Agyérbetegségek 2000;6(3-4):9-14.

FUNKCIONÁLIS KÉPALKOTÁS DEMENTIÁBAN

Az agyi infarctusok patofiziológiája és MR-leképezése. II. rész

K.-A. Hossmann, M. Hoehn-Berlage
Max-Planck Institute for Neurological Research, Köln, Németország

A 2000. május 28–30-án, a Közép- és Kelet-Európai Stroke Társaság Oktatási Programja keretében (International Teaching Course in Neurology), Marosvásárhelyen elhangzott előadás második részének szerkesztett, magyar fordítása. (Az előadás 1. része az Agyérbetegségek 2000. évi 6. évfolyam 2. számának 9. oldalán jelent meg.) A programot a European Federation of Neurological Societies, a Neurosonological Research Group of the World Federation of Neurology, a Central and Eastern European Stroke Society és a University of Medicine and Pharmacy Tg. Mures szponzorálta. Az előadás anyagát a rendezvény Szervező Bizottsága bocsátotta rendelkezésünkre.

 

Az infarktus kifejlődésének leképezése MR-technikákkal

Az agyi infarktusok NMR-modelljei

Az évek során több mint 50 módszert írtak le laboratóriumi állatok agyi infarktusának létrehozására (67). MR-vizsgálatra bármelyik állatmodell alkalmazható, azonban az MR összes előnye annál a kísérleti modellnél használható ki a patológiai folyamat dinamikájának tanulmányozására, amelynél az infarktus az állat mozdítása nélkül, a mágnesen belül is létrehozható. Laboratóriumunkban főként két stroke-modellt használunk patkánynál: a fonallal előidézett állandó vagy reverzíbilis occlusiós modellt, valamint a vérröggel létrehozott embolisatiós modellt.

Az a. cerebri media fonalocclusiós modelljében, patkányban egy vékony nylonfonalat juttatunk előre az a. carotis communison át az a. carotis internába addig, amíg a fonal hegye el nem zárja az a. cerebri media eredését. A fonal visszahúzásával a korábbi ischaemiás terület reperfúziója érhető el. A Kohno és munkatársai által kifejlesztett eszköz (68) segítségével a fonal a mágnesen kívülről működtethető, ezáltal az MR-adatok akvizíciója az érelzárás előtt, alatt és utána folyamatos lehet.

A másik, távolról vezérelhető módszer patkányban az a. cerebri media elzárása vérröggel (69). Fibringazdag autológ thrombus hozható létre frissen levett artériás vérnek és thrombinnak PE50-es katéterbe injiciálásával. A vérrögből mikroszkóp alatt 350 m átmérőjű és 1,5 mm hosszú, fibringazdag hengeres thrombust választanak le az alvadékból, majd Ringer-oldatba helyezik. Tizenkét ilyen vérrögöt (1,73 ml thrombusnak felel meg) fecskendeznek az a. carotis communisba, ezeket a keringő vér az a. carotis internába sodorja, majd végül az a. cerebri media és a. cerebri anterior eredésénél elakadnak (69, 70). Ugyanazon a katéteren át, amelyen a thrombusokat befecskendezik, thrombolyticum beadása is lehetséges. Így mind az embolisatio, mind annak feloldódása NMR-rel nyomon követhető a nélkül, hogy az állatot kivennék a mágnesből.

Más munkacsoportok egyéb kísérleti modelleket fejlesztettek ki, amelyekkel agyi infarktus hozható létre folyamatos MR-monitorozás alatt. Ezért sajnálatos, hogy az agyi infarktussal kapcsolatban publikált legtöbb MR-vizsgálatban az érelzárást a mágnesen kívül hozták létre, s emiatt éppen arról a kritikus fázisról vesznek el értékes információk, amelyik közvetlenül az ischaemia vagy a reperfúzió kialakulását követi.

Az agyi infarktusok perfúziós leképezése

A regionális agyi vérátáramlás mérésére legelterjedtebben használt NMR-technika a bolus track leképezés. Ez különösen a kísérletes fokális ischaemiák vizsgálatánál terjedt el, ahol lényegében az összes perfúziós mérést ezzel a módszerrel végezték. A kontrasztanyag vagy szuperparamágneses vas-oxid-partikulumokból áll, mint az AMI-25 (71–75), vagy paramágneses ritka földfém gadolínium és dysprosium, amelyeket DTPA-hoz kötnek (72, 76, 77).

Patkányok fokális agyi ischaemiájának korai vizsgálatai során Bradley és munkatársai (71), valamint Finelli és munkatársai (72) összehasonlították a kontrasztanyagbolus első keringése során létrejövő jelvesztés mértékét az autoradiográfiás 14C-jodoantipirin (IAP) módszerrel meghatározott agyi vérátáramlási értékekkel. A bolus leképezése során megfigyelt perfúziókiesés jól megfelelt az autoradiogramokon megfigyelt perfúziós deficitnek. Bradley és munkatársai (71) lineáris összefüggést mutattak ki a bolusleképezéssel becsült relatív perfúzióváltozás és a jodoantipirin-autoradiográfiával nyert számszerű CBF-értékek között. Egy thromboemboliás patkánymodellben de Crespigny és munkatársai a jelvesztés mértékéből kiszámították az agyi vér volumenét (CBV) (76, 77). Az elzárással azonos oldalon 95%-os volumencsökkenést, az ellenoldali normális hemispheriumban 12%-os volumennövekedést találtak (76, 77). A hemoglobin-deoxigenizáció miatt az ischaemiás oldalon 7%-os, a normális oldalon 1%-os jelvesztést észleltek. Egy mostanában közölt munkában Wittlich és munkatársai összehasonlították a bolus track vizsgálatból kiszámított relatív CBF-adatokat a jodoantipirin-autoradiográfiával nyert kvantitatív adatokkal (78). Patkány fokális ischaemiás modelljében tökéletes lineáris kapcsolatot találtak az autoradiográfiával meghatározott abszolút CBF-értékek és a Gd-DTPA-bolus-vizsgálat során nyert relatív CBF-értékek között. Ennek megfelelően egyetlen kvantitatív CBF-mérés alapján egy sorozat bolus track adat kalibrálható, feltéve, ha a kalibrációhoz szükséges vizsgálatot ugyanazon fiziológiai körülmények között végzik.

Mind de Crespigny a thromboemboliás patkánymodellben (76, 77), mind Wendland és munkatársai (75) az a. cerebri media occlusiós modellben anatómiai egyezést találtak a perfúziócsökkent area és az ischaemia következtében károsodott régió között, miként ezt a csökkent „apparent diffusion coefficient” (ADC) mutatta*.

Wendland emellett megfigyelt egy olyan átmeneti zónát, ahol a perfúziós deficitet változó mértékűnek találta. Quast és munkatársai megmérték az áramláscsökkenés mértékét (74). Különbséget tettek a központi régió (core) és az azt körülvevő zóna között: az előbbiben nem volt áramlás, az utóbbiban lassult, de mérhető értékű perfúziót regisztráltak. Csak a core-régió mutatott jelintenzitás-változást a diffúziósúlyozott felvételeken. Ez a megfigyelés különbözik a mi megfigyelésünktől, amely szerint a diffúziósúlyozott képeken nemcsak a core-ban, de az ischaemiás penumbrában is növekszik a jelintenzitás (58).

Minematsu és munkatársai az a. cerebri media occlusióját követően bolus track leképezéssel vizsgálták patkányban az NMDA-antagonista CNS-1102 protektív hatását (73). Perfúziós különbséget figyeltek meg az elzárással azonos oldali ischaemiás és a normális, ellenoldali hemispherium között, továbbá a szerrel kezelt és nem kezelt állatok ischaemiás hemispheriumai között. A szerzők ennek alapján azt valószínűsítették, hogy a CNS-1102 ischaemiás károsodást követően javítja a perfúziót.

Számos perfúziós vizsgálatot végeztek macska fokális agyi ischaemiás modelljét alkalmazva [(az a. cerebri mediát transorbitalis feltárásból elektrokauterizálással (79–86) vagy felfújható mandzsettával elzárva (82, 86–88) vagy beszűkítve (89)]. Mindegyik vizsgálat megegyezett abban, hogy anatómiai egybeesés észlelhető a perfúziós deficit, a diffúziósúlyozott leképezés változásai (az ischaemiás elváltozás indikátora) és a szövettanilag kimutatható elváltozások között. Emellett több kutató a perfúziós deficit különböző mértékét is megfigyelte, leggyakrabban három fokozatba sorolva azt (enyhe, közepes vagy súlyos ischaemia) (82, 88, 90). A TTC-festett agyi metszetek hisztopatológiai feldolgozása alapján az enyhe ischaemiát a kontrasztanyag áramlásának lassulása jellemzi anélkül, hogy változást tudnának kimutatni az apparent diffúziós koefficiensben (ADC). A közepes fokú perfúziós deficitben a perfúziócsökkenés együtt járt az ADC enyhe csökkenésével, a súlyos fokú ischaemiában a perfúzió teljesen hiányzott, az ADC-értékek kifejezetten csökkentek. A kezdetben enyhe ischaemiát mutató régiókban később súlyos ischaemia alakult ki, és az ADC következményes csökkenését figyelték meg (82). Roberts és munkatársai (90) az a. cerebri media részleges szűkületét hozták létre macskában, ennek során lineáris összefüggést figyeltek meg a bolus track jelintenzitás-változása és az ADC változása között. A szerzők ezt annak bizonyítékául tekintették, hogy az ADC-csökkenés a hipoperfúzió direkt következménye. Ezt a vélekedést később megcáfolták az ultragyors akvizíciós technikák eredményei, amelyek szerint az ADC nem a perfúzió leállásával egyidejűleg, hanem csak néhány perccel később csökken (91–94).

Átmeneti fokális ischaemiát követő reperfúzió vizsgálatára is végeztek bolus track vizsgálatokat macskában, az a. cerebri media reverzíbilis occlusióját okozó, felfújható ballon alkalmazásával (82). Egy órán át tartó ischaemia után, az occlusiót megszüntetve, háromféle reflowjelenséget írtak le: (a kontroll állapottal megegyező) teljes reperfúziót, kezdeti luxusperfúziót és hipoperfúziót. Ezek az adatok fontos információkat nyújtottak az ischaemiát követő recirkuláció minőségéről.

A spinjelölő (a jelölt spineket endogén kontrasztanyagként alkalmazó) módszert a perfúzió mérésére korábban normális patkányagyban alkalmazták (95–97), de megjelent néhány közlemény patkányagy fokális ischaemiája során alkalmazva (98) és egéragy esetén is (99). Az ischaemiás terület az a. cerebri media elzárása után rögtön azonosítható, és a módszer segítségével a thrombolysis vagy az elzárás megszüntetése utáni reflow ugyancsak kimutatható.

Végül meg kell említeni, hogy a bolus track perfúziós imaging technika a klinikai alkalmazás szintjéig jutott. Néhány laboratórium közelmúltban megjelent közleményében (100–105) stroke-on átesett betegeknél sikeresen alkalmazták a technikát a perfúziós deficit régiójának kimutatására.

Az agyi infarktus diffúziós leképezése

Kvalitatív értékelés

Moseley és munkatársai (41, 83) 1990-ben arról számoltak be, hogy a diffúziósúlyozott (diffusion weighted image, DWI) NMR-leképezés egyedülálló lehetőséget biztosít az érelzáródást követő néhány percen belül az ischaemiás agyi laesió kimutatására. Úttörő munkájukban a szerzők a jelintenzitás-változást tanulmányozták macskaagynál, az a. cerebri media elzárása után; az ischaemia felléptét követő 14 percen belül szignifikáns, mintegy 40%-os jelintenzitás-fokozódást találtak. Ez kifejezett különbség a T2 súlyozott NMR-leképezéshez képest, ahol ebben az időintervallumban még semmi nem látszik.

Ezeket a megfigyeléseket különböző fokális ischaemiamodellek is igazolták: az a. cerebri media területén az ischaemia felléptét követő néhány percen belül egyértelmű hiperintenzitást mutat a DWI (21, 68, 84, 106, 107). A jelintenzitás az idő előrehaladtával erősödik, így fokozatos csökkenés tükröződik az ADC-ben. Két szakasz különíthető el: egy gyors emelkedési szakasz, ami az elzáródást követő első 30 percen belül a jelintenzitási arányt (signal intensity ratio – SIR) mutatja a két hemispherium között, majd egy lassú emelkedési szakasz figyelhető meg a következő órákban. A jelintenzitásban bekövetkező emelkedés a laesió volumenének növekedésével kapcsolatos, ahogy ezt nemrégiben az a. cerebri media elzárása után, különböző időpontokban, több agyi metszeten végzett mérésekkel igazolták (108).

Kvantitatív értékelések

Diffúziósúlyozott leképezés (DWI) során a jelintenzitás-változások analízise módot ad a diffúzióban bekövetkező változások kvantitatív értékelésére. Változó b faktorral végzett DWI-sorozatfelvételekből kiszámítható a víz ADC-je, ADC-térkép készíthető, ami a patológiai folyamat kvantitatív analízisét teszi lehetővé.

A kontroll ADC-értékek a kísérleti körülményektől függően (diffúziós idő, a diffúzió regisztrálási iránya) némileg különbözhetnek. A normális macskaagy tipikus ADC-értékei (713±40)×10-6 mm2/s, míg a patkányagy cortexében (771±23)×10-6 mm2/s, a basalis ganglionban (601±25)× 10-6 mm2/s mérhető (109).

Több szerző leírta, hogy az ADC a macska a. cerebri mediájának occlusiója után csökken (80, 82–84, 110– 112): az érelzárást követő első tizenkét óra alatt a kontroll 70–80%-ára (81, 82, 84), néhány esetben a kontroll 50%-ára (80, 84).

Patkányagy fokális ischaemiájának kvantitatív ADC-vizsgálataiban az a. cerebri media elzárását követő első két órában az ADC a kontroll 70–80%-ára csökkent (98, 106, 113, 114), hét óra múlva pedig a kontroll 60–78%-ára mérséklődött (42, 44, 115, 116). Hasegawa és munkatársai azt találták, hogy az elzárást követő 30 percben az ADC a kontroll 85%-ára csökkent, 120 perces ischaemia után pedig a kontroll 75%-ára redukálódott (113). Ugyanezen laboratórium egy másik vizsgálatában (117) a laesiót különböző régiókra tudta osztani a régiók abszolút ADC-értéke szerint.

Az arteria cerebri media elzárását követően az ADC hosszú ideig tartó megfigyelése szerint az elzárás után 24–48 órával az ADC értéke visszatér a normális értékhez, sőt, átmenetileg meghaladja azt (116, 118–120). Ezek a késői változások valószínűleg a vasogen agyoedema kifejlődését, végül a sejtszétesést jelzik.

Spontán hipertenzív patkányokon is végeztek ADC-méréseket (ezeknél az állatoknál az ischaemiás laesio sokkal súlyosabb, mint a normotenzív patkányoknál) (72, 121, 122). Finelli és munkatársai vizsgálatában (72) az a. cerebri media elzárását követő három órán belül az ADC a kontroll 43%-ára esett. Ez az érték alacsonyabb annál, mint amit a macska vagy bármelyik normotenzív patkánytörzs hasonló laesiója esetén megfigyeltek, de hasonló a sikertelen resuscitatiót követő elnyújtott, globális ischaemiában észlelt értékhez (123). Ennek alapján az ADC ilyen mértékű csökkenése irreverzíbilis ischaemiás károsodást tükröz.

A DWI-vel és a relaxometriával meghatározott károsodás kapcsolata

A fokális ischaemia detektálásánál a diffúziós NMR érzékenységét és a konvencionális NMR-módszereket összehasonlítandó, több szerző meghatározta a T1, T2 relaxációs időt és a protondenzitást, az agyszövet víztartalmának ADC-értékeivel együtt. Germano és kollégái (124) korábbi megfigyeléseivel egyezően, a relaxációs időben bekövetkező változások csak az érelzárás után három órával jelentek meg (116, 119, 120), míg az ADC-változást sokkal korábban tudták észlelni (ld. fent). Vizsgálatunkban az ischaemiás terület nagyságát változó relaxációs paraméterek mellett határoztuk meg (108, 125): az a. cerebri media elzárását követő első négy óra alatt az emelkedett T1, T2 relaxációs idő vagy a protondenzitás által jelzett terület kisebb volt, mint amekkora területen az ADC-csökkenés mutatkozott, de az ötödik és a hetedik óra között már megegyezett a területek nagysága. A hetedik óra után a DWI hiperintenzív régiója pontosan megegyezett a hisztológiailag kimutatható infarktus régiójával (44). A relaxációs időkkel meghatározott laesió nagysága csak az érelzáródást követő öt–hét óra múlva vált azonossá az infarktus valódi nagyságával.

A DWI-vel és szövettani vizsgálattal kimutatott károsodás kapcsolata

Számos, az a. cerebri media elzárását követő diffúziós vizsgálat során alkalmaztak szövettani elemzést a laesio nagyságának meghatározásához. A legtöbb esetben a szövettani vizsgálatot közvetlenül az NMR-kísérlet után végezték, az a. cerebri media elzárását követő 12 órán belül (41, 42, 44, 68, 71, 72, 74, 75, 80, 83, 90, 98, 106, 116, 122, 126, 127). Néhány vizsgálatban összevetették az első három órában látható NMR-elváltozásokat az érelzáródást követő 24 óra múlva végzett hisztológiai elváltozásokkal (73, 117, 128–130). Pár esetben a DWI-vizsgálat által értékelt régió NMR-adatait azért vetették össze a megfelelő szövettani eltérésekkel (42, 98, 116, 131), hogy megállapítsák azok kapcsolatát olyan morfológiai elváltozásokkal, mint például az idegsejt-degeneráció. Más vizsgálatokban a DWI-eltérések elhelyezkedését és kiterjedését hasonlították össze a szövettanilag kimutatható infarktus méretével (44, 68, 130). Ezek a munkák szoros anatómiai kapcsolatot mutattak ki a diffúziós változások és a hisztológiai károsodás lokalizációja között. Csak Quast és munkatársai (74) említették azt, hogy a DWI-elváltozások nagyobb régióban mutatkozhatnak, mint amekkora a szövettanilag kimutatható infarktus nagysága; ez arra utal, hogy az elzáródást követő korai periódusban a DWI-elváltozások nem szükségszerűen tükröznek irreverzíbilis agykárosodást. Ez a következtetés összhangban áll saját megfigyelésünkkel, amely szerint a DWI-elváltozások beterjednek az infarktust körülvevő penumbrába, különösen az ischaemia első néhány órája alatt (21). Ugyancsak figyelembe kell venni azt a tényt, hogy a szövettani preparátum készítése során a metszetek zsugorodnak (volumenük akár 50%-kal csökkenhet) (132), ezért az infarktus terjedelmével való összevetés a zsugorodási artefaktum gondos figyelembevételét igényli.

A DWI-eltérések és a metabolikus változások kapcsolata

Moseley és munkatársai (101, 127), valamint Kucharczyk és munkatársai (131) macska a. cerebri mediajának elzárását követően a DWI-t NMR-spektroszkópiával kombinálták. Felszíni tekercset használva (volumenlokalizáció nélkül) az anorganikus foszfát és a laktát mennyiségének növekedését észlelték. Ez utóbbi egyenes arányban állt a DWI jelintenzitásának fokozódásával (83). Egy későbbi vizsgálatban Gyngell és munkatársai (62) patkányban volumenérzékeny 1H-NMR-spektroszkópiát és DWI-t alkalmaztak a fokális ischaemia hatásainak vizsgálatára. Ez a vizsgálat kimutatta, hogy szoros kapcsolat áll fenn a DWI jelintenzitásának emelkedése és a laktát mennyiségének növekedése között. Ráadásul bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy ezek az eltérések az infarktus perifériáján fluktuálhatnak, a periinfarktusos spreading depresszió következtében.

Mintorovich és munkatársai (133) patkány a. cerebri mediájának elzárását követően a DWI-elváltozásokat a szövet víz- és elektrolittartalmával, valamint Na+/K+-ATPáz-aktivitásával mint az ionpumpa aktivitásának indikátorával vetették össze. Az ischaemiás hemispheriumban a DWI-jelintenzitás a 30. percben már fokozódott, a 60. perc után tovább emelkedett. Az elzárás után 30 perccel az ATPáz-aktivitás 30–40%-kal csökkent, de a Na+- és K+-koncentráció, valamint a szövet víztartalma még normális maradt. Az elzárás után egy órával az ATPáz-aktivitás tovább csökkent, ekkor már a Na+ mennyiségének emelkedését, a K+ mennyiségének csökkenését és a víztartalom emelkedését is megfigyelték. Ez azt jelzi, hogy a DWI még az ischaemiás agyoedema kialakulása előtt detektálja az ionpumpa károsodásának zavarát, ezért fennáll a lehetőség a potenciálisan reverzíbilis elváltozás felismerésére.

Back és munkatársai (44) biolumineszcenciát és fluoreszcens módszereket használtak az ATP, a laktát, a glükóz és a szöveti pH regionális vizsgálatára patkányok a. cerebri mediájának elzárása után. Az elzárás után hét órával pontos térbeli egyezést találtak a DWI-n látható hiperintenzitás, a szövettanilag kimutatható infarktus, a regionális ATP-csökkenés és a szöveti acidosis között. Kohno és munkatársai (21) ezeket a paramétereket az MCA-elzárás után korábbi időpontokban is megvizsgálták. Harmincperces és kétórás elzárás után a DWI-elváltozások és a szöveti acidosis között tudtak térbeli egyezést kimutatni. Mindamellett az ATP-csökkenés területe egyértelműen kisebb volt, mint a DWI-hiperintenzitás, különösen a 30 perces csoportban. Ezen adatok szerint az ATP-csökkenés területe reprezentálná az ischaemiás régiót központját, ami kezdetben kisebb, mint a DWI-n látható laesió, de fokozatosan növekszik addig, amíg öt-hétórányi ischaemia után nagysága a DWI-vel látható hiperintenzitás nagyságával megegyezik.

Nemrégiben a víz diffúziója és az energiametabolizmus közötti kapcsolatot tanulmányozták kvantitatív ADC-térkép segítségével (114, 134). Az a. cerebri media elzárását követő két óra múlva az ADC a szöveti acidosis areájában a kontroll 90%-ára csökkent, az ATP-depletio régiójában pedig a kontroll 77%-ára. A szöveti acidosis érzékeny indikátora az anaerob glikolízisnek, és így kimutatja a szöveti oxigenizáció károsodásának kezdetét. Ha az infarktus penumbráját úgy definiáljuk, mint azt a csökkent vérátáramlású régiót, ahol az energiametabolizmus megőrzött (16), az ADC képes elkülöníteni a kifejlődő infarktus magját és penumbráját. Ez az elkülönítési lehetőség (a kísérletiküszöb-elemzésekre támaszkodva) igazolódott az ischaemia lefolyási idejére és a modellekre.

Kapcsolat a DWI és a vérátáramlás között

Az agyi vérátáramlás és a DWI jelintenzitás-változása közötti összefüggést Busza és munkatársai tanulmányozták (92) gerbil oligaemiás modelljén. A vérátáramlást hidrogénclearance-módszerrel mérték a parietalis lebenyben, majd összevetették a vérátáramlás-csökkentés után 20–30 perccel készített DWI-felvétel adataival. Az agyi vérátáramlás (CBF) 30 ml/100g/perc-nél magasabb értéke esetén a DWI jelintenzitása megfelelt a kontrollnak. Ha a parietalisan mért CBF 15–20 ml/100g/perc érték alá esett, a jelintenzitás mind a cortexben, mind a thalamusban kifejezetten emelkedett. Hasonló eredményről számoltak be a közelmúltban Dijkhuizen és munkatársai (135), macska fokális ischaemia modelljében. A szerzők a DWI-jelintenzitás fokozódását figyelték meg, ha a (bolus trackból mért) CBF-index a kontroll 20%-a alá esett. Más munkacsoportok patkány fokális ischaemiája során tanulmányozták a vérátáramlást. Finelli és munkatársai (72) spontán hypertoniás patkányokban regionális kapcsolatot figyeltek meg a perfúziós deficit [amit 14C-jodoantipirin autoradiográfiával (IAP) határoztak meg] és a DWI-jelintenzitás változása között, három órával az a. cerebri media elzárása után. Kohno és munkatársai vizsgálatukban (21) IAP segítségével meghatározták az agyi vérátáramlást, és összehasonlították az a. cerebri media elzárását követően 30 perccel és 2 órával mért DWI-jelintenzitással. A DWI-hiperintenzitás mértéke és a perfúziós deficit foka között a 30 perces vizsgálatnál a 34 ml/100 g/perc áramlási küszöbérték, a kétórás vizsgálatnál a 41 ml/100 g/perc áramlási küszöbérték alatt mutatkozott kapcsolat. A küszöbértéknek az ischaemia fennállási ideje függvényében való eltolódása a magasabb CBF-érték felé jól tükrözi a szövet perfúziós deficittel szembeni érzékenységének fokozódását, és párhuzamban áll a core-régió fokozatos penumbralis zónába való terjedésének koncepciójával. (16).

Hoehn-Berlage és munkatársai (114, 134) összevetették az autoradiográfiás áramlási értékeket, valamint az ATP- és szöveti pH-értékek térképét a kvantitatív ADC-térképpel, amit két órával a patkány a. cerebri mediájának elzárása után nyertek. A periféria felől a laesió központja felé haladva mind az ADC, mind a CBF fokozatosan csökkent. Az ADC 90%-os küszöbértéke tükrözte a kezdődő acidosist, ez megfelelt 33 ml/100 g/perc áramlási értéknek, az ADC 77%-os küszöbértéke az ATP-depletiót jelezte, a CBF értéke ekkor 18 ml/100 g/perc volt. Ezek az értékek megfelelnek a metabolikus zavar korábban meghatározott áramlási küszöbértékeinek (16), és igazolják, hogy az ADC a károsodott áramlás-metabolizmus kapcsolat indirekt markere.

A DWI és az elektrofiziológiai változások közötti kapcsolat

Abból a célból, hogy az NMR-mágnesben az a. cerebri media elzárás sikerességét direkt elektrofiziológiai módszerrel ellenőrizni tudják, Kohno és munkatársai (68) grafit elektródákat használtak az elektrokortikogram és a DC-potenciál elvezetésére. Ezeknek az elektródáknak az az előnye, hogy nem okoznak NMR-műterméket. Az NMR alatt az elektrofiziológiai felvétel minőségét tovább javította a speciális, calomel elektródák alkalmazása (136). Ezekkel az eszközökkel az a. cerebri media sikeres occlusióját az azonos oldali hemispherium EEG-amplitúdójának azonnali összeesése jelezte, amit átmeneti DC-eltolódás követett 5±2 perces késéssel. Ezt követően a DC-eltolódások szabálytalan időközönként, spontán jelentkeztek, ami a laktátszint átmeneti emelkedését okozta és erős hiperintenzitást a DWI által mutatott laesio perifériáján (62). Így a DW-NMR nemcsak az ischaemiás szövet metabolikus és hemodinamikai állapotát tükrözi, hanem az infarktussal kapcsolatos DC-eltolódásokat is detektálja (62, 136). Ez különösen fontos, mivel a periinfarktusos DC-shift gerjesztése valószínűleg szerepet játszik az érelzáródást követően kialakuló infarktus-core növekedésében (60, 65).

Reverzíbilis fokális ischaemia

Mintorovich és munkatársai (106, 137) írták le először patkány a. cerebri mediájának 30 perces elzárását követően a reperfúzió hatását a DWI-jelintenzitás változására. Amikor az ischaemiás és nem ischaemiás félteke közötti jelintenzitás-arány (SIR) az elzárás alatt 1,46 fölé emelkedett, akkor is kialakult az infarktus, ha a jelintenzitás-arány a felengedés után közel a normálértékre tért vissza (137). Ezzel szemben, ha a jelintenzitás-arány az elzárás alatt 1,23 alatt maradt, nem észleltek hisztológiai károsodást. Így az elzárási periódus alatti diffúzióváltozások súlyossága az ischaemiás laesio reverzíbilitását tükrözi.

Minematsu és munkatársai (130), összevetve az a. cerebri media elzárását követően egy, valamint két órával készített DWI jelintenzitás-arányát a reperfúzió után 24 órával észlelt szövettani elváltozásokkal, igazolták ezt a megfigyelést. Szignifikáns kapcsolatot találtak a reperfúzió előtti jelintenzitás-arány és a DWI-hiperintenzitás normalizálódása között: ahol a jelintenzitás-arány ischaemia alatt 1,19-ig emelkedett, az reverzíbilis elváltozást jelentett, míg azokban a régiókban, ahol a jelintenzitás-arány 1,4 fölé emelkedett, a DWI-elváltozások nem normalizálódtak, és szövettanilag morfológiai károsodást mutattak ki. Emellett a DWI által jelzett laesio mérete egy óra utáni reperfúziót követően kisebbé vált, de két óra utáni reperfúziót követően nem.

Jiang és munkatársai (98) a kvantitatív ADC-változásokat tanulmányozták az a. cerebri media kétórás, átmeneti elzárása során, majd a reperfúzió után hét nappal szövettanilag értékelték a morfológiai változásokat. Minematsu és munkatársai (130) meglátásával összhangban, kapcsolatot találtak az infarktus mérete és a korai recirkulációs periódus alatt fennmaradó ADC-változások között. Ugyancsak kapcsolat állt fenn a kétórás elzárási idő végén észlelt ADC-változások és a recirkuláció után hét nappal észlelt ischaemiás sejtelváltozások mértéke között.

Hasegawa és munkatársai (138) összevetették az a. cerebri media 45 perces occlusiója végén észlelt ADC-csökkenést a 120 perces reperfúzió után megfigyelhető normalizálódás mértékével. Az ischaemia okozta ADC-változások csak azokban a régiókban mutatkoztak reverzíbilisnek, ahol az ADC-csökkenés nem haladta meg a 250×10-6 mm2/s-ot.

E vizsgálatok alapján megállapítható, hogy az átmeneti fokális ischaemia utáni szövettani károsodás mértéke előre jelezhető az ischaemiás periódus végén észlelhető diffúziós zavar súlyosságával vagy a korai recirkulációs periódus alatti normalizálódás hiányával.

Irodalom

  1. Hossmann K-A. Cardiovasc Res 1998; in press.
  2. Kohno K et al. Magn Reson Imaging 1995;13:65.
  3. Busch E et al. Brain Res 1997;778:16.
  4. Busch E et al. J Cereb Blood Flow Metab 1998;18:407.
  5. Bradley RH et al. Stroke 1989;20:1032.
  6. Finelli DA et al. Magn Reson Med 1992;27:189.
  7. Minematsu K et al. Stroke 1993;24:2074.
  8. Quast MJ et al. Magn Reson Imaging 1993;11:465.
  9. Wendland MF et al. Magn Reson Imaging 1991;1:285.
  10. de Crespigny AJ et al. SMRM Book of Abstracts, Berlin 1992;1804.
  11. de Crespigny AJ et al. SMRM Book of Abstracts, N.Y. 1993;396.
  12. Wittlich F et al. Proc Natl Acad Sci USA 1995;92:1846.
  13. Asgari et al. SMRM Book of Abstracts, San Francisco 1991.
  14. Kucharczyk J et al. Magn Reson Med 1991;19:311.
  15. Kucharczyk J et al. Can J Physiol Pharmacol 1991;69:1719.
  16. Kucharczyk et al. Radiology 1993;188:711.
  17. Moseley ME et al. Am J Neuroradiol 1990;11:423.
  18. Moseley ME et al. Acta Neurochir Suppl 51 199;207.
  19. Moseley ME et al.Magn Reson Med 1991;22:259.
  20. Wendland MF et al. SMRM Book of Abstracts, Berlin 1992;916.
  21. de Crespigny AJ et al. Magn Reson Med 1992;27:391.
  22. de Crespigny AJ et al. Magn Reson Imaging 1993;3:475.
  23. Detre JA et al. Magn Reson Med 1990;14:389.
  24. Roberts TPL et al. Cerebr Blood Flow Metab 1993;13:940.
  25. Bizzi A et al. Am J Neuroradiol 1993;14:1347.
  26. Busza AL et al. Stroke 1992;23:1602.
  27. Busza AL et al. SMRM, Book of Abstracts, New York 1993;1497.
  28. Davis D et al. Magn Reson Med 1994;31:454.
  29. Williams DS et al. Natl Acad Sci USA 1992;89:212.
  30. Zhang W et al. Magn. Reson. Med. 1992;25:362.
  31. Zhang W et al. Magn. Reson. Med. 1993;29:416.
  32. Jiang Q et al. Neurol Sci 1993;120:123.
  33. Hesselbarth D et al. NMR Biomed 1998; in press.
  34. Warach S et al. Radiology 1992;182:41.
  35. Boeck JC et al. Fortschritte Geb Röntgen 1992;156:382.
  36. Warach S et al. J Cereb Blood Flow Metab 1996;16:53.
  37. Tong DC et al. Neurology 1998;50:864.
  38. Rordorf G et al. Stroke 1998;29:939.
  39. Hoehn-Berlage M et al. Proc 5th Ann Meeting Intern Soc Magn Reson in Med 1997;598.
  40. Mintorovitch J et al. Magn Reson Med 1991;18:39.
  41. Roussel SA et al. NMR Biomed 1994;7:21.
  42. Hoehn-Berlage M et al. Magn Reson Med 1995;34:824.
  43. Hoehn-Berlage M et al. MAGMA 1994;2:39.
  44. Berry I et al. Neuroradiology 1992;34:135.
  45. Moseley ME et al. Storke 1993;24:160.
  46. van der Toorn A et al. SMRM Book of Abstracts, New York 1993;1503.
  47. Hansen AJ et al, Acta Physiol Scand 1980;108:355.
  48. Hoehn-Berlabe M et al. SMRM Book of Abstracts, New York 1993;250.
  49. Hanstock CC et al. Stroke 1994;25:843.
  50. Helpern JA et al. Magn Reson Imaging 1993;11:241.
  51. Dardiinski BJ et al. Magn Reson Med 1993;30:318.
  52. Knight RA et al. Stroke 1994;25 :1252.
  53. Knight RA et al. Stroke 1991;22:802.
  54. Matsumoto K et al. SMRM Book of Abstracts, San Francisco 1994;1047.
  55. Seega J et al. Magn Reson Imaging 1993;11:401.
  56. Takahashi M et al. Magn Reson Med 1993;30:485.
  57. Hyder F et al. J Cereb Blood Flow Metab 1994;14:649.
  58. Germano I et al. J Neurosurg 1989;70:612.
  59. Hoehn-Berlage M et al. SMRM Book of Abstracts, Berlin 1992;920.
  60. Pierpaoli C et al. Radiology 1992;185:172.
  61. van Bruggen N et al. Stroke 1992;23:576.
  62. Minematsu K et al. Neurology 1993;43:397.
  63. Minematsu K et al. Neurology 1992;42:235.
  64. Minematsu K et al. Stroke 1992;23:1304.
  65. Kucharczyk J et al. Radiology 1991;179:221.
  66. Allegrini PR et al. Magn Reson Imaging 1992;10:773.
  67. Mintorovitch J et al. J Cereb Blood Flow Metab 1994;14:332.
  68. Hoehn-Berlage M et al. J Cereb Blood Flow Metab 1995;15:1002.
  69. Dijkhuizen RM et al. SMRM Book of Abstracts, San Francisco 1994; 443.
  70. Busch E et al. NMR Biomed 1995;8:59.
  71. Mintorovitch J et al. SMRM Book of Abstracts, Berlin 1992;1805.
  72. Hasegawa Y et al. Neurology 1994;44:1484.

 


*Az Apparent Diffusion Coefficient (ADC) segítségével a vízmolekulák mobilitása, diffúziója, ezáltal egy adott szövet akár kismértékű mikrokörnyezet-változása (fehérje-, membrán-, folyadékváltozás stb.) jól nyomon követhető. Egy szövetnek rá jellemző diffúziós rátája (koefficiense) van adott T1 vagy T2 relaxációs idő mellett. Minél kisebb a diffúziós koefficiens, annál sötétebb jelintenzitás látszik az ADC-leképezésen. Míg MRI-vel a korai időszakban sem az ischaemia, sem az enyhe oedema nem látható, ezek diffúzióra kifejtett hatása kimutatható, így a más módszerrel nem látható korai agyi ischaemia megjeleníthető. Korai fázisban az agyi ischaemia citotoxikus oedemát okoz, ennek során az elpusztult sejtek tartalma a környező interstitialis térbe jut, miáltal itt megváltozik a vízmolekulák diffúziós rátája. Citotoxikus oedema esetén az adott szövet megváltozott diffúziós koefficiense kimutatható, mértéke kiszámítható.