Исследование динамики повреждений мозга крыс при черепно-мозговой травме методом магнитнорезонансной томографии

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Медицина


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 616. 831−001. 4−06:617. 714/. 716−001. 4]-073. 756. 8−092. 9
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПОВРЕЖДЕНИЙ МОЗГА КРЫС ПРИ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЕ МЕТОДОМ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ
К.А. Дроздов1, А.В. Полещук2, В.Е. Клименко2, М.А. Молдованов2
1 Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН (690 022 г. Владивосток, пр-т 100 лет Владивостоку, 159),
2 Владивостокский государственный медицинский университет (690 950 г. Владивосток, пр-т Острякова, 2)
Ключевые слова: магнитно-резонансная томография, черепно-мозговая травма, диагностика.
Методом магнитно-резонансной томографии исследована динамика тяжелой черепно-мозговой травмы у 30 крыс. Показано, что объем внутримозговой гематомы имел максимальное значение в первый час после травмы, после чего уменьшался. В свою очередь объем отека мозга нарастал в течение 24 часов, затем оставался на стабильном уровне и начинал снижаться только через 3 суток. Приводится математическая модель, характеризующая динамику изменения посттравматических процессов в головном мозге крыс. Обосновывается возможность использования магнитно-резонансной томографии в ранние сроки черепно-мозговой травмы.
Оперативный контроль динамики экспериментальных патологических процессов в мозге крыс представляет существенные методические трудности. Поэтому значительный интерес здесь вызывают перспективы использования магнитно-резонансной томографии (МРТ). Имеются данные об успешном ее применении для анализа повреждения мозга у крыс после ишемического и геморрагического инсультов [3, 5, 7−9]. Целью настоящей работы был анализ возможностей МРТ для оценки динамики повреждений мозга, индуцированных механическим ударом, у крыс.
Материал и методы. Тяжелую черепно-мозговую травму вызвали у 30 беспородных крыс с массой тела 250−280 г. Для нанесения травмы применяли сконструированное нами устройство, в основу которого положена модель, предложенная Т. Ф. Соколовой и Ю. В. Редькиным [4]. Устройство представляет собой стойку из полой трубы длинной 1,2 м, закрепленной на плате таким образом, чтобы ее угол и высота относительно платы могли меняться. На конце трубы находится боек со стопором. Ход бойка при любом приложении силы одинаков.
Внутрь трубы помещался груз. Перед нанесением травмы крыс анестезировали раствором 2% ксилази-на (0,1 мл на 100 г веса). Груз поднимался на заданную высоту, затем сбрасывался и ударял о боек, который в свою наносил удар по черепу животного (площадь удара — 3,14 мм², высота поднятия груза — 1 м, вес -200 г). Для избежания перелома челюсти голову крысы фиксировали на плотной подкладке. Зона повреждения располагалась в теменно-височной области правого полушария. Головной мозг исследовали на
Дроздов Константин Анатольевич — инженер группы ядерно-магнитной спектроскопии ТИБОХ ДВО РАН- тел.: 8 (4232) 31-16-63, e-mail: drovsh@yandex. ru
магнитно-резонансном томографе PharmaScan US 70/16 (Bruker, Германия) с резонансной частотой для протонов 300 MHz.
МРТ проводили до нанесения травмы (контроль), а также после нее через 15 мин, 3, 6, 24 часа и 3, 7 суток. Для сканирования использовался протокол RARA с стандартными параметрами: время эха — 44,5 мс, время повторения — 2579,8 мс. Для анализа томограмм использовали программу ParaVision. C помощью функции ROI (Region Of Interest) измеряли площадь поражения. Объем поражения мозга (гематома, отек) рассчитывали по формуле, предложенной Д.Н. Сила-чевым и др. [3]:
V=dxlAi,
где d — толщина томографических срезов с межслой-ным расстоянием, ZAi — сумма площадей повреждения на всех срезах.
Рассчитывались объемы гематомы и отека травмированного мозга для каждой крысы при всех исследованиях и строились графики динамики поражения. Для каждого животного был найден коэффициент преобразования индивидуального поражения мозга к среднему (k=Vu/Vcp). После чего полученные значения объемов гематомы и отека у травмированных крыс были умножены на этот коэффициент, индивидуальный для каждого подопытного животного. Затем было вычислено среднее значение объемов гематомы и отека в разные сроки посттравматического периода.
Результаты исследования. Средний объем повреждения мозга у крыс через 3 часа после тяжелой черепно-мозговой травмы был равен 0,42 см³, при этом объемы гематомы и отека равнялись 0,14 и 0,28 см³ соответственно.
На томограммах поврежденный мозг четко отличался от контрольного оптической плотностью (рис. 1, а). По этому показателю выявлялись две зоны поражения: более темная и более светлая по сравнению с интактной тканью (рис. 1, б-е). На томограммах по протоколу RARA темная зона соответствовала гематоме, а светлая — отеку [5].
Через 15 мин после травмы на томограммах хорошо визуализировалась гематома, тогда как отек идентифицировался слабо в виде светлой полоски на границе гематомы (рис. 1, б). Через 6 часов объем отека возрастал при незначительном изменении объема
94
Тихоокеанский медицинский журнал, 2011, № 1
Рис. 1. Томограммы мозга крыс после черепно-мозговой травмы:
а — контроль- б — через 15 мин.- в — через 6 часов- г — через 24 часа- д — через 72 часа- е — через 7 суток. Темное поле — область гематомы (г), светлое — область отека мозга (о).
90%
70 — /
50 30 Л / & gt-
10 —
15 мин 3 часа 6 часов 24 часа 3 сут. 7 сут.
доля гематомы от общего поражения -- доля отека от общего поражения Рис. 2. Динамика повреждений головного мозга крыс после черепно-мозговой травмы.
гематомы (рис. 1, в). Через сутки отек мозга увеличивался почти в два раза по сравнению с 3 часами, и его объем превышал объем гематомы (рис. 1, г). К 72 часам объемы гематомы и отека пропорциоально снижались по сравнению с первыми сутками (рис. 1, д). На 7-е сутки выявлялось резкое уменьшение зоны отека по сравнению с 72 часами. Размер гематомы также снижался, но менее значительно (рис. 1, е).
Доля объема гематомы от общего объема поражения была максимальной через 15 мин после индукции травмы (68,34%), затем она снижалась (до 20,78% к 72 часам). Однако к 7-м суткам этот показатель повышался до 26,96%. Отношение объема отека к общему объему поражения имело обратную динамику: минимальное значение было выявлено через 15 мин после травмы (21,66%), а к 72 часам объем отека составлял уже 79,22% и к 7-м суткам — 73,04% от общего объема поражения (рис. 2).
Обработка томограмм позволила выявить математическую зависимость выравненных значений объемов поврежденных зон (гематомы и отека мозга) в течение 1-й недели с момента индукции черепно-мозговой травмы. Во всех случаях динамика развития
Таблица
Средний объем приравненного поражения мозга крыс в разные сроки после тяжелой черепно-мозговой травмы
Время после Объем поражения, см3
травмы общий гематома отек
15 мин. 0,3725±0,0110 0,2306±0,0100 0,1418±0,0022
3 часа 0,4260±0,0001 0,1626±0,0061 0,2716±0,0020
6 часов 0,4770±0,0024 0,1692±0,0084 0,3142±0,0038
24 часа 0,6733±0,0139 0,1390±0,0063 0,5284±0,0116
72 часа 0,6187±0,0102 0,1284±0,0039 0,4943±0,0092
7 суток 0,3815±0,0113 0,1031±0,0067 0,2851±0,0114
поражения мозга имела достаточно небольшие доверительные интервалы, то есть была однотипна (табл.).
У всех крыс в первый час после травмы объем отека имел минимальные значения и начинал четко визуализироваться только к 3 часам. С 3 до 24 часов отек имел четкую тенденцию к распространению. С 24 до 72 часов объем отека был стабилен, но к концу недели достоверно снижался.
Объем гематомы оказался максимальным через 15 мин после травмы, далее (до 7-х суток) он линейно снижался. Динамика развития отека в 1-ю неделю после травмы была сложнее и включала четыре основных этапа: 1-й (15 мин — 3 часа) — появление отека, 2-й (3 — 24 часа) — формирование отека, 3-й (24 — 72 часа) — период стабилизации и 4-й (72 часа — 7 суток) -период снижения объема отека.
Обсуждение полученных данных. Как было отмечено выше, информация о применении МРТ для изучения морфофункциональных процессов, происходящих в мозге крыс, ограничена несколькими наблюдениями. Этот метод широко применяется в диагностике патологии мозга, но для диагностики повреждений в острый период тяжелой черепно-мозговой травмы предпочтение часто отдается компьютерной томографии [1, 6].
Несмотря на то, что МРТ — общепринятый метод диагностики внутримозговой патологии, обоснованность ее использования для определения степени повреждения мозга при черепно-мозговой травме в 1-е сутки ставится под вопрос. По мнению многих специалистов, в первые 24 часа предпочтение стоит отдавать компьютерной томографии, но ряд авторов указывает на то, что современная МРТ не уступает по своим возможностям компьютерной томографии [1, 6]. На сегодняшний день в мировой нейрореани-матологии нет однозначного ответа на этот вопрос. Полученные нами результаты служат новым доказательством в пользу перспективности использования МРТ для визуализации повреждения мозга в острый период черепно-мозговой травмы.
МРТ позволяет четко дифференцировать и проследить динамику гематомы и отека мозга как двух основных нарушений, возникающих в посттравматическом периоде. Существенно, что их формирование синхронизировано лишь частично. С другой стороны, интересно отметить корреляцию наших данных с результатами, полученными В. И. Крюковым при изучении состояния нейронов гассерового узла у крыс после травмы [2]. В его работе также был выделен период с 3-х суток по 7-е, как время быстрого изменения состояния поврежденных нервных клеток.
Преимущество МРТ в сравнении с другими методами анализа функционального состояния мозга состоит в том, что она по своей сути является методом оперативного контроля функциональных изменений и позволяет производить поэтапные измерения на одном и том же подопытном животном. Данное обстоятельство открывает широкие возможности для использования МРТ в физиологии, фармакологии и экспериментальной терапии.
Выводы
1. Использование МРТ позволяет четко дифференцировать величину и топографию гематомы и отека, развивающихся при травматическом повреждении мозга крыс.
2. Доля объема травматического повреждения мозга у крыс, приходящаяся на гематому, на разных этапах посттравматического периода колеблется от 21 до 68%, на отек — от 32 до 79%.
3. На разных этапах посттравматического периода объемы гематомы и отека мозга не синхронизированы: максимальный объем гематомы регистрируется в течение 1-го часа после травмы, затем он линейно снижается, тогда как объем отека нарастает в течение суток, стабилизируется на максимальном уровне в интервале от 1-х до 3-х суток и только после этого снижается.
Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям (ГК 02. 740. 11. 0450 и ГК 14. 740. 11. 0186). Литература
1. Дралюк М. Г., Дралюк Н. С., Исаева Н. В. Черепно-мозговая травма. Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. 187 с.
2. Крюков К. И. Морфологические изменения нейронов гассеро-ва узла при компрессионной травме лицевого отдела головы крысы (экспериментальное исследование): автореф. дис. … канд. мед. наук. Владивосток, 2008. 20 с.
3. Силачев Д. Н., Учеваткин, А.А., Пирогов Ю. А. и др. Сравнение магнитно-резонансной томографии и трифенил-тетразолиевого выявления повреждений головного мозга как методов исследования экспериментальной фокальной ишемии // Бюл. эксперимент. биол. и мед. 2009. Т. 147, № 2. С. 232−236.
4. Соколова Т. Ф., Редькин Ю. В. Способ нанесения дозированной закрытой черепно-мозговой травмы у белых крыс // Вопросы нейрохирургии. 1986. № 2. С. 68−69.
5. Стоник В. А., Гусев Е. И., Мартынов М. Ю. и др. Поиск препаратов для лечения геморрагического инсульта: применение МРТ для оценки эффективности гистохрома // Доклады РАН. 2005. Т. 405. C. 421−424.
6. Царенко С. В. Интенсивная терапия черепно-мозговой травмы. М.: Медицина, 2006. 348 с.
7. Lennmyr F., Ericsson A., Gerwins P. et al. Increased brain injury and vascular leakage after pretreatment with p38-inhibitor SB203580 in transient ischemia // Acta Neurol. Scand. 2003. Vol. 108. P. 339−345.
8. Lennmyr F., Ericsson A., Gerwins P. et al. Src family kinase-inhib-itor PP2 reduces focal ischemic brain injury // Acta Neurol. Scand. 2004. Vol. 110, P. 175−179.
9. Masahiro A., Hideki Y., Zengguang C. et al. Behaviour recovery correlated with MRI in a rat experimental stroke model // Brain injury. 2003. Vol. 17, No. 9. P. 799−808.
Поступила в редакцию 15. 07. 2009.
studying dynamics of rats'- brain injuries in case of craniocerebral trauma via magnetic resonance imaging
K.A. Drozdov1, A.V. Poleschuk2, V.E. Klimenko2, M.A. Moldovanov2 1 Pacific Institute of Bioorganic Chemistry of the FEB RAS (159 100 Anniv. of Vladivostok Av. Vladivostok 690 022 Russia), 2 Vladivostok State Medical University (2 Ostryakova Av. Vladivostok 690 950 Russia)
Summary — Applying magnetic resonance imaging allowed to study dynamics of the severe cerebral injuries in 30 rats and identify that the volume of intracerebral hematoma had maximum value during the first hour after the injury, and then gradually decreased. The cerebral edema was increasing during 24 hours, then remained unchanged and began lowering in 3 days. The authors provide mathematical model intended to describe dynamics of post-traumatic processes in the rats'- brain and substantiate a possibility to apply magnetic resonance imaging in the early period of the cerebral injuries. Key words: magnetic resonance imaging, cerebral injury, diagnosing.
Pacific Medical Journal, 2011, No. 1, p. 93−95.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой