а) Определения:
• Ростральный: краниальный (т.е. расположенный со стороны головного конца эмбриона)
• Каудальный: хвостовой (т.е. расположенный со стороны тазового конца эмбриона)
б) Основные этапы эмбриогенеза головного мозга плода:
1. Нейруляция:
• Из клеток эктодермы образуются дорсальная и срединная нервные пластинки:
о Развиваются и затем сливаются нервные валики → нервная трубка + нервный гребень
• Нервная трубка → головной мозг, спинной мозг
• Нервный гребень → периферические нервы, вегетативная нервная система
• Нарушения нейруляции:
о Анэнцефалия
о Цефалоцеле
о Миеломенингоцеле
о Мальформация Киари 2-го типа: нарушение нейруляции заднего мозга
2. Пролиферация нейронов:
• Начинается в ромбовидном мозге; нейроэпителиальная пролиферация → нейроны, глиальные клетки, эпендимальные клетки:
о Нейроны, «появляющиеся на свет» в вентрикулярной зоне (вокруг центрального отверстия), называются молодыми нейронами:
- Они перемещаются в центробежном направлении, образуя зону мантии (т.е. зачаток серого вещества)
- Аксоны, идущие на периферию к зоне мантии, образуют краевую зону (т.е. зачаток белого вещества)
- Белое вещество расположено снаружи, серое вещество - внутри
о Глиобласты → астроциты, олигодендроциты:
- Обеспечивают метаболизм нейронов/выполняют структурную, поддерживающую функцию
о Эпендимальная клеточная линия → желудочки/спинно-мозговой канал:
- Продуцируют цереброспинальную жидкость (ЦСЖ)
• Нарушения пролиферации нейронов:
о Голопрозэнцефалия (ГПЭ)
о Агенезия мозолистого тела (АМТ)
о Нарушение развития гипофиза о Синдром Денди-Уокера (СДУ)
о Ромбэнцефалосинапсис
Двустороннее закрытие нервной трубки. Передний невропор закрывается к 24-му дню, задний - к 25-му дню.
Последовательное развитие мозговых пузырей происходит параллельно с увеличением размеров головного конца эмбриона, в этот период плоский эмбриональный диск в профиль выглядит изогнутым, а в поперечном сечении представляет собой трубку. Мозговые пузыри - предшественники зрелого головного мозга. Передний, или prosencephalon (зеленый), дает начало переднему мозгу; средний, или mesencephalon (фиолетовый), -среднему мозгу; задний, или rhombencephalon (голубой), - ромбовидному мозгу.
Изображение, полученное при 3D УЗИ: видны внешние контуры 7-недельного эмбриона с легко узнаваемым головным концом. Брюшная стенка закрыта, желточный мешок отсоединен, пуповина сформирована. Туловище имеет относительно небольшой размер, зачатки конечностей еще не сформированы, но, как показано выше, из нервной трубки уже развились предшественники переднего, среднего и заднего мозга.
При ТВУЗИ эмбриона на сроке гестации 8 нед. 2 дня видны первичные мозговые пузыри. Представленный вариант нормы, полученный с использованием современного оборудования с высоким разрешением, не следует ошибочно принимать за ГПЭ или другие пороки развития головного мозга.
По мере дальнейшего роста эмбриона передний мозг (prosencephalon) дает начало вторичным мозговым пузырям: конечному (telencephalon) и промежуточному (diencephalon) мозгу. Средний мозг (mesencephalon) удлиняется, а ромбовидный (rhombencephalon) дает начало вторичным мозговым пузырям: заднему (metencephalon) и промежуточному (myelencephalon) мозгу. В это же время появляются несколько изгибов нервной трубки, повторяющих форму развивающегося черепа.
3. Гистогенез:
• Процессы пролиферации, миграции, дифференцировки → развитие зрелой коры больших полушарий головного мозга
• Особенности нейроэпителия полушарий головного мозга, отличающие его от других частей нервной трубки:
о Состоит из нескольких слоев (шесть в новой коре доминантного полушария)
о Выворачивание серого/белого вещества:
- В отличие от остальных отделов ЦНС, в больших полушариях головного мозга белое вещество расположено внутри, серое - снаружи
- Механизм до конца неизвестен
• Специфический нейрогенез мозжечка → серое вещество коры мозжечка/глубокие ядра мозжечка
• Нарушения гистогенеза:
о Аномалии гистогенеза центрального серого вещества головного мозга - одна из причин стеноза сильвиева водопровода (ССВ)
4. Миграция нейронов:
• Пик активности - 11-15-я недели беременности:
о Большая часть нейронов достигает окончательного местоположения к 24-й неделе
о Миграция продолжается до 35-й недели
• После пролиферации нейроны перемещаются по специальному пути из волокон радиальной глии → организация слоев коры:
о Выворачивание 6 слоев, в ходе которого нейроны, мигрировавшие последними, располагаются снаружи от мигрировавших ранее
о Процесс регулируется несколькими генами и циркулирующими в крови факторами
• Нарушения процесса миграции:
о Микроцефалия
о Мегалэнцефалия
о Гетеротопия
о Дисплазия коры головного мозга
о Лиссэнцефалия: прекращение миграции нейронов
о Факоматоз
5. Миелинизация:
• Может выявляться с 20-й недели
• Происходит в определенном порядке:
о Каудальная → краниальная, глубокая → поверхностная, задняя → передняя
• Продолжается и у взрослых
Изображение другого, более зрелого эмбриона на сроке гестации 9 нед. 6 дней в срединной сагиттальной плоскости. Показан дальнейший рост и формирование нервной трубки с образованием нескольких изгибов, повторяющих форму развивающегося черепа. Важно понимать, что для этого срока гестации данная картина является нормой.
К 12-й неделе гестации сосудистое сплетение заполняет большую часть полости желудочка, паренхима мозга тонкая и гладкая. Сосудистое сплетение на изображении в аксиальной плоскости по форме напоминает бабочку, крылья которой образуют сосуды. Эта картина подтверждает наличие двух формирующихся полушарий головного мозга.
При ТАУЗИ в сагиттальной плоскости на 13-й неделе гестации визуализируются нормально развивающиеся таламус, средний мозг и ствол мозга. Интракраниальное пространство (будущий IV желудочек) выявляется между стволом мозга и сосудистым сплетением IV желудочка. Оценка интракраниального пространства делает возможным раннее выявление пороков развития, связанных с незаращением нервной трубки.
При ТАУЗИ эмбриона на сроке гестации 13 нед. 1 день видны полушария головного мозга, полностью разделенные серпом большого мозга. Внутри костей, формирующих глазницы, визуализируются глазные яблоки. Между яркими эхосигналами от верхней и нижней челюсти заметна ротовая полость.
К 18-й неделе плащ полушарий конечного мозга выглядит практически гладким, единственные углубления представлены «пальцевым вдавлением» сильвиевой борозды и небольшим углублением в месте развития теменно-затылочной борозды. Последнее соответствует анатомической точке, с помощью которой можно измерить ширину бокового желудочка.
При ТАУЗИ в сагиттальной плоскости у плода на 20-й неделе гестации отчетливо визуализируется нормальное развитие структур средней линии. Получение подобных изображений не входит в обязательную программу исследований II триместра, однако на них можно легко увидеть лицо плода в профиль.
При УЗИ во фронтальной плоскости на 22-й неделе гестации показано другое нестандартное, но легко получаемое изображение, которое дает возможность увидеть головной мозг плода. При повороте датчика на 90° из стандартной аксиальной плоскости можно оценить симметричность больших полушарий головного мозга, желудочки и плащ полушарий мозга. Измерение большой цистерны в данной плоскости не представляется возможным, так как она искусственно углубляется за счет погружения в большое затылочное отверстие.
6. Формирование покрышек (оперкулизация):
• Развитие островковой доли коры больших полушарий и новообразование складки сильвиевой борозды
• В период 11-28 нед.
• Нарушение оперкулизации:
о Дефекты речи и нарушение смыслового восприятия языка
7. Формирование извилин и борозд:
• In vivo происходит раньше, чем можно выявить с помощью методов лучевой диагностики:
о Методы лучевой диагностики позволяют обнаружить структуры спустя 4-6 нед.
• Срок беременности, к которому структуры становятся видны при проведении лучевой диагностики:
о Мозолистое тело: УЗИ - 14 нед., МРТ - 22 нед.
о Сильвиева борозда: УЗИ - 18 нед., МРТ - в 24 нед.
о Теменно-затылочные структуры: УЗИ - 18 нед., МРТ -22-23 нед.
о Шпора: УЗИ - 18 нед., МРТ - 22-23 нед.
• Продолжается до конца 35-й недели
в) Большие полушарий, мозжечок и желудочки головного мозга плода:
1. Большие полушария головного мозга:
• Развитие хорды:
о Двуслойный зародышевый диск развивается в трехслойный, состоящий из эктодермы, мезодермы и энтодермы
о Из мезодермы развиваются средняя линия, полость и центральная трубка: хордальный отросток
о Хордальный отросток превращается в сплошную хорду
о Хорда и мезодерма дают начало формированию нервной пластинки
о Нервная пластинка растет в длину и ширину до 21-го дня, до начала нейруляции
• Формирование нервной трубки (первичная нейруляция):
о Валики нервной пластинки поднимаются, за счет чего между ними образуется вдавление (нервная бороздка)
о Слияние нервных валиков → нервная трубка:
- Клетки нервного гребня (произошедшие из нейроэктодермы) отделяются от нервной трубки во время слияния
о Какое-то время оба конца нервной трубки остаются незаращенными; их отверстия называются невропорами:
- Ростральные 2/3 нервной трубки → головной мозг
- Каудальная 1/3 нервной трубки → спинной мозг, нервы о Двустороннее закрытие нервной трубки начинается с затылочно-шейной области:
- Ростральный/передний невропор закрывается на 24-й день
- Каудальный/задний невропор закрывается на 25-й день
На схематическом изображении во фронтальной плоскости (но врезке - изображение аксиальной плоскости) видна ППП - маркер нормального развития средней линии головного мозга.
В период между 18-й и 37-й неделями гестации ППП должна быть видна на всех стандартных изображениях. Она представляет собой анэхогенное прямоугольное пространство, расположенное между передними рогами боковых желудочков. Полость также визуализируется во фронтальной плоскости при трансабдоминальном или трансвагинальном исследованиях.
При интерпретации данного изображения существует опасность ошибочно принять нормальную структуру свода мозга за ППП. В норме свод мозга визуализируется и в отсутствие полости. Столбы свода мозга видны ниже места обычного расположения полости (со стороны основания черепа). Они формируют серию параллельных друг другу черных и белых линий вокруг интактной средней линии. ППП - прямоугольная структура, прерывающая эхосигнал от средней линии.
Сильвиева борозда - одно из наиболее легко различимых вдавлений коры головного мозга плода. У плода в 19 нед. гестации сильвиева борозда визуализируется как неглубокий желобок на поверхности мозга. Она образует 2 тупых угла с поверхностью островковой доли. Плащ больших полушарий на этом сроке еще довольно гладок. По мере роста головного мозга сильвиева борозда углубляется, а на поверхности плаща больших полушарий образуются извилины.
По мере роста головного мозга и появления извилин на поверхности больших полушарий сильвиева борозда углубляется, и ее профиль приобретает квадратную форму, напоминая открытую коробку. Срок гестации - 25 нед. 3 дня.
На примере данного плода на 28-й неделе гестации можно наблюдать процесс формирования покрышек и его результат - «закрытие» сильвиевой борозды. Дном «коробки» служит островковая доля, а стенками - лобная и теменная покрышки. Сильвиева борозда отделяет верхнюю часть теменной доли от нижней части височной. Поверхность больших полушарий головного мозга становится более исчерченной, на ней можно различить теменно-затылочную, поясную и неглубокие поверхностные извилины.
С увеличением срока гестации передний мозг становится значительно крупнее, чем средний и задний мозг. Конечный и промежуточный мозг развиваются из переднего мозга, из них в месте их соединения образуется большая часть головного мозга, расположенного в супратенториальном пространстве. Данное схематическое изображение иллюстрирует соотношение размеров головного мозга, развивающегося из переднего (зеленый), заднего (желтый) и продолговатого (голубой) мозга. Структуры среднего мозга не видны.
С увеличением срока гестации образуются множественные вторичные и третичные извилины, число борозд коры больших полушарий увеличивается, их строение усложняется.
На Т2-ВИ во фронтальной плоскости, полученном в III триместре, видны зрелые полушария головного мозга с хорошо развитыми поверхностными извилинами и бороздами и «закрытие» сильвиевой борозды развитыми покрышками.
• Первичные мозговые пузыри формируются к середине 4-й недели:
о Передний (prosencephalon)
о Средний (mesencephalon)
о Задний, или ромбовидный (rhombencephalon)
• Вторичные мозговые пузыри формируются на протяжении 5-й недели:
о Передний мозг (prosencephalon) → конечный мозг (спереди) + промежуточный мозг (сзади):
- Промежуточный мозг (diencephalon) → гипоталамус, таламус, задняя доля гипофиза, глаза
- Конечный мозг (telencephalon) → большие полушария головного мозга (разделенные сагиттальной бороздой), базальные ядра
о Ромбовидный мозг (rhombencephalon) → задний мозг (спереди) + продолговатый мозг (сзади)
- Задний мозг (metencephalon) → мост головного мозга + мозжечок
- Продолговатый мозг (myelencephalon) → собственно продолговатый мозг
• Трубка удлиняется одновременно с формированием мозговых пузырей; в отдельных областях формируются изгибы:
о Среднемозговой (мезэнцефалический) изгиб
о Шейный изгиб - в месте соединения ствола мозга и спинного мозга
о Мостовой изгиб развивается между среднемозговым и шейным изгибами
• Полушария головного мозга формируются к 11-й неделе:
о Изначально образуются из латеральных выпячиваний конечного мозга
о Быстро растут, накрывая промежуточный и средний мозг
• Полушария головного мозга соединены терминальной пластинкой («застежка» переднего невропора):
о Утолщение рострального конца терминальной пластинки → соединяющая пластинка + большая спайка:
- Соединяющая пластинка → передняя спайка
- Большая спайка → мозолистое тело, гиппокампальная спайка
• Гиппокампальная спайка объединяется с валиком мозолистого тела:
о Мозолистое тело полностью формируется к 20-й неделе:
- Оно состоит из четырех частей, спереди назад располагаются: клюв, колено, ствол, валик
2. Мозжечок:
• Утолщение крыловидной пластинки ромбовидного мозга → ромбовидные губы
• Ромбовидные губы в ходе активной пролиферации нейронов образуют полушария мозжечка
• Слияние ромбовидных губ → спайки мозжечка, образующие крышу IV желудочка
• Слияние полушарий мозжечка начинается с краниального отдела, в ходе чего к 9-й неделе формируются клочки мозжечка и узелок червя:
о Пролиферация и слияние продолжаются в каудальном направлении, завершаясь к 15-й неделе
• Клочково-узелковая борозда отделяет клочки от полушарий и узелка червя мозжечка
3. Желудочки:
• Полости внутри мозговых пузырей → желудочки в период 4-12 нед.:
о Боковые желудочки развиваются как выпячивания первичного желудочка конечного мозга
о III желудочек развивается из полости промежуточного мозга
о IV желудочек развивается из полости ромбовидного мозга
• Монроево отверстие соединяет III желудочек с боковым
• Сильвиев водопровод соединяет III и IV желудочки:
о Он развивается из полости среднего мозга
• Сосуды промежуточного и продолговатого мозга проникают в стенки желудочков → сосудистое сплетение
• Крыша IV желудочка:
о Сложноорганизованная структура
о Гребень развивающегося сосудистого сплетения делит крышу → передняя и задняя мембранозные области:
- Верхняя передняя часть врастает в сосудистое сплетение
- Нижняя задняя часть сохраняется неизменной, разрежение по средней линии → отверстие Мажанди
При ТВУЗИ можно точно оценить анатомическое строение головного мозга плода. К 21-й неделе гестации визуализируется мозолистое тело, образующее крышу ППП, расположенной между передними рогами боковых желудочков над III желудочком. Поясная извилина еще не развита.
Лучше всего мозолистое тело визуализируется в сагиттальной плоскости, однако его колено можно различить и на стандартном изображении в аксиальной плоскости на уровне ППП. При нормальном строении переднего мозга колено мозолистого тела образует загнутую часть «якоря». Веретено «якоря» формирует межполушарная борозда. Срок гестации - 28 нед.
При головном предлежании плода ТВУЗИ в III триместре беременности позволяет получить четкое изображение нормального строения головного мозга. На данном изображении поясная извилина расположена параллельно мозолистому телу, которое визуализируется на всем протяжении.
Для полного нейроанатомического исследования требуются изображения в нескольких плоскостях. На изображении во фронтальной плоскости на 24-й неделе гестации поверхность больших полушарий головного мозга выглядит достаточной гладкой. В то же время хорошо видны мозолистое тело и поясная извилина.
Позже, в III триместре беременности (плод на 31-й неделе гестации), желудочки приобретают значительно меньшие размеры, чем на изображениях на 20-й и 24-й неделях. Мозолистое тело утолщается и становится легче различимым. Поясные извилина и борозда достаточно развиты. Формирование покрышек сильвиевой борозды к этому сроку также завершается.
МРТ проводилась для оценки очагового расширения затылочного рога и позволила подтвердить диагноз дисплазии коры затылочной доли. При МРТ в сагиттальной плоскости по средней линии наблюдается нормальный изгиб мозолистого тела, окруженного поясной извилиной. При АМТ поясная извилина не формируется, а извилины медиальной поверхности больших полушарий головного мозга направлены радиально, эта картина получила название стеногирии.
При УЗИ с высоким разрешением в аксиальной плоскости на сроке гестации 25 нед. 3 дня видна хорошо развитая теменно-затылочная борозда. На поверхности полушарий головного мозга отмечается волнистость, начинают формироваться борозды выпуклой поверхности полушарий.
К 28-й неделе гестации теменно-затылочная борозда хорошо различима, волнистость поверхности головного мозга более выражена, заметны некоторые из названных борозд и извилин выпуклой поверхности полушарий головного мозга.
На МРТ на 30-й неделе гестации теменно-затылочная борозда четко различима, хорошо видны борозды выпуклой поверхности полушарий головного мозга, четко визуализируются центральная борозда и прилегающие извилины.
Шпорная борозда образуется на медиальной поверхности затылочной доли, ответвляясь от теменно-затылочной борозды. Лучше всего она видна при исследовании во фронтальной плоскости, так как ультразвуковой луч перпендикулярен плоскости прохождения борозды. На данном составном изображении видна гладкая кора медиальной поверхности затылочной доли в 20 нед. гестации. К 28-й неделе гестации у этого же плода четко визуализируется шпорная борозда.
При МРТ в сагиттальной плоскости можно проследить направление шпорной борозды, являющейся ветвью теменно-затылочной борозды.
К 37-й неделе гестации борозды выпуклой поверхности больших полушарий головного мозга хорошо различимы. Обратите внимание на уменьшение объема ЦСЖ относительно площади поверхности головного мозга. Уменьшение площади желудочков мозга по отношению к размерам самого мозга наблюдается в норме.
Приближенное изображение, полученное при УЗИ плода в аксиальной плоскости в III триместре, демонстрирует большое число выпуклых борозд и извилин в удаленном поле. Ухудшение детализации ближнего поля происходит за счет реверберации ультразвукового луча между костями свода черепа. При малейшем подозрении на пороки развития необходимо исследовать головной мозг в нескольких направлениях в разных плоскостях.
При УЗИ плода с несовершенным остеогенезом III типа во фронтальной плоскости в III триместре из-за несовершенного окостенения свода черепа можно получить четкое изображение головного мозга. Это явление описывают как признак слишком хорошо визуализируемого головного мозга.
При МРТ в парасагиттальной плоскости в III триместре беременности видны хорошо развитые борозды и извилины выпуклой поверхности головного мозга.
Структуры ЗЧЯ оценивают по изображению в косой фронтальной плоскости. При измерении толщины шейной складки и глубины большой цистерны в качестве ориентира для подтверждения подходящего наклона датчика используется прозрачная перегородка. Угол данного изображения больше необходимого, потому на нем виден свод головного мозга. К 18-й неделе гестации полушария мозжечка закруглены и отличаются достаточно простым строением. Червь мозжечка визуализируется между полушариями, но эхогенность его не сильно отличается от эхогенности полушарий.
С увеличением срока гестации эхогенность червя мозжечка увеличивается. Становятся заметны листки мозжечка - яркие гиперэхогенные линии по краю полушарий.
К концу III триместра червь мозжечка легко различим. Обратите внимание на сложное строение извилин височной доли больших полушарий головного мозга. Размер большой цистерны на протяжении беременности не меняется. Расстояние от задней поверхности червя мозжечка до внутренней пластинки затылочной кости всегда должно быть <10 мм.
Изображение, полученное при ТАУЗИ в III триместре беременности у плода в тазовом предлежании. Сканирование через лобный шов позволяет получить отчетливое изображение в сагиттальной плоскости с отличной детализацией структур ЗЧЯ.
Схематическое изображение в сагиттальной плоскости демонстрирует нормальное анатомическое строение и ориентиры червя мозжечка. Первичная щель делит червь на переднюю долю (язычок, центральная долька и верхушка) и заднюю долю (скат, листок, бугор, пирамида и втулочка). Узелок относится к клочково-узелковой доле мозжечка.
При МРТ (выполненной на 37-й неделе гестации с целью исключения у плода новообразования ротовой полости) у плода с синдромом Горлина выявляется нормальное строение и положение червя мозжечка, а также расширение большой цистерны (РБЦ). Обратите внимание на сложное строение борозд выпуклой части и медиальной поверхности больших полушарий головного мозга, характерное для этого срока гестации.
г) Особенности лучевой диагностики головного мозга плода:
1. Советы по проведению исследования:
• УЗИ:
о Используйте датчик с максимальным разрешением
о Объемное 3D УЗИ позволяет управлять данными и создавать реалистичное изображение в трех ортогональных плоскостях
о Использование ЦДК позволяет оценить ток крови в исследуемых сосудах
• МРТ:
о Позволяет исследовать последовательность слоев, а не объемное изображение
о Диффузионно-тензорная МРТ может применяться при трактографии
о Режим Т2-ВИ - для исследования основных структур тела
о Режим Т1-ВИ - для исследования крови, жировой ткани, оценки миелинизации
2. Ошибки лучевой диагностики:
• Структуры, присутствующие в норме и ошибочно принимаемые за патологические:
о Желчный мешок ошибочно принимается за цефалоцеле
о Пузырь ромбэнцефалона ошибочно принимается за кисту задней черепной ямки (ЗЧЯ)
о Угол полости желудочка ошибочно принимается за кисту сосудистого сплетения
о Свод ошибочно принимается за полость прозрачной перегородки (ППП)
• Без знания нормального процесса развития можно пропустить небольшие очаги поражения:
о Отсутствие ППП
о Гетеротопия
о Лиссэнцефалия
о Дисплазия коры головного мозга
• ЗЧЯ:
о Поворот червя может быть ошибочно принят за дисгенезию червя
о Ромбэнцефалосинапсис можно ошибочно принять за гипоплазию мозжечка
д) Список использованной литературы:
1. Pooh RK et al: Novel application of three-dimensional HDlive imaging in prenatal diagnosis from the first trimester. J Perinat Med. 43(2): 147—58, 2015
2. Blaas HG: Detection of structural abnormalities in the first trimester using ultrasound. Best Pract Res Clin Obstet Gynaecol. 28(3):341-53, 2014
3. Pooh RK et al: Imaging of the human embryo with magnetic resonance imaging microscopy and high-resolution transvaginal 3-dimensional sonography: human embryology in the 21 st century. Am J Obstet Gynecol. 204(l):77.el-16, 2011
4. Kim MS et al: Three-dimensional sonographic evaluations of embryonic brain development. J Ultrasound Med. 27(1): 119-24, 2008
