МРТ-диагностика кортикальных дисплазий в незрелом мозге

Введение. Кортикальные дисплазии (КД) включают обширный спектр нарушений процесса формирования коры головного мозга и в большом проценте случаев становятся причиной развития эпилепсии у детей. Визуализация КД крайне важна при определении потенциальной эффективности хирургической тактики лечения. Однако у детей раннего возраста МР-диагностика дисплазий сопряжена с определенными трудностями и имеет ряд особенностей ввиду вариабельной миелинизации, характерной структуры серого и белого вещества мозга, а также сложностей, связанных с проведением МРТ.

Цель – демонстрация МР-характеристик основных видов кортикальных дисплазий в незрелом мозге у детей с фокальной эпилепсией и разработка оптимизированных подходов к их как можно более раннему выявлению.

Материалы и методы. Были оценены результаты МР-исследований детей первых двух лет жизни с фармакорезистентной фокальной эпилепсией, выполненных в отделении лучевой диагностики Российской детской клинической больницы ФГАОУ ВО «Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова» за период с 2017 по 2019 г. Всего было обследовано 128 пациентов, из них 28 с кортикальными дисплазиями; все пациенты были распределены на три группы по степени зрелости мозга. Исследования проводились на магнитно-резонансном томографе с индукцией магнитного поля 3 Тесла.

Результаты. Идентификация небольших по размеру кортикальных мальформаций, таких как узловые гетеротопии или негрубые фокальные кортикальные дисплазии, была значительно выше в группах пациентов, МР-картина мозга которых соответствовала инфантильной и взрослой фазам миелинизации, тогда как среди пациентов, распределенных в группу изоинтенсивной фазы, были выявлены только грубые кортикальные пороки. При этом визуализационные паттерны очаговых мальформаций в первую фазу преимущественно характеризовались ин- версивной картиной относительно общепринятых МР-маркеров дисплазий – низким сигналом на Т2-взвешенных изображениях и изо- или гиперинтенсивным сигналом в Т1. В изоинтенсивную фазу визуализация структурного поражения значительно снижалась, отмечалась стертость, стушеванность МР-симптомов на фоне скудной демаркации серого и белого вещества, микширующей кортикальную дисплазию.

Заключение. Проведенное исследование позволило обозначить основные МР-маркеры кортикальных дисплазий в незрелом мозге – утолщение кортикальной пластинки, нечеткость дифференциации между корой и белым веществом, извращение рисунка борозд, а также релаксационные сдвиги в участках пораженной коры с диаметрально противоположным МР-сигналом, чем у взрослых – пониженным в Т2-взвешенном изображении и высоким в Т1. Предпочтительным периодом для оптимальной идентификации кортикальных дисплазий выбран возраст до 5 мес., соответствующий инфантильной фазе миелинизации. Неблагоприятной фазой для визуализации большинства дисплазий, особенно фокальных и не крупных, определен возраст от 5 до 15 мес. После 15 мес. способность к распознаванию кортикальных дисплазий возвращается и к 24 мес. соответствует стандартам визуализации их у взрослых пациентов. Наиболее эффективным инструментом МР визуализации кортикальных дисплазий у детей раннего возраста мы считаем стандартные Т2-взвешенные изображения с высоким временем TR.

1. Leventer R.J., Phelan E.M., Coleman L.T., Kean M.J., Jackson G.D., Harvey A.S. Clinical and imaging features of cortical malformations in childhood. Neurology. 1999; 53: 715-22. https://doi.org/10.1212/wnl.53.4.715.

2. Mirzaa G.M., Paciorkowski A.R. Introduction: brain malformations. Am J Med Genet C Semin Med Genet. 2014; 166C: 117-23. https://doi.org/10.1002/ajmg.c.31404.

3. Berg A.T., Testa F.M., Levy S.R., Shinnar S. Neuroimaging in children with newly diagnosed epilepsy: a community-based study. Pediatrics. 2000; 106: 527-532. https://doi.org/10.1542/peds.106.3.527.

4. Мухин К.Ю., Глухова Л.Ю., Бобылова М.Ю., Чадаев В.А., Петрухин А.С. Эпилептические синдромы. Диагностика и терапия. Руководство для врачей. М. 2018.

5. Wyllie E. Surgery for catastrophic localization-related epilepsy in infants. Epilepsia. 1996; 37 (1): S22-5.

6. Kloss S., Pieper T., Pannek H., et al. Epilepsy surgery in children with focal cortical dysplasia (FCD): results of long-term seizure outcome. Neuropediatrics. 2002; 33: 21. https://doi.org/10.1136/jnnp.2006.105361.

7. Téllez-Zenteno J.F., Hernández Ronquillo L., Moien-Afshari F., Wiebe S. Surgical outcomes in lesional and non-lesional epilepsy: a systematic review and meta-analysis. Epilepsy Res. 2010; 89: 310-318. https://doi.org/10.1016/j.eplepsyres.2010.02.007.

8. Bien C.G., Szinay M., Wagner J., Clusmann H., Becker A.J., Urbach H. Characteristics and surgical outcomes of patients with refractory magnetic resonance imaging-negative epilepsies. Arch Neurol. 2009; 66: 1491-1499. https://doi.org/10.1001/archneurol.2009.283.

9. Borggraefe I., Tacke M., Gerstl L., Leiz S., Coras R., Blumcke I., Giese A., Ertl-Wagner B., Thiel Christian T., Noachtar S., Peraud A. Epilepsy surgery in the first months of life: a large type IIb focal cortical dysplasia causing neonatal drug-resistant epilepsy. Epileptic Disord. 2019; 21 (1): 122-7.

10. Duchowny M., Jayakar P., Resnick T., et al. Epilepsy surgery in the first three years of life. Epilepsia. 1998; 39: 737-43.

11. Honda R., Kaido T., Sugai K. et al. Long-term developmental outcome after early hemispherotomy for hemimegalencephaly in infants with epileptic encephalopathy. Epilepsy Behav. 2013; 29: 30-5. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2013.06.006.

12. Loddenkemper T., Holland K.D., Stanford L.D. et al. Developmental outcome after epilepsy surgery in infancy. Pediatrics. 2007; 119: 930-5. https://doi.org/10.1542/peds.2006-2530.

13. Kumar R.M., Koh S., Knupp K., Handler M.H., O’Neill B.R. Surgery for infants with catastrophic epilepsy: an analysis of complications and efficacy. Childs Nerv Syst. 2015; 31: 1479- 91. https://doi.org/10.1007/s00381-015-2759-6.

14. Gowda S., Salazar F., Bingaman W.E., Kotagal P., Lachhwani D.L., Gupta A., et al. Surgery for catastrophic epilepsy in infants 6 months of age and younger. J Neurosurg Pediatr. 2010; 5: 603-7. https://doi.org/10.3171/2010.1.PEDS08301.

15. Peterson C., Garling R.J., Asano E., Kupsky W.J., Set K., Agarwal R., Sood S. Successful Surgical Treatment of Refractory Status Epilepticus in a 12-Day-Old Infant. Pediatric Neurology. 2018. https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2018.11.011.

16. Barkovich A.J., Guerrini R., Kuzniecky R.I., Jackson G.D., Dobyns W.B. A developmental and genetic classification for malformations of cortical development: update 2012. Brain. 2012; 135: 1348-1369. https://doi.org/10.1093/brain/aws019.

17. Guerrini R., Dobyns W.B. Malformations of cortical development: clinical features and genetic causes. Lancet Neurol. 2014; 13: 710-726. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(14)70040-7.

18. Алиханов А.А., Генералов В.О., Демушкина А.А., Перепелова Е.М., Шимановский Н.Л., Чадаев В.А. Визуализация эпилептогенных поражений мозга у детей. Руководство для врачей. М. 2009.

19. Abdel Razek A.A., Kandell A.Y., Elsorogy L.G., Elmongy A., Basett A.A. Disorders of cortical formation: MR imaging features. AJNR Am J Neuroradiol. 2009; 30: 4-11. https://doi.org/10.3174/ajnr.A1223.

20. Мухин К.Ю. Фокальные кортикальные дисплазии: клинико-электро-нейровизуализационные характеристики. Русский журнал детской неврологии. 2016; 11 (2): 8-24. https://doi.org/10.17650/2073-8803-2016-11-2-8-24.

21. Stutterd C.A., Leventer R.J. Polymicrogyria: a common and of cortical development. Am J Med Genet C Semin Med Genet. 2014; 166C: 227-39. https://doi.org/10.1002/ajmg.c.31399.

22. Andrade C.S., Leite Cda C. Malformations of cortical development: current concepts and advanced neuroimaging review. Arq Neuropsiquiatr. 2011; 69: 130-8.

23. Алиханов А. А. Нейрорадиологическая модель различных вариантов нарушения нейронной миграции. Журн. неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. 2004; 104 (7): 11-16.

24. Проценко Е.В. Морфогенез вентрикулярной герминативной зоны и неокортекса у живо- и мертворожденных при гидроцефалии. Дисс. …докт. мед. наук. Саратов. 2016; 267 с.

25. Knickmeyer R.C., Gouttard S., Kang C., Evans D., Wilber K., Smith J.K., Hamer, R.M., Lin, W., Gerig, G., Gilmore, J.H. A structural MRI study of human brain development from birth to 2 years. The Journal of Neuroscience. 2008; 28, 12176-12182. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3479-08.2008.

26. Lyall A.E., Shi F., Geng X., Woolson S., Li G., Wang L., Hamer R.M., Shen D., Gilmore J.H. Dynamic development of regional cortical thickness and surface area in early childhood. Cerebral cortex. 2014; 25: 2204-2212. https://doi.org/10.1093/cercor/bhu027.

27. Kamiya K., Sato N., Saito Y., Nakata Y., Ito K., Shigemoto Y., Ota M., Sasaki M., Ohtomo K. Accelerated myelination along fiber tracts in patients with hemimegalencephaly. Journal of Neuroradiology. 2014; 41 (3): 202-210. https://doi.org/10.1016/j.neurad.2013.08.005.

28. Welker K.M., Patton A. Assessment of normal myelination with magnetic resonance imaging. Semin Neurol. 2012; 32: 15-28. https://doi.org/10.1055/s-0032-1306382.

29. Nakagawa H., Iwasaki S., Kichikawa K., et al. Normal myelination of anatomic nerve fiber bundles: MR analysis. AJNR Am J Neuroradiol. 1998; 19: 1129-36.

30. Kinney H.C., Brody B.A., Kloman A.S., et al. Sequence of central nervous system myelination in human infancy II. Patterns of myelination in autopsied infants. J Neuropathol Exp Neurol. 1988; 47: 217-34.

31. Mostapha M., Styner M. Role of deep learning in infant brain MRI analysis. Magnetic Resonance Imaging. https://doi.org/10.1016/j.mri.2019.06.009.

32. Li G., Wang L., Yap P.-T., Wang F., Wu Z., Meng Y., Dong P., Kim J., Shi F., Rekik I., Lin W., Shen D. Computational neuroanatomy of baby brains: A review. NeuroImage. 2018; 185: 906-925. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2018.03.042.

33. Paus T., Collins D.L., Evans A.C., Leonard G., Pike B., Zijdenbos A. Maturation of white matter in the human brain: a review of magnetic resonance studies. Brain Research Bulletin. 2001; 54, 255-266. https://doi.org/10.1016/s0361-9230(00)00434-2.

34. Barkovich A.J., Kuzniecky R.I., Jackson G.D., Guerrini R., Dobyns W.B. Classification system for malformations of cortical development: update 2001. Neurology. 2001; 57: 2168-2178. https://doi.org/10.1212/wnl.57.12.2168.

35. Barkovich A.J. Concepts of myelin and myelination in neuroradiology. AJNR Am J Neuroradiol. 2000; 21: 1099-109.

36. Eltze C.M., Chong W.K., Bhate S., Harding B., Neville B.G., Cross J.H. Taylor-type focal cortical dysplasia in infants: some MRI lesions almost disappear with maturation of myelination. Epilepsia. 2005; 46:1988-1992. https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2005.00339.x.

37. Sankar R., Curran J.G., Kevill J.W., Rintahaka P.J., Shewmon D.A., Vinters H.V. Microscopic cortical dysplasia in infantile spasms: evolution of white matter abnormalities. AJNR Am J Neuroradiol. 1995; 16: 1265-1272.

38. Winston G.P., Micallef C., Kendell B.E., Bartlett P.A., Williams E.J., Burdett J.L., et al. The value of repeat neuroimaging for epilepsy at a tertiary referral centre: 16 years of experience. Epilepsy Res. 2013; 105: 349-355.

39. Yoshida F., Morioka T., Hashiguchi K., Miyagi Y., Nagata S., Yamaguchi Y., et al. Appearance of focal cortical dysplasia on serial MRI after maturation of myelination. Childs Nerv Syst. 2008; 24: 269-273. https://doi.org/10.1007/s00381-007-0447-x.

40. Jeon T.Y., Kim J.H., Lee J., Yoo S.Y., Hwang S.M., Lee M. Value of repeat brain MRI in children with focal epilepsy and negative findings on initial MRI. Korean J Radiol. 2017; 18: 729-738.

41. Takanashi J., Barkovich A.J. The changing MR imaging appearance of polymicrogyria: a consequence of myelination. AJNR Am J Neuroradiol. 2003; 24: 788-793.

42. Guibaud L. Contribution of fetal cerebral MRI for diagnosis of structural anomalies. Prenat Diagn. 2009; 29: 420-33. https://doi.org/10.1002/pd.2171.

43. Brugger P.C., Stuhr F., Lindner C. et al. Methods of fetal MR: beyond T2- weighted imaging. Eur J Radiol. 2006; 57: 172-81. https://doi.org/10.1016/j.ejrad.2005.11.017.

44. Glenn O.A., Barkovich J. Magnetic resonance imaging of the fetal brain and spine: an increasingly important tool in prenatal diagnosis: part 2. Am J Neuroradiol. 2006; 27: 1807-14.

45. Goergen S.K., Alibrahim E., Govender N., Stanislavsky A., Abel C., Prystupa S., Collett J., Shelmerdine S., Arthurs О. J. Diagnostic assessment of foetal brain malformations with intra-uterine MRI versus perinatal post-mortem MRI. Neuroradiology. 2019; 61: 921-934. https://doi.org/10.1007/s00234-019-02218-9.

46. Yagishita A., Arai N., Tamagawa K., et al. Hemimegalencephaly: signal changes suggesting abnormal myelination on MRI. Neuroradiology. 1998; 40: 734-8.

47. Jeon Y., Kim J.H., Lee J., Yoo So-Y., Hwang S.M., Lee M. Value of Repeat Brain MRI in Children with Focal Epilepsy and Negative Findings on Initial MRI. Korean J Radiol. 2017; 18 (4): 729-738. https://doi.org/10.3348/kjr.2017.18.4.729.

48. Fitsiori A., Lazeyras F., Seeck M., Nguyen D., Ailianou A., Delavelle J., Vargas M.I. Malformations of cortical development of the human brain: A pictorial essay. J. Neuroradiol. 2012; 39: 205-217. https://doi.org/10.1016/j.neurad.2011.06.002.

49. Pang T., Atefy R., Sheen V. Malformations of cortical development. Neurologist. 2008; 14: 181-191. https://doi.org/10.1097/NRL.0b013e31816606b9.