radiologyРадиология — практикаRadiology - Practice2713-0118Центральный научно-исследовательский институт лучевой диагностики10.52560/2713-0118-2026-1-60-80radiology-817Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL RESEARCHВозможности МР-трактографии в прогнозировании двигательных и речевых нарушений у пациентов с диффузным аксональным повреждениемThe Capabilities of MR Tractography in Predicting Motor and Speech Disorders in Patients with Diffuse Axonal Injuryhttps://orcid.org/0000-0001-6384-7960АфандиевР. М.AfandievR. M.

Афандиев Рамин Малик оглы - врач отделения рентгеновских и радиоизотопных методов диагностики.

Москва

Ramin M. Afandiev - Doctor of Department of X-ray and Radioisotope Diagnostic methods, N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia.

Moscow

rafandiev@nsi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0516-3613ЗахароваН. Е.ZakharovaN. E.

Захарова Наталья Евгеньевна - доктор медицинских наук, профессор РАН, главный научный сотрудник, отделения рентгеновских и радиоизотопных методов диагностики.

Москва

Natalia E. Zakharova - M. D. Med., Professor of the Russian Academy of Sciences, Chief Research Fellow, Department of X-ray and Radioisotope Diagnostic Methods, N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia.

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-4803-6948ПогосбекянЭ. Л.PogosbekyanE. L.

Погосбекян Эдуард Леонидович - медицинский физик отделения рентгеновских и радиоизотопных методов диагностики.

Москва

Eduard L. Pogosbekyan - Medical Physicis of Department of X-ray and Radioisotope Diagnostic methods, N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia.

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-8924-7346БаталовА. И.BatalovA. I.

Баталов Артем Игоревич - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отделения рентгеновских и радиоизотопных методов диагностики.

Москва

Artem I. Batalov - Ph. D. Med., Senior Research Fellow, Department of X-ray and Radioisotope Diagnostic methods, N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia.

Moscow

https://orcid.org/0000-0003-2684-8344ЦарукаевБ. А.TsarukaevB. A.

Царукаев Батрадз Ацамазович – нейрохирург.

Москва

Batradz A. Tsarukaev - Neurosurgeon N. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia.

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-4480-0275ПронинИ. Н.ProninI. N.

Пронин Игорь Николаевич - доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, заведующий отделением рентгеновских и радиоизотопных методов диагностики.

Москва

Igor' N. Pronin - M. D. Med., Professor, Academician of the Russian Academy of Sciences, Head of Department of X-ray and Radioisotope Diagnostic Methods, N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of Russia.

Moscow

ФГАУ «НМИЦ нейрохирургии им. ак. Н.Н. Бурденко» Минздрава РоссииРоссияBurdenko National Medical Research Center of Neurosurgery of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian Federation202627022026016080Copyright © Афандиев Р.М., Захарова Н.Е., Погосбекян Э.Л., Баталов А.И., Царукаев Б.А., Пронин И.Н., 20262026Афандиев Р.М., Захарова Н.Е., Погосбекян Э.Л., Баталов А.И., Царукаев Б.А., Пронин И.Н.Afandiev R.M., Zakharova N.E., Pogosbekyan E.L., Batalov A.I., Tsarukaev B.A., Pronin I.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.radp.ru/jour/article/view/817

Актуальность настоящего исследования обусловлена необходимостью разработки объективного нейровизуализационного критерия для ранней диагностики и прогнозирования отдаленных неврологических исходов у пациентов с диффузным аксональным повреждением (ДАП). Комплексная оценка состояния основных проводящих путей с применением современных методов визуализации диффузионно-тензорной МРТ (ДТ МРТ) и HARDI-CSD и последующим катамнестическим наблюдением является новым и перспективным направлением в нейротравматологии.

Цель исследования

Цель исследования. Проанализировать взаимосвязь параметра фракционной анизотропии (FA) в кортикоспинальных и аркуатных трактах белого вещества головного мозга с основными показателями неврологического статуса и функциональными исходами у пациентов с острым ДАП.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследование включены 74 пациента с ДАП и 12 здоровых добровольцев. Всем пациентам с ДАП в остром периоде (до 1 месяца) черепно-мозговой травмы (ЧМТ) была проведена ДТ МРТ, а также выполнена последовательность МРТ HARDI-CSD. Исследовали усредненный параметр FA на всем протяжении кортикоспинальных и аркуатных трактов с последующим сопоставлением с отдаленными функциональными исходами (не ранее чем через 3 месяца после травмы).

Результаты

Результаты. Выявлены достоверные различия параметра FA (p < 0,001) у здоровых добровольцев и пациентов с ДАП, а также у пациентов с двигательными/речевыми нарушениями и без них. У пациентов с неблагоприятным исходом отмечалось достоверное снижение параметра FA в кортикоспинальных (p < 0,001) и аркуатных трактах (p = 0,003–0,007) по сравнению с группой благоприятного исхода. Снижение FA в остром периоде травмы в кортикоспинальных трактах до значений 0,47–0,54 продемонстрировало высокую информативность в прогнозировании двигательных нарушений (AUC = 0,98–0,99), тогда как снижение FA в остром периоде травмы в аркуатных трактах до 0,39–0,45 ассоциировалось с речевыми нарушениями (AUC = 0,90–0,95).

Выводы

Выводы. Параметр FA является информативным для дифференцирования здоровых и поврежденных проводящих путей головного мозга, а также прогнозирования исхода при ДАП.

The relevance of this study is driven by the need to develop an objective neuroimaging criterion for the early diagnosis and prediction of long-term neurological outcomes in patients with diffuse axonal injury (DAI). A comprehensive assessment of the condition of major neural pathways using modern imaging techniques such as diffusion tensor MRI (DTI) and HARDI-CSD, followed by follow-up observation, represents a new and promising direction in neurotrauma.

Aim

Aim. To analyze the relationship between fractional anisotropy (FA) parameters in the corticospinal and arcuate tracts of the cerebral white matter and key neurological status indicators and functional outcomes in patients with acute diffuse axonal injury (DAI).

Materials and Methods

Materials and Methods. The study included 74 patients with DAI and 12 healthy volunteers. In the acute phase (within 1 month) of traumatic brain injury (TBI), all DAI patients underwent diffusion tensor MRI (DTI), and an HARDI-CSD MRI sequence was also performed. The study involved analyzing the mean fractional anisotropy (FA) parameter along the entire length of the corticospinal and arcuate tracts, with subsequent correlation to long-term functional outcomes (assessed no earlier than 3 months post-injury).

Results

Results. Significant differences in FA parameters (p < 0.001) were found between healthy volunteers and DAI patients, as well as between patients with and without motor/speech impairments. Patients with unfavorable outcomes showed significant decrease in FA parameters in both corticospinal (p < 0.001) and arcuate tracts (p = 0.003–0.007) compared to the favorable outcome group. Reduction of FA in corticospinal tracts to 0.47–0.54 during the acute injury phase demonstrated high predictive value for motor impairments (AUC = 0.98–0.99), while decrease in arcuate tract FA to 0.39—0.45 was associated with speech disorders (AUC = 0.90–0.95).

Conclusion

Conclusion. The FA parameter is informative for differentiating between healthy and impaired cerebral pathways and predicting outcomes in DAI.

трактографиядиффузнoe аксональное повреждениекортикоспинальный трактаркуатный трактTractographyDiffuse Axonal InjuryCorticospinal TractArcuate TractReferencesАфандиев Р. М., Захарова Н. Е., Погосбекян Э. Л., Потапов А. А., Пронин И. Н. Диффузиoннo-тeнзoрная и диффузиoннo-куртoзиcнaя магнитно-резонансная томография в oцeнкe диффузнoгo aкcoнaльнoгo пoврeждeния (обзор литературы) // Радиология — практика. 2022. № 1. С. 77–90. DOIAfandiev R. M., Zakharova N. E., Pogosbekyan E. L., Potapov A. A., Pronin I. N. Diffusion-tensor and Diffusion-kurtosis Magnetic Resonance Imaging in the Assessment of Diffuse Axonal Injury (Literature Review). Radiology — Prac­ tice. 2022;(1):77-90. (In Russ.). DOIЗахарова Н. Е., Потапов А. А., Корниенко В. Н., Пронин И. Н., Зайцев О. С., Гаврилов А. Г., Фадеева Л. М, Ошоров А. В., Сычев А. А, Такуш С. В. Динамическое исследование структуры мозолистого тела и кортикоспинальных трактов с помощью диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии при диффузном аксональном повреждении // «Вопросы нейрохирургии» имени Н. Н. Бурденко. 2010. Т. 3. C. 3–9.Zakharova N. E., Potapov A. A., Kornienko V. N., Pronin I. N., Zaytsev O. S., Gavrilov A. G., Fadeeva L. M., Oshorov A. V., Sychev A. A., Takush S. V. Dinamic assessment of corpus callosum and corticospinal tracts structure using diffusion-tensor MRI in diffuse axonal injury. Burdenko's Journal of Neurosurgery. 2010;(3):3-9. (In Russ.).Захарова Н. Е., Потапов А. А., Пронин И. Н., Данилов Г. В., Александрова Е. В., Фадеева Л. М., Погосбекян Э. Л., Баталов А. И. Изменения параметров диффузионно-куртозисной МРТ у пациентов с диффузным аксональным повреждением // «Вопросы нейрохирургии» имени Н. Н. Бурденко. 2019. Т. 3. C. 5–16. DOIZakharova N. E., Potapov A. A., Pronin I. N., Danilov G. V., Alexandrova E. V., Fadeeva L. M., Pogosbekyan E L., Batalov A. I. Diffusion kurtosis imaging in diffuse axonal injury. Burdenko's Journal of Neurosurgery. 2019;83(3):5-16. (In Russ.). DOIDick A. S., Tremblay P. Beyond the arcuate fasciculus: consensus and controversy in the connectional anatomy of language. Brain. 2012;135(Pt 12):3529-50. DOIDick A. S., Tremblay P. Beyond the arcuate fasciculus: consensus and controversy in the connectional anatomy of language. Brain. 2012;135(Pt 12):3529-50. DOIJang S. H., Kim S. Y. Injury of the Corticospinal Tract in Patients with Mild Traumatic Brain Injury: A Diffusion Tensor Tractography Study. J. Neurotrauma. 2016;33(19):1790-1795. DOIJang S. H., Kim S. Y. Injury of the Corticospinal Tract in Patients with Mild Traumatic Brain Injury: A Diffusion Tensor Tractography Study. J. Neurotrauma. 2016;33(19):1790-1795. DOIJang S. H., Seo Y. S. Difference between injuries of the corticospinal tract and corticoreticulospinal tract in patients with diffuse axonal injury: a diffusion tensor tractography study. Int. J. Neurosci. 2020;130(2):124-129. DOIJang S. H., Seo Y. S. Difference between injuries of the corticospinal tract and corticoreticulospinal tract in patients with diffuse axonal injury: a diffusion tensor tractography study. Int. J. Neurosci. 2020;130(2):124-129. DOIKim S. H., Jang S. H. Prediction of aphasia outcome using diffusion tensor tractography for arcuate fasciculus in stroke. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2013;34(4):785-90. DOIKim S. H., Jang S. H. Prediction of aphasia outcome using diffusion tensor tractography for arcuate fasciculus in stroke. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2013;34(4):785-90. DOIKrieg J. L., Leonard A. V., Turner R. J., Corrigan F. Identifying the Phenotypes of Diffuse Axonal Injury Following Traumatic Brain Injury. Brain Sci. 2023;13 (11):1607. DOIKrieg J. L., Leonard A. V., Turner R. J., Corrigan F. Identifying the Phenotypes of Diffuse Axonal Injury Following Traumatic Brain Injury. Brain Sci. 2023;13 (11):1607. DOILiégeois F. J., Mahony K., Connelly A., Pigdon L., Tournier J. D., Morgan A. T. Pediatric traumatic brain injury: language outcomes and their relationship to the arcuate fasciculus. Brain Lang. 2013;127(3):388-98. DOILiégeois F. J., Mahony K., Connelly A., Pigdon L., Tournier J. D., Morgan A. T. Pediatric traumatic brain injury: language outcomes and their relationship to the arcuate fasciculus. Brain Lang. 2013;127(3):388-98. DOIMormina E., Longo M., Arrigo A., Alafaci C., Tomasello F., Calamuneri A., Marino S., Gaeta M., Vinci S. L., Granata F. MRI Tractography of Corticospinal Tract and Arcuate Fasciculus in High-Grade Gliomas Performed by Constrained Spherical Deconvolution: Qualitative and Quantitative Analysis. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2015;36(10):1853-8. DOIMormina E., Longo M., Arrigo A., Alafaci C., Tomasello F., Calamuneri A., Marino S., Gaeta M., Vinci S. L., Granata F. MRI Tractography of Corticospinal Tract and Arcuate Fasciculus in High-Grade Gliomas Performed by Constrained Spherical Deconvolution: Qualitative and Quantitative Analysis. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2015;36(10):1853-8. DOISingh M., Jeong J., Hwang D., Sungkarat W., Gruen P. Novel diffusion tensor imaging methodology to detect and quantify injured regions and affected brain pathways in traumatic brain injury. Magn. Reson. Imaging. 2010;28(1):22-40. DOISingh M., Jeong J., Hwang D., Sungkarat W., Gruen P. Novel diffusion tensor imaging methodology to detect and quantify injured regions and affected brain pathways in traumatic brain injury. Magn. Reson. Imaging. 2010;28(1):22-40. DOITournier J., Calamante F., Connelly A. MRtrix: Diffusion tractography in crossing fiber regions. International Journal of Imaging Systems and Technology. 2012;22(1):53-66. DOITournier J., Calamante F., Connelly A. MRtrix: Diffusion tractography in crossing fiber regions. International Journal of Imaging Systems and Technology. 2012; 22(1):53-66. DOIWallace E. J., Mathias J. L., Ward L. Diffusion tensor imaging changes following mild, moderate and severe adult traumatic brain injury: a meta-analysis. Brain Imaging Behav. 2018 Dec;12(6): 1607-1621. DOIWallace E. J., Mathias J. L., Ward L. Diffusion tensor imaging changes following mild, moderate and severe adult traumatic brain injury: a meta-analysis. Brain Imaging Behav. 2018 Dec;12(6):1607-1621. DOIWesson A. J., Yu Zhang A. R., Wang Han, Kasprisin A., Martinson S., Cheng J., Weiner M., Yesavage J. A., Folio L. Mild traumatic brain injury and conduction aphasia from a close proximity blast resulting in arcuate fasciculus damage diagnosed on DTI tractography. Mil Med. 2009;174(11):v-vi.Wesson A. J., Yu Zhang A. R., Wang Han, Kasprisin A., Martinson S., Cheng J., Weiner M., Yesavage J. A., Folio L. Mild traumatic brain injury and conduction aphasia from a close proximity blast resulting in arcuate fasciculus damage diagnosed on DTI tractography. Mil Med. 2009;174(11):v-vi.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.