научная статья по теме ФМРТ – ЭЭГ-ОЦЕНКА РЕАКЦИЙ НА ДВИГАТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ ПРИ ОПУХОЛЕВОМ ПОРАЖЕНИИ МОЗГА Биология

Текст научной статьи на тему «ФМРТ – ЭЭГ-ОЦЕНКА РЕАКЦИЙ НА ДВИГАТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ ПРИ ОПУХОЛЕВОМ ПОРАЖЕНИИ МОЗГА»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2010, том 36, № 5, с. 66-75

УДК 612.821

фМРТ - ЭЭГ-ОЦЕНКА РЕАКЦИЙ НА ДВИГАТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ ПРИ ОПУХОЛЕВОМ ПОРАЖЕНИИ МОЗГА

© 2010 г. Г. Н. Болдырева1, Л. А. Жаворонкова1, Е. В. Шарова1, А. С. Мигалев2, И. Г. Скорятина2, С. Б. Буклина2, А. Е. Подопригора2, И. Н. Пронин2, В. Н. Корниенко2

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва 2Научно-исследовательский институт нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН, Москва

Поступила в редакцию 28.04.2010 г.

Проведено комплексное исследование с использованием двух методических подходов-функцио-нальной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) и ЭЭГ, ответных реакций мозга на двигательные пробы у 9 больных с опухолевым поражением лобных отделов мозга. Полученные данные рассматривались в сопоставлении с аналогичными результатами исследования 12 здоровых людей. Установлено, что в патологии отмечается нарушение функциональной специализации мозга и усиление диффузного компонента реакции. фМРТ-ответы характеризуются большей сохранностью по сравнению с ЭЭГ-показателями реактивных перестроек. Эти особенности наиболее резко выступают при афферентной посылке в пораженное полушарие. Особенности включения отдельных диапазонов ритмов ЭЭГ в формирование двигательных реакций и изменений топографии фМТ-ответа определяются степенью церебральной дисфункции, отраженной в характере реорганизации фоновой ЭЭГ и выраженности двигательного дефекта. Преимущественное нарастание когерентности медленных ритмов в пораженном полушарии при любом адресате афферентной посылки у больных с выраженной церебральной дисфункцией отражает доминантный характер развития патологического очага и указывает на большее, чем у здоровых людей, вовлечение в реактивный процесс глубинных структур мозга, что подтверждается фМРТ-данными.

Ключевые слова: фМРТ, ЭЭГ, опухоль, моторные задачи.

Важным аспектом изучения механизмов работы мозга и, в частности, его пластичности является анализ церебральных реакций при выполнении разного рода деятельности. Этот методический прием широко используется для оценки качества функционирования мозга как здоровых людей, так и больных с церебральной патологией. Одним из наиболее современных способов визуализации реактивных перестроек мозга является функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), отражающая изменение уровня оксигенации крови в активируемых участках мозга.

Большая часть работ с использованием этого метода нейровизуализации получена на здоровых испытуемых, что позволило углубить представления о структурных особенностях реактивных перестроек мозга человека при осуществлении моторных, когнитивных и других функций [1, 2].

Использование метода фМРТ при исследовании больных с локальными церебральными поражениями раскрывает новые возможности в изучении особенностей функциональной анатомии мозга при патологии. Учет полученных этим способом данных важен также при разработке тактики хирургических вмешательств, направленной на сохранение целост-

ности особо значимых структур мозга, прежде всего двигательных и речевых зон [3, 4].

Наряду с этим многолетний опыт ЭЭГ-исследо-ваний, проведенных как на здоровых людях, так и у больных с разными формами церебральной патологии в аспекте изучения межцентральных отношений электрических процессов мозга, позволил уточнить нейрофизиологические механизмы работы мозга человека в разных условиях функционирования и внести важный вклад в разработку как фундаментальных проблем, так и практических задач [5—15].

Использование двух методических подходов — фМРТ и ЭЭГ, каждый их которых позволяет раскрыть разные стороны работы мозга, представляется перспективным в изучении механизмов формирования ответных церебральных реакций на функциональные нагрузки [16—24].

Проведенное нами ранее изучение функциональной специализации мозга здорового человека на основании сопоставления ЭЭГ-перестроек с фМРТ-ответами на функциональные нагрузки разной модальности показало, что при значительной вариабельности ЭЭГ-ответов зонам локальной фМРТ-активации в наибольшей степени соответствует нарастание когерентности а-колеба-ний [25, 26].

В связи с этим при изучении особенностей формирования ответных церебральных реакций у пациентов нейрохирургической клиники перспективным представляется сопоставление фМРТ-данных с особенностями перестройки межцентральных отношений электрических процессов мозга с использованием когерентного анализа ЭЭГ. Именно такой подход обеспечивает возможность изучения механизмов работы мозга как целостной системы — направление, которое интенсивно развивается в последние годы.

Следует отметить, что использование комбинированного фМРТ-ЭЭГ подхода в исследованиях больных с церебральной патологией получило наибольшее применение при изучении разных форм эпилепсии и в основном было направлено на выявление максимально точной локализации источников эпилептиформных разрядов разного генеза. Это особенно важно для диагностики больных с фарма-корезистентной эпилепсией при нейрохирургических вмешательствах [21, 22, 27—30].

Имеются также единичные работы по сопоставлению ЭЭГ и фМРТ-данных у больных с другими формами патологии, в частности, с шизофренией [30, 31]. фМРТ-ЭЭГ-особенности структурно-функциональных перестроек, развивающихся в мозге больных с опухолевым церебральным поражением, в настоящее время практически не изучены.

В задачу настоящей работы входило исследование на основе фМРТ-ЭЭГ-сопоставлений нейрофизиологических механизмов формирования церебральных реакций на двигательные нагрузки у больных с опухолевым поражением лобных отделов мозга, сопровождающимся разной степенью церебральной дисфункции.

МЕТОДИКА

Комплексное фМРТ-ЭЭГ-исследование было выполнено у 9 больных (7 женщин, 2 мужчин, средний возраст 48.8 ± 19.5 лет) с внутримозговой опухолью лобных отделов мозга, проходивших лечение в НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко РАМН. Все исследования проводились в дооперационном периоде. По результатам верификации (компьютерная томография КТ МРТ интраоперационные данные) в 3 случаях опухоль локализовалась в лобной области, в 3 — в лобно-теменной и в 3 — в лобно-височ-ной. В 7 случаях была левосторонняя локализация опухоли, в 2 — правосторонняя.

Полученные результаты рассматривались в сопоставлении с данными анализа фМРТ-ЭЭГ-ответов на идентичные двигательные пробы у 18 здоровых людей (14 мужчин, 4 женщины, средний возраст 22.4 ± 2.1 года).

фМРТ и ЭЭГ-исследования проводились последовательно, в один и тот же день. Допустимость сопоставления фМРТ- и ЭЭГ-данных, полученных в ходе разнесенных во времени исследований, была

показана в наших предыдущих работах при изучении реактивности мозга здоровых людей [25, 26]. Анализировались реакции на двигательные нагрузки — перебор пальцев (раздельно для правой и левой руки) и у одной больной с выраженным двигательным дефектом — сгибание и разгибание кисти в лу-чезапястном суставе. Эти пробы выполнялись при закрытых глазах.

фМРТ-исследование выполнялось на МР—томографах (GE Healthcare) с напряженностью магнитного поля 1.5 или 3 Т Запись осуществлялась по так называемой блоковой парадигме (block designs), состоящей из чередования периодов покоя и выполнения двигательной пробы длительностью по 30 с. Обработку данных фМРТ проводили с помощью программ SPM5 и MRIcro, позволяющих структурировать массив анатомических и функциональных изображений мозга в формате DICOM и получить объемную картину реакции на конкретную пробу. Для устранения артефактов, связанных с движением головы, была использована предусмотренная в программе SPM5 процедура отслеживания и вычисления степени отклонений головы от исходного положения.

Для визуализации данных фМРТ наряду с проецированием реактивных изменений на поверхности мозга, проводилось послойное считывание информации, позволяющее проследить задействован-ность в формировании фМРТ-ответа разных структур мозга, включая не только конвекситальные, но и глубинные его отделы.

Регистрация ЭЭГ осуществлялась на 18-каналь-ном энцефалографе фирмы "Nihon Kohden" (Япония), монополярно с референтными ушными электродами в состоянии относительного покоя с закрытыми глазами и при двигательных пробах с длительностью отрезков 45—60 с. На базе программно-вычислительного комплекса "Нейрокартограф" (фирма МБН, Россия) проводился спектрально-когерентный анализ ЭЭГ в полосе 0.4—20.7 Гц с частотой опроса 100 Гц. Вычислялись средняя мощность, средняя частота и эффективная частотная полоса спектров мощности, средние уровни когерентности ЭЭГ для всей частотной полосы и основных физиологических диапазонов ритмов [6]. Д-диапазон включал колебания с частотой 0.4—3.9 Гц, 0 — 4.3— 7.8 Гц, а — 8.2—12.9 Гц, ß — 13.3—20.7 Гц. Достоверность изменений спектрально-когерентных характеристик ЭЭГ при сравнении фоновых и реактивных реализаций оценивали на основе непараметрического критерия Манна—Уитни с помощью статистического пакета программ, разработанного в Институте нейрохирургии им. акад. Н.Н Бурденко РАМН [10].

Перед исследованием было получено письменное информированное согласие всех больных и здоровых испытуемых. Исследования соответствовали положениям Хельсинкского соглашения и были одобрены этическим комитетом ИВНД и НФ РАН.

Рис. 1. фМРТ- и ЭЭГ-реакции на перебор пальцев правой руки у здорового испытуемого Ш-ва. А — фМРТ-ответы: а, б, в — срезы на разных уровнях мозга.

Б — статистически значимые изменения когерентности А, 9, а, Р-диапазонов ритмов ЭЭГ.

Линии обозначают достоверное увеличение когерентности при нагрузке по сравнению с фоном (при Р < 0.05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Анализ реакций мозга на двигательные нагрузки у здоровых испытуемых выявил значительное разнообразие фМРТ- и особенно ЭЭГ-изменений. Наиболее выраженный локальный фМРТ-ответ регистрировался в моторной зоне (области центральных извилин) контралатерального по отношению к работающей руке полушария. Анализ ЭЭГ-перестроек при этих же пробах у здоровых людей показал, что реактивные изменения частотных и мощностных параметров ЭЭГ выражаются в снижении средней частоты, увеличении эффективной част

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком