Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ НЕИНВАЗИВНОЙ ОЦЕНКИ РЕЗЕРВА МИОКАРДИАЛЬНОГО КРОВОТОКА

Изобретение относится к медицине, а именно к радионуклидной диагностике, предназначено для выявления коронарной недостаточности при многососудистом поражении коронарных артерий, а также как функциональный тест при выборе метода лечения ишемической болезни сердца (ИБС). Способ может быть использован в кардиологических отделениях лечебно-диагностических учреждений, оснащенных радиоизотопными лабораториями.

По данным Всемирной организации здравоохранения, ишемическая болезнь сердца является ведущей причиной смерти среди трудоспособного населения [1]. За период 2002-2012 гг. ИБС была причиной смерти примерно в 7,4 млн случаев, что составляет около 13,2% от всех случаев смерти. В Российской Федерации в структуре причин общей смертности на долю сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) приходится около 55%. Внутри класса ССЗ ишемическая болезнь сердца занимает лидирующую позицию (47%) [1]. В связи с вышесказанным, становится понятным, что совершенствование диагностики коронарной недостаточности может явиться важным фактором повышения эффективности вторичной профилактики данной патологии [2].

Определение функциональной значимости атеросклеротического сужения коронарной артерии путем определения резерва миокардиального кровотока (РМК) кровотока может послужить обоснованием выбора метода лечения коронарной недостаточности.

Перфузионная сцинтиграфия миокарда (ПСМ) в настоящее время является самым доступным и наиболее информативным методом визуализации микроциркуляции коронарного русла. Наиболее распространенными радиофармацевтическими препаратами (РФП) для оценки перфузии миокарда являются препараты, меченные ^99mТехнецием (^99mТс-метокси-изобутил-изонитрил (^99mТс-МИБИ); ^99mТс-тетрафосмин) [3, 4, 5].

Чувствительность и специфичность данной методики в диагностике ИБС составляют 86% и 87% соответственно. Однако при наличии многососудистого поражения коронарных артерий (КА) могут возникнуть трудности в интерпретации диагностических изображений [6, 7], что приводит к ложноположительным или ложноотрицательным результатам [8].

Известен способ определения резерва миокардиального кровотока с помощью РФП ^99mТс-МИБИ [9]. Способ заключается в последовательном проведении записи первого прохождения болюса РФП и перфузионной сцинтиграфии миокарда в условиях покоя и на фоне нагрузочной пробы.

Сначала проводят исследование на фоне нагрузочной пробы с внутривенным введением ^99mТс-МИБИ дозой 370 МБк, при этом время инфузии РФП составляет 10 с. Запись сцинтиграм проводят в течение 12 мин, за это время детектор гамма-камеры несколько раз меняет свое положение из правой передней косой проекции к левой задней косой проекции и обратно; в общей сложности проводится запись 1280 проекций. В дальнейшем, через 45-60 мин, проводят перфузионную сцинтиграфию миокарда. Через 3 часа проводят подобное исследование в условиях покоя и определят показатель резерва миокардиального кровотока. Доза введения РФП составляет 1000 МБк.

Общее время исследования составляет около 5 часов, суммарная введенная доза 1370 МБк (~37 мКи), лучевая нагрузка составляет 12,3 мЗв. Снижение показателя РМК ниже 2,0 может говорить о наличии скрытой коронарной недостаточности (наличие функционально значимого стеноза КА, патология микроциркуляторного коронарного русла).

Недостатками данного способа является его сложность, так как для вычисления РМК необходимо определить количественные показатели миокардиального кровотока в условиях покоя и на фоне фармакологической нагрузки. К существенным недостаткам способа также можно отнести длительность исследования (около 5 ч) и высокую лучевую нагрузку. Недостатком способа является тот факт, что во время ведения РФП происходит движение детекторов гамма-камеры, что приводит к тому, что сцинтиляционный счет в стенках миокарда определяется не состоянием коронарного кровотока, а тем или иным положением детекторов гамма-камеры относительно стенок миокарда левого желудочка (ЛЖ). Еще одним недостатком является длительное (в течение 10 с) введение РФП, что исключает наличие компактного болюса РПФ и не позволяет получить истинную кривую поступления РФП в миокард левого желудочка.

Данный способ является наиболее близким к заявляемому и выбран в качестве прототипа.

Задача изобретения - разработать способ неинвазивной оценки резерва миокардиального кровотока, позволяющий сократить время исследования, лучевую нагрузку на пациента при сохранении точности определения.

Поставленная задача решается проведением двухэтапной однофотонной эмиссионной компьютерной томографии миокарда с ^99mТс-Технетрилом 925 МБк, в покое и при проведении нагрузочной пробы на гамма-камере с твердотельными детекторами на основе кадмий-цинк-теллура. На первом этапе проводят исследование в состоянии покоя, на втором - на фоне нагрузочной пробы (при внутривенном введении аденозина в дозе 160 мкг/кг/мин). Для каждого исследования (в покое и на фоне нагрузочной пробы) после компьютерной обработки результатов получают динамические изображения (с 0 по 50 с исследования) и статические сцинтиграммы (с 150 по 360 с исследования). Группа динамических изображений состоит из 64 кадров с экспозицией 2,2 с на каждый кадр. Такое разделение позволяет определить границы стенок миокарда ЛЖ и получить данные о прохождении РФП по миокарду в артериальную фазу.

Статические изображения необходимы для визуализации контура миокарда ЛЖ. На основе динамических изображений получают кривые «активность-время» со всех областей миокарда ЛЖ (верхушечной, передней, боковой, задней и перегородочной) и его полости. Определяют среднее значение счета импульсов для каждой стенки ЛЖ и площадь под кривой прохождения болюса по полости ЛЖ для исследования в покое и на фоне фармакологической нагрузки. Индекс резерва миокардиального кровотока (иРМК) определяют отдельно для каждой стенки миокарда ЛЖ следующим образом:

иРМК=(Cs/Ss)/(Cr/Sr),

где иРМК - индекс резерва миокардиального кровотока;

Cs - среднее значение счета импульсов с области миокарда ЛЖ при проведении нагрузочной пробы;

Ss - площадь под кривой, отражающей прохождение болюса РФП по полости ЛЖ, при проведении нагрузочной пробы;

Сr - среднее значение счета импульсов с области миокарда ЛЖ в условиях покоя;

Sr - площадь под кривой, отражающей прохождение болюса РФП по полости ЛЖ, в условиях покоя.

Критерием наличия коронарной недостаточности считается наличие функционально значимого сужения в бассейне коронарной артерии, т.е. значение показателя иРМК меньше 1.5.

В настоящее время появились гамма-камеры с новым типом детекторов (кадмий-цинк-теллуровым). Такие гамма-камеры считаются сверхбыстрыми и позволяют записывать динамические изображения в томографическом режиме.

Новым в предлагаемом способе является подход к определению резерва миокардиального кровотока, основанный на сопоставлении отношений сцинтилляционного счета с полости ЛЖ к стенке ЛЖ в условиях покоя и на фоне фармакологической нагрузки, с использованием динамической однофотонной эмиссионной компьютерной томографии.

Преимуществом данного способа является прямое определение индекса резерва миокардиального кровотока, без расчета абсолютных значений перфузии миокарда в условиях покоя и на фоне нагрузочной пробы, что в свою очередь уменьшает время исследования, лучевую нагрузку на пациента и сложность процедуры. Запись прохождения первого паса РФП производится со всей области сердца без поворота детекторов, что позволяет получить качественные сцинтиграфические изображения всех фаз прохождения болюса РФП через полость и стенки левого желудочка.

Известно, что при многососудистом поражении коронарных артерий распределение РФП при выполнении перфузионной сцинтиграфии миокарда может носить равномерный характер. Этот факт может приводить к получению ложноотрицательных результатов при проведении стандартной перфузионной сцинтиграфии миокарда. Определение показателя иРМК в данном случае будет иметь ключевое значение в постановке правильного диагноза. Также показатель иРМК имеет значение в определении тактики лечения пациентов с пограничными стенозами коронарных артерий. В данной ситуации важную роль имеет определение функциональной значимости стеноза КА. Значение показателя иРМК отражает гемодинамическую значимость стеноза, если этот показатель меньше 1,5, то сужение считается функционально значимым и требует реваскуляризации. В противном случае предпочтение отдается консервативному лечению.

Существенные признаки изобретения проявляют в заявленной совокупности новые свойства, что приводит к достижению нового положительного эффекта, явным образом не вытекающего из уровня техники в данной области и не являющегося очевидными для специалиста.

Идентичной совокупности признаков в известных решениях по данным патентной и научно-методической литературы не обнаружено.

Предлагаемый способ может быть использован в практическом здравоохранении для повышения эффективности диагностики ИБС.

Исходя из выше сказанного следует считать предлагаемое изобретение соответствующим условия патентоспособности «Новизна», «Изобретательский уровень», «Промышленная применяемость».

Изобретение будет понятно из следующего описания и предложенных к нему рисунков.

На рис. 1 представлен график «активность-время», построенный на основе сцинтиграфических изображений обследуемого В. (26 лет) после внутривенного введения ^99mТс-технетрила в условиях покоя. Маркеры «А» и «В» необходимы для интерполяции данных.

На рис. 2 представлен способ компьютерной обработки сцинтиграфических изображений обследуемого В. (26 лет), А - динамический кадр, Б - статический кадр, В - график «активность-время» с указанной на статическом кадре области интереса (в данном случае с области полости ЛЖ).

На рис. 3 представлены: А - динамический кадр, Б - статический кадр, В - график «активность-время» с области боковой стенки ЛЖ обследуемого В. (26 лет).

На рис. 4 представлены: А - динамический кадр, Б - статический кадр, В - график «активность-время» с области верхушки ЛЖ обследуемого В. (26 лет).

На рис. 5 представлены графики «активность-время» обследуемого В. (26 лет) А - на фоне фармакологической пробы и Б - в условиях покоя: 1 - с области полости ЛЖ, 2 - перегородочной области, 3 - боковой области, 4 - области верхушки, 5 - передней области, 6 - задней области. Графики «активность-время» были построены на основе динамических изображений (64 кадра с экспозицией 2,2 с/кадр).

На рис. 6 представлены графики «активность-время» обследуемого К.(53 лет) А - на фоне фармакологической пробы и Б - в условиях покоя: 1 - с области полости ЛЖ, 2 - перегородочной области, 3 - боковой области, 4 - области верхушки, 5 - передней области, 6 - задней области. Графики «активность-время» были построены на основе динамических изображений (64 кадра с экспозицией 2,2 с/кадр).

На рис. 7 представлены графики «активность-время» обследуемого М.(26 лет) А - на фоне фармакологической пробы и Б - в условиях покоя: 1 - с области полости ЛЖ, 2 - перегородочной области, 3 - боковой области, 4 - области верхушки, 5 - передней области, 6 - задней области. Графики «активность-время» были построены на основе динамических изображений (64 кадра с экспозицией 2,2 с/кадр).

На рис. 8 представлены графики «активность-время» обследуемого Д.(69 лет) А - на фоне фармакологической пробы и Б - в условиях покоя: 1 - с области полости ЛЖ, 2 - перегородочной области, 3 - боковой области, 4 - области верхушки, 5 - передней области, 6 - задней области. Графики «активность-время» были построены на основе динамических изображений (64 кадра с экспозицией 2,2 с/кадр).

Способ осуществляют следующим образом.

Пациента обследуют в горизонтальном положении лежа на спине, в локтевой вене установлен внутривенный периферический катетер. В целях снижения влияния эмоционального состояния пациента на гемодинамику, больному объясняют важность и безвредность данного исследования.

Сначала проводят низкодозовую компьютерную томографию (КТ) в коронарной проекции. Это необходимо для уточнения локализации левого желудочка сердца. Для этого на полученном КТ-изображении измеряют расстояние от яремной вырезки до центра тени ЛЖ. На теле пациента ставят метку, которая будет соответствовать центру ЛЖ. Детектор гамма-камеры позиционируют в соответствии с полученными результатами, на область ЛЖ.

Сцинтиграфическое исследование проводят в 2 этапа. На первом этапе проводят запись прохождения болюса РФП в состоянии покоя. Для этого через внутривенный периферический катетер болюсно вводят РФП ^99mТс-Технетрил в объеме 1 мл и дозе 185 мКи. Запись начинают за 5 с до введения. Регистрацию сцинтиграфических изображений проводят в томографическом режиме, синхронизированном с электрокардиографией (ЭКГ), в течение 360 с. Используют специальный режим записи - «list mode». Непосредственно после окончания записи проводят второй этап исследования.

На втором этапе проводят запись прохождения болюса РФП в условиях нагрузочной пробы. Нагрузочную пробу проводят по стандартному протоколу [11]. Для этого больному вводят аденозин в дозе 160 мкг/кг/мин при помощи инфузомата. На пике фармакологической нагрузки пациенту через в/в катетер вводят РФП ^99mТс-Технетрил в объеме 740 мКи. Запись начинают за 5 секунд до введения РФП. Регистрацию сцинтиграфических изображений проводят в томографическом режиме, синхронизированном с ЭКГ, в течение 360 с с использованием специального режима «list mode». Четырехкратное увеличение дозы введения индикатора на втором этапе исследования необходимо для нивелирования радиоактивности кровяного пула после предыдущего исследования.

В дальнейшем проводят компьютерную обработку полученных изображений с помощью специального программного обеспечения. Из массива первичных данных реконструируют группу динамических сцинтиграмм (0-150 с исследования, 64 кадра с экспозицией 2,2 с) и статическое изображение (150-360 с исследования). Строят графики «активность-время» и на их основе определяют значение показателей Cs и Сr для каждой стенки миокарда ЛЖ в отдельности, а также Ss и Sr для полости ЛЖ в условиях покоя и на фоне нагрузочной пробы.

Клинический пример 1.

Больная К., 53 лет госпитализирована в плановом порядке в отделение сердечной недостаточности. При поступлении предъявляла жалобы на тяжесть в загрудинной области, которая возникает при физической нагрузке и купируется разовым приемом нитроглицерина.

Считает себя больной с 2010 года после перенесенного инфаркта миокарда, амбулаторно принимала кардиомагнил, эналоприл. На фоне приема лекарственных средств наблюдалось улучшение состоянии здоровья. Наряду с этим пациент отмечал повышения уровня артериального давления (АД) до 160/110 мм рт. ст.

Больному были проведены: общий анализ крови, мочи, биохимический анализ крови, электрокардиографии, рентгенографическое исследование органов грудной клетки, ультразвукового исследования (УЗИ) сердца и сосудов, ПСМ с ^99mТс-Технетрилом.

По данным физического исследования: верхушечный толчок не пальпируется. Левая граница относительной тупости расположена на 1,5 см кнаружи от левой срединно-ключичной линии, верхняя - на уровне нижнего края 3 ребра; правая - по срединно-грудинной линии. Тоны ритмичные, приглушенные. Частота сердечных сокращений (ЧСС) 68 в мин, АД 140/90 мм рт. ст.

В анализах крови все показатели - в пределах нормы. При рентгенологическом исследовании органов грудной клетки был выявлен пневмосклероз. По данным УЗИ сердца и сосудов была выявлена митральная регургитация 1 ст, систолическая дисфункция левого желудочка.

По данным ПСМ с ^99mТс-Технетрилом на нагрузке и в условиях покоя был выявлен дефект перфузии в задне-боковой области с распространением на верхушку ЛЖ (-19%).

Значения Sr и Ss составляли 5059,9 и 20163,4 соответственно, значения Сr и Cs были рассчитаны для каждой области и составляли: для передней - Сr=64,7, Cs=113,2; для боковой - Сr=219,7, Cs=113,0; для задней - Сr=287,5, Cs=175,7; для перегородочной области - Сr=298,5, Cs=282,4; для верхушечной области - Сr=254,6, Cs=136,1. Индекс резерва миокардиального кровотока составлял для передней области - 3,5; боковой области - 1,0; для задней области - 1,2; перегородочной области - 1,9; для области верхушки - 1,0. Таким образом, иРМК в области передней стенки и перегородки сохранен, а в области боковой, задней стенок и верхушки снижен, что говорит о нарушении гемодинамики в бассейне сосудов, кровоснабжающих данные области (рис 6).

Окончательный диагноз: ИБС: стенокардия напряжения функциональный класс (ФК) 3, постинфарктный кардиосклероз, гипертоническая болезнь 2 степени.

Как следует из приведенного примера, в области постинфарктного кардиосклероза в условиях нагрузочной пробы не наблюдалось усиления коронарного кровотока и, как следствие, иРМК в этих областях был снижен. В интактных стенках индекс резерва миокардиального кровотока был сохранен.

Клинический пример 2

Обследуемый М., 26 лет, здоровый доброволец. По данным физического исследования: верхушечный толчок пальпируется в 5 межреберье по срединно-ключичной линии, тоны ритмичные. АД 120/80, ЧСС 70 уд/мин. По данным ЭКГ изменений не выявлено. По данным ПСМ сцинтиграфических данных за нарушение миокардиальной перфузии не выявлено.

Значения Sr и Ss составляли 13428,5 и 45730,3 соответственно, значения Сr и Cs были рассчитаны для каждой области и составляли: для передней - Сr=232,7, Cs=611,3; для боковой - Сr=157,4, Cs=831,9; для задней - Сr=206,4, Cs=896,3; для перегородочной области - Сr=219,95, Cs=796,6; для верхушечной области - Сr=234,3, Cs=889,3.

Индекс резерва миокардиального кровотока составлял для передней области - 2,3; боковой области - 2,4; для задней области - 2,3; перегородочной области - 2,4; для области верхушки - 2,3 (рис. 7). Исходя из полученных значений иРМК можно исключить наличие гемодинамически значимых сужений КА, а также патологии со стороны микроциркуляторного коронарного русла.

Клинический пример 3

Больной Д., 69 лет госпитализирована в плановом порядке в отделение артериальной гипертензии с диагнозом ИБС, стенокардия напряжения ФК II, ПИКС от V/2014 г. При поступлении предъявляла жалобы на тяжесть в загрудинной области, которая возникает при физической нагрузке и купируется разовым приемом нитроглицерина.

По данным физического исследования: верхушечный толчок в 5 межреберье. Левая граница относительной тупости расположена на 2 см кнаружи от левой срединно-ключной линии, верхняя - на уровне 3 межреберья; правая - на 1,5 см кнаружи от правого края грудины. Тоны ритмичные, приглушенные, короткий систолический шум на верхушке, редкая экстрасистолия. ЧСС 70 в мин, АД 180/120 мм рт. ст.

Больному были проведены: общий анализ крови, мочи, биохимический анализ крови, ЭКГ, УЗИ сердца и сосудов, ПСМ с ^99mТс-Технетрилом, инвазивная коронарография.

В анализах крови все показатели в пределах нормы. Результаты ЭКГ: ритм синусовый с редкими суправентрикулярными экстрасистолами, признаки переднего подострого инфаркта миокарда, гипертрофия ЛЖ с абнормальной реполяризация. По данным УЗИ сердца и сосудов была выявлена небольшая дилатация левых отделов сердца, незначительная гипертрофия ЛЖ, сократимость ЛЖ снижена, гиперкинез задне-боковой, задней стенок, гипокинез передне-боковой стенки, диастолическая дисфункция ЛЖ 2 типа, митральная регургитация 1 ст.

По данным ПСМ с ^99mТс-Технетрилом на фоне аденозиновой пробы была выявлена зона гипоперфузии в области перегородки с распространением на верхушку, а также в апикальных и базальных отделах задней стенки ЛЖ (~13-14%). В условиях покоя отмечалось уменьшение размеров зоны гипоперфузии до 6-7% за счет улучшения кровоснабжения перегородки ЛЖ.

По данным коронарографии было выявлено: проксимальная треть 1-й диагональной ветви - стеноз до 75%, проксимальная треть 2-й диагональной ветви - стеноз до 75%, устье огибающей артерии - стеноз до 50%, 2-я ветвь тупого края - стеноз до 75%, проксимальная треть правой коронарной артерии - стеноз до 75%.

Значения Sr и Ss составляли 29582,8 и 94370,8 соответственно, значения Сr и Cs были рассчитаны для каждой области и составляли: для передней - Сr=218,9, Cs=214,3; для боковой - Сr=240,2, Cs=787,1; для задней - Сr=263,2, Cs=785,8; для перегородочной области - Сr=269,0, Cs=756,5; для верхушечной области - Сr=233,3, Cs=586,9. Индекс резерва миокардиального кровотока составлял для передней области - 0,4; боковой области - 1,4; для задней области - 1,3; перегородочной области - 1,1; для области верхушки - 1,0 (рис. 8), что свидетельствовало о сниженном резерве миокардиального кровотока во всех стенках ЛЖ и функциональной значимости найденных на коронарографии сужений КА.

Предлагаемый в качестве изобретения способ неинвазивной оценки резерва миокардиального кровотока был апробирован на 20 пациентах и позволяет сократить время исследования, уменьшить лучевую нагрузку на пациента.

Простота выполнения методики, доступность гамма-сцинтиграфического оборудования и информативность способа позволяют внедрить предлагаемый способ в широкую клиническую практику.

ЛИТЕРАТУРА

1. Оганов Р.Г., Масленникова Г.Я. Смертность от сердечно-сосудистых и других хронических неинфекционных заболеваний среди трудоспособного населения в России// Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2002. №3. - С. 4-8.

2. Оганов Р.Г., Масленникова Г.Я. Демографическая ситуация и сердечно-сосудистые заболевания в России: пути решения проблем. Кардиоваскулярная терапия и профилактика 2007;6:8:7-14.

3. Tartagni F, Dondi М, Limonetti Р, et al. Dipyridamole technetium-99m-2-methoxy isobutyl isonitrile tomoscintigraphic imaging for identifying diseased coronary vessels: comparison with thallium-201 stress-rest study. J Nucl Med. 1991; 32: 369 -376.

4. Nicolai E, Cuocolo A, Pace L, et al. Adenosine coronary vasodilation quantitative technetium 99m methoxy isobutyl isonitrile myocardial tomography in the identification and localization of coronary artery disease. J Nucl Cardiol. 1996; 3: 9-17.

5. Amanullah AM, Kiat H, Friedman JD, Berman DS. Adenosine technetium-99m sestamibi myocardial perfusion SPECT in women: diagnostic efficacy in detection of coronary artery disease. J Am Coll Cardiol. 1996; 27: 803-809.

6. Kahn J.K., Mc-Ghielain. Quantitative rotational tomography with 201T1 and 99mTc-2-methoxy-isobutyl-isonitrile. A direct comparison in normal individuals and patients with coronary artery disease // Circulation. - 1989. - Vol. 79 (6). - P. 1282-93.

7. Sciamarella M.G., Fragasso G.N., Gerundini P.C. 99mTc-MIBI single photon emission tomography (SPET) for detecting myocardial ischemia and necrosis in patients with significant coronary artery disease // Nucl. Med. Comm. - 1992. - Vol. 13. - P. 871-883.

8. Gibbons R.J. Rest and exercise radionuclide angiography for diagnosis in chronic ischemic heart disease // Circulation. - 1991. - Vol. 84. - P. 193.

9. Bailing Hsu, Fu-Chung Chen, Tao-Cheng Wu, Wen-Sheng Hyang, Po-Nien Hou, Chien-Chien Chen, Guang-Uei Hung. Quanifitation of myocardial blood flow and myocardial flow reserve with 99mTc-sestamibi dynamic SPECT/CT to enhance detection of coronary artery disease // European jornal medical molecular imaging. - 2014. - Vol. 41. - P. 2294-2306.

10. Chietsugu Katoh, Koichi Morita, Tohru Shiga, Naoki Kubo, Kunihiro Nakada, Nagara Tamaki. Improvement of algorithm for quantification of refional myocardial blood flow using ¹⁵O-water with PET // The Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging - 2005. -Vol. 46.-P. 75-88.

11. Milena J. Henzlova, Manuel D. Cerqueira, Christopher L. Hansen, Raymond Taillefer, Siu-Sun Yao. Stress protocols and tracers // Journal of nuclear cardiology - 2012 - Vol. 13.