Спосіб неінвазивної діагностики гіпоксично-ішемічних уражень головного мозку плода у вагітних групи високого ризику

Винахід відноситься до медицини, а саме до перинатології і може бути використаний для раннього виявлення ураження центральної нервової системи (ЦНС) плода у вагітних групи високого ризику народження дитини з патологією ЦНС. Найбільш розповсюдженою патологією серед уражень мозку плода є внутрішньоутробна гіпоксія. Тяжкість топічної діагностики пояснюється анатомічною та функціональною незрілістю нервової системи. При гіпоксічному ураженні спостерігається широкий спектр аномалій з такими структурними пошкодженнями як крововиливи, генералізований набряк, мультифокальний ішемічний некроз у результаті пошкодження білої речовини. Структурні порушення мозку плода виявляються за допомогою сучасних методів нейровізуалізації, таких як МРТ (Пат. 26887, UA МПК А61В8/055, А61В8/13. Спосіб діагностики гідроцефалії плода у вагітних високого ризику /Мерцалова О.В.). Найбільш близький за медичною суттю є спосіб діагностики ступеня ризику гіпоксічних уражень центральної нервової системи плода (Пат. 271604, UA МПК 6 А61В8/06, А61В5/0444 - Мерцалова О.В.), в основу якого покладено використання таких сучасних і високо інформативних способів дослідження, як магнітнорезонансна томографія у комплексі з допплерометрією, кардіотокографією плода та обчислення його біофізичного профілю, що дозволяє не тільки візуалізувати патологічні процеси, які відбуваються у головному мозку, але і оцінити особливості мозкової гемодинаміки плода та дає змогу виділити найбільш характерні ознаки, які відповідають різним ступеням ураження ЦНС плода. Але, що стосується клітинних механізмів внутрішньоутробного ураження мозку то фізичні та хімічні фактори, які викликають процес клітинної міграції, з порушенням синтезу білку і вироблення олігодендроцитами мієліну, що призводять до розвитку дистрофічних процесів, передчасного відмирання клітин і порушення їх функцій є недоступними для цього способу. На сучасному етапі розвитку медицини відсутні досконалі способи діагностики гіпоксичних уражень мозку плода на клітинному рівні з визначенням метаболітів мозку. В основу запропонованого способу неінвазивної діагностики гіпоксично-ішемічних уражень головного мозку плода у вагітних групи високого ризику поставлена задача оцінки особливостей метаболізму головного мозку плода в нормі і при підозрі на гіпоксію шляхом кількісного визначення вмісту чотирьох основних метаболітів мозку (N-ацетиласпартату - NAA, холіну - Cho, креатину - Сr, інозитолу - Іnо), за допомогою якого можна виявити не тільки наявність гіпоксії мозку плода, а конкретизувати і її ступінь, що є необхідним для правильної тактики ведення вагітності і пологів у жінок групи високого ризику народження дитини з патологією ЦНС і таким чином знизити частоту перинатальних уражень нервової системи у дітей. Поставлена задача способу неінвазивної діагностики гіпоксично-ішемічних уражень головного мозку плода у вагітних групи високого ризику вирішується шля хом дослідження метаболізму головного мозку плода, згідно винаходу здійснюється проведення магнітнорезонансної спектроскопії на ядрах 1Н мозку плода з визначенням спектрів основних метаболітів мозку (N - ацетиласпартату - NAA, холіну - Cho, креатину - Сr, інозитолу - Іnо) та розрахунком їх співвідношення, що дозволяє конкретизувати ступінь гіпоксично-ішемічних уражень мозку плода. Рівень насичення головного мозку плода киснем і його метаболічний склад є важливими показниками, що характеризують стан плода в процесі його розвитку. Як відомо, основна проблема, з якою зустрічаються сучасні методи моніторингу стану ЦНС плода, це їхня низька чутливість для виявлення гіпоксії головного мозку плода, однієї з головних причин розвитку неврологічної патології. Насамперед, це стосується, таких методів, як ультрасонографія і кардіотокографія, що дозволяють одержувати лише непрямі дані про процеси оксигенації і не дають інформації про вміст метаболітів у головному мозку плода. In vivo магнітнорезонансна спектроскопія на ядрах 1H (МРС) є високоефективним і неінвазивним методом, що дозволяє одержувати інформацію про метаболічний склад тканини головного мозку плода. У спектрі 1H мозку здорових людей спостерігаються сигнали наступних чотирьох основних метаболітів: N-ацетиласпартата (NAA), креатину (Сr), холіну (Cho) і інозитолу (Іnо). NAA міститься у нейронах і аксонах, так що зменшення концентрації цього метаболіту в тканині головного мозку є ознакою розвитку нейронального дефіциту, що розвивається в результаті ушкодження цих клітин (наприклад, внаслідок гіпоксії). Інтенсивність сигналу Сr відображає сумарний вміст Сr і фосфокреатину (Pcr) - метаболітів, що беруть участь у процесах енергообміну. При гіпоксії концентрація цих сполук зменшується. Cho бере участь у процесі мієлінізації і його вміст відображає процеси метаболізму мембранних ліпідів. Основна функція Іnо - участь у процесах осморегуляції, живлення клітин і детоксикації. Спосіб діагностики внутрішньоутробної гіпоксії здійснюється наступним чином: на рисунку 1 показаний приклад розташування прийомної котушки для одержання МР-зображень головного мозку плода. Магнітнорезонансні зображення і спектри 1H отримані на томографі 1,5 Т Magnetom Vision ("Siemens"). Пацієнтка містилася в томограф, лежачи на спині вперед головою. Прийомна котушка закріплювалася в області малого тазу. Щільність прилягання котушки й одночасно мінімальний тиск на зону порожньої вени пацієнтки забезпечувалися спеціальною прокладкою, що амортизує. При такому взаємному розташуванні головного мозку плода і активної зони прийомної котушки в області локалізації (VOI) забезпечувалася висока однорідність зовнішнього магнітного поля. Аналізувалися 1H спектри головного мозку плода на 24-40 тижні внутрішньоутробного розвитку. Стан плода оцінювався за наступними ознаками: наявність вроджених аномалій розвитку, відповідність морфологічних показників терміну внутрішньоутробного розвитку на момент проведення дослідження, нормальні реологічні показники крові пуповинної артерії (за даними допплеросонографії) і нормальні параметри серцевої діяльності до і після проведення магнітнорезонансного дослідження. Зображення головного мозку плода в трьох проекціях: фронтальній, сагіттальній і аксиальній були отримані з використанням імпульсної послідовності HASTE (імпульсна методика отримання МР зображень). По цих зображеннях, приведених на рисунках 2-4, проводилося позиціювання області локалізації, у якій реєструвалися спектри. Відзначимо, що послідовності HASTE, широко використовувані для одержання сильно зважених по Т2 зображень органів черевної порожнини, для яких характерні великі значення часів спин-спінової релаксації Т2, винятково ефективні для одержання за короткий час виразних зображень структур головного мозку плода. Методи HASTE являють собою комбінацію швидких послідовностей спинового еха (FSE) і швидких методів реконструкції МР-зображень (half-Fourier reconstruction - HASTE). Застосування цих методів дозволяє проводити збір половини даних уздовж виділеного в k-просторі напрямку ky (позитивні і негативні лінії Фур'є). У результаті скорочення часу одержання сильно зважених по Т2 зображеннях удається провести збір даних від декількох шарів протягом одного акту затримки подиху. На такому зображенні контрастність зростає в два рази, у порівнянні з одержаним за допомогою звичайної послідовності спиновим ехо. Просторовий дозвіл при цьому не погіршується. Використання періоду повторення (TR) і періоду формування спинового еха (ТІ) великої тривалості приводить до високої контрастності структур з великим вмістом води. Дослідження проводилося у положенні плода "передлягання головою", що забезпечувало мінімальну рухливість плода під час проведення обстеження і дозволило уникнути в спектрах і на зображеннях артефактів, пов'язаних з рухами плода. На рисунках 5, 6 приведені приклади спектрів головного мозку плода на 36 тижні внутрішньоутробного розвитку. На рисунку 5 - спектр головного мозку плода, який розвивається нормально (36 тижнів внутрішньоутробного розвитку), а на рисунку 6. - спектр головного мозку плода (36 тижнів внутрішньоутробного розвитку) у випадку, коли у матері виявлений високий титр антитіл до цитомегаловірусу і, як наслідок, передбачається гіпоксичне ураження головного мозку плода. У спектрі головного мозку плода спостерігали сигнали наступних основних метаболітів: NAA ( s = 2,04 м.д. ), Сr ( s = 2,04 м.д. ), Cho ( s = 3,24 м.д. ) і Ino ( s = 3,52 м.д. ). З аналізу спектрів нами визначені абсолютні значення вмісту основних метаболітів у тканині головного мозку плода. У спектрах головного мозку плода при нормальній вагітності спостерігаються сигнали NAA, Сr, Cho і Inо і відносини NAA/Cr, N AA/Cho, Cho/Cr, Cho/Ino інтегральних інтенсивностей цих метаболітів приблизно одинакові для всіх обстежених нами вагітних. Під впливом постійної гіпоксії в спектрах зростає інтенсивність сигналу лактату і зменшується співвідношення NAA/Cho. Зменшення співвідношення NAA/Cho, очевидно, є наслідком зменшення інтенсивності сигналу NAA тому, що вміст Cho не повинний змінюватися під впливом гіпоксії. Отримані при дослідженні середні значення вмісту основних метаболітів головного мозку плода для кожного пацієнта заносилися в таблицю і показники абсолютної концентрації метаболітів мозку зіставлялися зі стандартами, які знаходилися в базі даних комп'ютера. Дані про вміст основних метаболітів наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Середні значення абсолютної концентрації метаболітів в тканині головного мозку плода ммоль/л Показники Вік внутрішньоутробного розвитку (тижні) Область локалізації NAA Сr Cho Іnо Напруженість поля Імпульсна послідовність TR, мс ТЕ, мс Результати дослідження 24-40 Тім'я-скроня 5,034±1,3 4,24±1,1 3,6±0,7 8,4±1,3 1,5Т STEAM 2500 20 Результати за даними бази комп'ютера [R.Kreis et al] 24-40 Тім'я-скроня 4,82±0,54 6,33±0,32 2,4±0,3 10,0±0,1 1,5Т STEAM 1500-5000 30 Результати за даними бази комп'ютера [E.Cady et al] 29-40 Тім'я-потилиця 3,6±1,2 6,6±2,1 2,0±0,7 2,4Т PRESS 5000 270 Результати за даними бази комп'ютера [P.Huppi et al] 36-41 Лоб-скроня 5,23±0,57 4,69±0,7 2,61±0,54 6,99±1,98 1,5Т STEAM 2000 7 Приклад 1 Вагітна С., 30 років. Діагноз: вагітність ІІІ, 27 тижнів, фетоплацентарна недостатність, загроза переривання вагітності. Вагітна включена в групу високого ризику у зв'язку з тим, що від першої вагітності має хвору дитину на ДЦП і інфікована цитомегаловірусом типу-2. Проведена магнітнорезонансна томографія (структурних порушень мозку не виявлено). За даними магнітнорезонансної спектроскопії отримані спектри метаболітів мозку плода та розраховані співвідношення основних метаболітів: NAA/Cr=0,99; Cho/Cr=0,61; Ino/Cr=0,68. Аналіз спектрів свідчить про наявність тяжкої гіпоксії плода. До пологів вагітна знаходилась на профілактичному лікуванні. Родорозрішення проведено цісарським способом. Народилася дитина жіночої статі за оцінкою по шкалі Апгар 7-8 балів. Наведений приклад підтверджує, що запропонований спосіб дозволяє діагностувати ступінь тяжкості гіпоксії і своєчасно проводити профілактичне лікування та визначати тактику ведення пологів. Приклад 2 Вагітна Ф., 39 років, віднесена до групи високого ризику у зв'язку із звичним невиношуванням вагітності. Діагноз: вагітність четверта, 26 тижнів, фіброміома матки, фетоплацентарна недостатність, загроза переривання вагітності. За даними МРТ патологічних змін структур мозку не виявлено. Отримані спектри метаболітів мозку плода методом МРС та розраховані співвідношення основних метаболітів мозку плода: NAA/Cr=0,72; Cho/Cr=0,34; Ino/Cr=0,57. Оцінка абсолютної концентрації метаболітів у порівнянні зі стандартами та їх співвідношення свідчить про наявність гіпоксії мозку плода тяжкого ступеня. На всьому протязі вагітності проводилася корегуюча терапія. Родорозрішення проведено цісарським розтином. Народився доношений хлопчик з оцінкою за шкалою Апгар 8 балів. За допомогою способу у вагітної групи високого ризику діагностована внутрішньоутробна гіпоксія мозку плода тяжкого ступеня. Своєчасно проведені профілактичні заходи у вагітної і правильна тактика ведення пологів сприяли попередженню асфіксії у новонародженого. Таким чином, метод 1Н МРС дозволяє визначати наявність даних метаболітів і досліджувати їх зміну в процесі розвитку головного мозку плода, а також дає змогу оцінити неврологічний статус плода. Зокрема, визначати наскільки відповідає нормі метаболізм головного мозку плода на даному етапі його розвитку і у випадку, якщо мається підозра на несприятливий плин вагітності та оцінити ступінь тяжкості гіпоксії плода. Майже у всіх жінок групи високого ризику (98%) за даними спектроскопії відмічалося зменшення співвідношення NAA/Cho за рахунок зменшення сигналу NAA, що свідчило про наявність гіпоксії плода. Кількісна оцінка спектрів метаболітів мозку дозволяла конкретизувати ступінь гіпоксії плода, що було необхідним акушерам для правильної тактики ведення вагітності і пологів.