Магнитно-резонансная морфометрия в оценке полового диморфизма структурной организации головного мозга у школьников 15–16 лет

Введение

Непрерывное совершенствование методов лучевой диагностики расширило границы изучения головного мозга. Стало возможным не только констатировать наличие или отсутствие патологических изменений, исследовать анатомические структуры, но и анализировать функциональные и метаболические процессы центральной нервной системы [1]. Распространение МРТ и КТ сканеров в медицинской визуализации способствовало созданию новых технологий сбора данных, алгоритмов их обработки, повысило скорость описания изображений. Современная нейровизуализация охватывает широкий спектр методов, основанных на разнообразных физических явлениях. Такие методики, как МР-спектроскопия, трактография, томография с перфузионной визуализацией, диффузионно-тензорная и перфузионная магнитно-резонансная томография, воксельная МР-морфометрия, функциональная МРТ, широко используются в фундаментальных и прикладных исследованиях. Появились новые инструменты для изучения различий в морфологии головного мозга мужчин и женщин, что является необходимым и важным условием для понимания и анализа особенностей их высшей нервной деятельности, поведения и когнитивных функций [2]. Социологические и медицинские исследования, которые изучают, внедряют и развивают дифференцированный подход к диагностике, лечению и профилактике болезней, обусловленный как биологическими, так и социокультурными различиями полов представляют большой интерес в современном мире. Появление термина «гендерная медицина» указывает на то, что социальные и психосоциальные компоненты зачастую трудно различимы с понятием биологического пола и могут иметь влияние на состояние здоровья и течение болезни [3].

Магнитно-резонансная томография с высоким разрешением и воксельным преобразованием трехмерных данных позволяет качественно оценить целый ряд параметров и провести статистический анализ изображений с сегментацией серого и белого вещества головного мозга. Метод структурной морфометрии востребован и успешно используется в крупных исследованиях. По мнению многих авторов, он является одним из передовых и дает возможность картировать мозг в онтогенезе развития, изучать его возрастные особенности и половую изменчивость [4]. Существуют предположения, что с течением времени при помощи медицинской визуализации будут разработаны графики и перцентильные кривые роста головного мозга у детей разного пола (по аналогии с таблицами длины, массы тела и окружности головы), которые могут быть использованы для выявления патологических состояний на ранних стадиях [5].

Исследователи считают, что изучение взаимосвязи гендерной принадлежности и возраста человека с морфометрическими параметрами структур головного мозга необходимо для развития персонифицированной медицины, которая определяет приоритет в индивидуальном подходе к диагностике, лечению и реабилитации каждого пациента [6].

Среди учёных не существует консенсуса по вопросу о половом диморфизме мозга человека, до настоящего времени ведутся споры на фундаментальных уровнях. В литературе встречаются работы, в которых мальчики характеризуются большими размерами полушарий и структур головного мозга в сравнении с девочками, это связывают с более крупными размерами тела [2]. В последние годы укрепилось мнение о том, что необходимо корректировать результаты МР-морфометрических измерений объемов мозговых структур с поправкой на объем внутричерепной полости или общий объем мозга [3][7].

В научной литературе отмечено преобладание относительных объёмов корковых структур мозга у женщин над такими же показателями у противоположного пола [8–10]. Причины таких различий могут быть в том, что головной мозг женщин созревает быстрее по сравнению с мужским.

Немаловажными считают региональные различия нейроанатомии в популяциях детского и молодого возраста, которые в значительной степени обусловлены гетерохронией созревания структур мозга [9].

Цель исследования — определить морфометрические характеристики и выявить половые различия белого и серого вещества головного мозга школьников 15–16 лет.

Материалы и методы

Представлен обзор данных, полученных в результате обследования детей, за период с января 2020 г. по декабрь 2024 г. на базе кабинета МРТ рентгеновского отделения ДГКБ «ГБУЗ СК им. Г.К. Филиппского» г. Ставрополя. На магнитно-резонансном томографе выполнены МР-томограммы головного мозга 123 школьникам (64 мальчиков и 59 девочек) в возрасте 15–16 лет. Обследованные дети не имели хронических заболеваний и жалоб со стороны нервной системы, исследование было рекомендовано перед участием в спортивных соревнованиях. Проведена оценка физического развития путём расчета индекса Z-score с помощью компьютерной программы WHO AnthroPlus у всех детей показатели HAZ и BAZ определялись в пределах нормальных значений (Z-score в диапазоне ±1 стандартных отклонения), школьники имели мезоцефальную форму черепа и преобладающую правую руку.

Для структурной морфометрии использованы томограммы в режиме 3D Т1-ВИ с толщиной среза 1,0 мм, выполнена полуавтоматическая сегментация структур головного мозга с помощью программного обеспечения FreeSurfer. Статистический анализ проводился с использованием программы StatTech v. 4.8.0. Сравнение двух групп по количественному показателю, распределение которого в каждой из групп соответствовало нормальному, при условии равенства дисперсий выполнялось с помощью t-критерия Стьюдента. При сравнении морфометрических параметров правого и левого полушарий головного мозга был использован T-критерий Уилкоксона. Различия считались статистически значимыми при p < 0,05.

Результаты

При анализе проведённого исследования определены гендерные различия строения больших полушарий девочек и мальчиков с нормальным физическим развитием. Антропометрические характеристики обследованных детей указаны в таблице 1.

С помощью метода структурной морфометрии определены показатели белого и серого вещества головного мозга. В возрастной группе 15 – 16 лет значения полученные при обследовании мальчиков превышали аналогичные параметры у девочек (табл. 2).

Объём коры левого (p = 0,004) и правого (p = 0,007) полушарий головного мозга мальчиков превалировал над показателями девочек аналогичного возраста. Объём белого вещества левого (р = 0,002) и правого полушарий (р < 0,001) головного мозга у школьников статистически значимо превосходил показатели ровесниц противоположного пола. У девочек получены значения, указывающие на асимметрию размеров структур головного мозга правого и левого полушария головного мозга. Определено преобладание показателей объёма серого (p = 0,001) и белого вещества (p < 0,001) в правом полушарии головного мозга.

Морфометрические характеристики коры и белого вещества головного мозга скорректированы относительно общего внутричерепного объёма. При анализе полученных данных морфометрические данные белого вещества головного мозга школьников разного пола не имели статистически значимых отличий. Однако отмечено преобладание показателей коры правого и левого полушарий головного мозга девочек (р < 0,001) над показателями мальчиков (рис. 1).

Полученные результаты не противоречат данным российских и зарубежных авторов, которые отмечают, что при использовании одной и той же методики после поправки на общий объём мозга толщина и объём серого вещества мозга преобладали у женщин [9][10].

Обсуждение

Отмечено преобладание показателей относительных объёмов корковых структур головного мозга девочек 15 – 16 лет из первой и второй групп здоровья с нормальным физическим развитием над данными их сверстников мужского пола. Необходимо учитывать периоды достижения пиковых значений величины объёма коры и преобладание у женщин толщины тех зон коры, которые осуществляют регуляцию эмоций для понимания особенностей клинической картины расстройств эмоциональной сферы у представителей разных полов [9][11]. По мнению многих авторов, половой диморфизм в строении головного мозга сформировавшийся под воздействием гормонального статуса может указывать на особенности течения физиологических процессов [11][12] и отражать характер взаимодействия между различными зонами головного мозга у мужчин и женщин [13][14|]. Наблюдаемые различия позволяют предположить наличие региональных особенностей нейроанатомии в популяциях здоровых людей [9][11][13]. Необходимо дальнейшее углубленное изучение полового диморфизма структурной организации головного мозга с учетом возрастных и гендерных факторов для определения влияния биологических и средовых детерминант на процессы развития мозга [5][13][14].

Заключение

В результате обследования старшеклассников с нормальным физическим развитием, не имеющих жалоб со стороны центральной нервной системы, отмечено преобладание объёмных показателей белого и серого вещества головного мозга у мальчиков над значениями, полученными у девочек. После проведённой коррекции относительно общего внутричерепного объёма морфометрические данные белого вещества головного мозга школьников разного пола статистически значимо не различались, показатели серого вещества головного мозга девочек преобладали над показателями их сверстников мужского пола. Такое понимание важно для совершенствования педиатрических нейровизуализационных исследований и является обязательным условием для реализации персонифицированной медицины [5][13].