References

kpccz

Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний

Complex Issues of Cardiovascular Diseases

2306-12782587-9537

Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”

10.17802/2306-1278-2016-1-95-102

kpccz-182

Research Article

ОБЗОРЫ И ЛЕКЦИИ

REVIEWS AND LECTURES

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРФУЗИИ ПРИ НАРУШЕНИЯХ ЦЕРЕБРАЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ. ЧАСТЬ I (ИСТОРИЯ, ОСНОВНЫЕ ПОСТУЛАТЫ И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ). ОБЗОР

the cerebral perfusion of circulation disturbances . Part I (HISTORY, the basic postulates and methods of research ). Review

СЕМЕНОВ

С. Е.

SEMENOV

S. E.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6 Тел. 8 (3842) 64-35-19

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002, Russian Federation Tel. +7 (3842) 64-35-19

semenov@kemcardio.ru

ХРОМОВ

А. А.

KHROMOV

A. A.

ПОРТНОВ

Ю. М.

PORTNOV

Yu. M.

НЕСТЕРОВСКИЙ

А. В.

NESTEROVSKIY

A. V.

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, РоссияРоссияFederal State Budgetary Scientific Institution Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases, Kemerovo, RussiaRussian Federation

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева», Кемерово, РоссияРоссияFederal State Educational Institution of High Professional Education Kuzbass State Technical University named after TF Gorbachev, Kemerovo, RussiaRussian Federation

2016

08052016

0195102

2016

СЕМЕНОВ С.Е., ХРОМОВ А.А., ПОРТНОВ Ю.М., НЕСТЕРОВСКИЙ А.В.

SEMENOV S.E., KHROMOV A.A., PORTNOV Y.M., NESTEROVSKIY A.V.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.nii-kpssz.com/jour/article/view/182

В первой части обзорной статьи освещаются основные моменты истории развития исследования церебральной микроциркуляции, формирования основных теорий и постулатов, постепенное совершенствование способов качественной и количественной оценки перфузионных показателей головного мозга в науке и медицинской практике. Представлены и обсуждены с точки зрения преимуществ и недостатков современные методы оценки перфузии головного мозга: транскраниальная допплерография (ТКДГ ), позитронная эмиссионная томография (ПЭТ), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), перфузионная компьютерная (ПКТ) и магнитно-резонансная (ПМРТ) методики. Большая часть всех исследований связана с использованием радионуклидных препаратов или контрастных средств. Отмечается, что в практике лучевой диагностики нарушений мозгового кровообращения на сегодняшний день в большей степени ТКДГ и перфузионные КТ и МРТ. В последние годы все больше исследований выполняется в отношении клинической апробации бесконтрастной МР-методики (ASL), связанной с эндогенным маркированием и регистрацией церебрального кровотока, что, учитывая абсолютную безопасность при отсутствии внешнего контрастирования делает ее привлекательной для клинического применения в возможно недалеком будущем. Вторая часть статьи посвящена детальному рассмотрению вопросов диагностической семиотики различных нозологических форм нарушений церебрального кровообращения с использованием КТ- и МР-методик перфузионного исследования, являющихся на сегодняшний день наиболее доступными в широкой сети здравоохранения. Обсуждены физические основы изменений параметров тканевого кровотока, оценка состояния мозга по картам перфузии скорости (CBF), объема кровотока (CBV), времени транзита (МТТ ) и наступления пика (TT P) контрастирования как в «классических», так и в «сложных» клинических случаях на основании трудов наиболее авторитетных в этой области исследователей.

In the first part of a review article highlights the key moments of the history of the study of cerebral microcirculation, formation of the basic theories and postulates a gradual improvement of the methods of qualitative and quantitative assessment of brain perfusion parameters in science and medical practice. Presented and discussed in terms of advantages and disadvantages of the current methods of assessing cerebral perfusion: transcranial Doppler (TCD), positron emission tomography (PET), single photon emission computed tomography (SPECT) perfusion computer tomography (PCT) and magnetic resonance tomography (PMRI) techniques. Most of all studies related to the use of radioisotopes or contrast media agents. It is noted that the TCD and perfusion CT and MRI prevail today in radiologic practice of cerebral circulation disturbances diagnostics. In recent years, more research is carried out in relation to clinical trial non-contrast MR technique (ASL), associated with endogenous labeling and registration of cerebral blood flow, which considering the absolute safety in the absence of external contrast makes it attractive for clinical use in the near future is possible. The second part of this article will devoted to a detailed consideration of the issues of diagnostic semiotics different clinical forms of violations of cerebral circulation using CT and MR perfusion study techniques that are by far the most accessible to a wide network of healthcare system. There will discuss the physical basis of blood flow parameters changes of brain tissue on the cards of cerebral blood flow (CBF), cerebral blood volume (CBV), mean transit time (MTT ) and time to peak (TT P) contrast in the «classical» and the «difficult» clinical cases on the basis of the works of the most respected researchers in the field.

церебральная микроциркуляцияперфузияCBFCBVMTTскорость кровотокаМРТКТТКДГПЭТОФЭКТ

cerebral microcirculationperfusionCBFCBVMTTMRICTTCDPETSPECT

References1

Johnson P. C. Renaissance in the microcirculation. Circ. Res. 1972; 31 (6): 817–823.

Клоссовский Б. Н. Циркуляция крови в мозгу. М.: Медгиз; 1951. Klossovskij B. N. Cirkulyaciya krovi v mozgu. Moscow; 1951. [In Russ].

Kety S. S., Schmidt C. F. The nitrous oxide method for the quantitative determination of cerebral blood flow in man: theory, procedure and normal values. J. Clin. Invest. 1948; 27 (4): 476–483.

Van Beek A., Claassen J., Rikkert M. O., Jansen R. Cerebral autoregulation: an overview of current concepts and methodology with special focus on the elderly. JCBFM. 2008; 28: 1071–1085.

Mokri B. The Monro-Kellie hypothesis: applications in CSF volume depletion. Neurology. 2001; 56 (12): 1746–1748.

Москаленко Ю. Е ., Вайнштейн Г . Б., Демченко И . Т. Внутричерепная гемодинамика. Биофизические аспекты. Л: Наука. Ленингр. отд-ние; 1975. Moskalenko Yu. E., Vajnshtejn G. B., Demchenko I. T. Vnutricherepnaya gemodinamika. Biofizicheskie aspekty. Leningrad; 1975. [In Russ].

Starling E. H. On the Absorption of Fluids from the Connective Tissue Spaces. The Journal of Physiology. 1896; 19: 312–326.

Stewart G. N. Researches on the circulation time in organs and on the influences which affect it. J. Physiol. 1894; 15: 159–183.

Powers W. J. Cerebral hemodynamics in ischemic cerebrovascular disease. Ann. Neurol. 1991; 29: 231–240.

Gibbs E. L., Lennox W. G. The blood flow in the brain and the leg of man, and the changes induced by alteration of blood gases. J. Clin. Invest. 1932; 11 (6): 1155–1177.

Москаленко Ю. Е ., Вайнштейн Г . Б. Реоэнцефалография: информативность, границы применения, погрешности. Физиология человека. 1983; 90 (5): 707–722. Moskalenko Yu. E., Vajnshtejn G. B. Reoehncefalografiya: informativnost′, granicy primeneniya, pogreshnosti. Fiziologiya cheloveka. 1983; 90 (5): 707–722. [In Russ].

Kety S. S., Schmidt C. F. The effects of altered arterial tensions of carbon dioxide and oxygen on cerebral blood flow and cerebral oxygen consumption of normal young men. J. Clin. Invest. 1948; 27 (4): 484–492.

Kennedy C., Sokoloff L. An adaptation of the nitrous oxide method to the study of the cerebral circulation in children; normal values for cerebral blood flow and cerebral metabolic rate in childhood. J. Clin. Invest. 1957; 36 (7): 1130–1137.

Taudorf S., Berg R. M., Bailey D. M., Moller K. Cerebral blood flow and oxygen metabolism measured with the Kety-Schmidt method using nitrous oxide. Acta Anaesthesiol. Scand. 2009; 53 (2): 159–167.

Lassen N. A., Klee A. Cerebral blood flow determined by saturation and desaturation with krypton-85: an evaluation of the validity of the inert gas: method of Kety and Schmidt. Circ. Res. 1965; 16: 26–32.

Rees J. R. Radio-isotopes and regional blood flow. Br. Heart. J. 1970; 32 (2): 137–141.

Glass H. I., Harper A. M. Measurement of regional blood flow in cerebral cortex of man through intact skull. Br. Med. J. 1963; 1: 593.

Harper A. M., Glass H. I., Steven J. L., Granat A. H. The measurement of local blood flow in the cerebral cortex from the clearance of Xenon133. JNNP. 1964; 27: 255–258.

Zierler K. L. Theory of the use of arteriovenous concentration differences for measuring metabolism in steady and non-steady states. J. Clin. Invest. 1961; 40 (12): 2111–2125.

Wintermark M., Thiran J. P., Maeder P. et al. Simultaneous measurement of regional cerebral blood flow by perfusion CT and stable xenon CT: a validation study. Am. J. Neuroradiol. 2001; 22 (5): 905–914.

Meier P., Zierler K. L. On the theory of the indicatordilution method for measurement of blood flow and volume. J. Appl. Physiol. 1954; 6 (12): 731–744.

Hilal S. K. Determination of the blood flow by a radiographic technique. Physical considerations and experimental results. Stroke. 1966; 96 (4): 896–906.

Lassen N. A. Control of cerebral circulation in health and disease. Circ. Res. 1974; 34 (6): 749.

Lantz B. M., Dublin A. B., McGahan J. P., Link D. P. Carotid blood flow in man determined by video dilution technique: theory, procedure, and normal values. AJNR. 1981; 2 (6): 511–516.

Phelps M. E., Grubb R. L., Ter-Pogossian M. M. In vivo regional cerebral blood volume by x-ray fluorescence: validation of method. J. Appl. Physiol. 1973; 35: 741–747.

Zilkha E., Ladurner G., Iliff L. D. Computer subtraction in regional cerebral blood volume measurements using the EMI-scanner. BJR. 1976; 49: 330–334.

Axel L. Cerebral blood flow determination by rapid-sequence computed tomography: a theoretical analysis. Radiology. 1980; 137: 679–686.

Dobben G. D., Valvassori G. E., Mafee M. F., Berninger W. H. Evaluation of brain circulation by rapid rotational computed tomography. Radiology. 1979; 133 (1): 105–111.

Miles K. A. Functional computed tomography in oncology. Eur. J. Cancer. 2002; 38 (16): 2079–2084.

Морозов С. П., Насникова И . Ю., Шмырев В. И ., Крыжановский С. М., Бадюл М. И . Перфузионная компьютерная томография в диагностике острого нарушения мозгового кровообращения. Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2014; 1: 14–18. Morozov S. P., Nasnikova I. Yu., Shmyrev V. I., Kryzhanovskij S. M., Badyul M. I. Perfuzionnaya komp′yuternaya tomografiya v diagnostike ostrogo narusheniya mozgovogo krovoobrashcheniya. Kremlevskaya medicina. Klinicheskij vestnik. 2014; 1: 14–18. [In Russ].

Miles K. A., Griffiths M. R. Perfusion CT: a worthwhile enhancement? Br. J. Radiol. 2003; 76 (904): 220–231.

Cao J. et al. CT hepatic volume measurement combined with CT perfusion imaging in evaluating the hepatic functional reserve. Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2007; 32 (3): 422–426.

Goh V. et al. Quantitative assessment of colorectal cancer perfusion using MDCT: inter- and intraobserver agreement. Am. J. Roentgenol. 2005; 185 (1): 225–231.

Можаровская М. А., Бадюл М. И ., Морозов С. П., Крыжановский С. М., Шмырев В. И . Перфузионная компьютерная томография головного мозга в диагностике острых и хронических нарушений мозгового кровообращения. Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2012; 3: 20–24. Mozharovskaya M. A., Badyul M. I., Morozov S. P., Kryzhanovskij S. M., Shmyrev V. I. Perfuzionnaya komp′yuternaya tomografiya golovnogo mozga v diagnostike ostryh i hronicheskih narushenij mozgovogo krovoobrashcheniya. Kremlevskaya medicina. Klinicheskij vestnik. 2012; 3: 20–24. [In Russ].

Семенов С. Е ., Шатохина М. Г ., Коваленко А. В., Хромов А. А. и др. Критерии диагностики негеморрагического венозного инсульта методами рентгеновской мультиспиральной компьютерной (МСКТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ). Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2012; 1: 43–53. Semenov S. E., Shatohina M. G., Kovalenko A. V., Hromov A. A. i dr. Kriterii diagnostiki negemorragicheskogo venoznogo insul′ta metodami rentgenovskoj mul′tispiral′noj komp′yuternoj (MSKT) i magnitno-rezonansnoj tomografii (MRT). Kompleksnye problemy serdechno-sosudistyh zabolevanij. 2012; 1: 43–53. [In Russ].

Wintermark M., Sesay M., Barbier E. et al. Comparative overview of brain perfusion imaging technique. Stroke. 2005; 36 (9): 83–99.

Gobbel G. T., Cann C. E., Fike J. R. Measurement of regional cerebral blood flow using ultrafast computed tomography. Theoretical aspects. Stroke. 1991; 22 (6): 768–771.

Axel L. Cerebral blood flow determination by rapid-sequencecomputed tomography: a theoretical analysis. Radiology. 1980; 137: 679–686.

Herold S., Brown M. M., Frackowiak R. S. J. et al. Assessment of cerebral hemodynamic reserve: correlation between PET-1 parameters and C02 reactivity measured by intravenous xenon injection technique. JNNP. 1988; 51 (8): 1045–1050.

Семенов С. Е ., Молдавская И . В., Семенов А. С., Барбараш Л . С. Критерии МР- и КТ-дифференциальной диагностики венозного и артериального инсульта. Медицинская визуализация. 2010; 6: 41–49. Semenov S. E., Moldavskaya I. V., Semenov A. S., Barbarash L. S. Kriterii MR- i KT-differencial′noj diagnostiki venoznogo i arterial′nogo insul′ta. Medicinskaya vizualizaciya. 2010; 6: 41–49. [In Russ].

Гайдар Б. В., Парфенов В. Е ., Свистов Д. В. Допплерографическая оценка ауторегуляции кровоснабжения головного мозга при нейрохирургической патологии. Вопросы нейрохирургии. 1998; 3: 31–35. Gajdar B. V., Parfenov V. E., Svistov D. V. Dopplerograficheskaya ocenka autoregulyacii krovosnabzheniya golovnogo mozga pri nejrohirurgicheskoj patologii. Voprosy nejrohirurgii. 1998; 3: 31–35. [In Russ].

Tiecks F. P., Lam A. M., Aaslid R., Newell D. W. Comparison of Static and Dynamic Cerebral Autoregulation Measurements. Stroke. 1995; 26: 1014–1019.

Семенов С. Е ., Молдавская И . В., Семенов А. С., Барбараш Л . С. Возможности дифференциации венозного и артериального инсульта методами лучевой диагностики. Клиническая физиология кровообращения. 2009; 4: 95–100. Semenov S. E., Moldavskaya I. V., Semenov A. S., Barbarash L. S. Vozmozhnosti differenciacii venoznogo i arterial′ nogo insul′ta metodami luchevoj diagnostiki. Klinicheskaya fiziologiya krovoobrashcheniya. 2009; 4: 95–100. [In Russ].

Sette G., Baron J. C., Mazoyer B. et al. Local brain haemodynamics and oxygen metabolism in cerebrovascular disease. Positron emission tomography. Brain. 1989; 112 (4): 931–951.

Ogasawara K., Ogawa A., Yoshimoto T. Cerebrovascular reactivity to acetazolamide and outcome in patients with symptomatic internal carotid or middle cerebral artery occlusion: a xenon-133 single-photon emission computed tomography study. Stroke. 2002; 33 (7): 1857–1862.

Ostergaard L. High resolution measurement of cerebral blood flow using intravascular tracer bolus passages: experimental comparison and preliminary results. Magn. Reson. Med. 1996; 36: 726–736.

Пронин И . Н. Фадеева Л . М., Подопригора А. Е . и др. Спиновое маркирование артериальной крови (ASL) – метод визуализации и оценки мозгового кровотока. Лучевая диагностика и терапия. 2012; 3: 64–78. Pronin I. N. Fadeeva L. M., Podoprigora A. E. i dr. Spinovoe markirovanie arterial′noj krovi (ASL) – metod vizualizacii i ocenki mozgovogo krovotoka. Luchevaya diagnostika i terapiya. 2012; 3: 64–78. [In Russ].

Raichle M. E. Measurement of local cerebral blood flow and metabolism in man with positron emission tomography. Fed Proc. 1981; 40: 2331–2334.

Donahue M. J., Blicher J. U., Ostergaard L., Feinberg D. A., Macintosh B. J., Miller K. L. et al. Cerebral blood flow, blood volume, and oxygen metabolism dynamics in human visual and motor cortex as measured by whole-brain multi-modal magnetic resonance imaging. J. Cereb. Blood. Flow. Metab. 2009; 29: 1856–1866.

Захарчук Г . Визуализация перфузии путем мечения артериальных спинов при остром ишемическом инсульте. Журнал Российской национальной ассоциации по борьбе с инсультом. 2014; 4 (36): 89–94. Zaharchuk G. Vizualizaciya perfuzii putem mecheniya arterial′nyh spinov pri ostrom ishemicheskom insul′te. Zhurnal Rossijskoj nacional′noj associacii po bor′be s insul′tom. 2014; 4 (36): 89–94. [In Russ].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.