Предварительное исследование микроструктуры мозга методом диффузионно-тензорной трактографии в остром периоде сотрясения головного мозга

Цель исследования. Сотрясение мозга не вызывает изменений вещества мозга, доступных для визуализации с помощью компьютерной и магнитно-резонансной томографии. Однако оно может вызвать изменения на микроструктурном уровне, обнаружить которые позволяет метод диффузионно-тензорной трактографии. Цель настоящего исследования — выявление влияния острого сотрясения мозга на параметры диффузии в мозолистом теле, кортикоспинальном тракте и таламусе у детей.

Пациенты и методы. Фракционная анизотропия и измеряемый коэффициент диффузии определены у 11 пациентов с диагнозом сотрясения мозга (41±19 ч с момента получения травмы) и у 11 здоровых испытуемых. Использован магнитно-резонансный томограф Philips Achieva dStream 3T. Данные диффузионно-тензорной трактографии обработаны в программе Philips Intellispace Portal в разделе Fibertrack.

Результаты. В таламусе у пациентов с сотрясением мозга достоверно увеличивается фракционная анизотропия диффузии и снижается измеряемый коэффициент диффузии, в мозолистом теле наблюдается тренд роста фракционной анизотропии.

Заключение. Обнаруженные изменения свидетельствуют о начальной стадии клеточного отека в таламусе, вызванного сотрясением мозга. Диффузионно-тензорная трактография является единственным методом магнитно-резонансной визуализации, который может быть чувствительным к данной патологии.

1. Gardner RC, Yaffe K. Epidemiology of mild traumatic brain injury and neurodegenerative disease. Mol Cell Neurosci. 2015; 66:75-80. DOI: 10.1016/j.mcn.2015.03.001

2. Polinder S, Cnossen MC, Real RGL, Covic A, Gorbunova A, Voormolen DC, et al. A Multidimensional Approach to Post-concussion Symptoms in Mild Traumatic Brain Injury. Front Neurol. 2018; 9:1113. DOI: 10.3389/fneur.2018.01113

3. McCrea M, Iverson GL, McAllister TW, Hammeke TA, Powell MR, Barr WB, et al. An integrated review of recovery after mild traumatic brain injury (MTBI): implications for clinical management. Clin Neuropsychol. 2009 Nov;23(8):1368-1390. DOI: 10.1080/13854040903074652.

4. Babcock L, Yuan W, Leach J, Nash T, Wadec S. White matter alterations in youth with acute mild traumatic brain injury. J Pediatr Rehabil Med. 2015; 8(4):285-296. DOI: 10.3233/PRM-150347

5. Chu Z, Wilde EA, Hunter JV, McCauley SR, Bigler ED, Troyanskaya M, et al. Voxel-Based Analysis of Diffusion Tensor Imaging in Mild Traumatic Brain Injury in Adolescents. AJNR Am J Neuroradiol. 2010 Feb; 31(2):340-346. DOI: 10.3174/ajnr.A1806

6. Henry LC, Tremblay J, Tremblay S, Lee A, Brun C, Lepore N, et al. Acute and chronic changes in diffusivity measures after sports concussion. J Neurotrauma. 2011 Oct; 28(10):2049-2059. DOI: 10.1089/neu.2011.1836

7. Granziera C, Daducci A, Romascano D, Roche A, Helms G, Krueger G, et al. Structural abnormalities in the thalamus of migraineurs with aura: a multiparametric study at 3 T. Hum Brain Mapp. 2014 Apr; 35(4):1461-1468. DOI: 10.1002/hbm.22266

8. Little DM, Kraus MF, Joseph J, Geary EK, Susmaras T, Zhou XJ, et al. Thalamic integrity underlies executive dysfunction in traumatic brain injury. Neurology. 2010 Feb 16; 74(7):558-564. DOI: 10.1212/WNL.0b013e3181cff5d5

9. Lei D, Li L, Li Lei, Suo X, Huang X, Lui S, et al. Microstructural Abnormalities in Children with Post-traumatic Stress Disorder: A Diffusion Tensor Imaging Study at 3.0T. Sci Rep. 2015 Mar 11; 5 (1):1-6. DOI: 10.1038/srep08933

10. Grossman EJ, Ge Y, Jensen JH, Babb JS, Miles L, Reaume J, et al. Thalamus and cognitive impairment in mild traumatic brain injury: a diffusional kurtosis imaging study. J Neurotrauma. 2012 Sep; 29(13):2318-2327. DOI: 10.1089/neu.2011.1763

11. Mayer AR, Ling J, Mannell MV, Gasparovic C, Phillips JP, Doezema D, et al. A prospective diffusion tensor imaging study in mild traumatic brain injury. Neurology. 2010 Feb 23; 74(8):643-650. DOI: 10.1212/WNL.0b013e3181d0ccdd

12. Duan Y, Li X, Xi Y. Thalamus Segmentation from Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging. Int J Biomed Imaging. 2007; 2007:90216. DOI: 10.1155/2007/90216

13. Shenton ME, Hamoda HM, Schneiderman JS, Bouix S, Pasternak O, Rathi Y, et al. A Review of Magnetic Resonance Imaging and Diffusion Tensor Imaging Findings in Mild Traumatic Brain Injury. Brain Imaging Behav. 2012 Jun; 6(2):137-192. DOI: 10.1007/s11682-012-9156-5

14. D'souza MM, Trivedi R, Singh K, Grover H, Choudhury A, Kaur P, et al. Traumatic brain injury and the post-concussion syndrome: A diffusion tensor tractography study. Indian J Radiol Imaging. 2015 Dec; 25(4):404-414. DOI: 10.4103/0971-3026.169445

15. Wu T, Merkley TL, Wilde EA, Barnes A, Li X, Chu ZD, et al. A preliminary report of cerebral white matter microstructural changes associated with adolescent sports concussion acutely and subacutely using diffusion tensor imaging. Brain Imaging and Behavior. 2018 Aug 1; 12(4):962-973. DOI: 10.1007/s11682-017-9752-5

16. Huisman TA, Schwamm LH, Schaefer PW, Koroshetz WJ, Shetty-Alva N, Ozsunar Y, et al. Diffusion tensor imaging as potential biomarker of white matter injury in diffuse axonal injury. AJNR Am J Neuroradiol. 2004 Mar; 25(3):370-376.

17. Veeramuthu V, Narayanan V, Kuo TL, Delano-Wood L, Chinna K, Bondi MW, et al. Diffusion Tensor Imaging Parameters in Mild Traumatic Brain Injury and Its Correlation with Early Neuropsychological Impairment: A Longitudinal Study. J Neurotrauma. 2015 Oct 1; 32(19):1497—1509. DOI: 10.1089/neu.2014.3750

18. Hudak AM, Peng L, Marquez de la Plata C, Thottakara J, Moore C, Harper C, et al. Cytotoxic and vasogenic cerebral oedema in traumatic brain injury: assessment with FLAIR and DWI imaging. Brain Injury 2014;28(12):1602-1609. DOI: 10.3109/02699052.2014.936039

19. Pierpaoli C, Jezzard P, Basser PJ, Barnett A, Di Chiro G. Diffusion tensor MR imaging of the human brain. Radiology. 1996 Dec; 201(3):637—648. DOI: 10.1148/radiology.201.3.8939209

20. Bickler PE, Donohoe PhJ. Adaptive responses of vertebrate neurons to hypoxia. J Exp Biol. 2002 Dec; 205(Pt 23):3579-3586.

21. Grossman EJ, Ge Y, Jensen JH, Babb JS, Miles L. Thalamus and Cognitive Impairment in Mild Traumatic Brain Injury: A Diffusional Kurtosis Imaging Study. J Neurotrauma. 2012; 29(13):2318-2327. DOI: 10.1089/neu.2011.1763