Как созревает мозг плода можно увидеть с помощью томографа

Современная наука уже располагает инструментами, позволяющими по капле материнской крови оценить вероятность задержки роста плода и ряда других состояний, связанных с нарушением постнатального развития головного мозга. Сегодня хотим поделиться с вами информацией о методе, разработанный исследователями из России и США, который позволяет количественно оценить степень миелинизации головного мозга плода. Оба подхода объединяет общий предмет изучения — головной мозг ребенка — и принципиальная возможность внутриутробной неинвазивной оценки. Однако ключевое значение имеет то, что они открывают путь к ранней диагностике задержки роста плода и врожденных патологий.

Международная исследовательская группа, объединившая специалистов Международного томографического центра СО РАН, Томского государственного университета и Университета Вашингтона (США), адаптировала метод картирования макромолекулярной протонной фракции (МПФ) для задач пренатальной диагностики. Метод предназначен для количественной оценки содержания миелина в тканях головного мозга плода. Его точность была подтверждена в экспериментах на животных: данные гистологического анализа демонстрируют высокую корреляцию показателей МПФ с фактическим содержанием миелина в нервной ткани.

Что же такое миелин? Миелин представляет собой изолирующую оболочку нервных волокон — аксонов, обеспечивающую нормальную скорость и точность передачи нервных импульсов, что лежит в основе когнитивных, поведенческих и эмоциональных функций. Процесс миелинизации начинается в антенатальном периоде — на 18–20-й неделе внутриутробного развития — и продолжается после рождения вплоть до завершения полового созревания. Любые сбои в этом процессе могут привести к тяжелым последствиям: от функциональных отклонений до серьезных неврологических проблем. При этом стандартные методы визуализации (МРТ, нейросонография) на ранних стадиях часто не выявляют структурных изменений, несмотря на уже неправильно формирующийся процесс миелинизации.

Метод, разработанный группой ученых, позволяет визуализировать процесс миелинизации на самом раннем ее этапе. По словам руководителя исследования профессора Василия Ярных, основная идея состоит в специальной математической обработке изображений: алгоритм выделяет сигналы, исходящие от клеточных мембран. Существенным преимуществом технологии является отсутствие требований к уникальному оборудованию — для ее применения достаточно снимков, полученных на любом стандартном клиническом томографе.

Одна из ключевых областей клинического применения метода является мониторинг плодов с задержкой внутриутробного развития, что приобретает особую актуальность при многоплодной беременности. Помимо этого, деструкция миелина ассоциирована с такими тяжелыми состояниями, как инсульт плода и детский церебральный паралич, что определяет значимость ранней диагностики нарушений миелинизации.

МРТ является инструментом, доступным не каждой беременной: его проведение регламентировано определенными показаниями и сроками гестации. Но в случае подозрения на развитие патологии, именно использование томографии часто становится решающим. Ранее мы рассказывали про исследование MERIDIAN, показавшего, что данные МРТ-визуализации повлияли на принятие врачебных решений в 44% случаев, включая изменение тактики ведения беременности, решение о ее сохранении или прерывании.

Заведующая отделением медицинской диагностики МТЦ СО РАН Александра Коростышевская отмечает, что инструмент позволяет увидеть, насколько своевременно идет созревание головного мозга плода в каждом конкретном случае. «У нас появился новый инструмент, который может давать информацию о том, насколько своевременно идет созревание мозга», — отмечает она.

В клинической апробации метода приняли участие более 40 беременных женщин на сроках гестации от 18 до 38 недель. Сканирование проводилось на стандартном томографе (1,5 Т Philips, МТЦ) и занимало не более пяти минут. Полученные результаты позволили охарактеризовать пространственно-временную динамику процессов миелинизации: наибольшие значения МПФ, отражающие наиболее раннее начало и прогрессирующий характер миелинизации, были зафиксированы в стволовых структурах головного мозга. Выраженную корреляцию со сроком гестации также продемонстрировали мозжечок и таламус. В то же время белое вещество полушарий не показало значимой зависимости от срока беременности.

Результаты исследования предоставили клиницистам не просто абстрактные данные, а количественные критерии нормальной внутриутробной миелинизации головного мозга плода в зависимости от срока беременности. Эти параметры создают основу для выявления отклонений в развитии головного мозга плода. Исследователи планируют расширить работу — с целью построения полной картины процесса миелинизации, охватывающей период от внутриутробного развития до подросткового возраста. Параллельно ведутся работы по применению данного метода для диагностики злокачественных опухолей головного мозга у детей и плодов.

По словам Александры Коростышевской, любое подозрение на патологию головного мозга плода по данным УЗИ может являться уже показанием к проведению МРТ, что позволит уточнить диагноз, а также определить тактику ведения беременности в каждом конкретном случае. Данный метод переводит пренатальную оценку миелинизации из плоскости диагностики в плоскость прогнозирования, открывая возможность для врачей вмешательств еще на доклинических этапах развития патологии.

Информация носит общий характер и не заменяет консультацию врача.

Статья подготовлена по материалам:
Korostyshevskaya A. M., Savelov A. A., Papusha L. I. et al. Congenital medulloblastoma: fetal and postnatal longitudinal observation with quantitative MRI // Clinical imaging. 2018. N. 52. P. 172–176.

Corrigan NM, Yarnykh VL, Hippe DS, Owen JP, Huber E, Zhao TC, Kuhl PK. Myelin development in cerebral gray and white matter during adolescence and late childhood. Neuroimage. 2021 Feb 15;227:117678. doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.117678. Epub 2020 Dec 29. PMID: 33359342; PMCID: PMC8214999.

Griffiths PD, et al. «MRI in the diagnosis of fetal developmental brain abnormalities: the MERIDIAN diagnostic accuracy study». Health Technology Assessment 2019;23(49).