отмечены неблагоприятные исходы. У 8 (10,5%) пациентов при наличии изменений в стволе (на разных уровнях) угнетение сознания не достигало комы. На рис. 11 видно, что у пациентов в более тяжелом состоянии чаще выявляются повреждения ствола мозга.
При сопоставлении наших данных о частоте повреждения ствола мозга у больных с травматической комой с данными других исследований очевидны некоторые различия как в оценке тяжести состояния пациентов, сроках исследования после травмы, так и в использовании разных последовательностей МРТ. Как видно из табл. 2, частота повреждений ствола у больных в коме в наблюдениях R. Firsсhing и соавт. [25] составила 57%, в работе R. Mannion и соавт. [31] - 28%.
Обсуждение
В последние годы широкое применение и постоянное совершенствование методов нейровизуализации показало, что каждый из них обладает определенными преимуществами и недостатками в клинических условиях [8-10]. Исследования показали, что ни один из современных методов нейровизуализации не может быть чувствительным для выявления всех видов повреждений при острой ЧМТ и ее последствиях, а также пригодным для оценки всего спектра патофизиологических реакций мозга, возникающих в разные периоды после травмы [9, 40]. Основу для построения классификации повреждений, а следовательно, и формулировки диагностического, лечебного и прогностического алгоритма составляют знания биомеханики травмы, данные нейроморфологии и патофизиологических механизмов, определяющих клиническую картину травматической болезни, ее течение и исход [19, 27].
До появления современных методов нейровизуализации при классификации ЧМТ принимались во внимание клинические проявления (глубина и длительность нарушения сознания, посттравматическая амнезия, неврологические и вегетативные расстройства) и данные патоморфологических исследований.
После внедрения в клиническую практику КТ были предложены классификации, основанные на прижизненной неинвазивной визуализации структурных повреждений мозга. Были предложены КТ-классификации очаговых ушибов и диффузных повреждений, внутричерепных кровоизлияний [6, 7, 11, 12]. L. Marshall и соавт. [32] предложили КТ-классификацию тяжелой травмы мозга, которая учитывала косвенные признаки вторичного воздействия на срединно-стволовые структуры мозга и околостволовые цистерны, а также объемы внутричерепных кровоизлияний, требующие или не требующие хирургического вмешательства. Эта классификация получила широкое применение в систематизации пострадавших при создании банков данных и проведении национальных и международных клинических исследований эффективности различных методов лечения [17, 32].
МРТ-исследования у пострадавших с тяжелой ЧМТ в остром периоде, выполненные R. Firsching и соавт. [25], показали высокую частоту повреждений ствола мозга и позволили авторам сформулировать 4-уровневую МРТ-градацию тяжелой травмы мозга. По мнению авторов, точное определение локализации первичных и вторичных очагов повреждения в стволе мозга имеет решающее значение в прогнозировании исходов тяжелой ЧМТ. Используя другие последовательности МРТ (T2, FLAIR, GRE), R. Mannion и соавт. [31] при обследовании 46 пациентов с тяжелой ЧМТ также отметили прогностическое значение повреждений ствола мозга. Однако в этих работах авторы обследовали только пациентов в коме без ее количественной оценки, основывались на определении уровня повреждения ствола только по данным ограниченного спектра последовательностей МРТ, эта градация не учитывала тяжесть и локализацию супратенториальных повреждений (таламуса, подкорковых ядер, мозолистого тела), не проводилась сравнительная оценка повреждения глубинных структур мозга при травме средней и легкой степени тяжести. В нашей работе впервые проведено МРТ-исследование локализации и уровня поражения мозга у пострадавших с ЧМТ различной тяжести с использованием широкого спектра последовательностей (Т1, Т2, FLAIR, DWI, DTI, T2*, SWAN). В результате этого исследования были сопоставлены частоты повреждений глубинных полушарных и стволовых структур при ЧМТ разной степени тяжести, разных исходов. Полученные данные показали, что применение современных последовательностей МРТ позволяет точнее выявить повреждения ствола мозга, чем на основании КТ-исследований и МРТ в стандартных режимах [25, 27, 32, 40].
Эти данные подтверждают современные представления о том, что причиной посттравматической комы при травме мозга могут быть обширные первичные или вторичные повреждения полушарных структур (кортикально-субкортикальных, подкорковых, таламических) или ствола [26, 30, 38, 39, 41-43]. Вполне очевидно, что вероятность развития комы при повреждении ствола мозга достоверно выше, чем при повреждении супратенториальных полушарных структур.
Вместе с тем обратимые повреждения ствола мозга, в том числе мезенцефального и ромбэнцефального уровня, могут выявляться и у пострадавших в сопоре, в состоянии оглушения и даже в сознании. В нашей серии из 76 наблюдений пострадавших с верифицированными МРТ-признаками повреждения ствола - у 8 (10,5%) - угнетение сознания варьировало от 9 до 14 баллов по ШКГ с последующим восстановлением сознания и регрессом клинических признаков нарушений стволовых функций. Из них у 19 (25%) человек не отмечалось сдавления цистерн. В то же время из 45 пациентов с МРТ-признаками повреждения глубинных полушарных структур (включая таламус, подкорковые ядра и мозолистое тело в разных сочетаниях), но без поражения ствола мозга в коме находились 28 (62,2%) и остальные 17 (37,8%) - в сопоре, в состоянии оглушения или в сознании. Следует отметить, что из 28 человек только у 9 (32%) отсутствовало сдавление околостволовых цистерн. Полученные данные согласуются с исследованиями других авторов [23, 27, 31], в которых показано наличие повреждений подкорковых структур, мозолистого тела и ствола мозга при травме средней и даже легкой степени тяжести, выявляемых более чувствительными последовательностями МРТ (SWAN, DWI, DTI).
В настоящем исследовании было установлено более частое повреждение глубинных структур мозга (подкорковых образований, таламуса, мозолистого тела и ствола) при автоавариях по сравнению с другими механизмами травмы. Поскольку повреждение глубинных структур является патогномоничным для диффузного повреждения мозга, наши данные подтверждают представление о том, что преобладающими механизмами этого вида повреждения мозга являются автоаварии. Во всей группе пострадавших с разной тяжестью травмы выявлена высокодостоверная корреляция между оценками по ШКГ и ШИГ (r=0,63; р<0,001). Расширенная МРТ-градация повреждений мозга с учетом вовлечения корково-субкортикальных областей мозга, подкорковых образований, таламуса и ствола показала высокую корреляцию как с тяжестью состояния пострадавших (r1=–0,62; р<0,01), так и с исходами травмы r2=–0,72, р<0,01) (см. рис. 2, 3).
Таким образом, к настоящему времени, благодаря внедрению высокочувствительных методов нейровизуализации, накопились новые знания о микронейроанатомии травмы мозга разной степени тяжести. Это в свою очередь требует постоянного пересмотра и обновления классификационных подходов к оценке широкого спектра клинико-морфологических проявлений повреждений мозга при всем многообразии ее механизмов, отягощающих преморбидных, возрастных, гендерных и других факторов. Примером эффективности такого подхода может быть предложенная расширенная МРТ-градация локализации и уровня повреждения мозга, дальнейшее развитие которой позволит создать современную прогностическую модель травмы мозга.
Работа выполнена в рамках гранта РФФ и №13-04-12061.
Комментарий
Статья посвящена результатам изучения взаимосвязи локализации и уровня поражения мозга при черепно-мозговой травме (ЧМТ) по данным магнитно-резонансной томографии (МРТ) с тяжестью травмы и ее исходами.
Актуальность данной работы не вызывает сомнения, учитывая чрезвычайную социальную значимость ЧМТ - одной из важнейших причин смерти и инвалидизации людей в молодом возрасте, приводящей к неблагоприятным исходам почти в 50% случаев. Оптимальная организация помощи пострадавшим требует раннего прогнозирования исходов ЧМТ, что является актуальной задачей. Проведение рандомизированных исследований предполагает стратификацию ЧМТ, что, бесспорно, возможно только с учетом данных современных методов «тонкой» нейровизуализации.
Данное исследование выполнено с использованием самых современных магнитно-резонансных режимов: DWI, DTI, T2*GRE, SWAN у достаточного количества пациентов (162 пациента в остром периоде травмы). Проанализирован возрастной, половой состав исследованной группы, механизмы травмы во взаимосвязи с ее тяжестью и исходами. Развивая идеи Фиршинга и соавт., на основании данных магнитно-резонансной визуализации А.А. Потаповым и соавт. создана новая классификация ЧМТ с оценкой локализации и уровня повреждения полушарных и стволовых структур головного мозга. Выявлена достоверная взаимосвязь новой МРТ-градации повреждений с тяжестью и исходами ЧМТ, что указывает на ее большое прогностическое значение.
Статистический анализ проводился с помощью современного программного обеспечения, все выводы в работе основаны на статистически значимых результатах. Результаты анализа доступно и полно иллюстрированы графиками. Клинические примеры в статье представляют методику этой работы очень наглядно.
Совершенствование современных методов нейровизуализации позволяет своевременно получать точную информацию о микроструктурных изменениях паренхимы мозга при ЧМТ. Это в свою очередь приводит к углублению представлений о механизмах развития неврологических нарушений при ЧМТ, в том числе - угнетения сознания. В отличие от используемых ранее классификаций ЧМТ, учитывающих прежде всего клинические проявления травмы, данная классификация, предложенная коллективом авторов, определяет комбинированный клинико-нейровизуализационный подход к указанной проблеме, более объективно отражающий суть патологических изменений в веществе мозга при ЧМТ, что, несомненно, может внести существенный вклад в создание прогностической модели ЧМТ.
Таким образом, проведенное научное исследование А.А. Потапова и соавт. является актуальным, имеет серьезное научное и практическое значение. Созданная новая классификация будет способствовать улучшению прогнозирования исходов ЧМТ и оптимизации лечебного процесса.
М.М. Ибатуллин (Казань)