Magnetic-resonance imaging in diagnosis of brain lesions among patients with AIDS

Abstract

Актуальность темы Согласно данным UNAIDS по региону «Восточная Европа и Центральная Азия», в который входит Российская Федерация, общая численность зарегистрированных ВИЧ-инфицированных пациентов составляет 1,5 миллиона, при этом более 90% всех ВИЧ-инфицированных в регионе приходятся на Украину и Российскую Федерацию. Доля пациентов, которые получают антиретровирусную терапию составляет 21%; за время с 2010 до 2015 год количество новых случаев ВИЧ инфекции в год выросло на 57%; смертность от заболеваний, связанных с ВИЧ, выросла c 2010 до 2015 год на 22%. Общее число россиян, инфицированных ВИЧ, зарегистрированных в Российской Федерации на 31 декабря 2014 года, составило 906 607 человек, в том числе в Санкт-Петербурге 57 009, в Ленинградской области 23 230. Имеет место ухудшение эпидемической ситуации на территории Российской Федерации: в сравнении с 2013 годом число впервые выявленных случаев ВИЧ-инфекции увеличилось на 6,9%, количество ВИЧ-инфицированных умерших в течении года выросло на 9,1%. На сегодняшний день темпы распространения ВИЧ-инфекции в нашей стране одни из самых высоких в мире. Важно заметить, что нервная система является второй после иммунной по частоте поражения у пациентов с ВИЧ. Так по данным посмертных аутопсий частота структурных поражений ЦНС у них достигает 80%. Совокупность ряда факторов в сочетании с высокой распространенностью ВИЧ подчеркивает необходимость срочного введения комплексных мер профилактики, диагностики и лечения ВИЧ-инфекции и в частности важность повышения информативности лучевых методов исследования у таких пациентов. Учитывая вышеуказанное, целесообразно развитие данного направления. Цель исследования: Исследовать современные возможности магнитно-резонансной томографии в дифференциальной диагностике структурных поражений головного мозга у пациентов со СПИДом. Задачи исследования: 1. Изучить и оптимизировать современные методики МР-исследования головного мозга применительно к распространенным патологическим процессам среди пациентов со СПИДом. 2. Изучить и дополнить магнитно-резонансную семиотику при наиболее часто встречающихся структурных поражениях головного мозга среди пациентов с СПИДом. 3. Стандартизировать методику проведения МРТ головного мозга для пациентов со СПИДом; в том числе определить оптимальный набор МР-последовательностей и сформулировать требования к направлению на МРТ исследование. Научная новизна Впервые был проведен эксперимент по формированию групп риска инфицирования ВИЧ по данным МРТ головного мозга. Впервые проведено исследование по оценке метода отсроченного контрастирования, как способа дифференциальной диагностики между токсоплазмозом и метастатическими поражениями головного мозга. Впервые в России была проведена комплексная систематизация МР-семиотики туберкулезных поражений нервной системы с учетом оптимизированной методики МР-исследования. Дополнена МР-семиотика проявлений оппортунистических и других СПИД-ассоциированных процессов, поражающих головной мозг. Уточнена дифференциальная диагностика ВИЧ-ассоциированных инфекционных и других поражений головного мозга на основании оптимизированной методики и тактики МР-исследования. Практическая значимость Проведена оптимизация методики МР-исследования больных СПИДом и подозрением на наличие структурных поражений головного мозга, разработаны состав и порядок выполнения программы МР-последовательностей. Уточнена семиотика распространенных СПИД-ассоциированных поражений головного мозга, изучены и определены варианты их проявления, сформулированы критерии ответа на лечебную терапию. Применение разработанного протокола сканирования позволяют выявить большее количество патологических изменений в сравнении с широко используемыми неспециализированными протоколами. Совокупность собранных данных повышает информативность МР-исследований, что в свою очередь способствует более эффективному лечению больных за счет правильного выбора лечения и своевременной модификации терапевтических режимов. Материалы и методы Исследование проводится согласно требованиям Статьи 21 Конституции Российской Федерации, Национального Стандарта «Надлежащая клиническая практика» ГОСТ Р 52379–2005, Хельсинской Декларации Всемирной медицинской ассоциации, Федерального закона Российской Федерации от 21 ноября 2011 г. № 323–Ф3 «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации», письма ВАК «О порядке проведения биомедицинских исследований у человека» [Бюллетень ВАК 2002 г., № 3]. Работа основана на анализе 251 МР-исследования 172 больных (39 архивных наблюдений и 212, выполненных самостоятельно в процессе набора клинического материала). Пациенты находились на обследовании и лечении в СПб ГБУЗ “Городская Мариинская больница” и СПб ГБУЗ Клиническая инфекционная больница № 30 имени С. П. Боткина с 2015 по 2018 гг. включительно. Критериями включения пациентов в исследование было наличие у них ВИЧ-инфекции, титр CD4+ менее 200 кл/мкл, а также наличие клинических признаков возможных структурных поражений нервной системы или титр CD4+ менее 50 кл/мкл. Все пациенты дали письменное информированное согласие на добровольное участие в исследовании. Критериями исключения из исследования являлись: отказ пациента от обследования, отсутствие надежного метода подтверждения предполагаемого диагноза, поставленного по данным МРТ (прижизненная биопсия, посмертная аутопсия, данные лабораторных анализов и др.) Формирование групп наблюдения и объем исследования. Всего было проанализировано 251 МР-исследование 172х больных (39 архивных наблюдений и 212, выполненных самостоятельно в процессе набора клинического материала). В результате обследования нейротуберкулез был выявлен у 37 (20,33%), токсоплазмоз у 35 (19,23%), ПМЛ у 18 больных (9,89%), признаки выраженной ВИЧ-энцефалопатии у 7 (3,85%), лимфома ЦНС у 7 (3,85%), криптококкоз у 2 человек (1,1%). Признаки токсических изменений имели место в 7 случаях (3,85%).По результатам 45 исследований структурные поражения ЦНС по результатам МРТ выявлены не были (25%). Методы инструментальные. Использован МР-томограф фирмы Siemens, модель Avanto 1,5T (Германия). Программа исследования включала получение Т2 FLAIR в аксиальной проекции, Т1ВИ в 3х проекциях, DWI (b = 50, 500, 1000) с построением ИКД, изображения взвешенные по магнитной восприимчивости (SWI) в аксиальной проекции, затем вводили гадолиний-содержащее полумолярное контрастное вещество (из расчета 0,1 ммоль/кг веса) и получали ранние постконтрастные Т1ВИ в 3х проекциях, Т2ВИ в 3х проекциях, T1 GRE c насыщением сигнала от жира в аксиальной проекции, затем получали поздние постконтрастные Т1ВИ в аксиальной проекции. В некоторых случаях дополнительно были получены: более отсроченные постконтрастные Т1ВИ, DWI (b = 1500), градиентными Т1ВИ с толщиной среза 1мм (T1_mpr_iso). Проводилось сопоставление клинико-лабораторных данных с результатами МРТ с целью уточнения семиотики радиологических проявлений СПИД-ассоциированных и оппортунистических состояний, было реализовано сопоставление МР-исследований с широким спектром клинико-лабораторных данных. Методы статистической обработки данных Использованы статистические методы обработки данных. Общепринятые методы параметрической и непараметрической статистики с использованием пакета прикладных статистических программ Statistica for Windоws, ver. 10.0 (StatSoft Inc., США). Характеристики выборок представлены в виде средней ± ошибка средней. Критический уровень достоверности нулевой статистической гипотезы (об отсутствии различий и влияний) принимается равным 0,05. Клинические базы исследования СПб ГБУЗ «Городская Мариинская больница» СПб ГБУЗ «Клиническая инфекционная больница им. С.П. Боткина»

Relevance of the study According to UNAIDS number of person living with HIV in the region “Eastern Europe and Central Asia”, that includes Russian Federation is estimated to be about 1.5 million. More than 90% of these number are living in Russian Federation and Ukraine. The portion of patients covered by antiretroviral therapy (ART) is estimated as 21%. The absolute number of registered person living with HIV on 31 December 2014 was 906 607 including 57 009 living in Saint-Petersburg. There is a tendency of worsening of the epidemiological situation with HIV in Russia: compared to the year 2013 number of new cases of HIV has increased by 6.9%, the number of patients who have died of HIV-associated diseases has increased by 9.1%. Nowadays the intensity of annual HIV spread in our country is among the fastest in the world. The nervous system is the second affected target in a human body after the immune system and is affected in 80% (based on postmortem autopsy). These facts highlight the importance of urgent modifications of patients care directed to the prevention, early and accurate diagnosis and treatment of HIV-associated conditions including the rising of the accuracy of diagnostic radiological methods. Purpose of the study: To explore the capabilities of modern magnetic resonance imaging in differential diagnosis of brain lesions among patients with AIDS. Objectives of the study: 1. To explore modern methods of brain MRI and optimize MR protocol for common lesions among patients with AIDS 2. To investigate and expand magnetic resonance semiotics of common brain lesions among patients with AIDS. 3. To standardize MR scanning protocol for patients with AIDS including the list and the order of MR-scanning sequences; to determine the supplemental information about the patients that should be presented to neuroradiologists at the time MRI. Scientific originality of the study For the first time, there was performed study for the evaluation of the delayed enhancement method as a way to differentiate between the toxoplasmosis and the metastatic brain lesions. For the first time in Russia, we performed complex systematization of tuberculosis lesions of nervous system based on the results of the optimized MR-scanning protocol. We extended the MR-semiotics and differential diagnostic features of AIDS-associated lesions. Practical originality of the study We optimized the MR-scanning protocol by modifying the list and the order of the MR sequences to increase the sensitivity and specificity of MRI for patients with AIDS, extended the list of semiotic signs for different conditions, formulated the criteria for positive and negative response for the treatment. Materials and methods The study performed with the requirements of law 21 of Russian Federation constitution, National Standard “Appropriate clinical practice” GOST R 52379-2005, e Helsinki Summit Declaration of 1992, Federal Law of Russian Federation from 21 November 2011 № 323–FZ. The study is based on the analysis of 251 MR-studies of 172 patients with 212 studies performed by the author. All patients in the group of the study were HIV-positive, with the CD4+ count less than 200 and either clinical suspicious of brain lesions or CD4+ count less than 50. All patients signed the informed consent for participation in the study. Study subgroups We analyzed 251 brain MRIs of 173 patients and among them neurotuberculosis was determined in 37 cases (20,33%), toxoplasmosis in 35 cases (19,23%), PML in18 cases (9,89%), signs of advanced HIV-encephalopathy in 7 (3,85%), primary lymphoma of the CNS in 7 (3,85%), cryptococcosis in 2 cases(1,1%). In 45 studies structural CNS lesions were not determined by the MRI (25%). Instrumental methods of the study. All MRI were acquired at Siemens Magnetom Avanto 1.5T (Germany). MR protocol included axial Т2 FLAIR, Т1WI in 3 planes, DWI (b = 50, 500, 1000), axial SWI images, injection of gadolinium contrast agent, early postcontrast T1WI, T2WI in 3 planes, T1 GRE with fat saturation than delayed T1WI. Later we compared MR images with clinical and laboratory studies with attempts to find new MR-signs of HIV-associated lesions. Statistic methods We utilized parametric and nonparametric statistic methods with the software Statistica for Windоws, ver. 10.0 (StatSoft Inc., USA). The sample characteristics are presented as medians with confidence intervals. The null hypothesis rejection was performed with p<0,05. Hospitals that were involved in the study Saint-Petersburg State University «Mariinsy Hospital» Clinical Infectious Hospital named after S.P. Botkin