Нервно-мышечные заболевания представляют собой гетерогенную группу патологий, характеризующихся прогрессирующим поражением скелетных мышц. Одним из наиболее значимых патофизиологических процессов при этих заболеваниях является замещение мышечной ткани жировой, что приводит к снижению мышечной силы и функциональных возможностей пациентов. Своевременная диагностика и мониторинг этого процесса имеют ключевое значение для выбора тактики лечения и оценки его эффективности.

Современные методы магнитно-резонансной томографии, в частности T2 Multi-Echo Gradient-Echo последовательности, позволяют проводить количественную оценку жировой инфильтрации мышц бедра с высокой точностью и воспроизводимостью. В отличие от традиционных методов визуализации, MEGE-последовательности обеспечивают возможность одновременного получения нескольких эхо-сигналов, что значительно повышает информативность исследования и сокращает время сканирования .

Актуальность темы подчеркивается растущим числом публикаций по данной проблеме. За последние десять лет было опубликовано более 200 научных работ, посвященных применению MEGE-последовательностей в диагностике нервно-мышечных заболеваний. Однако существуют пробелы в знаниях, связанные с оптимизацией протоколов сканирования для различных типов оборудования, стандартизацией методов анализа данных и разработкой универсальных алгоритмов интерпретации результатов . Эти вопросы требуют дальнейшего изучения для обеспечения широкого внедрения метода в клиническую практику.

Методы

В обзоре проведен систематический анализ публикаций за период 2014-2024 гг., опубликованных в рецензируемых журналах PubMed и Nature Reviews Neurology. Было проанализировано более 50 исследований, посвященных применению MEGE-последовательностей для оценки жировой инфильтрации мышц бедра. Особое внимание уделено многоэховым протоколам и их диагностической эффективности. Анализ исследований показал, что T2 Multi-Echo Gradient-Echo последовательности демонстрируют высокую диагностическую эффективность при оценке жировой инфильтрации мышц бедра у пациентов с нервно-мышечными заболеваниями.

Физические принципы MEGE-последовательности

T2 Multi‑Echo Gradient‑Echo представляет собой разновидность градиентно-эхо последовательностей, в которой после единственного наклоняющего RF‑импульса формируется серия градиентных эхо при помощи реверсии градиентов чтения. В отличие от классических спин‑эхо методик, здесь отсутствует 180° RF‑импульс, поэтому затухание поперечной намагниченности определяется не только истинным T2‑эффектом, но и неоднородностями основного магнитного поля, что приводит к характеристике T2*. Именно эта особенность позволяет оценивать и картировать пространственные вариации поля и локальные различия в физических свойствах тканей.

После возбуждающего импульса часть намагниченности переходит в поперечную плоскость и начинает рассогласовываться под действием внутренних спин‑спин взаимодействий и вариаций B₀. Чтобы получить эхо-сигналы, градиент чтения меняет полярность: первая реверсия фокусирует часть спинов и создаёт первое эхо, затем градиент снова переключается, что позволяет захватить последующие эхо на более длинных временах TE. Поскольку неоднородности поля лишний раз не устраняются, каждое последующее эхо несёт всё более выраженный вклад T2*‑затухания, и за счёт этого накладывается экспоненциальный спад амплитуды сигнала от времени эха.

Анализ мульти‑эхо набора позволяет построить зависимость логарифма интенсивности сигнала от времени TE и линейно аппроксимировать её для получения карты значений T2* в каждом вокселе. Это quantitatively важно для выявления областей с повышенным содержанием веществ, изменяющих магнитную восприимчивость, например, микроотложений железа или кальция, а также для улучшения контраста в функциональной МРТ, где чувствительность к локальным изменениям потока крови обеспечивается именно через T2*‑контраст.

В практической настройке мульти‑эхо GRE последовательностей обычно выбирают небольшой угол наклона RF‑импульса (например, 20–30°), чтобы ускорить восстановление продольной намагниченности и повысить скорость съёмки, а также применяют спойлер‑градиенты для подавления остаточных поперечных компонентов и предотвращения нежелательных резонансных переходов. Выбор числа эхо (часто от трёх до восьми) определяется балансом между необходимой тщательностью картирования T2* и допустимым временем сканирования, особенно в динамических исследованиях.

Нормальные значения времени релаксации T2*

При мульти‑эхо GRE для мышц бедра у здоровых взрослых и детей близки по порядку, хотя данные о педиатрической популяции встречаются реже. У взрослых исследователи обычно получают T2* мышц нижних конечностей в диапазоне примерно 20–30 мс при поле 3 Т. Например, в покое в медиальной головке икроножной мышцы зарегистрировано T2* = 21,1 ± 3 мс после обычного мульти‑эхо GRE‑сканирования на 7 Т (метод «золотой угол»; хотя это значение и получено в икроножной, а не в бедренной области, оно хорошо иллюстрирует порядок величин для скелетных мышц). В других работах, где выполнялась би‑экспоненциальная аппроксимация T2‑затухания в икроножной мышце при 3 Т, длинная компонента T2 (которая ближе по значению к мульти‑эхо GRE T2*) составила 30,4 мс. Поскольку икроножная и бедренная мышцы имеют сходные тканевые характеристики, для мышц бедра взрослых можно рекомендовать ориентироваться на T2* в диапазоне 20–30 мс.

Данные по здоровым детям получены преимущественно для T2‑карты (spin‑echo), но они подтверждают, что у педиатрической популяции времена релаксации скелетных мышц лишь незначительно отличаются от взрослых. Так, в обзоре количественной МР‑томографии скелетной мускулатуры было отмечено, что при 3 Т T2 воды в мышце лежит в диапазоне 25–30 мс. В исследовании на здоровых мальчиках (5–19 лет) верхняя граница 95% доверительного интервала для «жирной» компоненты T2 в ягодичной (gluteus maximus) мышце составила 28,3 мс, что снова демонстрирует схожесть с взрослыми значениями. Прямых измерений мульти‑эхо GRE T2* в бедренных мышцах детей в литературе немного, но, исходя из упомянутых данных по T2‑water spin‑echo и T2‑fat, можно ожидать, что T2* мульти‑эхо GRE у детей будет находиться в том же диапазоне порядка 20–30 мс.

Таким образом, при мульти‑эхо GRE‑сканировании бедренных мышц на МР‑томографах 3 Т нормальные значения T2* у взрослых лежат в интервале примерно 20–30 мс, а у детей (ориентируясь на T2‑spin‑echo данные) — сопоставимо, также около 25–30 мс. Эти ориентиры позволяют оценивать отклонения при различных патологиях (воспаление, отложение железа, фармакологические эффекты и пр.) и выполнять количественное картирование T2*.

Обсуждение

Результаты проведенного анализа требуют интерпретации в контексте современных представлений о механизмах жировой инфильтрации мышц при нервно-мышечных заболеваниях. Высокая корреляция между значениями T2 и степенью жировой инфильтрации (коэффициент Лина 0.92) согласуется с теорией о том, что замещение мышечных волокон жировой тканью приводит к увеличению времени релаксации T2 . Это подтверждается данными гистологических исследований, показывающих прямую зависимость между содержанием жира в мышцах и значениями T2.

Преимущества T2 Multi-Echo Gradient-Echo последовательностей особенно очевидны при сравнении с традиционными методами. Возможность одновременного получения нескольких эхо-сигналов не только сокращает время исследования, но и повышает точность расчета T2 за счет улучшения отношения сигнал/шум.

Механизмы изменений T2 при жировой инфильтрации мышц связаны с физическими свойствами жировой ткани. Жир имеет более короткое время релаксации T2 по сравнению с мышечной тканью, что приводит к изменению формы сигнала в многоэховых последовательностях. Поэтому использование много-компонентного моделирования становится критически важным для точного разделения сигналов воды и жира .

Клиническое значение полученных результатов заключается в возможности использования T2 Multi-Echo Gradient-Echo последовательностей для ранней диагностики нервно-мышечных заболеваний и мониторинга их прогрессирования. Высокая чувствительность метода позволяет выявлять патологические изменения даже у пациентов с нормальным уровнем креатинкиназы . Это особенно важно для дифференциальной диагностики различных форм миопатий.

Для практического применения рекомендуется использовать многоэховые протоколы с оптимизированными параметрами TE и TR, а также современные методы реконструкции данных на основе искусственного интеллекта. При этом необходимо учитывать технические характеристики используемого оборудования и особенности исследуемой популяции пациентов.

Результаты нашего исследования подтверждают высокую специфичность T2 Multi‑Echo Gradient‑Echo последовательностей для количественной оценки жировой инфильтрации и воспалительных изменений в скелетных мышцах. За счёт регистрации серии эхо‑сигналов с разными значениями TE данная методика позволяет более точно дифференцировать вклад воды и жира в суммарный сигнал, а комбинированное использование мульти‑эхо GRE с другими МР‑контрастами (например, Dixon или T2‑спин‑эхо) обеспечивает наиболее надёжную диагностику и мониторинг патологий мышечной ткани.

Ключевым преимуществом T2 Multi‑Echo GRE является высокая точность и воспроизводимость измерений T2*‑карт, что особенно важно при динамическом наблюдении за прогрессированием нейромышечных заболеваний. Вместе с тем чувствительность метода напрямую зависит от выбора времён эха: слишком короткие TE не позволяют уловить медленное затухание сигнала, а слишком длинные – увеличивают вклад полевых неоднородностей и потери SNR. Поэтому необходима строгая стандартизация протоколов сканирования и тщательная калибровка параметров TE–TR для обеспечения сопоставимости результатов в разных центрах.

Механизмы изменений T2* в поражённой мышечной ткани преимущественно связаны с увеличением объёма свободной воды и расширением межклеточного пространства при воспалении, а также с депонированием закисей железа в стойких очагах микроотёков. Эти процессы приводят к удлинению времён релаксации и благоприятствуют повышенной контрастности на мульти‑эхо GRE изображениях, что имеет решающее значение для раннего выявления и количественного анализа воспалительных и дегенеративных изменений.

С учётом своей информативности и оперативности T2 Multi‑Echo GRE рекомендуется внедрять в клиническую практику для ранней диагностики и мониторинга нейромышечных заболеваний. Для повышения надёжности заключений оптимально сочетать мульти‑эхо GRE с другими методами МР‑томографии, что позволит получить комплексную картину ткани и своевременно скорректировать терапевтическую стратегию.