Т2*-картирование головного мозга плода: проблемы и пути их решения

Цель исследования ‒ предложить рабочий метод Т2*-релаксометрии белого вещества головного мозга плода с использованием пренатальной МРТ, адаптированный под реальные условия клинической практики и специфические ограничения пренатальной визуализации.

Материал и методы. Использована многоэховая эхопланарная последовательность для получения серии изображений с разными временами эха за одну задержку дыхания. Для расчета Т2* применен ROI-анализ (region of interest, область интереса) вручную размеченных областей белого вещества с экспоненциальной аппроксимацией сигнала. Методика адаптирована к ограничениям пренатальной МРТ: движению плода, влиянию амниотической жидкости, диэлектрическим искажениям на 3 Тл и необходимости компромисса между разрешением и временем сканирования.

Результаты. Метод обеспечил воспроизводимые значения Т2* у плодов во II–III триместрах: 182 ± 11 мс на 1,5 Тл и 153 ± 13 мс на 3 Тл, что превышает показатели у взрослых (66,2 ± 2,5 и 51,8 ± 2,9 мс соответственно). Согласие между двумя методами расчета Т2* оказалось высоким (внутриклассовый коэффициент корреляции 0,955, p < 0,0001). Метод перспективен для оценки гипоксии у плода.

Заключение. При правильной настройке сканирования и постобработки Т2*релаксометрия может быть успешно применена в пренатальной МРТ. Предложенные решения преодолевают ключевые ограничения и открывают путь к дальнейшему клиническому и научному использованию метода.

1. Hussain N.M., O’Halloran M., McDermott B., Elahi M.A. Fetal monitoring technologies for the detection of intrapartum hypoxia – challenges and opportunities. Biomed. Phys. Eng. Express. 2024;10(2):022002. doi: 10.1088/2057-1976/ad17a6

2. Юсенко С.Р., Нагорнева С.В., Коган И.Ю. Изменение мозговой гемодинамики плода при задержке его роста. Рос. вестн. акушера-гинеколога. 2024;24(3):36–41. doi: 10.17116/rosakush20242403136

3. Лазарева Г.А., Чебышева Е.Л. Роль допплерометрических показателей в оценке церебральной гемодинамики плода. Соврем. пробл. науки и образ. 2021;(5):123. doi:10.17513/spno.31135

4. Mari G., Deter R.L., Carpenter R.L., Rahman F., Zimmerman R., Moise K.J., Jr., Dorman K.F., Ludomirsky A., Gonzalez R., Gomez R., Oz U., Detti L., Copel J.A., Bahado-Singh R., Berry S., Martinez-Poyer J., Blackwell S.C. Noninvasive diagnosis by Doppler ultrasonography of fetal anemia due to maternal redcell alloimmunization. N. Engl. J. Med. 2000;342(1):9–14. doi: 10.1056/NEJM200001063420102

5. Макогон А.В., Андрюшина И.В. Диагностика и лечение гемолитической болезни плода. Акушерство и гинекол. 2012; (1):43–48.

6. Макогон А.В., Андрюшина И.В. Гемолитическая болезнь плода: мониторинг, лечение плода и родоразрешение. Вопр. гинекол., акушерства и перинатол. 2018;17(3):45–52. doi: 10.20953/17261678-2018-3-45-52

7. Martinez-Portilla R.J., Lopez-Felix J., Hawkins-Villareal A., Villafan-Bernal J.R., Paz Y.M.F., Figueras F., Borrell A. Performance of fetal middle cerebral artery peak systolic velocity for prediction of anemia in untransfused and transfused fetuses: systematic review and meta‐analysis. Ultrasound Obstet. Gynecol. 2019;54(6):722–731. doi: 10.1002/uog.20273

8. Scheier M., Hernandez-Andrade E., Carmo A., Dezerega V., Nicolaides K.H. Prediction of fetal anemia in rhesus disease by measurement of fetal middle cerebral artery peak systolic velocity. Ultrasound Obstet. Gynecol. 2004;23(5):432–436. doi: 10.1002/uog.1010

9. Mari G., Norton M.E., Stone J., Berghella V., Sciscione A.C., Tate D., Schenone M.H. Society for Maternal-Fetal Medicine (SMFM) Clinical Guideline# 8: the fetus at risk for anemia – diagnosis and management. Am. J. Obstet. Gynecol. 2015;212(6): 697–710. doi: 10.1016/j.ajog.2015.01.059

10. O’Connor J.P.B., Robinson S.P., Waterton J.C. Imaging tumour hypoxia with oxygen-enhanced MRI and BOLD MRI. Br. J. Radiol. 2019;92(1096):20180642. doi: 10.1259/bjr.20180642

11. Vu C., Chai Y., Coloigner J., Nederveen A.J., Borzage M., Bush A., Wood J.C. Quantitative perfusion mapping with induced transient hypoxia using BOLD MRI. Magn. Reson. Med. 2021;85(1):168–181. doi: 10.1002/mrm.28422

12. Sayin E.S., Schulman J., Poublanc J., Levine H.T., Raghavan L.V., Uludag K., Duffin J., Fisher J.A., Mikulis D.J., Sobczyk O. Investigations of hypoxia‐induced deoxyhemoglobin as a contrast agent for cerebral perfusion imaging. Hum. Brain Mapp. 2023;44(3):1019–1029. doi:10.1002/hbm.2613

13. Bottomley P.A., Hardy C.J., Argersinger R.E., Allen-Moore G. A review of 1H nuclear magnetic resonance relaxation in pathology: are T1 and T2 diagnostic? Med. Phys. 1987;14(1):1–37. doi:10.1118/1.596111

14. Chavhan G.B., Babyn P.S., Thomas B., Shroff M.M., Haacke E.M. Principles, techniques, and applications of T2*-based MR imaging and its special applications. Radiographics. 2009;29(5):1433–1449. doi:10.1148/rg.295095034

15. Cameron I.L., Ord V.A., Fullerton G.D. Characterization of proton NMR relaxation times in normal and pathological tissues by correlation with other tissue parameters. Magn. Reson. Imaging. 1984;2(2):97–106. doi:10.1016/0730-725X(84)90063-8

16. Vasylechko S., Malamateniou C., Nunes R.G., Fox M., Allsop J., Rutherford M., Rueckert D., Hajnal J.V. T2* relaxometry of fetal brain at 1.5 Tesla using a motion tolerant method. Magn. Reson. Med. 2015;73(5):1795–1802. doi: 10.1002/mrm.25299

17. Blazejewska A.I., Seshamani S., McKown S.K., Caucutt J.S., Dighe M., Gatenby C., Studholme C. 3D in utero quantification of T2* relaxation times in human fetal brain tissues for age optimized structural and functional MRI. Magn. Reson. Med. 2017;78(3):909–916. doi: 10.1002/mrm.26471

18. Baadsgaard K., Hansen D.N., Peters D.A., Frøkjær J.B., Sinding M., Sørensen A. T2* weighted fetal MRI and the correlation with placental dysfunction. Placenta. 2023;131:90–97. doi: 10.1016/j.placenta.2022.12.002

19. Lauridsen M.H., Uldbjerg N., Henriksen T.B., Petersen O.B., Stausbøl-Grøn B., Matthiesen N.B., Peters D.A., Ringgaard S., Hjortdal V.E. Cerebral oxygenation measurements by magnetic resonance imaging in fetuses with and without heart defects. Circ. Cardiovasc. Imaging. 2017;10(11):e006459. doi:10.1161/CIRCIMAGING.117.006459

20. Hernando D., Vigen K.K., Shimakawa A., Reeder S.B. R*2 mapping in the presence of macroscopic B0 field variations. Magn. Reson. Med. 2012;68(3):830–840. doi: 10.1002/mrm.23306

21. Davis L., Thornburg K.L., Giraud G.D. The effects of anaemia as a programming agent in the fetal heart. J. Physiol. 2005;565(Pt. 1):35–41. doi:10.1113/jphysiol.2004.082388

22. Lajous H., Roy C.W., Hilbert T., de Dumast P., Tourbier S., Alemán-Gómez Y., Yerly J., Yu T., Kebiri H., Payette K., Ledoux J.B., Meuli R., Hagmann P., Jakab A., Dunet V., Koob M., Kober T., Stuber M., Bach Cuadra M. A Fetal Brain magnetic resonance Acquisition Numerical phantom (FaBiAN). Sci. Rep. 2022;12(1):8682. doi: 10.1038/s41598-022-10335-4

23. Cromb D., Steinweg J., Aviles Verdera J., van Poppel M.P.M., Bonthrone A.F., Lloyd D.F.A., Pushparajah K., Simpson J., Razavi R., Rutherford M., Counsell S.J., Hutter J. T2*-relaxometry MRI to assess third trimester placental and fetal brain oxygenation and placental characteristics in healthy fetuses and fetuses with congenital heart disease. J. Magn. Reson. Imaging. 2025;61(3):1246–1255. doi:10.1002/jmri.29498.