NEUROIMAGING OF THE BRAIN IN PREDICTING THE PROFESSIONAL SUCCESS OF CADETS DURING FLIGHT TRAINING

Согласно требованиям врачебно-летной комиссии (ВЛК), на базе 419 военного госпиталя были обследованы курсанты первого курса Краснодарского высшего военного училища летчиков.

Установлена высокая встречаемость вариантов в строении ликворных пространств и наличие арахноидальных кист головного обследуемого контингента выявленных по данным при магнитно-резонансной томографии (МРТ)

Результаты повторного проведения МРТ головного мозга позволили проследить динамику выявленных находок.

Статистическая обработка клинико-функциональных диагностических методов позволила выявить ряд новых закономерностей и оценить влияние на процесс обучения курсантов на основе данных нейровизуализации. 

Предоставленные результаты исследования призваны дать информацию авиационным врачам в определении действительного влияния особенностей строения ликворной системы на  пригодность  к летному обучению службе в рамках  ВЛК

Цель: совершенствование клинико-функциональной диагностики в определении профессиональной пригодности курсантов, обучающихся в военно-учебном заведении по подготовке летного состава государственной авиации.

Выполнено МРТ головного мозга 926 (100%) курсантам первого курса высшего военного училища летчика направленных в госпиталь для прохождения плановой медицинской комиссии. Средний возраст составил 19,8 ± 2,4 года.

Исследование выполнено в три этапа.

На первом этапе курсанты обследованы согласно требований ВЛК и разделены на две группы – с измененными ликворными пространства по данным МРТ и без таковых.

На втором этапе проведена оценка успешности в обучении среди курсантов двух групп на основе сопоставления с данными методов ВЛК, результатами психологического состояния и уровня академической и физической подготовки в зависимости от степени выраженности и локализации изменений в ликворной системы.

На третьем этапе, через 12 месяцев проведено контрольное МРТ с оценкой размеров ликворных пространств для n=42 (100%) курсантам продолживших обучение на втором курсе по итогам ВЛК. В обследовании приняли добровольное участие 4 курсанта с диагностированными арахноидальными кистами и отстраненных от летного обучения на первом курсе по решению ВЛК

МРТ головного мозга выполнено в стандартных режимах и проекциях Т1 и Т2, Т2 Flaer. Оценку размеров ликворных пространств мы проводили в аксиальной проекции используя программу обработка данных при помощи программного обеспечения Махаон DICOM

Расширение ликворного пространства в виде четко отграниченного гиперинтенсивного в режиме Т2 сигнала более чем 4 мм считается признаком наличия расширения, а визуализация четко отграниченного ликворного образования признаком наличия кисты. Достоверным признаком гидроцефалии является изменение ширины III желудочка, ширина которого в норме не должна превышать 8 мм

Для регистрации ЭЭГ использовали электроэнцефалограф-анализатор ЭЭГА 21/26 «Энцефалан 131-03» модификация 08 (Таганрог) с проведением исследований по системе «10–20».

Эхо-кардиографическое (ЭХО-КГ) обследование проведено при помощи аппарата Mindray Consona N8 (Китай) по стандартному протоколу.

Для экспертной оценки функционального состояния летчиков авторами принято решение определить рейтинг летчика, проведя психологическое тестирование всех субъектов процесса обучения.

Академическая успеваемость оценивалась по результатам среднего балла ЕГЭ при зачислении в училище и результатов сдачи летней сессии первого года обучения.

Физические качества и общеобразовательная подготовленность обследуемых изучались и анализировались по результатам ЕГЭ и физической подготовленности (ФП).

Для оценки показателей физиологического уровня функционального состояния организма определяли следующие показатели: возраст, антропометрия, окружность грудной клетки(см); состояние сердечно-сосудистой системы (ЧСС, уд/мин), артериального давления систолического (САД мм/рт.ст.) и диастолическое (ДАД), спирометрия.

В дальнейшем со всеми курсантами проведено социально-психологическое, психологическое и психофизиологическое обследование.

Математико-статистическая обработка результатов обследования групп слушателей была выполнена на ПЭВМ IBM с использованием пакетов прикладных программ Statistica 6,0 (StatSoft), SPSS, Microsoft Excel XP.

В результате проведенного исследования томограммы 822 (88,77%) курсантов были в пределах нормы. В 104 (11,23%) случаях отмечены различные варианты в строении ликворной системы головного мозга.

Объем и структура изменений МРТ представлена в таблице 1.

Из таблицы 1 следует, что наибольшее количество изменений ликворной системы составили арахноидальные кисты позади мозжечковой области (ретроцеребеллярные кисты) (9,4%)

Контрольной МРТ через 12 месяцев подверглись курсанты с ретроцеребеллярной кистой до 10мм (n = 36) и случаями асимметрия боковых желудочков (n = 6), арахноидальными кистами височной области (n = 4).

Объем и структура МРТ исследований выполненной курсантам на втором курсе обучения представлена в таблице 2.

На МРТ проведенных через 12 месяцев (таблица 2), определено: у курсантов с выявленной ретроцеребеллярной кистой на первом курсе обучения в 4 (11,11%) случаев размеры уменьшились, асимметрия боковых желудочков выражена в меньшей степени в 2 (33,33%) наблюдений. Кисты височной области у курсантов отстраненных от летного обучения по решению ВЛК, но добровольно принявшие участие в динамическом наблюдении в течение 12 месяцев, в 2-х их 4-х случаях были увеличены в размерах.

На рисунке 1 представлено МР отображение случая расширения субарахноидального пространства до 8х29 мм в области височной доли слева по типу арахноидальной ликворной кисты.

Курсанты с ретроцеребеллярными кистами более 10мм, кистами прозрачной перегородки и пениальной области, а также с признаками гидроцефалии, выявленной при первичном обследовании, контрольному дообследованию не подверглись, так как были уволены по решению ВЛК.

Рисунок 1 - Аксиальная МР – томограмма головного мозга курсанта первого курса М. в режиме Т2-ВИ на уроне мостомозжечковых углов

DOI:10.60797/IRJ.2025.151.61.3

На рисунке 2 представлен аксиальный срез головного мозга в режиме Т2 курсанта М., через 12 месяцев ранее выявленная арахноидальная киста увеличена до 16х35мм.

Рисунок 2 - Аксиальная МР – томограмма головного мозга отчисленного на первом курсе курсанта М. в режиме Т2-ВИ на уроне мостомозжечковых углов

DOI:10.60797/IRJ.2025.151.61.4

Анализ данных ЭЭГ уставил встречаемость различных отклонений у 105 (11,38%)курсантов. По данным проведенной ЭХО-КГ 926 (100%) курсантов структурно-функциональных изменений выявлено не было; ОАК и ОАМ обследуемых был в норме. Положительный резус крови встречался в 792 (85,50%) случаях, отрицательный – 134 (14,50%).

Статистическая обработка выявила связи между успеваемостью по основным академическим предметам и группой крови по системе AB0 и резус-фактору: курсанты с положительным резус-фактором демонстрируют более высокие академические достижения. При этом данная связь присутствует среди курсантов первого курса обучения и отсутствует на 2 курсе обучения.

Определено, что в показателях академической успеваемости и физической подготовки различий между курсантами обеих групп не выявлено.

Экспертная оценка деловых и личностных качеств курсантов преподавателями и курсовыми офицерами по всем показателям была на высоком уровне.

При статистической обработке выявлены значимые взаимосвязи размера кисты с различными показателями клинико-функционального статуса курсантов: с показателями ЭЭГ – обратные связи размера арахноидальной кисты с сигма-ритмом во всех отведениях (при p<0,001 и <0,01); интенсивность альфа-ритма в левом и правом затылочных отведениях (rS= –0,37; p<0,01 и rS= –0,31; p<0,01 соответственно), интенсивность тэта-ритма в левом фронтальном отведении (rS=0,57; p<0,001), интенсивность тэта-ритма в левом и правом затылочных отведениях (rS=0,45; p<0,001 и rS=0,48; p<0,001 соответственно), интенсивность сигма-ритма в левом и правом фронтальных отведениях (rS=0,64; p<0,001 и rS=0,52; p<0,001 соответственно), интенсивность сигма-ритма в левом и правом затылочных отведениях (rS=0,41; p<0,001 и rS=0,38; p<0,001 соответственно) с показателями МРТ – прямая связь с шириной боковых желудочков (r=0,27; p <0,05); прямая связь с аденоидными вегетациями в мм (r=0,34; p<0,01); с показателями ЭХО-КГ – прямые связи с толщиной МЖП в диастолу (rS= 0,30; p <0,01), массой миокарда ЛЖ (rS= 0,28; p<0,01); с психологическими показателями – обратные связи с истерией (rS= -0,32; p<0,01) и паранойяльностью (rS= -0,25; p<0,05); прямые связи с экспертной оценкой интереса курсантов к будущей профессии (rS= 0,37; p <0,001), их общительности (rS= 0,29; p <0,01) и оптимизма (rS= 0,33; p <0,01), обратная связь с отраженной самооценкой со стороны родителей (rS= -0,36; p<0,001).

Данные показатели выступили предикторами для построения уравнения дискриминантной функции (с эффективностью 93%). Дискриминантная функция – это показатель выраженности воздействия кисты повышенного размера на показатели, определяющие профессиональную пригодность курсанта, вычисляемый по формуле:

ДФ = 1,25* Способность к обучению – 2,45* Активность, инициатива в учебе –1,02* Аденоидные вегетации –4,34*Фр1 Альфа ритм+3,03*Фр1Тэта ритм +1,09*Фр1 Сигма ритм+ 2,02*Фр2 Альфа ритм – 2,55*Фр2 Сигма ритм – 2,13*О1 Альфа ритм +4,67*О2 Альфа ритм – 1,67*О2 Тэта ритм +1,94*О2 Сигма ритм – 0,92* IVSd+0,76*LVPWd +0,8* Масса миокарда ЛЖ –2,74* Индекс массы миокарда ЛЖ +1,55*Диаметр корня аорты.

Перед подстановкой в уравнение исходные данные преобразуются по формуле:

  ,

xi – i-й показатель в уравнении;

 – среднее выборочное значение i-го показателя;

stdi– стандартное отклонение i-го показателя.

При положительных значениях ДФ – не существенны, при отрицательных – существенны.

Таким образом, установленные закономерности на основании обследования курсантов позволяют подтвердить в методологическом плане, что последствия наличия ретроцеребеллярной кисты повышенного размера оказывают на профессиональную пригодность курсанта негативное действие.

Это позволяет в каждом конкретном случае установить, является ли влияние измененного ликворного пространства установленного размера и локализации существенным, либо же им можно пренебречь.

Выявленные взаимосвязи позволяют рассматривать размер ретроцеребеллярной кисты как значимый фактор, детерминирующий ряд клинико-функциональных особенностей курсантов. Что совпадает с исследованиями Маматханова М.Р.

Анализ многочисленной литературы показал, что ретроцеребеллярные кисты малых размеров являются врожденной особенностью и достоверно не влияют на успеваемость и физическую подготовку. (Н.В. Арутюнов 2012 г., Н.С. Каштанова 2012 г., К.А. Саморечных 2014 г., Кондрахов С.В. 2016 г., К. Р, Бения 2023 г.).

Информативность нейровизуализации при помощи МРТ 0.3 Тесла по эффективности, а также динамический анализ выявленной патологии, позволяют предположить, что чувствительность их в оценке головного мозга в рамках первой ВЛК достаточно эффективна, что совпадает с исследованиями Р.Ф. Акберова

Полученные результаты указывают на то, что особенности ликворной системы головного мозга на этапе ВЛК, с последующей верификацией, является важным условием для эффективного отбора летного состава и способны скорректировать тактику проведения врачебно-летной комиссии с целью объективного прогнозирования степени риска для дальнейшей службы.

При контрольной МРТ головного мозга через 12 мес., у курсантов с отмечено уменьшение ретроцеребеллярной кисты в 4 (11,11%) случаев, несимметричность боковых желудочков выражена в меньшей степени в 2 (33,33%) наблюдений. Арахноидальные кисты височной области в 2-х из 4-х случаях увеличены в размерах.

По данным нейровизуализации в сопоставлении с оценкой протекания адаптационно-приспособительных реакций, разработан алгоритм определения профессиональной пригодности курсантов 1 курса при прохождении первой ВЛК с эффективностью «решающего правила» в 93%.