Лимфодренажная система головного мозга: возможности визуализации и современное состояние проблемы

The lymphatic drainage system of the brain is assumed to consist of the lymphatic system and a network of meningeal lymphatic vessels. This system supports brain homeostasis, participates in immune surveillance and presents a new therapeutic target in the treatment of neurological disorders.The article analyzes and systematizes data on the brain lymphatic drainage system. The key components of this system are considered: recently described meningeal lymphatic vessels and their relationship with the glymphatic system, which provides perfusion of the central nervous system with cerebrospinal and interstitial fluids. The lymphatic drainage system helps to maintain water and ion balances of the interstitial fluid and to remove metabolic waste products, assists in reabsorption of macromolecules. Disorders in its work play a crucial role in age-related changes in the brain, the pathogenesis of neurovascular and neurodegenerative diseases, as well as injuries and brain tumors. The review also presents the results of human studies concerning the presence, anatomy and structure of meningeal lymphatic vessels and the glymphatic system. The discovery of the brain lymphatic drainage system has not only changed our understanding of cerebrospinal fluid circulation, but also contributed to understanding the pathology and mechanisms of neurodegenerative diseases.Предполагается, что лимфодренажная система головного мозга состоит из глимфатической системы и сети менингеальных лимфатических сосудов. Данная система поддерживает гомеостаз мозга, участвует в иммунном надзоре и представляет собой новую терапевтическую мишень в лечении неврологических дисфункций.В статье проанализированы и систематизированы данные о лимфодренажной системе головного мозга. Рассматриваются ключевые компоненты данной системы: недавно охарактеризованные менингеальные лимфатические сосуды и их взаимосвязь с глимфатической системой, которая обеспечивает перфузию центральной нервной системы цереброспинальной и интерстициальной жидкостями. Лимфодренажная система помогает поддерживать водный и ионный баланс интерстициальной жидкости, способствует очистке от шлаков метаболитов и продуктов жизнедеятельности клеток, реабсорбции макромолекул, а нарушения в ее работе играют решающую роль в возрастных изменениях головного мозга, патогенезе нейроваскулярных, нейродегенеративных заболеваний, а также при травмах и опухолях головного мозга. Также в обзоре приведены результаты исследований на людях, посвященных изучению наличия, анатомии и структуры менингеальных лимфатических сосудов и глимфатической системы. Открытие лимфодренажной системы не только изменило представление о циркуляции жидкости в головном мозге, но и внесло вклад в понимание патологии центральной нервной системы и механизмов нейродегенеративных заболеваний.

МР-методика Т2-картирования в оценке степени активности процесса при воспалительных миопатиях

Specialized quantitative MRI techniques allow identifying structural changes in individual muscles in inflammatory myopathies.Aim. To evaluate the role of T2 mapping MRI and to evaluate specific changes in T2 relaxation time in patients with inflammatory myopathies at different stages of the disease process.Methods. T2 mapping technique for assessing structural changes in muscle tissues was optimized for the Philips “Ingenia” 3.0T MR scanner. T2 relaxation (T2rt) time of the thigh and lower leg muscles (muscule rectus femoris, m. vastus lateralis, m. adductor magnus, m. soleus, m. tibialis anterior, medial and lateral head of m. gastrocnemius) was assessed in the control group (n = 9) and the study group (n = 6). Patients recruited in the study group suffered from dermatomyositis and polymyositis of various severity.Results. The following values of T2rt were obtained in the control group: m.rectus femoris – 78.2±6.9 ms, m.vastus lateralis – 79.5±4.8 ms, m.adductor magnus – 77.1±4.4 ms, m. soleus – 92.9±4.3 ms, m. tibialis anterior – 89.4±1.3 ms, m.gastrocnemius medial head – 93.7±2.4 ms, m.gastrocnemius lateral head – 92.9±3.5 ms. Patients with polymyositis and dermatomyositis showed an increase in the signal intensity on STIR and PD-SPAIR in the structure of m.soleus, m. gastrocmenius, m.rectus femoris, as well as a significant increase in T2rt of 40–49% (p<0.01). T2rt values did not differ in patients with polymyositis who received drug therapy and had clinical remission. Patients with dermatomyositis who had laboratory remission along with the deterioration reported an increase in T2rt in the structure of long spine muscles, m. rectus femoris and m. vastus lateralis equal to 15–25% (p<0.05). However, none significant changes in the signal characteristics on STIR and PDSPAIR were reported.Conclusion. The sensitivity of the reported technique in the detection of sub-acute swelling of muscle tissue in the absence of significant changes in signal characteristics on routine MR sequences had been shown. Специализированные количественные МР-методики помогают выявить структурные изменения в отдельных мышцах при воспалительных миопатиях.Цель. Изучить возможности МР-методики Т2-картирования и оценить изменение времени Т2-релаксации у пациентов с воспалительными миопатиями в разной стадии активности.Материалы и методы. На МР-томографе Ingenia 3.0Т (Philips, США) оптимизирована методика Т2-картирования для оценки структурных изменений мышечной ткани. Оценено время Т2-релаксации мышц бедра и голени (прямая и латеральная широкая, большая приводящая мышцы бедра, камбаловидная и икроножная мышцы, передняя большеберцовая мышца) в группе контроля (9 человек) и исследуемой группе пациентов с дермато- и полимиозитом в разной фазе активности процесса (6 человек).Результаты. В группе контроля получены следующие значения времени Т2-релаксации: прямая мышца бедра – 78,2 (74,4; 86,9) мс, широкая латеральная мышца бедра – 79,5 (78,4; 82,4) мс, большая приводящая мышца – 77,1 (76,1; 79,4) мс, камбаловидная мышца – 92,9 (90,5; 93,4) мс, передняя большеберцовая мышца – 89,4 (88,8; 89,6) мс; икроножная мышца: медиальная головка – 93,7 (93,1; 94,8) мс, латеральная головка – 92,9 (91,6; 94,4) мс. У пациенток с полии дерматомиозитом в активной фазе выявлено повышение интенсивности сигнала на STIR и PD-SPAIR в структуре прямой мышцы бедра, камбаловидной и икроножной мышц, а также увеличение времени Т2-релаксации на 40–49% (p<0,01). У пациенток с полимиозитом в стадии медикаментозного лечения и клинической ремиссии значимого изменения времени Т2-релаксации не обнаружено. У пациенток с дерматомиозитом в стадии лабораторной ремиссии, но клинического ухудшения отмечено увеличение времени Т2-релаксации в структуре длинных мышц спины, прямой и широкой латеральной мышц бедра на 15–25% (p<0,05). При этом статистически значимого изменения сигнальных характеристик на STIR и PD-SPAIR не выявлено.Заключение. Показана чувствительность методики в выявлении подострого отека мышечной ткани при отсутствии значимых изменений сигнальных характеристик на рутинных МР-последовательностях

Calculated Parameters for Assessing the Interaction of Fluids in the Central Nervous System According to Radiation Introscopy (Part I)

The aim of this literature review is to consider the range of different integral characteristics and indices, by which it can be possible to evaluate impaired hemodynamics and cerebrospinal fluid dynamics in the central nervous system according to radiation introscopy, including ultrasound and phase-contrast magnetic resonance imaging. Consideration is given to various volume-velocity and temporal parameters and the possibility of using the described characteristics to study joint blood and cerebrospinal fluid flows. Emphasis is laid on the analysis of the information provided by each of the indices and by the possibility of its clinical application. This expanded study of the interaction of fluids in the central nervous system will be able to give a better insight into the mechanisms involved in maintaining homeostasis in the brain

Оценка расстройств гемо- и ликвородинамики при синдроме идиопатической внутричерепной гипертензии по данным МРТ

Highlights. An increase in the pulsatility index of intracranial venous blood flow and cerebrospinal fluid flow at the foramen magnum level, and a decrease in arteriovenous delay and an intracranial compliance index indicate disturbances in the pulse wave distribution, and a decrease in compliance/extensibility of the brain due to increased intracranial pressure.Aim. To assess the parameters of hemodynamics and cerebrospinal fluid dynamics in patients with idiopathic intracranial hypertension syndrome according to phase-contrast MRI.Methods. The study included 18 patients with idiopathic intracranial hypertension syndrome and 20 controls, all patient were examined using the Ingenia 3,0T MRI scanner. The analysis was performed using phase-contrast MRI to assess quantitative parameters of hemodynamics and cerebrospinal fluid (CSF) dynamics in 14 different structures. The blood and CSF volumes, pulsatility index (PI), arterio-venous delay, and intracranial compliance index were calculated. The Mann-Whitney U-test reliability was used to assess the differences between the controls and patients.Results. The group of patients had an increased CSF systolic peak at the foramen magnum without significant changes in CSF volume, and significantly increased CSF PI at the cervical level by 11.88% (p<0,05). There was a tendency toward an increase in the intracranial venous blood volume, as well as a tendency toward significant increase in PI at the straight and superior sagittal sinuses by 1,3 times (p><0,01, p><0,05). Moreover, there was a reduction of intracranial arterio-venous delay by 1,9 times (p><0,05), and a significant decrease in the intracranial compliance index by 1,2 times (p><0,05). Conclusion We have assessed the parameters of hemodynamics and CSF dynamics in patients with idiopathic intracranial hypertension and revealed disturbances in CSF dynamics and pulse wave propagation in the intracranial regions. Such changes may indicate a decrease in compliance/increase in stiffness of the brain tissue due to an increase in intracranial pressure and a possible diffuse stagnation of interstitial fluid. Keywords Phase-contrast magnetic resonance imaging • Central nervous system • Idiopathic intracranial hypertension • Hemodynamics • Cerebrospinal fluid dynamics • Intracranial compliance index>˂0,05). There was a tendency toward an increase in the intracranial venous blood volume, as well as a tendency toward significant increase in PI at the straight and superior sagittal sinuses by 1,3 times (p˂0,01, p˂0,05). Moreover, there was a reduction of intracranial arterio-venous delay by 1,9 times (p˂0,05), and a significant decrease in the intracranial compliance index by 1,2 times (p˂0,05).Conclusion. We have assessed the parameters of hemodynamics and CSF dynamics in patients with idiopathic intracranial hypertension and revealed disturbances in CSF dynamics and pulse wave propagation in the intracranial regions. Such changes may indicate a decrease in compliance/increase in stiffness of the brain tissue due to an increase in intracranial pressure and a possible diffuse stagnation of interstitial fluid.Основные положения. Повышение пульсационного индекса интракраниального венозного кровотока и потока ликвора на уровне большого затылочного отверстия, уменьшение артериовенозной задержки и индекса интракраниального комплаенса свидетельствуют о нарушении характера распределения пульсационной волны и снижении податливости/растяжимости головного мозга на фоне повышенного внутричерепного давления.Цель. Оценить параметры гемо- и ликвородинамики у пациентов с синдромом идиопатической внутричерепной гипертензии по данным фазо-контрастной МРТ.Материалы и методы. На МР-томографе Ingenia 3.0Т (Philips, США) обследованы 18 пациентов с синдромом внутричерепной гипертензии и 20 пациентов группы контроля. Использованы рутинный протокол и методика фазо-контрастной МРТ для оценки количественных показателей гемо- и ликвородинамики. Измерены скоростные показатели потоков крови и ликвора для различных структур (ликворные пространства на уровне водопровода мозга, большого затылочного отверстия и шейной области, артерии, вены, прямой и верхний сагиттальный синусы). Рассчитаны объемы крови и ликвора, пульсационный индекс, артериовенозная задержка, индекс интракраниального комплаенса. Достоверность различий между группами контроля и пациентов оценена с применением U-критерия Манна – Уитни.Результаты. В группе пациентов выявлены тенденция к увеличению систолического пика объемной скорости ликвора на уровне большого затылочного отверстия без значимого изменения объема пульсирующего ликвора, достоверное увеличение пульсационного индекса ликвора на шейном уровне на 11,88% (p<0,05). Определены тенденция к увеличению объема венозной крови на интракраниальном уровне, а также достоверное увеличение пульсационного индекса на уровне прямого и верхнего сагиттального синусов в 1,3 раза (p><0,01 и p><0,05 соответственно). На интракраниальном уровне отмечены сокращение времени артериовенозной задержки в 1,9 раза (p><0,05) и достоверное уменьшение индекса интракраниального комплаенса в 1,2 раза (p><0,05). Заключение Оценены показатели гемо- и ликвородинамики у пациентов с синдромом идиопатической внутричерепной гипертензии. В группе пациентов выявлено нарушение параметров ликвородинамики и характера распространения пульсовой волны в интракраниальных отделах. Изменения могут свидетельствовать о снижении податливости/увеличении жесткости мозговой ткани на фоне повышения внутричерепного давления и вероятного диффузного застоя интерстициальной жидкости. Ключевые слова Фазо-контрастная магнитно-резонансная томография • Центральная нервная система • Идиопатическая внутричерепная гипертензия • Гемодинамика • Ликвородинамика • Индекс интракраниального комплаенса >˂ 0,05). Определены тенденция к увеличению объема венозной крови на интракраниальном уровне, а также достоверное увеличение пульсационного индекса на уровне прямого и верхнего сагиттального синусов в 1,3 раза (p˂ 0,01 и p˂ 0,05 соответственно). На интракраниальном уровне отмечены сокращение времени артериовенозной задержки в 1,9 раза (p˂ 0,05) и достоверное уменьшение индекса интракраниального комплаенса в 1,2 раза (p˂ 0,05).Заключение. Оценены показатели гемо- и ликвородинамики у пациентов с синдромом идиопатической внутричерепной гипертензии. В группе пациентов выявлено нарушение параметров ликвородинамики и характера распространения пульсовой волны в интракраниальных отделах. Изменения могут свидетельствовать о снижении податливости/увеличении жесткости мозговой ткани на фоне повышения внутричерепного давления и вероятного диффузного застоя интерстициальной жидкости

ИЗМЕНЕНИЕ ГЕМОДИНАМИКИ ПО ВНУТРЕННИМ СОННЫМ АРТЕРИЯМ ПРИ ИХ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗВИТОСТИ В СОЧЕТАНИИ С ДИСЦИРКУЛЯТОРНОЙ ОЧАГОВОЙ ПАТОЛОГИЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПО ДАННЫМ МРТ

Rathological deformation of the internal carotid artery (ICA) is the second most common after atherosclerotic lesions cause of cerebrovascular insufficiency. The purpose of this study was to quantify the blood flow rates of the ICA in case of pathological tortuosity and dyscirculatory focal brain lesions of varying degrees of severity by quantitative two-dimensional phase-contrast angiography. The comprehensive investigation of the brain and brachiocephalic arteries of the 120 volunteers (control group 63, n=126; pathological group 57, n=99) was performed by 1,5T MR-scanner. The Mann-Whitney test and Kruskal-Wallis test (pПатологическая извитость внутренних сонных артерий (ВСА) является второй по частоте после атеросклеротического поражения причиной возникновения сосудисто-мозговой недостаточности. Цель исследования: определить изменение скоростных показателей кровотока по ВСА в случае их патологической извитости при дисциркуляторной очаговой патологии головного мозга разной степени выраженности с помощью количественной двумерной фазо-контрастной ангиографии. На МР-томографе 1,5 Т проведено комплексное исследование головного мозга и церебральной сосудистой системы 120 добровольцам (группа контроля 63 человека, n=126; группа патологии 57 человек, n=99). С помощью тестов Манна-Уитни и Краскела-Уоллиса (

Исследование изменения перфузии в очагах демиелинизации при рассеянном склерозе методикой перфузионной МРТ

Introduction. Multiple sclerosis is a chronic immune-mediated disease of the central nervous system with disseminated foci of demyelination and progressive neurodegeneration; it is the most common demyelinating disease and the leading cause of disability of neurological patients of a young age, characterized by a wave-like course with alternating periods of remission and relapse. Currently, there is a discussion about the participation of vascular changes in the formation of neurological disorders and about the possibility of correction of therapeutic approaches in connection with the revealed microcirculatory disorders. Perfusion MRI allows you to evaluate hemodynamics at the capillary level in vivo. Purpose. To evaluate perfusion changes in foci of demyelination in multiple sclerosis using the method of dynamic susceptibility contrast (DSC). Materials and methods. The MR study was carried out on a super-high-angle MR-scanner «Ingenia» («Philips») 3 Tesla. The study included 30 healthy volunteers and 80 patients with demyelinating disease from 18 to 48 years old (average age was 34,6±8,02 years).Quantitative and qualitative assessment of perfusion indices in foci of demyelination was carried out. Results. In the active foci of demyelination, an increase in the speed and volume of cerebral blood flow is noted, the most pronounced changes in patients with clinically isolated syndrome. Inactive foci, marked hypoperfusion is noted. Discussion. Evaluation of cerebral perfusion allows a new look at the role of the vascular component in the formation of focal inflammatory changes in the brain in multiple sclerosis, which can determine a new direction of pathogenetic treatment. Conclusion. Perfusion data complements routine MRI and provides a comprehensive assessment of the neurovascular system.Введение. Рассеянный склероз — это хроническое иммуноопосредованное заболевание центральной нервной системы с диссеминированными очагами демиелинизации и прогрессирующей нейродегенерацией; является наиболее распространенным демиелинизирующим заболеванием и ведущей причиной инвалидизации неврологических пациентов молодого возраста, характеризующееся волнообразным течением с чередованием периодов ремиссии и рецидивов. В настоящее время ведется дискуссия об участии сосудистых изменений в формировании неврологических нарушений и о возможности коррекции терапевтических подходов в связи с выявленными микроциркуляторными нарушениями. Перфузионная МРТ позволяет оценивать гемодинамику на капиллярном уровне in vivo. Цель исследования: оценить перфузионные изменения в очагах демиелинизации при рассеянном склерозе с помощью методики динамической восприимчивости контраста (DSC). Материалы и методы. МР-исследование проводилось на сверхвысокопольном МР-томографе «Ingenia» («Philips») с напряженностью магнитного поля 3 Тл. В исследование было включено 30 здоровых добровольцев и 80 пациентов с установленным диагнозом «демиелинизирующее заболевание центральной нервной системы» в возрасте от 18 до 48 лет (средний возраст составил 34,6±8,02 лет). Проводилась количественная и качественная оценка показателей перфузии в очагах демиелинизации. Результаты. В активных очагах демиелинизации отмечается повышение скорости и объема церебрального кровотока, наиболее выражены изменения у пациентов с клинически изолированным синдромом. В неактивных очагах отмечается выраженная гипоперфузия. Заключение. Оценка церебральной перфузии позволяет по-новому взглянуть на роль сосудистого компонента в процессе формирования очаговых воспалительных изменения головного мозга при рассеянном склерозе, что может определить новое направление патогенетического лечения. Перфузионные данные дополняют рутинную МРТ и обеспечивают всестороннюю оценку нейроваскулярной системы

USE OF PHASE-CONTRAST MAGNETIC RESONANCE IMAGING TO QUANTIFY CEREBROSPINAL FLUID DYNAMICS IN PATIENTS WITH COMMUNICATING HYDROCEPHALUS

Objective: to determine differences in cerebrospinal fluid (CSF) flow velocities in patients with varying degrees of communicating hydrocephalus (CH) versus a group of healthy volunteers without hydrodynamic disorders. Material and methods. The investigation enrolled 27 CH patients (17 and 10 patients with an Evans index of 0.31 and 0.46, respectively) and 62 healthy volunteers. Average, volumetric, and peak flow velocities were determined at different intracranial levels. Results. Analysis of differences between the mean values indicated that the patients with CH were observed to have progressive cranial cavity CSF outflow obstruction that depended on the degree of dilation of the ventricular system and, probably, on impaired CSF reabsorption. These changes can provide an explanation for the clinical symptoms present in the patients and also serve as diagnostic criteria. Conclusion. The investigation showed that phase-contrast magnetic resonance imaging might be used to estimate the quantitative indicators of CSF in health and in varying degrees of CH. The velocity characteristics of antegrade and retrograde CSF flows are significantly different in health and in disease, which may be relevant to neurologists and neurosurgeons when planning therapy and surgery options

ИЗМЕНЕНИЕ ГЕМОДИНАМИКИ ПО ВНУТРЕННИМ СОННЫМ АРТЕРИЯМ ПРИ ИХ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗВИТОСТИ В СОЧЕТАНИИ С ДИСЦИРКУЛЯТОРНОЙ ОЧАГОВОЙ ПАТОЛОГИЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПО ДАННЫМ МРТ

Rathological deformation of the internal carotid artery (ICA) is the second most common after atherosclerotic lesions cause of cerebrovascular insufficiency. The purpose of this study was to quantify the blood flow rates of the ICA in case of pathological tortuosity and dyscirculatory focal brain lesions of varying degrees of severity by quantitative two-dimensional phase-contrast angiography. The comprehensive investigation of the brain and brachiocephalic arteries of the 120 volunteers (control group 63, n=126; pathological group 57, n=99) was performed by 1,5T MR-scanner. The Mann-Whitney test and Kruskal-Wallis test (p<0,05) were used for the determine the significance influence of the ICA deformation and discirculatory focal brain lesions on the ICA blood flow rates. As a result, the values of the blood flow rates accompanied MR-signs of the discirculatory focal brain lesions at the ICA deformation were obtained.Патологическая извитость внутренних сонных артерий (ВСА) является второй по частоте после атеросклеротического поражения причиной возникновения сосудисто-мозговой недостаточности. Цель исследования: определить изменение скоростных показателей кровотока по ВСА в случае их патологической извитости при дисциркуляторной очаговой патологии головного мозга разной степени выраженности с помощью количественной двумерной фазо-контрастной ангиографии. На МР-томографе 1,5 Т проведено комплексное исследование головного мозга и церебральной сосудистой системы 120 добровольцам (группа контроля 63 человека, n=126; группа патологии 57 человек, n=99). С помощью тестов Манна-Уитни и Краскела-Уоллиса (р<0,05) проведена оценка достоверности влияния факторов патологической извитости ВСА и выраженности дисциркуляторной очаговой патологии головного мозга на полученные количественные характеристики кровотока. В результате определены значения скоростных характеристик кровотока при деформации ВСА, сопровождающиеся появлением МР-признаков сосудисто-мозговой недостаточности