MRI PERFUSION OF THE NASAL SEPTUM
MRI PERFUSION OF THE NASAL SEPTUM
Abstract
Purpose: study of the possibilities of MRI perfusion in assessing the blood supply to the nasal septum (NS) in normal and pathological nasal cavity.
MRI of nasal septal perfusion was performed on 73 subjects aged 21 to 52 years. Of these, 33 were male, 40 were female. The control group included 20 subjects who were not found to have any nasal abnormalities during the study. The first group included 38 patients with NS perforation, and the second group included 15 patients with recurrent nosebleeds. These data were used to train the models. Testing of the developed models was carried out on an additional sample of 30 patients (10 patients in the control group, 10 patients with NS perforation, and 10 patients with recurrent nosebleeds). The studies were carried out on a 1.5 Tesla Magnetom Altea (Siemens) magnetic resonance imaging scanner. Quantitative perfusion parameters were determined: TTP (Time To Peak in seconds) and TTSW (Time To Start Washing in seconds).
The mean TTR values in the control group were 88.950±2.300 sec and did not differ from those in the NS perforation group (88.758±4.250 sec; p=0.860). In the group of nosebleeds, the mean values of the index were 87.000±4.163 seconds and slightly differed from those in the control group (p=0.371). The mean TTSW values in the control group were 98.850±1.814 sec and were significantly higher than those in the NS perforation group (97.273±3.476 sec; p=0.035). In the group of nosebleeds, the mean values of the parameter were 111.600±3.471 seconds, which was significantly higher than the corresponding values in the control group (p=0.037) and in the group of NS perforation (p=0.004).
The use of MRI perfusion in patients with NS perforation and nosebleeds showed positive results in terms of predicting epistaxis and engraftment of removable endonasal flaps during septoplasty. With TTP and TTSW values in the ranges of 88-91 sec and 98-101 sec, respectively, the risk of nasal bleeding and good engraftment of the removable mucosal flaps during plastic surgery of the nasal cavity are predicted.
1. Введение
Полость носа имеет сложную сеть кровоснабжения за счет терминальных ветвей наружной и внутренней сонных артерий, таких как: клиновидно-небная артерия (ветвь внутренней верхнечелюстной артерии), передняя и задняя решетчатые артерии (ветви глазной артерии). Определяют пять бассейнов кровоснабжения полости носа, таких как: бассейн передней решетчатой артерии (из глазной артерии), задней решетчатой артерии (из глазной артерии), клиновидно-небной артерии (ветвь верхнечелюстной артерии), большой небной артерии (ветвь верхнечелюстной артерии), верхней губной артерии (из лицевой артерии). Эти артерии анастомозируют между собой и в нижней трети ПН образуют сплетение Киссельбаха-Литтла
, . Сплетение Киссельбаха-Литтла доступно для ультразвуковых исследований, при дуплексном сканировании которого можно получить косвенные данные о состоянии васкуляризации верхних отделов полости носа . Потенциальные эндоназальные лоскуты из верхних отделов носа, которые могут использоваться для пластических операций при перфорации ПН, кровоснабжаются, в основном, за счет терминальных ветвей клиновидно-небной артерии и передней решетчатой артерии. Известные способы определения показателей кровоснабжения полости носа не эффективны, отсутствуют возможности создания целостной картины для четкого определения степени васкуляризации полости носа, определения скоростных и объемных показателей кровотока, которые позволили бы прогнозировать потенциальный риск кровотечений из носа и жизнеспособность перемещаемых лоскутов слизистой носа при септопластики .Ультразвуковое дуплексное сканирование зоны Киссельбаха позволяет определить косвенные показатели гемодинамики верхних отделов полости носа, но при наличии перфораций перегородки носа, размерами более 5 мм, возникают погрешности. КТ и МРТ ангиография полости носа предусматривают использование контрастных препаратов, но при этом страдает точное определение количественных параметров кровотока в сосудах полости носа, практически трудно уловить гемодинамику в мелких сосудах и сосудистых сплетениях. Необходимость четкого определения кровоснабжения перемещаемых лоскутов слизистой для закрытия перфоративного отверстия и операции по пластике перегородки носа, требуют актуализации проблемы. Носовые кровотечения представляют трудности в диагностике, и определении локализации кровоточащих сосудов. Известные способы прогнозирования носовых кровотечений имеют лишь косвенное отношение к васкуляризации полости носа. Из описанного выше следует, что нет способа точного определения васкуляризации перегородки носа, отсутствует целостная картина и количественные показатели, характеризующие её. МРТ перфузия ПН — это динамическое исследование, которое проводится с определенной последовательностью сканирования и обеспечивает статистически значимое определение количественных показателей перфузии
, , . Полученные данные позволяют определить такие параметры как: TTP (Time To Peak) — время максимального накопления контраста, объем кровотока BV (Blood Volume), среднее время прохождения MTT (Mean Transit Time), и начало вымывания контраста из зоны интереса TTSW (Time To Start Washing).2. Методы и принципы исследования
В ГАУЗ «РКБ МЗ РТ» проведены МРТ перфузии перегородки носа 73 субъектам в возрасте от 21 до 52 лет. Из них 33 пациентов мужского пола, 40 пациентов женского пола. В контрольную группу входили 20 субъектов, у которых не было обнаружено той или иной патологии полости носа во время исследования. В первую группу входили 38 пациентов с перфорацией ПН, во вторую группу вошли 15 пациентов с рецидивирующими носовыми кровотечениями. Эти данные использовались для обучения моделей. Тестирование разработанных моделей производилось на дополнительной выборке из 30 пациентов (10 пациентов контрольной группы, 10 — с перфорацией ПН и 10 — с рецидивирующими носовыми кровотечениями). Исследования проводили на магнитно-резонансном томографе 1,5 Тесла Magnetom Altea (Siemens) при наличии информированного согласия обследуемого на его выполнение и отсутствии противопоказаний (наличие металлических имплантов, кардиостимуляторы, клипсы на аневризмах, эндопротезы, аллергическая реакция на контраст).
Катетер устанавливали в кубитальную вену. После серии нативных снимков, выполняли болюсное введение контраста — гадопентеновой кислоты. Нативные снимки проводили с целью точного определения зоны интереса, настройки плоскостей и толщины получаемых срезов перед проведением контрастных исследований полости носа. Основой МРТ перфузии полости носа явилось динамическое контрастирование в определенной последовательности, в наших исследованиях — последовательность TWIST, с болюсным введением контрастного вещества — гадопентеновой кислоты. Данный контраст вводили в/венно в количестве 10 мл, со скоростью 3 мл/сек., с последующим определением количественных показателей перфузии в зоне интереса: времени максимального накопления TTP — пиковой концентрации и начала вымывания контрастного вещества TTSW — Time To Start Washing. В результате получали Т1-взвешенные изображения (срезы). Далее выполняли построение графика зависимости «время-плотность» с применением программы RadiAnt DICOM Viewer (рис. 1).
МРТ перфузия перегородки носа. График зависимости «время-плотность»
по вертикали накопление контраста; по горизонтали – время в секундах
МРТ перфузия перегородки носа
5 зон интереса: 1 – бассейн передней решетчатой артерии; 2 – бассейн задней решетчатой артерии; 3 – бассейн клиновидно-небной артерии; 4 – бассейн большой небной артерии; 5 – бассейн верхней губной артерии
МР томограмма пациентки К., 40 лет, с перфорацией перегородки носа
МРТ перфузия перегородки носа; распределение контраста вокруг перфорационного отверстия; поздняя стадия вымывания контраста
Статистический анализ проводили в программном пакете SPSS версии 21.0. Оценку нормальности распределения выборок проводили с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. В качестве параметров описательной статистики для нормально распределенных непрерывных показателей рассчитывали среднее арифметическое (стандартное отклонение), для ненормально распределенных ― медиану и размах вариации. Статистическая значимость различия средних значений показателей в двух группах при нормальном распределении показателей оценивалась путем использования критерия Стьюдента, между тремя или более группами — путем однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA). При ненормальном распределении сравниваемых переменных использовали критерий Уилкоксона. Оценку корреляций нормально распределенных выборок производили с использованием коэффициента Пирсона, ненормально — коэффициентов Спирмена или Кендалла. Моделирование вероятности бинарных исходов производили посредством бинарной логистической регрессии с последующим подбором пограничного значения и линейного дискриминатного анализа. Анализ диагностической ценности полученных зависимостей осуществляли посредством расчета стандартных параметров (чувствительности, специфичности, точности), а также построения ROC-кривых и расчета значения площадей под ними (AUC).
3. Основные результаты
Средние значения ТТР в контрольной группе составили 88,950±2,300 сек (рис. 4,5) и не отличались от таковых в группе перфорации ПН (88,758±4,250 сек; р=0,860). В группе носовых кровотечений средние значения показателя составили 87,000±4,163 сек и несколько отличались от таковых в контрольной группе (р=0,371). Не было продемонстрировано достоверности различия показателя между группами перфорации ПН и носовых кровотечений.
МРТ перфузия перегородки носа
график «время-плотность»; TTP = 91.1 сек.; TTSW=98.6 сек.; вариант нормы
МРТ перфузия перегородки носа, графики «время-плотность»: вертикальная линия – накопление контраста в %; горизонтальная линия – показатели TTP и TTSW в сек.
ряд 1 – контрольная группа, ряд 2 – группа с перфорацией ПН, ряд 3 – группа с носовыми кровотечениями
В качестве дополнительных параметров использовали значения параметров кровотока в артериях сплетения Киссельбаха-Литтла, полученных при ультразвуковом исследовании (табл. 1).
Параметры кровотока в артериях ПН – сплетения Киссельбаха-Литтла у здоровых субъектов (n=106)
Vmax, см/с | Vmin, см/с | Ri, ед | ||||||
медиана | min | max | медиана | min | max | медиана | min | max |
26,0 | 14,0 | 35,0 | 11,0 | 7,0 | 17,0 | 0,54 | 0,50 | 0,59 |
р < 0,001 | р = 0,041 | р < 0,001 | ||||||
С использованием данных параметров, полученных с помощью исследований другой модальности, при разработке модели с целью повышения ее прогностической ценности было получено следующее уравнение бинарной логистической регрессии:
Р = 1 / (1 + е – (2,522 ТТР – 1,715 VminL + 241,112),
где:
р — вероятность некроза лоскута (о некрозе свидетельствуют значения р>0,450);
е — основание натуральных логарифмов (~2,72);
VminL — Vmin слева.
Данное уравнение обеспечило точность прогнозирования исхода 95,0% (рис. 6).
ROC-кривая для уравнения бинарной логистической регрессии при прогнозировании приживления перемещаемых эндоназальных лоскутов для закрытия перфорации ПН
AUC = 0,955
Р = 1 / (1 + е –(50011,114 RiR – 141,077 ТТР – 41,113 VminL + 1688,315 VminR + 152,711 TTS – 712,161 VmaxR – 31155,124),
где:
р — вероятность носового кровотечения при значении р>0,500;
е — основание натуральных логарифмов (~2,72);
RiR — индекс резистентности справа;
VminL — Vmin слева;
VminR — Vmin справа;
VmaxR — Vmax справа.
Данное уравнение обеспечило точность прогнозирования вероятности кровотечения в 90,0% (рис. 7).
ROC-кривая для уравнения бинарной логистической регрессии при прогнозировании развития носовых кровотечений
AUC = 0,900
4. Заключение
МРТ перфузия — это методика, позволяющая оценить кровоснабжение тканей. Она широко используется для диагностики заболеваний головного мозга
, , , , , сердца и других органов, где важна оценка гемодинамики.В сфере оториноларингологии перфузионная МРТ (ПМРТ) используется сравнительно редко, преимущественно для визуализации сосудистых опухолей или оценки гемодинамики новообразований. Тем не менее, наши исследования демонстрируют потенциал расширения спектра показаний к применению ПМРТ в зависимости от клинических потребностей оториноларингологов.
Анализ данных, полученных при применении ПМРТ у пациентов с перфорацией ПН и носовыми кровотечениями, выявил положительные результаты в прогнозировании рецидивов кровотечений и оценке приживления перемещаемых эндоназальных лоскутов при септопластике. Предварительные данные свидетельствуют о том, что значения показателей времени до пика накопления контраста (TTP) и времени до стабилизации вымывания контраста (TTSW) в диапазонах 88–91 сек и 98–101 сек соответственно коррелируют с минимальным риском носовых кровотечений и благоприятным приживлением трансплантатов слизистой при пластических операциях на полости носа.
Задержка контраста более 10 сек и пологая кривая вымывания контраста на графике зависимости «время-плотность» указывают на повышенную проницаемость сосудистой стенки и, следовательно, на повышенный риск носовых кровотечений. Данная концепция может быть успешно применена для диагностики частых носовых кровотечений, позволяя точно определить локализацию источника кровотечений.
Дальнейшие исследования позволят расширить возможности ПМРТ в диагностике заболеваний полости носа и ПН, обеспечивая более точное и своевременное выявление патологических процессов и оптимизацию терапевтических стратегий.