Способ обследования пациентов с подозрением на воспаление в стенке аневризматически расширенной восходящей аорты

Изобретение относится к медицине, а именно радионуклидной диагностике, и может быть использовано для обследования пациентов с подозрением на воспаление в стенке аневризматически расширенной восходящей аорты. Проводят однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ) средостения и рентгеновскую компьютерную томографию (КТ) грудной клетки. Совмещают сцинтиграфические и рентгеновское изображения путем наложения радиоизотопной и рентгеноконтрастной меток. Проводят визуальную оценку интенсивности накопления радиофармпрепарата (РФП) в зонах интереса. При этом ОФЭКТ проводят двукратно через 3 и 6 часов после введения РФП. Затем вычитают фон изображения ОФЭКТ, выполненного через 6 часов после введения РФП, из фона изображения ОФЭКТ, выполненного через 3 часа после введения РФП, при помощи программного приложения Load to New рабочей станции Advantage Workstation 4.6, GE. После чего полученное изображение совмещают с изображением КТ. Способ обеспечивает устранение артефактов от внутрисосудистого радиоактивного пула крови и костных элементов грудной клетки и сокращение времени исследования за счет вычитания фонов изображений ОФЭКТ. 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к медицине, а именно лучевой диагностике, и может найти применение в кардиологии и кардиохирургии.

Воспалительные заболевания крупных сосудов средостения являются одной из наиболее трудно решаемых клинических проблем в современной сердечно-сосудистой хирургии в силу отсутствия патогноминичной симптоматики, что требует интеграции клинических данных, лучевых методов визуализации и гистологической оценки [1]. Учитывая, что забор гистологического материала из стенки аорты с целью превентивной диагностики технически невозможен, существует потребность в использовании неинвазивных и высокоспецифичных методов диагностики воспаления. Наиболее подходящими в этом плане являются методы молекулярной визуализации, способные идентифицировать воспалительный процесс, используя трэйсеры, ориентированные на конкретное патобиологическое звено. Использование методов радионуклидной индикации воспаления позволяет неинвазивно и с высокой специфичностью выявить очаг воспаления, оценить активность заболевания, а также осуществлять контроль эффективности лечения [2]. В фантомных исследованиях было показано, что радиоактивность крови в полостях крупных сосудов и камерах сердца «перекрывает» локальные включения радиофармпрепарата (РФП) с стенке аорты средней и слабой интенсивности. Кроме того, используемые в молекулярной визуализации РФП, тропные к воспалению и повреждению способны фиксироваться в костных структурах средостения, создавая проекционные артефакты в исследуемой зоне [3]. В связи с этим, актуальным является устранение подобных артефактов перед дальнейшим совмещением сцинтиграмм и их интерпретацией.

Метод вычитания (субтракции), так же известный как метод коррекции фона, широко используется в рентгенографии как способ динамического наблюдения за патологическими изменениями или с целью улучшения визуализации структур, экранируемых тканями, имеющими высокую плотность, например, для визуализации интракраниальных сосудов [4]. В радиологической практике данный способ используется исключительно в эндокринологической практике, когда существует необходимость в оценке паращитовидных желез, но интенсивное накопление РФП в щитовидной железе этому препятствует. С точки зрения сцинтиграфической диагностики воспалительного процесса в стенке аневризматически расширенной аорты нежелательную фоновую активность, которая должна быть устранена, несут радиоактивный пул крови, а также костные структуры органов грудной клетки. Выполнение субтракции может позволить достоверно оценить сцинтиграммы по качественным признакам и определить количественные показатели интенсивности накопления РФП в очаге и сравнить с поглотительной активностью между тканями в исследуемой области [5].

Известен способ диагностики миокардита (патент № 2612527) [6], заключающийся в последовательном выполнении однофотонной эмиссионной компьютерной томографии одновременно в 27 проекциях, время сканирования составляет от 400 до 600 секунд в зависимости от веса тела пациента через 18-20 часов после внутривенного введения радиофармпрепарата, по окончании которой, не меняя положения тела пациента и высоты томографического стола, выполняют рентгеновкую компьютерную томографию грудной клетки высокого разрешения, с толщиной среза 1,25 мм на гибридном ОФЭКТ-КТ-томографе. Далее по меткам выполняют совмещение сцинтиграфических и рентгеновских томографических изображений путем точного наложения друг на друга радиоизотопной и рентгеноконтрастной меток во фронтальных, сагиттальных и поперечных срезах, определяя наличие и местоположение воспалительного очага в сердце.

Данный способ является наиболее близким к заявленному по технической сущности к достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.

Недостатками этого способа является одновременная регистрация высокой радиоактивности крови и интенсивное включение радиофармпрепарата в костные структуры на сцинтиграфических изображениях, что вносит значимые артефакты, усложняющие топическую диагностику очаговых патологических включений радиофармпрепарата в миокард, увеличивая количество ложно-положительных результатов, и обусловливает необходимость проведения отстроченного сцинтиграфического исследования через 18-20 часов после введения радиофармпрепарата, а также увеличения продолжительности сканирования для их устранения.

Задача изобретения – создание способа топической диагностики очаговых воспалительных изменений в аневризматически расширенной стенке восходящей аорты, позволяющего устранить артефакты от внутрисосудистого радиоактивного пула крови и костных элементов грудной клетки, сократить время исследования.

Поставленная задача решается путем двукратного выполнения однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) на гамма-камере, оснащенной твердотельными кадмий-цинк-теллуровыми детекторами, через 3 часа (ранняя ОФЭКТ) и через 6 часов (отсроченная ОФЭКТ) после внутривенного введения радиофармпрепарата, тропного к воспалению, затем вычитают фон отсроченных изображений, выполненных через 6 часов из фона ранних изображений, выполненных через 3 часа при помощи программного приложения Load to New, результирующие изображения совмещают с рентгеновскими томографическими изображениями, позволяющим устранить артефакты от внутрисосудистого радиоактивного пула крови и костных элементов грудной клетки. Диагностическим критерием патологического накопления РФП в стенке аорты, свидетельствующим о воспалительном процессе, является визуальное превышение интенсивности накопления в зоне интереса по сравнению с фоном.

Новым в предлагаемом способе является выполнение однофотонной эмиссионной сцинтиграфии через 3 и 6 часов после введения РФП с последующим вычитанием фона отсроченных изображений, выполненных через 6 часов из фона ранних изображений, выполненных через 3 часа при помощи программного приложения Load to New Advantage Workstation 4.6, GE, что дает возможность устранить артефакты от радиоактивного пула крови и костных элементов грудной клетки, повысить диагностическую эффективность исследования, сократить время исследования до 6 часов, уменьшить время сканирования.

Новые признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и неочевидные для специалиста. Идентичной совокупности признаков в известных технических решениях не обнаружено.

Предлагаемый способ может быть использован в здравоохранении.

Исходя из вышеизложенного, предлагаемое изобретение соответствует условиям патентоспособности «Новизна», «Изобретательский уровень» и «Промышленная применимость».

Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных фигур.

Фиг. 1. Показаны исходные реконструированные сцинтиграфические изображения: А- сцинтиграфические изображения, полученные через 3 часа после введения РФП и Б - сцинтиграфические изображения, полученные через 6 часов после введения РФП. В -результирующие сцинтиграфические изображения после проведения процедуры вычитания фона. Белыми стрелками на изображении А и Б обозначены структуры, обуславливающие артефакты и подлежащие устранению: 1 – грудина, 2 – радиоактивный пул крови в восходящей аорте, 3 – позвоночник, 4 – радиоактивный пул крови в ЛЖ. На изображении В видно, что после проведения процедуры вычитания фона указанные стрелками структуры не визуализируются и остаются тольуо истинные включения радиофармперепарата в стенке сосуда (обведены красной линией).

Фиг. 2. Пример выполнения операции коррекции фона в программном приложении Load To New рабочей станции Advantage Workstation 4.6, GE. А – сцинтиграфические изображения, полученные через 3 часа после введения РФП (уменьшаемое). Б - сцинтиграфические изображения, полученные через 6 часов после введения РФП (вычитаемое). В – результирующие сцинтиграфические изображения.

Способ осуществляют следующим образом. На первом этапе исследования проводят ОФЭКТ области средостения на гамма-камере, оснащенной CZT-детекторами и низкоэнергетическим мультипинхол коллиматором через 3 часа (ранняя ОФЭКТ) и через 6 часов (отсроченная ОФЭКТ) после введения радиофармпрепарата. Непосредственно перед первым исследованием на грудь пациента наносится радиоизотопная метка. Сверху на изотопную метку наклеивается одноразовый ЭКГ-электрод, который выполняет функцию рентгеноконтрастной метки. Запись ОФЭКТ осуществляется одновременно в 27 проекций в матрицу 32×32 пикселя, в трехмерном режиме минуя фазу реконструкции. Время сканирования составляет от 400 до 600 секунд в зависимости от веса тела пациента. По окончании записи отсроченной ОФЭКТ, не меняя положения тела пациента и высоты томографического стола, выполняют рентгеновскую компьютерную томографию высокого разрешения грудной клетки по стандартному протоколу с толщиной среза 1,25 мм. На втором этапе полученные сцинтиграфические изображения подвергаются реконструкции с использованием рабочей станции Advantage Workstation 4.6, GE в программном приложении 4DM. После реконструкции сцинтиграфические изображения загружают в программное приложение Load To New. В ячейку А загружаются ранние исследования (полученные через 3 часа), в ячейку В – отсроченные (полученные через 6 часов). Диапазон кадров для обеих ячеек одинаков и составляет с 1 по 50 кадр. Итоговые изображения будут являться результатом вычитания каждого кадра ячейки В из соответствующего ему кадра ячейки А. Результирующие изображения сохраняются. После проведения процедуры вычитания результирующие изображения совмещают с томосканами, полученными после проведения рентгеновской компьютерной томографии высокого разрешения, используя радиоизотопную и рентгеноконтрастную метки во фронтальных, сагиттальных и поперечных срезах с использованием рабочей станции Advantage Workstation 4.6, GE в программном приложении Volumetrix.

Техническим результатом изобретения является устранение артефактов от внутрисосудистого радиоактивного пула крови и костных элементов грудной клетки, повышение диагностической эффективности определения наличия и анатомической локализации воспалительных очагов в стенке восходящей аорты, сокращение общего времени проведения исследования до 6 часов, сокращение времени сканирования.

Клинический пример 1.

Мужчина, 32 лет, находился на обследовании и лечении в НИИ кардиологии Томского НИМЦ (08.06.20 – 19.06.20).

Предварительный диагноз: ВПС. Бикуспидальный аортальный клапан. Аортальная недостаточность 1 степени. Аневризма восходящего отдела аорты.

При поступлении предъявлял жалобы на одышку инспираторного характера при умеренных физических нагрузках, периодические головокружения, сердцебиение.

Данные лабораторных исследований:

Общий анализ крови (09.06.20): СОЭ 3 мм/ч, лейкоциты 7,2*10⁹/л, Hb 175 г/л, эритроциты 5,44*10¹²/л, гранулоциты 53,5%, моноциты 11,2%, лимфоциты 31,9%, эозинофилы 2,7%, тромбоциты 223*10⁹/л.

Данные инструментальных методов исследования.

ЭКГ (10.06.2020): зарегистрирована постоянная форма фибрилляция предсердий с ЧСС до 79 в минуту.

ЭХО-КГ (10.06.2020): бикуспидальный аортальный клапан с формированием аортального стеноза с градиентом 52/31 мм рт.ст., ФВ сохранена – 68%, клинических проявлений аортального стеноза нет. Жидкости в перикарде нет.

МСКТ-аортографии (11.06.2020): данных за коарктацию аорты не выявлено, расширение восходящего отдела аорты до 41 мм.

Для диагностики воспаления и повреждения стенки аорты, которые могли бы привести к расслоению сосудистой стенки была проведена сцинтиграфия грудного отдела аорты с ^99mТс-Пирфотехом, совместно с рентгеновской компьютерной томографией высокого разрешения для диагностики воспалительного процесса с стенке аорты. Для этого больной было внутривенно введено 20 мКи ^99mТс-Пирфотеха. Через 3ч пациента уложили на томографический стол, выставили поверхностную радиоактивную метку, а сверху на радиоактивную метку наклеили одноразовый ЭКГ-электрод, который выполняет функцию рентгеноконтрастной метки, и провели однофотонную эмиссионную компьютерную томографию сердца. Данная процедура была повторена через 6 часов после введения РФП. По окончании исследования, не меняя положения тела пациента и высоты томографического стола, выполнили рентгеновскую компьютерную томографию высокого разрешения грудной клетки. На полученных сцинтиграфических изображениях, как ранних, так и отсроченных, отчетливо визуализировались радиоактивный пул крови в ЛЖ и костных структурах средостения (ребра, грудина, позвоночник), которые могли имитировать или перекрывать очаговые патологические включения РФП в стенке восходящей аорты. В программном приложении Load to new была выполнена процедура вычитания фона, что позволило удалить артефакты от радиоактивного пула крови ЛЖ и костных элементов грудной клетки. Результирующие сцинтиграфические изображения и рентгеновские томографические сканы были точно наложены друг на друга по изображениям меток. Анализ серии совмещенных томограмм показал множественные слабоинтенсивные очаговые включения РФП в стенке восходящей аорты.

Пациенту было проведено оперативное лечение в объеме протезирования аортального клапана и протезирования грудного отдела аорты. Интраоперационный материал в виде иссеченной аорты был направлен на патоморфологическое исследование. Результаты ОФЭКТ/КТ исследования были подтверждены результатами гистологического исследования: в пределах исследуемого материала наблюдались кистозный медианекроз, фиброз, очаги хронического воспаления и кровоизлияния в адвентиции.

Предлагаемый способ апробирован на 15 пациентах с аневризмой восходящего отдела аорты и позволяет сократить время диагностического процесса.

Используемая литература

1. Ильюшенкова Ю.Н., Сазонова С.И. Методы молекулярной визуализации в диагностике воспаления аневризмы грудного отдела аорты: обзор клинических и экспериментальных исследований // Российский электронный журнал лучевой диагностики. 2020. Т. 10. № 4. С. 207-224.

2. Kircher M., Lapa C. Novel noninvasive nuclear medicine imaging techniques for cardiac inflammation // Curr Heart Fail Rep. 2017. Vol. 10. No. 2. P. 1-6. DOI: 10.1007/s12410-017-9400-x.

3. Сазонова С.И., Лишманов Ю.Б., Проскокова И.Ю. Cцинтиграфическая визуализация воспалительных очагов в сердце // Мед. радиология и радиационная безопасность. 2011. T. 56. №. 5. С. 31-36.

4. Song Y., Han S., Kim B. J., Oh S. H., Kim J. S., Kim T. I., Lee D. H. Feasibility of low-dose digital subtraction angiography protocols for the endovascular treatment of intracranial dural arteriovenous fistulas // Neuroradiology. 2021. Vol 63, P. 267–273.

5. Buijs W.C., Siegel J.A., Boerman O.C., Corstens F.H. Absolute organ activity estimated by five different methods of background correction // J Nucl Med. 1998. Vol 39. No 12. P. 2167-2172.

6. Пат. 2612527 Российская Федерация, МПК A61B6/03. Способ топической диагностики воспаления в сердце / С.И. Сазонова, Ю.Н. Ильюшенкова, К.В. Завадовский, Ю.Б. Лишманов. – № 2015153555; заявл. 14.12.2015; опубл. 09.03.2017, Бюл. № 7. – 10 с., 3 ил.

Способ обследования пациентов с подозрением на воспаление в стенке аневризматически расширенной восходящей аорты, включающий проведение однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) средостения и рентгеновской компьютерной томографии (КТ) грудной клетки, совмещение сцинтиграфических и рентгеновских изображений путем наложения радиоизотопной и рентгеноконтрастной меток, проведение визуальной оценки интенсивности накопления радиофармпрепарата (РФП) в зонах интереса, отличающийся тем, что ОФЭКТ проводят двукратно через 3 и 6 часов после введения РФП, затем вычитают фон изображения ОФЭКТ, выполненного через 6 часов после введения РФП, из фона изображения ОФЭКТ, выполненного через 3 часа после введения РФП, при помощи программного приложения Load to New рабочей станции Advantage Workstation 4.6, GE, после чего полученное изображение совмещают с изображением КТ.