Olivera Aleksić-Hil[1], Roman Balvanović[2],Vesna Spasić-Jokić[3]
Upotreba novih tehnika ”imidžinga” u proučavanju normalne i patološke strukture i funkcionisanja centralnog nervnog sistema (CNS) u razvojnim poremećajima u detinjstvu, još uvek nije ušla u rutinsku upotrebu. Jedan od razloga za to je i nedovoljno proučena bezbednost takvih istraživanja na populaciji dece (iako se tvrdi da su NMR snimanja bezbedna). Tako se neki podaci o strukturi i funkcionisanju CNS-a donekle koriste iz sličnih istraživanja na odraslim pacijentima. Pošto funkcionalne metode, kao što su npr. PET i SPECT, pacijentu daju izvesnu dozu jonizujućeg zračenja, funkcionalni NMR se preporučuje kao bolji za ispitivanje mozga u razvojnom dobu. Uprkos ograničenjima ovih studija, postignut je napredak u razumevanju normalnog i patološkog mozga u razvoju, kao i razumevanje biološkog supstrata najčešćih psihijatrijskih bolesti u detinjstvu.
Opšte o tehnikama prikazivanja tela u medicini
Savremene tehnike medicinskog prikazivanja ljudskog tela (”imidžinga”) nastale su spajanjem klasičnih medicinskih uređaja i savremene računarske tehnologije. Pomoću ovih tehnika prikazujemo strukturu i funkciju ljudskog tela. Po vrsti informacija koje se prikazuju, tehnike medicinskog prikazivanja možemo podeliti u dve osnovne grupe: anatomske i funkcionalne tehnike. Anatomske tehnike su one koje prikazuju građu tela, odnosno njegove morfološke i histološke karakteristike (npr. rendgen, klasični ultrazvuk, CT, MRI). One se sastoje u izlaganju pacijenta nekom spoljašnjem zračenju, te detektovanjem tog zračenja nakon što prođe kroz pacijenta ili se reflektuje od njega.
Funkcionalne tehnike su one pomoću kojih prikazujemo fiziološke i biohemijske procese (npr. PET, SPECT, MRS, MEG). One se sastoje u tome da se u fiziološki proces ubace posebne supstance (radiofarmaceutici) čiju dinamiku zatim možemo pratiti na osnovu toga što emituju elektromagnetno zračenje. Po svojim osobinama, ove dve grupe tehnika su komplementarne, što znači da tek zajedno pružaju kompletnu informaciju o strukturi i funkciji tela, dakle o njegovoj anatomiji, histologiji i fiziologiji, odnosno patohistologiji i patofiziologiji.
Kompjuterizovana tomografija (Computerized Tomography)
Uređaj kojim se obavlja skeniranje sastoji se od mehaničke ruke na kojoj su pričvršćeni izvor i detektori X-zračenja. Kružno merenje, kojim se dobija jedan poprečni odrezak (transaksijalni sken), ponavlja se zatim više puta, svaki put pomerajući mehaničku ruku duž ose tela. Na kraju se u računaru iz ovako dobijenih podataka formira slika, postupkom tzv. rekonstrukcije slike. Rezolucija (oštrina)slike je vrlo visoka, dok kontrastiranje različitih tkiva nije tako dobro kao kod nekih drugih metoda. Zbog visokih energija i dugog izlaganja zračenju, pacijent prima relativno visoke doze jonizujućeg zračenja.
Magnetno-rezonantno prikazivanje
MRI je u široj kliničkoj primeni od 80-tih godina XX veka. Najzastupljenije atomsko jezgro u biološkim tkivima, jezgro vodonika, iskorišćeno je za prikazivanje tkiva na bazi fenomena nuklearne magnetne rezonance. MRI pravi bolje slike mekih tkiva od CT-a. Posebno je koristan u slikanju mozga, kičmenog stuba, vezivnog tkiva i unutrašnjosti kostiju. Odličan međusobni kontrast različitih tkiva koji daje MRI slika, dobra rezolucija u ravni snimanja i između ravni snimanja (mala debljina snimljenih odsečaka), kao i pouzdanost i neškodljivost ove metode, čine MRI izvanredno korisnim kliničkim i istraživačkim sredstvom.
Funkcionalno magnetno-rezonantno prikazivanje (Functional Magnetic Resonance Imaging)
Funkcionalno magnetno-rezonantno prikazivanje tela (fMRI) je tehnika veoma brzog snimanja magnetno-rezonantnih slika na MRI skeneru. Na ovaj način mogu da se snime različiti procesi in vivo, npr. kontinuirane promene protoka krvi kroz mozak pri različitim kognitivnim, senzornim ili motornim zadacima. Na ovaj način se na ekranima trodimenzionalno prikazuje koji se delovi mozga aktiviraju za vreme neke mentalne aktivnosti.
Osnovu za tehniku postavili su Belliveau i Rosen, koji su 1991. eksperimentalno pokazali da vizuelni stimulus izaziva povećanje protoka krvi u primarnom vizuelnom korteksu. Sa druge strane, Cohen je pokazao 1994. da se prokrvljenije oblasti bolje vide na MRI snimku, što uzeto zajedno znači da je dobra vidljivost na snimku u korelaciji sa aktivacijom pojednih regija mozga. Ovaj pristup se zove ”metoda zavisnosti od nivoa kiseonika u krvi”. Druge metode fMRI prikazivanja koriste činjenicu da kretanje naelektrisanih jezgara vodonika u magnetnom polju izaziva promene u signalu MRI. Funkcionalni MRI daje kontinuiranu sliku, živi ”tv-prenos” uvek promenljive aktivnosti mozga, a ne njegovu statičku sliku.
Studije na bazi fMRI počele su da bacaju novo svetlo na neke mentalne bolesti. Buduća primena fMRI metoda leži u neurohirurškom planiranju, neuroonkologiji, lečenju hroničnog bola i u boljem razumevanju fiziologije neuroloških poremećaja i fiziološke osnove kognitivnih i perceptivnih procesa.
Magnetno-rezonantna spektroskopija (Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging)
Ova metoda pruža informaciju o ćelijskoj metaboličkoj aktivnosti. MRSI se upotrebljava zajedno sa MRI metodom, koja daje prostorne informacije o obliku organa, tumora i sl. Klinički MRSI se najviše primenjuje u proučavanju normalne funkcije i bolesti mozga i poremećaja CNS-a, i nešto manje kod bolesti mišića i tumora. Najvažnija primena je u dijagnostikovanju epilepsije i tumora mozga. Brojna ograničenja MRSI-ja uključuju i nedovoljnu rezoluciju snimaka, smanjenu osetljivost i ograničen broj biološki relevantnih jezgara koji se mogu prikazati.
Pozitronska emisiona tomografija (Positron Emission Tomography)
Pozitronska emisiona tomografija je funkcionalna tehnika prikazivanja koja prati biohemijske i fiziološke procese in vivo pomoću obeleživača koji zrače pozitrone. Ideju-vodilju za razvoj PET-a dao je 1966. godine nobelovac Oto Varburg. Klinička primena PET skenera pre svega je u onkologiji, a nešto manje u kardiologiji i neurologiji.
U neurologiji glavna primena je u tačnom određivanju epileptičnih žarišta kod fokalne epilepsije, na taj način što otkriva oblasti povećane ili smanjene potrošnje glukoze. Na ovaj način eliminišu se rizici koje nose operativni zahvati. PET je stoga veoma koristan prilikom neurohirurškog planiranja. PET se takođe upotrebljava za dijagnostikovanje različitih vrsta demencije, uključujući i senilnu demenciju Alchajmerovog tipa. Kod nevoljnih pokreta u Parkinsonovoj i Hantingtonovoj bolesti i u Turetovom sindromu, anatomski prikaz često je normalan, ali PET snimak može da pomogne u uspostavljanju dijagnoza jer može da utvrdi nenormalnu aktivnost dopaminskih receptora mozga.
PET se koristi i u dijagnostikovanju razvojnih neuroloških poremećaja. Poremećaj razvoja govora dijagnostikuje se smanjenim metabolizmom u delovima korteksa zaduženim za govor. Kod razvojnog poremećaja migracije neurona, PET snimci pokazuju povećanje metabolizma u regionu nagomilavanja neurona. PET je veoma osetljiva metoda u otkrivanju razvojne fokalne displastične lezije mozga, gde pokazuje mesta smanjenog metabolizma šećera.
Pošto pokazuje biohemijske promene, PET omogućava najraniju dijagnostiku bolesti, pre nego što se formiraju anatomske promene vidljive na CT-u i MRI-u. Osim toga, doza primljenog zračenja je niska u odnosu na CT, jer je injektovana radioaktivnost kratkoživuća. S druge strane, PET može da napravi i lažnu sliku ako hemijski balansi pacijenta nisu normalni, npr. kod dijabetičatra, jer visok nivo šećera ili insulina u krvi ”zamagljuje” sliku distribucije fluor-deoksiriboze. Dijagnostički kapacitet PET snimka se jako povećava kada se kombinuje sa CT ili MRI snimkom.
Buduće primene PET-a su vođenju terapije u onkologiji (zbog brzog i jeftinog postupka skeniranja kao ulaznog podatka za odluku o terapiji), u genskoj terapiji i prikazivanju molekularnih procesa.
Jednofotonska emisiona tomografija (Single Photon Emission Computed Tomography)
SPECT je sličan PET-u po tome što se ubrizgavaju radionuklidi, samo što su to ovde emiteri fotonskog zračenja. Kod jednofotonske emisione tomografije fotoni se, međutim, emituju na sve strane, za razliku od PET-a, gde se emituju uvek po dva fotona u istom pravcu a u suprotnim smerovima. Ovo ima za posledicu različitu tehniku snimanja emitovanog signala. Izbor radiofarmaceutika zavisi od toga gde se on akumulira u telu pacijenta. Posebni radiofarmaci upotrebljavaju se za snimanje srca, pluća i mozga. Ciljni organ u zdravom stanju akumulira poznatu količinu radionuklida, a u obolelom organu se sakuplja veća ili manja koncentracija od normalne, zavisno od vrste patološkog procesa. Ovo se na SPECT snimku vidi kao neka boja koja odstupa od uobičajene. SPECT se tipično upotrebljava za dijagnostiku oboljenja srca (stepena razvoja koronarne bolesti), dijagnostiku raka i procenu stepena njegovog razvoja, moždanog udara, bolesti jetre, plućnih bolesti i čitavog niza fizioloških abnormalnosti.
Razvojni neuropsihijatrijski poremećaji
U poredjenju sa imidžingom poremećaja kod odraslih, upotreba neuroimidžing tehnologije u proučavanju poremećaja kod dece bila je relativno zapostavljena. Razlozi za ovo relativno zapostavljanje su, što nije iznenadjenje, višestruki. Uspešan neuroimidžing je neizbežno skup jer zahteva širok interdisciplinarni tim: radiologa, lekara opšte prakse, kliničkih lekara, i drugih saradnika. Početne nedoumice oko pouzdanosti nekih tehnika su naterale kliničare i roditelje da razumljivo sa oprezom prilaze imidžingu dece iako je sigurnost MRI-a sada dobro ustanovljena čineći strukturalne studije širokog spektra još više izvodljivim. Briga oko sigurnosti, medjutim, još uvek se generalno vodi na PET i SPECT imidžinga dece.
Tab.1 Pregled najvažnijih neuroimidžing otkrića u razvojnim poremećajima
| STANjE | CSF | KORTEKS | SUBKORTEKS | OSTALO |
| AUTIZAM | Verovatno se povećava kortikalni i ventrikularni CSF | Lokalizovana pahigirija, makro i mikrogirija Difuzne regionalne abnormalnosti u rCBF i metabolizmu MRS studije ukazuju na hipermetabolizam i abnormalni metabolizam ćelijske membrane u prefrontalnom korteksu Izmenjena veličina vermisa. Moguće prisustvo hipo i hiperplastičnih podtipova. | Nema opisanih | Moguća redukcija veličine srednjeg mozga i medule |
| SYFrX | Povećana veličina 4-tog ventrikula | Bilateralno povećanje hipokampalnog volumena Bilateralno smanjenje veličine superiornog temporalnog girusa Promene hipokampalnog i superiornog temporalnog girusa Redukcija 6. i 7 lobula vermisa | Nema opisanog | Nema |
| SY Down | Nije opisano | Smanjenje ukupne veličine mozga i sive mase sa disproporcionalno velikom redukcijom u volumenu frontalne sive mase Smanjen cerebelarni volumen i smanjena veličina svih lobulusa vermisa | Relativno očuvan diencefalon | Redukovana veličina anteriornih regija korpusa kalozuma |
| SHIZOFRENIJA | Povećana veličina temporalnog roga i levog lateralnog ventrikula | Smanjen metabolizam i rCBF u frontalnom korteksu redukcija frontalnih volumena Redukovan volumen anteriornog superiornog temporalnog girusa (slušni, asocijativni korteks) moguće povećanje rCBF tokom auditivnih halucinacija Moguća redukcija volumena amigdala i hipoklampusa (naročito sive mase) | Smanjen metabolizam i rCBF u bazalnim ganglijama Nekonzistentna otkrića povećane gustine dopaminskih receptora u striatumu Talamičke “lezije”naročito desno | Nema |
| OKP | Nekonzistentna CSF otkrića | Pojačan metabolizam rCBF do orbito-frontalnog korteksa vezano za jačinu simptoma, pojačava se tokom provokacije simptoma i normalizuje lečenjem | Moguća redukcija nukleusa kaudatusa Pojačan rCBF u desnom kaudatusu tokom provokacije simptoma | Ništa |
| TURETOV SY | Moguće uvećanje ventrikula sa abnormalnim asimetrijama | Moguće smanjenje metabolizma u frontalnom, cingularnom i insularnom korteksu | Redukcija levog lentikularnog nukleusa Redukovan metabolizam i asimetrija bazalnih ganglija jače izražen u ventralnim delovima Pojačano preuzimanje presinaptičkog dopamina | Moguća abnormalna T2 vremena u nc.ruberu i amigdalama |
| ADHD | Nema vidljivih abnormalnosti u ventrikularnoj veličini | Moguće sulkalno širenje redukovan metabolizam u senzomotornim auditivnim i okcipitalnim regionima kod adolescenata; redukcije u globalnom i regionalnom udelu i regionalnom normalizovanom udelu premotornih i senzomotornih regija kod odraslih | Moguća redukcija volumena levog lentikularnog nukleusa kad je prisutan koborbidno sa TSy Moguća redukcija strijatalnog metabolizma kod adolescenata Moguća redukcija volumena desnog nukleusa kaudatusa | Redukovana poprečna oblast korpus kalozum subregija, različito vidjena u anteriornim (genum rostrum) i posteriornim (rostralno telo, istmus) delovima |
| DISLEKSIJA | Nema opisanog | Različiti izveštaji o abnormalnim asimetrijama planuma temporale Multipli Hešlovi girusi često opaženi na jednoj od strana temporalnog planuma Metabolička aktivacija levog posteriornog planuma može biti umanjena, a aktivnost medijalnih delova može biti bilateralno povećana tokom rešavanja fonoloških zadataka | Nema opisanih | Nema opisanih |
Literatura
Guy, C.N. (1996)The second revolution in medical imaging, Contemporary Physics, Vol.37, Num.1, pp.15-45.
Humm, JL, Rosenfeld A, Guerra A (2003) From PET Detectors to PET Scanners, European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, Vol.30, No.11.
Mandelkern M.A(1995) Nuclear Techniques for Medical Imaging: Positron Emission Tomography, Annu. Rev. Nucl. Part. Sci.45, pp. 205-54.
Peterson B.S.Tucker D. (1996) Neuroimaging
in Developmental Neuropsychiatric Disorders. In: Lewis M. Child and Adolescent Psychiatry, A Comprehensive Textbook.
Baltimore, USA, Wiliams&Wilkins, pp. 96-115.
[1] Institut za mentalno zdravlje, Beograd
[2] Institut za nuklearne nauke Vinča, Vinča
[3] Fakultet tehničkih nauka, Univerzitet u Novom Sadu.
