Методы функциональной нейровизуализации позволяют строить «дорожные карты» областей мозга, которые играют критическую роль в сложных формах поведения и могут быть затронуты при резекции. К ним принято относить позитронно-эмиссионную томографию, магнитную энцефалографию, магнитно-резонансную спектрометрию, функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) и диффузионно-тензорную томографию (DTI). Наиболее частыми методами, применяемыми для функциональной визуализации на сегодняшний день, являются фМРТ и DTI в силу увеличения распространенности методов, относительно невысокой себестоимости исследования, отсутствия лучевой нагрузки и отсутствия внутривенного контрастирования. (Ананьева Н. И. с соавт., 2019; Salomatina Т. et al., 2019). Однако данные методы могут быть успешно реализованы лишь в условиях междисциплинароности, так как существует масса технических, медицинских и статистических аспектов оценки, получаемых в ходе исследования данных и требует специальной подготовки специалистов в данной области. Большое количество исследований иллюстрирует, что наиболее точные и значимые результаты могут быть получены только в команде нейрорадиологов и нейропсихологов и данный подход позволяет значительно повысить надежность методов нейровизуализации, поскольку берет во внимание некоторые переменные, влияющие на результаты картирования (Stippich C., 2007).
Основной целью функциональной нейровизуализации в хирургии эпилепсии является определение и описание областей головного мозга, вовлеченных в функции, которые играют значимую роль в познании и поведении. Удаление в ходе операции этих областей приведет к значительному снижению навыков самообслуживания пациента и адаптации в целом. Наиболее часто картируемыми областями головного мозга являются те, которые играют доминирующую роль в двигательных функциях, речевых функциях, а также в функциях зрения.
При картировании речевых функций в клинике эпилепсии основной фокус исследования направлен на латерализацию, поскольку изменение доминантности является достаточно распространенным явлением у этой группы пациентов (Dym R. J., Burn J., Freeman K., Lipton M. L., 2011). Кроме того, существует большая вариабельность расположения речевых зон внутри доминантного полушария (преимущественно левого) практически у всех людей и в связи с этим определение индивидуального расположения этих областей внутри полушария является не менее важной задачей наравне с определением латерализации.
Помимо этого, часто необходимо и моторное картирование, несмотря на то, что моторные представительства предсказуемо расположены вдоль прецентральной борозды и кортикоспинального тракта, проходящего через внутреннюю капсулу. Опухоль или отек могут вызвать смещение этих областей, что, в свою очередь, может исказить нормальный вид извилин и борозд. В таких случаях визуализация моторной коры и трактов, огибающих образование, может помочь определить риск резекции края нормально выглядящей ткани вокруг опухоли. Исследования, изучающие положительные исходы после резекции, показали, что край резекции примерно в 1–2 см от активации фМРТ снижает риск послеоперационных дефицитов (Haglund М. M., Berger M. S, Shamseldin M., Lettich E., Ojemann G. A., 1994; Mueller W. M. et al., 1996; Wood J. M. et al., 2011). Кроме того, картирование двигательных функций для визуализации первичной моторной коры также может быть полезно, так как резекция этой области может привести к глубокому гемипарезу, который обычно проходит через несколько месяцев после операции.
В случае с картированием зрительной коры фМРТ этой области позволяет визуализировать вентральные и дорсальные пути, ответственные за вторичную обработку цвета, формы и движения, помимо визуализации первичной зрительной коры, расположенной вдоль шпорной борозды.
Также фМРТ может применяться для картирования функций памяти в гиппокампе, что особенно важно для пациентов с медиобазальной височной эпилепсией. Стоит отметить, что данные об использовании фМРТ при картировании функций памяти до сих пор остаются достаточно противоречивыми и нет значимых оснований полагать, что этот метод в полной мере способен заменить тест Вада (Wada J., 1949). На сегодняшний день данный подход с использованием фМРТ является скорее исследовательским инструментом, нежели рутинной клинической практикой.
При фМРТ контрастный сигнал, получаемый из T2* взвешенных изображений, используется для определения областей головного мозга, активированных во время выполнения заданий пациентом. Внутренний контрастный сигнал называется BOLD-контрастом и зависит от степени насыщения крови кислородом, который, в свою очередь, напрямую связан с метаболизмом нейрональных клеток. При выполнении определенной задачи во время исследования региональная потребность в глюкозе в мозге возрастает и уровень BOLD-сигнала соответственно увеличивается. Поскольку дезоксегинированная кровь является парамагнетиком, T2* подавляется локальными магнитными полями, так как является чувствительным к ним. Быстрая инфузия оксигенированной крови происходит в ответ на повышение нейрональной активности, что вызывает увеличение Т2* сигнала. Важным аспектом изменения сигнала является то, что у Т2* отсутствует собственный базовый сигнал, поэтому существует потребность статистического сравнения изменения сигнала от базового до сигнала во время выполнения заданий (Беляев А. с соавт., 2014; Саломатина Т. A. с соавт., 2018; Ананьева Н. И. с со- авт., 2019).
Задания во время фМРТ сканирования могут быть различными, но наиболее распространенными являются блоковые, при которых выполнение определенных задач чередуется с периодом покоя. Данный подход необходим для того, чтобы изолировать области, которые показывают повышенный BOLD-сигнал во время выполнения заданий (например, движения руки) по сравнению с состоянием покоя. Задания требуют повторения для обеспечения более точного результата. Количество повторений может варьироваться в зависимости от общего времени сканирования и периодов предъявления заданий. Данные фМРТ сканирования анализируются как временные ряды чередующихся блоков, и происходит сравнение изменения уровня сигнала между различными условиями (Poldrack R. A., Mumford J. A., Nichols T. E., 2011).
Каждый 3D-пиксель (воксель) пространства изображения имеет пороговое значение для достижения статистического Р-значения, которое определяется пользователем и кроме того дополнительно ограничивается требованием, чтобы это Р-значение было достигнуто определенным числом соседних вокселов. Статистическая карта, представляющая собой регионы активации в ответ на выполненные задания, должна быть скоррегистрирована со сканами высокого разрешения так, чтобы функциональная активность могла быть соотнесена анатомически с поражением, общей анатомией головного мозга и даже с расположением сосудов, которые могут быть затронуты во время хирургического вмешательства. На сегодняшний день в клинической практике наиболее часто используются однократные градиентные эхо-планарные изображения для генерации T2* BOLD из-за высокого отношения контраста к шуму, однако повышенная восприимчивость Т 2* к неоднородному магнитному полю приводит к потере сигнала в областях головного мозга, близких к костям или воздуху. По этой причине частым является потеря сигнала в нижней височной доле, что значительно осложняет интерпретацию полученных данных о роли этой области при выполнении языковых задач. Поэтому специалист, занимающийся языковым картированием, должен проверять полученные данные и предупредить нейрохирургов о возможном ложноотрицательном расположении в нижней височной доле (Bookheimer S., 2007). Кроме того, аномальный кровоток, вследствие, например, каверной или других сосудистых патологий, также может вызывать потерю сигнала.