Способ выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани

Изобретение относится к медицине, а именно к лучевой радионуклидной диагностике, и может быть использовано для выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани. Выполняют двухфазное радионуклидное остеосцинтиграфическое исследование: через 5 минут после введения радионуклидного фармацевтического препарата (РФП) на фазе экстравазального обмена – первой фазе и через 120-180 минут на фазе инкорпорированной активности – второй фазе. Сканируют тело пациента в передней и задней проекциях на каждой фазе исследования. На изображении передней проекции, полученном на первой фазе исследования, выполняют построение зоны интереса, включающей все тело человека, строя прямоугольную зону, охватывающую изображение тела человека. Затем копируют ее в остальные изображения. Выполняют построение выбранной зоны интереса на второй фазе исследования: визуально путем сравнения изображений выбранной зоны интереса на всех изображениях выявляют изображение, содержащее зону интереса с наиболее информативным распределением РФП. Ограничивают в нем зону интереса и полученные границы зоны интереса копируют в одноименное изображение первой фазы исследования. Определяют уровень накопления РФП в зоне интереса на первой фазе исследования количественно по формуле где К₁ – формализованный коэффициент относительного накопления РФП в выбранной зоне интереса на первой фазе исследования, в процентах. OH₁ – значение радиоактивности, измеренное в выбранной зоне интереса, в импульсах. Д₁ – суммарная активность, зарегистрированная в передней и задней проекциях при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, которую принимают за введенную дозу РФП, в импульсах. Д₁=А_П1+А_З1, где А_П1 – радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах; А_З1 – радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, в импульсах. Q – площадь поверхности тела пациента, м². Q=М^0.425⋅D^0.725⋅0,007184, где М – масса тела пациента, кг; D – рост пациента, см. Затем определяют уровень накопления РФП в зоне интереса на второй фазе исследования количественно по формуле где К_К – формализованный коэффициент накопления РФП в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, в процентах. ОИ_К – значение радиоактивности с учетом радиоактивного распада изотопа, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования. Д_К – инкорпорированная доза РФП с учетом радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования. Q – площадь поверхности тела пациента, м². где ОИ₂ – значение радиоактивности без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования. t – интервал времени между исследованиями, в минутах. Т_1/2 – период полураспада изотопа, в минутах. где Д₂ – инкорпорированная доза РФП без учета радиоактивного распада изотопа, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, в импульсах. Д₂=А_П2+А_З2-А_мп, где А_П2 – радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах; А_З2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, в импульсах; А_МП - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования в зоне интереса «мочевой пузырь» в передней проекции, в импульсах. Способ обеспечивает повышение достоверности результатов остиосцинтиграфических исследований, достоверности результатов динамических наблюдений, упрощение выполнения, расширение области использования за счет возможности количественной оценки накопления остеотропного РФП в костных тканях в выбранной зоне интереса как при локализованных, так и при системных поражениях скелета. 12 ил., 7 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к радиоизотопным методам исследования, и может быть использовано в клинической медицине для выявления, сопровождающихся изменением физико-химических и клеточно-ферментативных процессов очагового и системного поражения костной ткани скелета на доклиническом, клиническом и реабилитационно-восстановительном этапах развития патологического процесса, а также для контроля эффективности лечения.

Своевременная диагностика заболеваний, сопровождающихся поражением скелета, остается трудным разделом клинической остеопатологии. В настоящее время для исследования состояния метаболизма тканей костей широко используют радионуклидные способы исследования, в частности, радионуклидную остеосцинтиграфию.

Сцинтиграфия - метод функциональной визуализации, заключающийся во введении в организм радиоактивных изотопов и получении изображения путем определения испускаемого ими излучения (http://dal.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/688461#sel=65:60,65:75).

В основе радионуклидных способов исследования костей скелета и костно-суставной системы лежит способность остеотропных радиологических фармакологических препаратов (РФП) избирательно накапливаться в костной ткани и фиксироваться в повышенных концентрациях в патологически измененных участках костной ткани, имеющей более интенсивный уровень обменных процессов, включая минеральный обмен. В результате критерием наличия патологии является количество накопленного РФП в зоне интереса.

В настоящее время при выполнении остиосцинтиграфических исследований общепринятым методическим подходом к оценке количества накопленного РФП в зоне интереса является исходное деление изменений минерального обмена в костной ткани скелета на локализованные (до трех очагов повышенного накопления РФП в костной ткани) и системные изменения минерального обмена в костном матриксе.

При локализованных изменениях в костной ткани скелета выделяют зоны интереса с аномальным накоплением РФП и симметричные им эталонные области. Выбор основывается на визуально-качественной оценке врача радиолога диагноста. Выполняют сканирование всего тела пациента в передней и задней проекциях на фазе инкорпорированной активности через 180 минут после внутривенного введения радионуклидного фармацевтического препарата. Измеряют: А_Ан - измеренная радиационная активность в области с визуально аномальным накоплением (зона интереса), отнесенная к количеству ячеек матрицы изображения, в импульсах; А_Эт - измеренная радиационная активность в эталонной области, в импульсах. Накопление РФП в зоне интереса оценивают путем вычисления коэффициента относительного накопления по формуле:

где КОН коэффициент относительного накопления РФП в %.

(В.В. Поцыбина, Ю.Н. Касаткин «Остеосцинтиграфия», учебное пособие, М.: Российская медицинская академия последипломного образования, 2002, с. 26, 27).

Описанный выше способ позволяет выявить очаги аномального накопления остеотропного РФП. Однако, несмотря на такое положительное свойство визуальной оценки, как наглядность, отсутствие возможности количественной оценки кинетики РФП не дает полной информации о состоянии метаболизма тканей костей скелета. Кроме того, большую роль играет субъективный фактор. В совокупности это снижает информативность и достоверность визуальной оценки распределения РФП в исследуемых костных тканях скелета.

Известен способ выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани при диагностике заболеваний суставов, в котором измеряют количество накопленного остеотропного РФП в выбранной зоне интереса и в эталонной зоне. Вводят внутривенно ^99mTc-пирофосфат, через 2-3 часа измеряют радиационную активность в предположительно пораженном суставе и симметричном ему одноименном суставе, принятом за эталон. Превышение радиационной активности в зоне интереса по сравнению с эталонной свидетельствует о заболевании данного сустава (Талыбов Ф.Ю. «Сцинтиграфия с ^99mTc - пирофосфатом у больных с плечелопаточным периартритом» // «Терапевтический архив», 1981, №7, с. 25-28).

Известен способ выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани суставов. В способе определяют количество накопленного остеотропного РФП в выбранной зоне интереса после внутривенного введения ^99mTc-пирофосфата. Предварительно, в соответствии со способом, выбирают две зоны интереса, контролируемую и эталонную, равные друг другу по площади: одна над областью исследуемого сустава с захватом всей площади сустава, другая - на диафизе смежной трубчатой кости. При исследовании позвоночника за эталонную зону интереса принимают костную часть ребра. Измеряют интенсивность излучения контролируемой и эталонной зон интереса. Полученные количественные значения используют для интерпретации результатов исследования. (СССР, авторское свидетельство №1140758, А61В 6/00, 23.02.85.).

Иной подход к выполнению остиосцинтиграфических исследований при системных изменениях минерального обмена в костном матриксе.

Известен способ выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани при системных изменениях минерального обмена в костном матриксе, который является наиболее близким к предлагаемому (В.В. Поцыбина, Ю.Н. Касаткин «Остеосцинтиграфия», учебное пособие, М.: Российская медицинская акаденмия последипломного образования, 2002, с. 26. 27). В соответствии со способом внутривенно вводят РФП из расчета 6,9-7,1 МБк на 1 кг массы тела больного. После чего выполняют двухфазное исследование скелета, при этом на первой фазе исследования выполняют сканирование всего тела пациента в передней проекции сразу после внутривенного ведения РФП, на второй фазе исследования выполняют сканирование тела пациента в передней и задней проекциях через 120-180 минут после внутривенного ведения РФП. На полученных сканах определяют зоны интереса. Затем выполняют количественную оценку накопления остеотропного РФП в костных тканях выбранной зоны интереса по формуле:

где КОН - коэффициент относительного накопления РФП; А_Ан и А_фон - измеренная радиационная активность в области с визуально аномальным накоплением активности и в произвольно выбранной области фона вне проекции костных структур, в импульсах; А_Д - измеренная радиационная активность в месте введенного РФП в импульсах, при этом А_Д приравнивают к величине введенной дозы (В.В. Поцыбина, Ю.Н. Касаткин «Остеосцинтиграфия», учебное пособие, М.: Российская медицинская академия последипломного образования, 2002, с. 21, 27).

Существенным недостатком выявленных в процессе патентного поиска известных способов выполнения остиосцинтиграфических исследований является то, что они позволяют получить информацию об относительном параметре накопленного остеотропного РФП в выбранной зоне интереса только для конкретного случая поражения скелета, а именно: или в случае локализованных поражений скелета, или в случае системного поражения скелета. Это объясняется отсутствием единого подхода в количественной оценке накопления остеотропного РФП в костных тканях в выбранной зоне интереса для локализованных и для системных поражений скелета. Отсутствие возможности формализации выполнения количественной оценки уровня накопления РФП в костных тканях с нарушением минерального обмена обуславливает несопоставимость диагностических результатов, что усложняет отслеживание протекания заболевания в динамике, снижает достоверность.

Кроме того, существенным недостатком выявленных известных способов является отсутствие возможности повторяемости условий измерения количества накопленного остеотропного РФП в выбранной зоне интереса при выполнении повторных исследований, что снижает достоверность результатов динамических наблюдений.

Так в случае наличия локализованного поражения скелета при повторном измерении та же эталонная зона будет иметь параметры, отличающиеся от первоначальных. К тому же, велика вероятность отсутствия возможности сохранения использования той же эталонной зоны.

В случае системного поражения скелета в дистрофический процесс могут вовлекаться все его отделы скелета, включая суставы, мягкие ткани скелета, почки, что формирует проблему выбора эталонного участка. В результате количественную оценку относительного накопления РФП рассчитывают относительно радиационной активности в месте введенного РФП в импульсах, которую приравнивают к величине введенной дозы, что не учитывает кинетику вводимого материала в тканях тела пациента и снижает достоверность полученной информации. Кроме того, при системном поражении скелета для количественной оценки результатов сцинтиграфии используют измерение радиационной активности в произвольно выбранной области фона вне проекции костных структур, что в принципе невоспроизводимо при повторных исследованиях.

Таким образом, выявленные в результате патентного поиска способы выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани не обеспечивают возможность достоверного сопоставления индивидуальных результатов исследования конкретного пациента при динамическом мониторинге, что объясняется невозможностью повторения условий измерения. Кроме того, не учитываются антропометрические данные тела человека. Не учитывается период полураспада изотопа, используемого при исследованиях. Не учитывается выведение части изотопа через мочевой пузырь. Принятие во внимание массы тела в совокупности с ростом пациента позволяет учесть тот фактор, что при отличающейся массе тела пациентов костная масса может быть одинаковой. Поэтому принятие во внимание только массы тела пациента некорректно при определении относительного накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса.

Из вышеизложенного следует, что в настоящее время при выполнении радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани на локальном и системном уровнях существует проблема формализации количественной оценки уровня накопления РФП в костных тканях в зоне интереса.

Предлагаемый способ выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани при осуществлении решает проблему формализации количественной оценки накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса, что позволяет использовать заявленный способ как на локальном, так и на системном уровнях.

Кроме того, при осуществлении предлагаемого способа выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани достигается технический результат:

- повышение достоверности результатов остиосцинтиграфических исследований,

- повышение достоверности результатов динамических наблюдений,

- упрощение выполнения способа,

- расширение области использования, за счет возможности количественной оценки накопления остеотропного РФП в костных тканях в выбранной зоне интереса как при локализованных, так и при системных поражениях скелета;

- расширение арсенала средств для количественной оценки результатов радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани.

Сущность заявленного способа выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани, заключается в том, что в заявленном способе, включающем выполнение двухфазного радионуклидного остеосцинтиграфического исследования, а именно: на фазе экстравазального обмена, непосредственно после введения радионуклидного фармацевтического препарата (РФП), и через 120-180 минут на фазе инкорпорированной активности, сканирование тела пациента в передней и задней проекциях на каждой фазе исследования, построение зоны интереса, определение на первой и второй фазах исследования в зоне интереса уровня накопления остеотропного радионуклидного фармацевтического препарата в костной ткани, новым является то, что на полученных изображениях сканов выполняют построение зон интереса, при этом, в первую очередь, на всех изображениях сканов выполняют построение зоны интереса, включающей все тело человека, для чего на передней проекции скана, полученного на первой фазе исследования, строят прямоугольную зону, охватывающую изображение тела человека, и затем копируют ее в остальные изображения сканов, затем выполняют построение конкретной зоны интереса, для чего визуально, путем сравнения изображений конкретной зоны интереса на всех сканах, выявляют скан, содержащий зону интереса с наиболее анатомо-топографически информативным распределением РФП, ограничивают в нем зону интереса и полученные границы зоны интереса копируют в одноименный скан соответствующей фазы исследования, после чего определяют уровень накопления РФП в зоне интереса на первой фазе исследования количественно по формуле:

где К₁ - формализованный коэффициент относительного накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса на первой фазе исследования, в процентах, OH₁ - значение радиоактивности, измеренное в выбранной зоне интереса, в импульсах, Д₁ - суммарная активность, зарегистрированная в передней и задней проекциях при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, которую принимают за введенную дозу РФП, в импульсах, при этом Д₁=А_П1+А_З1, где А_П1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, Q - площадь поверхности тела пациента, м², при этом Q=М^0.425⋅D^0.725⋅0,007184, где М - масса тела пациента, кг, D - рост пациента, см;

затем определяют уровень накопления остеотропного РФП в зоне интереса на второй фазе исследования количественно по формуле:

где К_К - формализованный коэффициент накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, в процентах, ОИ_К - значение радиоактивности с учетом радиоактивного распада изотопа, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, Д_К - инкорпорированная доза РФП с учетом радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, Q - площадь поверхности тела пациента, м², при этом, где ОИ₂ - значение радиоактивности без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, t - интервал времени между исследованиями, в минутах, Т_1/2 - период полураспада изотопа, в минутах, при этом где Д₂ - инкорпорированная доза РФП без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, при этом Д₂=А_П2+А_З2-А_мп, где где А_П2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, в импульсах, А_мп - радиоактивность измеренная на второй фазе исследования в зоне интереса «мочевой пузырь» в передней проекции, в импульсах.

Заявленный технический результат достигается следующим образом.

Существенные признаки формулы заявленного изобретения: «Способ выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани, включающий выполнение двухфазного радионуклидного остеосцинтиграфического исследования, а именно: на фазе экстравазального обмена, непосредственно после введения радионуклидного фармацевтического препарата (РФП), и через 120-180 минут на фазе инкорпорированной активности, сканирование тела пациента в передней и задней проекциях на каждой фазе исследования, построение зоны интереса, определение на первой и второй фазах исследования в зоне интереса уровня накопления остеотропного радионуклидного фармацевтического препарата в костной ткани,…» - являются неотъемлемой частью заявленного способа и обеспечивают его осуществимость, а, следовательно, обеспечивают достижение заявленного технического результата.

Выполнение сканирования в двух проекциях на каждой фазе исследования учитывает емкостные характеристики проникновения РФП в костные ткани, что позволяет получить полную информацию о распределении введенного препарата.

Для выполнения исследования состояния минерального обмена костной системы пациента на полученных изображениях сканов выполняют построение конкретных зон интереса.

В первую очередь, на всех изображениях сканов, полученных на первой и второй фазе исследования, выполняют построение зоны интереса, включающей все тело человека. Для чего на передней проекции скана, полученного на первой фазе исследования, строят прямоугольную зону, охватывающую изображение тела человека, и затем копируют ее в остальные изображения сканов. Наличие четких и совпадающих на всех сканах границ зоны интереса, включающей все тело человека, обеспечивает единый подход при измерении радиационной активности в этих зонах, что минимизирует системную ошибку измерений и обеспечивает повторяемость условий измерения.

Для построения конкретной зоны интереса визуально, путем сравнения изображений конкретной зоны интереса на всех сканах, используют скан, содержащий зону интереса с наиболее информативным распределением РФП, ограничивают в нем зону интереса и полученные границы зоны интереса копируют в одноименный скан другой фазы исследования. Такой подход к построению зон интереса позволяет учесть то, что сцинтиграфическая картина и степень фиксации РФП в костях и суставах зависит от выраженности имеющихся патоморфологических изменений, состоянии васкуляризации очага поражения, остеобластической активности, степени минерализации. ((В.В. Поцыбина, Ю.Н. Касаткин «Остеосцинтиграфия», учебное пособие, М.: Российская медицинская академия последипломного образования, 2002, с. 13). Использование этого свойства и предлагаемый способ построения границ зоны интереса позволяют получить четкий контур границ зоны интереса как на исходном скане, так в результате его переноса в одноименный скан другой фазы исследования. В результате повышается достоверность результатов исследований.

Использование двухфазного исследования скелета путем сканирования всего тела в передней и задней проекциях на каждой фазе исследования и предлагаемое построение зон интереса позволяют использовать заявленный способ в клинической медицине, в частности, в онкологии как для выявления очаговых поражений костной системы, так и при системных поражениях скелета.

Авторами изобретения впервые предложены формализованные количественные показатели для определение уровня накопления РФП в костных тканях при радионуклидных остеосцинтиграфических исследованиях как на локальном, так и на системном уровнях, обеспечивающих возможность достоверного сопоставления результатов исследования при динамическом мониторинге.

В заявленном способе определяют уровень накопления РФП в зоне интереса на первой фазе исследования количественно по формуле:

где К₁ - формализованный коэффициент относительного накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса на первой фазе исследования, в процентах,

ОИ₁ - значение радиоактивности, измеренное в выбранной зоне интереса, в импульсах,

Д₁ - суммарная активность, зарегистрированная в передней и задней проекциях при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, которую принимают за введенную дозу РФП, в импульсах, при этом Д₁=А_П1+А_З1, где А_П1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции,

Q - площадь поверхности тела пациента, м², при этом Q=М^0.425⋅D^0.725⋅0,007184, где М - масса тела пациента, кг, D - рост пациента, см;

Уровень накопления остеотропного РФП в зоне интереса на второй фазе исследования определяют количественно по формуле:

где К_К - формализованный коэффициент накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, в процентах,

ОИ_К - значение радиоактивности с учетом радиоактивного распада изотопа, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования,

Д_К - инкорпорированная доза РФП с учетом радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования,

Q - площадь поверхности тела пациента, м²,

при этом, где

ОИ₂ - значение радиоактивности без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования,

t - интервал времени между исследованиями, в минутах,

Т_1/2 - период полураспада изотопа, в минутах,

при этом

где Д₂ - инкорпорированная доза РФП без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования,

при этом Д₂=А_П2+А_З2-А_мп, где А_П2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, в импульсах, А_мп - радиоактивность измеренная на второй фазе исследования в зоне интереса «мочевой пузырь» в передней проекции, в импульсах.

Авторами для формализации определения уровня накопления РФП в костных тканях в заявленном способе использованы следующие параметры.

Доза введенного остеотропного РФП.

Первую фазу сканирования выполняли через 5 минут с момента внутривенного введения РФП на фазе экстравазального обмена, непосредственно после введения радионуклидного фармацевтического препарата (РФП).

За введенную дозу РФП принимается суммарная активность, зарегистрированная в передней и задней проекциях:

где А_П1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции.

Инкорпорированная доза РФП рассчитывалась из суммы зарегистрированной активности в передней и задней проекции на второй фазе с вычетом активности накопленной в мочевом пузыре:

где А_П2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, в импульсах, А_мп - радиоактивность измеренная на второй фазе исследования в зоне интереса «мочевой пузырь» в передней проекции, в импульсах.

Для учета антропометрических параметров определяли площадь поверхности тела пациента. Использовали уравнение предложенное в 1916 г. D. Du Bois и Е. Du Bois. и опубликованное в докладе Международной комиссии по радиологической защите в 1977 г.

Q=М^0.425⋅D^0.725⋅0,007184,

где Q - поверхность тела, м², М - масса человека, кг, D - рост, см.

Принятие во внимание массы тела в совокупности с ростом пациента позволяет учесть тот фактор, что при отличающейся массе тела пациентов костная масса может быть одинаковой. Поэтому принятие во внимание только массы тела пациента некорректно при определении относительного накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса.

Исходя из вышеизложенного, для расчета параметров распределения РФП в зоне интереса на первом этапе исследования выводим формулу:

где К₁ - формализованный коэффициент относительного накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса на первой фазе исследования, в процентах, ОИ₁ - значение радиоактивности, измеренное в выбранной зоне интереса, в импульсах, Д₁ - суммарная активность, зарегистрированная в передней и задней проекциях при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, которую принимают за введенную дозу РФП, в импульсах, Q - площадь поверхности тела пациента, м².

Для расчета параметров распределения РФП в зоне интереса на второй фазе исследования выводим формулу:

где К₂ - стандартизованный параметр относительного накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса (%) без учета радиоактивного распада изотопа, ОИ₂ - значение радиоактивности измеренное в области интереса (имп) без учета радиоактивного распада изотопа, Д₂ - инкорпорированная доза РФП (имп), Q - площадь поверхности тела, м².

Поправка на радиоактивный распад Tc^99m.

Параметр учитывает изменение радиоактивности изотопа в костной ткани с момента измерения введенной дозы РФП и позволяет повысить достоверность при сопоставлении уровней метаболической активности костной ткани на первой и второй фазах исследования в выбранных зонах интереса.

Уравнение радиоактивного распада с учетом периода полураспада Tc^99m:

где А - радиоактивность изотопа, А₀ - радиоактивность изотопа в первоначальный момент времени, t - интервал времени между измерениями (мин), Т_1/2 - период полураспада изотопа (мин).

Корректируем значение инкорпорированной дозы:

где Д_К инкорпорированная доза РФП с учетом радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, Д₂ - инкорпорированная доза РФП без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, t - интервал времени между исследованиями (мин), Т_1/2 - период полураспада изотопа (мин).

Корректируем ОИ₂:

где ОИ_К - значение радиоактивности с учетом радиоактивного распада изотопа, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, ОИ₂ - значение радиоактивности без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, t - интервал времени между исследованиями, в минутах, Т_1/2 - период полураспада изотопа, в минутах.

В итоге получаем формализованные коэффициенты накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса на первой К₁ и второй К₂ фазах исследования, в процентах, соответственно:

где ОИ₁ - значение радиоактивности, измеренное в выбранной зоне интереса, в импульсах, ОИ_К - значение радиоактивности с учетом радиоактивного распада изотопа, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, Д₁ - введенная доза РФП в импульсах, Дк - инкорпорированная доза РФП с учетом радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, Q - площадь поверхности тела пациента, м².

Предлагаемые для выполнения заявленного способа расчетные коэффициенты количества накопленного РФП в зоне интереса позволяют формализовать, т.е. - организовать при выполнении сцинтиграфических исследований единый общий подход к измерению уровня накопления РФП в костных тканях как на локальном, так и на системном уровне, что делает эти коэффициенты формализованными и обеспечивает возможность создания формализованных количественных показателей независимо от локального или системного вида поражения скелета. При этом обеспечивается повторяемость условий выполнения способа. Кроме того, коэффициенты индивидуальны, так как учитывают параметры тела пациента.

В результате, предлагаемая формализация обеспечивает сопоставимость диагностических параметров, а также их индивидуальность. Это позволяет оптимизировать диагностический процесс, свести к минимуму возможные статистические погрешности и получить единообразный достоверный массив данных для последующего динамического анализа, обеспечивает возможность достоверного сопоставления результатов исследования остиосцинтиграфического исследования при динамическом мониторинге.

Из вышеизложенного следует, что заявленный способ обеспечивает возможность контроля уровня распределения остеотропного РФП как на этапе экстравазального обмена, в первые 20 минут с момента в/в введения РФП (первая фаза исследования), так и на второй фазе исследования - на фазе завершенной сорбции (инкорпорирования) РФП в костной ткани. Это позволило формализовать подход к оценке распределения остеотропного РФП в костных тканях организма человека на двух временных периодах кинетики с возможностью их достоверного сопоставления и, как следствие, формализовать подход к оценке количества накопленного РФП в зоне интереса при локализованных (до трех очагов повышенного накопления РФП в костной ткани) и системных изменениях минерального обмена в костном матриксе.

Возможность использования заявленного способа выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани как на локальном, так и на системном уровнях расширяет арсенал средств для количественной оценки результатов радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что предлагаемый способ выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани при осуществлении решает проблему формализации количественной оценки накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса, что позволяет использовать заявленный способ как на локальном, так и на системном уровнях. При осуществлении предлагаемого способа выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани достигается технический результат: повышение достоверности результатов остиосцинтиграфических исследований, повышение достоверности результатов динамических наблюдений, упрощение выполнения способа, расширение области использования, за счет возможности количественной оценки накопления остеотропного РФП в костных тканях в выбранной зоне интереса как при локализованных, так и при системных поражениях скелета; расширение арсенала средств для количественной оценки результатов радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани.

На фиг. На фиг. 1п изображен скан всего тела пациента А. в передней проекции первой фазы исследования; на фиг. 1з - скан всего тела пациента А. в задней проекции первой фазы исследования; на фиг. 2п - скан всего тела пациента А. в передней проекции второй фазы исследования; на фиг. 2з - скан всего тела пациента А. в задней проекции второй фазы исследования.

На фиг. 3п - фиг. 6з представлены сканы тела пациента Ж., полученные для исследования в динамике. Первичное исследование: на фиг. 3п - скан всего тела пациента Ж. в передней проекции первой фазы исследования; на фиг. 3з - скан всего тела пациента Ж. в задней проекции первой фазы исследования; на фиг. 4п - скан всего тела пациента Ж. в передней проекции второй фазы исследования; на фиг. 4з - скан всего тела пациента Ж. в задней проекции второй фазы исследования.

Повторное исследование: на фиг. 5п - скан всего тела пациента Ж. в передней проекции первой фазы исследования; на фиг. 5з - скан всего тела пациента Ж. в задней проекции первой фазы исследования; фиг. 6п - скан всего тела пациента Ж. в передней проекции второй фазы исследования; на фиг. 6з - скан всего тела пациента Ж. в задней проекции второй фазы исследования.

Заявленный способ осуществляют следующим образом. Выполняют двухфазное радионуклидное остеосцинтиграфическое исследование, а именно: на фазе экстравазального обмена, непосредственно после введения радионуклидного фармацевтического препарата (РФП), и через 120-180 минут на фазе инкорпорированной активности. Сканируют тело пациента в передней и задней проекциях на каждой фазе исследования. Строят зоны интереса. Определяют на первой и второй фазах исследования в зоне интереса уровень накопления остеотропного радионуклидного фармацевтического препарата в костной ткани.

В первую очередь, на всех изображениях сканов выполняют построение зоны интереса, включающей все тело человека, для чего на передней проекции скана, полученного на первой фазе исследования, строят прямоугольную зону, охватывающую изображение тела человека, и затем копируют ее в остальные изображения сканов.

Затем выполняют построение конкретной зоны интереса, для чего визуально, путем сравнения изображений конкретной зоны интереса на всех сканах, выявляют скан, содержащий зону интереса с наиболее информативным распределением РФП, ограничивают в нем зону интереса и полученные границы зоны интереса копируют в одноименный скан соответствующей фазы исследования.

После чего определяют уровень накопления РФП в зоне интереса на первой фазе исследования количественно по формуле: , где К₁ - формализованный коэффициент относительного накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса на первой фазе исследования, в процентах, ОИ₁ - значение радиоактивности, измеренное в выбранной зоне интереса, в импульсах, Д₁ - суммарная активность, зарегистрированная в передней и задней проекциях при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, которую принимают за введенную дозу РФП, в импульсах, при этом Д₁=А_П1+А_З1, где А_П1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, Q - площадь поверхности тела пациента, м², при этом Q=М^0.425⋅D^0.725⋅0,007184, где М - масса тела пациента, кг, D - рост пациента, (см).

Затем определяют уровень накопления остеотропного РФП в зоне интереса на второй фазе исследования количественно по формуле: , где К_К - формализованный коэффициент накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, в процентах, ОИ_К - значение радиоактивности с учетом радиоактивного распада изотопа, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, Д_К - инкорпорированная доза РФП с учетом радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, Q - площадь поверхности тела пациента, м², при этом, где ОИ₂ - значение радиоактивности без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, t - интервал времени между исследованиями, в минутах, Т_1/2 - период полураспада изотопа, в минутах, при этом где Д₂ - инкорпорированная доза РФП без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, при этом Д₂=А_П2+А_З2-А_мп, где А_П2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, в импульсах, А_мп - радиоактивность измеренная на второй фазе исследования в зоне интереса «мочевой пузырь» в передней проекции, в импульсах.

Ниже приведены примеры использования заявленного способа выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани для случая первичного обследования пациента (фиг. 1п - фиг. 4з) и для случая динамического наблюдения (фиг. 5п - фиг. 8з).

Пример №1. Пациентка А. была направлена онкологом с диагнозом злокачественное новообразование левой молочной железы. В отделении радионуклидной диагностики было проведено исследование минерального обмена костной ткани скелета на ОФЭКТ/КТ (GE система Discovery 670 NM /СТ) с неорганическим фосфатом (^99mTc - Пирфотех). Приготовление РФП проводилось по стандартному протоколу.

Исследование проводили в соответствии с заявленным способом выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани. Выполняли двухфазное радионуклидное остеосцинтиграфическое исследование на фазе экстравазального обмена, непосредственно после введения радионуклидного фармацевтического препарата (РФП) и через 120-180 минут на фазе инкорпорированной активности. Сканирование тела пациента выполняли в передней и задней проекциях на обеих фазах исследования.

В результате сканирования получены сканы:

скан всего тела пациента в передней и задней проекциях первой фазы исследования (фиг. 1п, фиг. 1з);

скан всего тела пациента в передней и задней проекциях второй фазы исследования (фиг. 2п, фиг. 2з);

Используя визуально определяемое изображение распределения радиоактивного остеотропного фармацевтического препарата в теле пациента проводили построения зон интереса на сканах.

Зона интереса, включающая все тело человека: на всех изображениях сканов выполняли построение зоны интереса, включающей все тело человека, для чего на передней проекции скана, полученного на первой фазе исследования, строили прямоугольную зону, охватывающую изображение тела человека, и затем копировали ее в остальные изображения сканов.

Зона интереса мочевой пузырь - строили по границам изображения на скане второй фазы исследования в передней проекции.

Зона интереса нижние конечности - строили прямоугольную зону в задней проекции второй фазы исследования от уровня больших вертелов бедренных костей с полным охватом конечностей и копировали в скан задней проекции первой фазы исследования.

Зона интереса подвздошные кости и крестец - строили прямоугольную зону в задней проекции второй фазы исследования от края зоны интереса «нижние конечности» до медиальных и верхних границ подвздошных костей и копировали в скан задней проекции первого этапа.

Зона интереса поясничный отдел позвоночного столба - строили прямоугольную зону в задней проекции второй фазы исследования в визуально определяемых границах массы тел от 12 грудного до 5 поясничного позвонков и копировали в скан задней проекции первой фазы исследования

При любой форме обработки результата сканирования единицей измерения является импульс полученный с детектора медицинского радиометра системы ОФЭКТ.

Ниже в форме таблицы 1 приведены значения накопления радиоактивного фармацевтического препарата для выполнения последующего анализа для первой и второй фаз исследования пациента А.

Количественную оценку результатов радионуклидного остеосцинтиграфического исследования выполняли в соответствии с заявленным способом.

Доза введенного остеотропного РФП:

Инкорпорированная доза РФП:

Антропометрический параметр - площадь поверхности тела пациента.

Расчет параметров распределения РФП в зонах интереса на первой фазе исследования:

1. В костных структурах поясничного отдела позвоночного столба:

2. В костных структурах подвздошных костей и крестца:

3. В тканях нижних конечностей:

Расчет распределения РФП в зонах интереса на второй фазе исследований:

Поправка на радиоактивный распад Tc^99m инкорпорированной дозы РФП:

где t=199 (мин), T_1/2=362,4 (мин).

1. В костных структурах поясничного отдела позвоночного столба:

2. В костных структурах подвздошных костей и крестца:

3. В тканях нижних конечностей:

Ниже в таблице 2 представлены формализованные коэффициенты относительного накопления остеотропного РФП для последующего сравнительного анализа в выбранных зонах интереса.

Пример №2. Пациент Ж. Прошел обследование дважды (19.02.2014 г., 13.05.2014 г.) с целью оценки постлучевых патоморфологических изменений в тканевых структурах правого тазобедренного сустава и десятого грудного позвонка. Был направлен онкологом поликлиники с диагнозом плоскоклеточный центральный рак легкого с метастазами в тканевые структуры правого тазобедренного сустава и десятого грудного позвонка. Состояние после проведенного лучевого лечения метастатического поражения тормозным излучением 6 МэВ на линейном ускорителе компланарным способом облучения в декабре 2013 года в медицинском центре г. Анадулу, Турция.

В отделение радионуклидной диагностики СООД были проведены исследования минерального обмена костной ткани скелета на ОФЭКТ/КТ (GE система Discovery 670 NM /СТ) с неорганическим фосфатом (^99mTc - Пирфотех) Приготовление РФП проводилось по стандартному протоколу.

Исследование проводили в соответствии с заявленным способом выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани. Количественную оценку результатов радионуклидного остеосцинтиграфического исследования выполняли также в соответствии с заявленным способом.

Для первичного обследования получены сканы фиг. 3п, фиг. 3з, фиг. 4п, фиг4з.

Полученные в результате первичного исследования (19.02.2014) значения накопления радиоактивного фармацевтического препарата для последующего анализа приведены ниже в таблице 3.

Доза введенного остеотропного РФП:

Инкорпорированная доза РФП:

Антропометрический параметр - площадь поверхности тела пациента.

Расчет параметров распределения РФП в зонах интереса на первой фазе исследования:

1. В костных структурах поясничного отдела позвоночного столба:

2. В костных структурах подвздошных костей и крестца:

3. В тканях нижних конечностей:

Расчет параметров распределения РФП в зонах интереса 1, 2, 3 на второй фазе исследования:

Поправка на радиоактивный распад Tc^99m инкорпорированной дозы РФП:

где t=180 (мин), Т_1/2=362,4 (мин).

1. В костных структурах поясничного отдела позвоночного столба:

2. В костных структурах подвздошных костей и крестца:

3. В тканях нижних конечностей:

Костные структуры 10 грудного позвонка

На первой фазе исследования:

На второй фазе исследования:

Вертлужная впадина и головка бедренной кости правого тазобедренного сустава

На первой фазе исследования:

На второй фазе исследования:

Результаты первичного исследования пациента Ж.

Ниже в таблице 4 приведены значения формализованных коэффициентов относительного накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса на первой и второй фазе исследования, в процентах, в тканевых структурах для последующего сравнительного анализа (19.02.2014 г.).

Результаты повторного исследования пациента Ж. (13.05.2014 г.)

Для повторного исследования получены сканы фиг. 5п, фиг. 5з, фиг. 6п, фиг. 6з.

Полученные в результате повторного исследования (13.05.2014) значения накопления радиоактивного фармацевтического препарата для последующего анализа приведены ниже в таблице 5.

Доза введенного остеотропного РФП:

Инкорпорированная доза РФП:

Антропометрический параметр - площадь поверхности тела пациента.

Расчет параметров распределения РФП в зонах интереса на первой фазе исследования:

1. В костных структурах поясничного отдела позвоночного столба:

2. В костных структурах подвздошных костей и крестца:

3. В тканях нижних конечностей:

Расчет параметров распределения РФП в зонах интереса 1, 2, 3 на второй фазе исследования:

Поправка на радиоактивный распад Tc^99m инкорпорированной дозы РФП:

где t=180 (мин), T_1/2=362,4 (мин).

1. В костных структурах поясничного отдела позвоночного столба:

2. В костных структурах подвздошных костей и крестца:

3. В тканях нижних конечностей:

В костных структурах 10 грудного позвонка:

На первом этапе исследования:

На втором этапе исследования:

Вертлужная впадина и головка бедренной кости правого тазобедренного сустава:

На первом этапе исследования:

На втором этапе исследования:

Ниже в таблице 6 приведены значения относительных коэффициентов (%) распределения радиоактивного фармацевтического препарата в тканевых структурах пациента Ж. для последующего сравнительного анализа, полученные на первой и второй фазах исследования в результате повторного исследования пациента Ж. (13.05.2014 г.)

Ниже в таблице 7 представлены значения относительных коэффициентов (%) распределения радиоактивного фармацевтического препарата в исследуемых тканевых структурах первичного и повторного исследований пациента Ж.

Примеры выполнения заявленного способа выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани показывают, что использование двухфазного исследования скелета (на фазе экстравазального обмена, непосредственно после введения радионуклидного фармацевтического препарата (РФП), и через 120-180 минут на фазе инкорпорированной активности) путем сканирования всего тела в передней и задней проекциях на каждой фазе исследования,

построение идентичных зон интереса, включающих все тело человека, и предлагаемое построение конкретных зон интереса,

использование для определения уровня накопления РФП в зоне интереса заявленных формализованных коэффициентов относительного накопления остеотропного РФП в выбранной зоне интереса,

в совокупности с другими заявленными в формуле изобретения существенными признаками, позволяют формализовать подход к выполнению радионуклидных остиосцинтиграфических исследований, что позволяет использовать заявленный способ в клинической медицине, в частности, в онкологии, как для выявления очаговых поражений костной системы, так и при системных поражениях скелета.

Способ выполнения радионуклидного остеосцинтиграфического исследования минерального обмена в костной ткани, включающий выполнение двухфазного радионуклидного остеосцинтиграфического исследования, а именно: через 5 минут после введения радионуклидного фармацевтического препарата (РФП) на фазе экстравазального обмена - первой фазе и через 120-180 минут на фазе инкорпорированной активности - второй фазе; сканирование тела пациента в передней и задней проекциях на каждой фазе исследования, построение зоны интереса, определение на первой и второй фазах исследования в зоне интереса уровня накопления радионуклидного фармацевтического препарата в костной ткани, отличающийся тем, что на изображении передней проекции, полученном на первой фазе исследования, выполняют построение зоны интереса, включающей все тело человека, строя прямоугольную зону, охватывающую изображение тела человека, и затем копируют ее в остальные изображения; затем выполняют построение выбранной зоны интереса на второй фазе исследования, для чего визуально путем сравнения изображений выбранной зоны интереса на всех изображениях выявляют изображение, содержащее зону интереса с наиболее информативным распределением РФП, ограничивают в нем зону интереса и полученные границы зоны интереса копируют в одноименное изображение первой фазы исследования, после чего определяют уровень накопления РФП в зоне интереса на первой фазе исследования количественно по формуле

где К₁ - формализованный коэффициент относительного накопления РФП в выбранной зоне интереса на первой фазе исследования, в процентах, OH₁ - значение радиоактивности, измеренное в выбранной зоне интереса, в импульсах, Д₁ - суммарная активность, зарегистрированная в передней и задней проекциях при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, которую принимают за введенную дозу РФП, в импульсах, при этом Д₁=А_П1+А_З1, где А_П1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З1 - радиоактивность, измеренная на первой фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, в импульсах, Q - площадь поверхности тела пациента, м², при этом Q=М^0.425⋅D^0.725⋅0,007184, где М - масса тела пациента, кг, D - рост пациента, см;

затем определяют уровень накопления РФП в зоне интереса на второй фазе исследования количественно по формуле

где К_К - формализованный коэффициент накопления РФП в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, в процентах, ОИ_К - значение радиоактивности с учетом радиоактивного распада изотопа, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, Д_К - инкорпорированная доза РФП с учетом радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, Q - площадь поверхности тела пациента, м², при этом где ОИ₂ - значение радиоактивности без учета радиоактивного распада изотопа, в импульсах, измеренное в выбранной зоне интереса на второй фазе исследования, t - интервал времени между исследованиями, в минутах, Т_1/2 - период полураспада изотопа, в минутах, при этом где Д₂ - инкорпорированная доза РФП без учета радиоактивного распада изотопа, измеренная при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, на второй фазе исследования, в импульсах, при этом Д₂=А_П2+А_З2-А_мп, где А_П2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в передней проекции, в импульсах, А_З2 - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования при сканировании зоны интереса, включающей все тело человека, в задней проекции, в импульсах, А_МП - радиоактивность, измеренная на второй фазе исследования в зоне интереса «мочевой пузырь» в передней проекции, в импульсах.