Результат интеллектуальной деятельности: Способ количественной оценки нарушений перфузии миокарда правого желудочка по данным однофотонно-эмиссионной компьютерной томографии

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической кардиологии, и может быть использовано для количественной оценки нарушений перфузии миокарда правого желудочка (ПЖ) по данным однофотонно-эмиссионной компьютерной томографии (ОЭКТ).

Радионуклидная диагностика - один из современных методов лучевой диагностики для оценки функционального состояния различных органов и систем организма, в том числе сердечно-сосудистой системы, с помощью диагностических радиофармпрепаратов (РФП), меченных радионуклидами.

Методы радионуклидной диагностики относятся к методам молекулярной визуализации, так как отражают патологические процессы, происходящие на молекулярном и клеточном уровне, и не дублируют информацию, полученную другими методами лучевой диагностики (ультразвуковое исследование (УЗИ), компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ)). Функциональные изменения, намного опережающие анатомические, делают методы ядерной медицины уникальными как в ранней диагностике заболеваний, так и при динамическом наблюдении.

Известны различные способы радионуклидной диагностики.

"Золотым стандартом" среди неинвазивных методов оценки функции желудочков сердца является радионуклидная вентрикулография (РВГ), которая основывается на использовании введенного в периферическую вену радиоактивного индикатора для получения серии (30 и более) изображений камер сердца и крупных сосудов в течение сердечного цикла. РВГ выполняют на гамма-камере в одной или двух проекциях с использованием короткоживущих нуклидов, обычно технеция (^99mТс), которым метят эритроциты. РВГ предоставляет детальную информацию о систолической и диастолической дисфункции, асинхронии левого желудочка (ЛЖ) и правого желудочка (ПЖ).

(Vogel-Claussen J., Skrok J., Shehata M.L., et al. Right and left ventricular myocardial perfusion reserves correlate with right ventricular function and pulmonary hemodynamics in patients with pulmonary arterial hypertension. Radiology. 2011. 258(1): 119-127)

Нейротропная сцинтиграфия и однофотонно-эмиссионная томография (ОЭКТ) миокарда с 123I-МИБГ позволяет выявлять у пациентов нарушения симпатической активности миокарда, которые являются предиктором жизнеугрожающих нарушений ритма и связаны с риском внезапной сердечной смерти. Нарушения метаболизма глюкозы и жирных кислот в миокарде, выявляемые с помощью позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) с 18F-ФДГ и ОЭКТ с 123I-BMIPP соответственно, являются, с одной стороны, наиболее ранними маркерами нарушения состояния миокарда, а с другой - важным прогностическим фактором и критерием оценки эффективности терапии.

(Gargiulo P., Cuocolo Α., Dellegrottaglie S., et al. Nuclear assessment of right ventricle. Echocardiography. 2015. 32 Suppl 1: S69-74.)

В связи с этим ОЭКТ миокарда с перфузионными агентами представляется перспективным направлением диагностики.

Визуализация ПЖ дает возможность выявления стабильных и преходящих (стресс-индуцированных) дефектов его перфузии, а также степени его дилатации. При выполнении методики ОЭКТ, синхронизированной с ЭКГ (С-ОЭКТ), возможна оценка сократительной способности ПЖ с измерением того же самого набора параметров, что и при радионуклидной вентрикулографии. Наиболее характерным изменением конфигурации миокарда является сдавление левого желудочка гипертрофированным правым. При этом возникают феномены "D-образного" ЛЖ и парадоксального движения межжелудочковой перегородки (МЖП), хорошо видимые как при эхокардиограмме (Эхо-КГ), так и при С-ОЭКТ. Дополнительной возможностью является измерение соотношения интенсивности накопления РФП правым и левым желудочками (коэффициент RV/LV). Увеличение этого показателя является достоверным признаком гипертрофии ПЖ.

В литературе описано несколько различных способов измерения RV/LV.

Коэффициент RV/LV измеряли как отношение счета в прямоугольных областях интереса на свободных стенках правого и левого желудочков соответственно в пределах одного томографического среза.

(Mazraeshahi R.M., Striet J., Oeltgen R.C., et al. Myocardial SPECT images for diagnosis of pulmonary hypertension and right ventricular hypertrophy. J Nucl Med Technol. 2010. 38(4): 175-180.)

Другие авторы коэффициент RV/LV измеряли аналогично, но с использованием максимальных значений счета, для чего использовали различные срезы, что приводит к низкой воспроизводимости и операторозависимости методики.

(Mannting F., Zabrodina Y.V., Dass С. Significance of increased right ventricular uptake on 99mTc-sestamibi SPECT in patients with coronary artery disease. J Nucl Med. 1999. 40(6): 889-894.)

Недостаток обоих подходов - в использовании томографических срезов и ручной установке областей интереса, что препятствует воспроизводимости и операторонезависимости - свойствам, необходимым любому диагностическому методу для возможности сопоставления нескольких исследований в динамике.

Кроме того, основным недостатком данной методики на сегодняшний день является отсутствие ее стандартизации. Как уже упоминалось выше, в норме на перфузионных томосцинтиграммах ПЖ не визуализируется, поэтому и нет специализированных программ для его оконтуривания и количественной обработки.

Задачей изобретения является разработка эффективного способа количественной оценки нарушений перфузии миокарда правого желудочка по данным однофотонно-эмиссионной компьютерной томографии, повышающего точность количественной оценки.

Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности, точности количественной оценки нарушений перфузии миокарда ПЖ, большей воспроизводимости и операторонезависимости.

Это достигается тем, что в заявляемом способе количественной оценки нарушений перфузии миокарда правого желудочка, включающем проведение однофотонно-эмиссионной компьютерной томографии, измерение соотношения интенсивности радиофармпрепарата (РФП) правым и левым желудочками, согласно изобретению производят обведение правого желудочка полуавтоматическим способом, с помощью режимов "ограничения" и "маскирования", с получением количественных полярных карт перфузии правого желудочка в дополнение к аналогичным картам левого желудочка и определяют количественные параметры нарушений перфузии правого желудочка аналогично левому, включающие данные об абсолютной статистике счета в каждом сегменте правого желудочка, далее вычисляют коэффициент RV/LV_(s), используя данные количественной полярной карты:

RV/LV_(s)=CmaxRV/CmaxLV,

где Cmax RV, LV - максимальное значение числа импульсов в сегментах, относящихся к правому и левому желудочкам соответственно, и при значениях RV/LV_(s)<0.3 состояние правого желудочка трактуют как нормальное, значения 0.3<RV/LV_(s)<0.5 трактуют как пограничные, значения RV/LV_(s)>0.5 трактуют как признаки перегрузки и гипертрофии правого желудочка.

Способ осуществляется следующим образом.

Для количественной оценки нарушений перфузии миокарда пациенту проводят однофотонную эмиссионную томографию (ОЭКТ). Параметры записи и обработки данных проводят по стандартной методике: вводимая активность - 370 МБк, запись изображений сердца - через 60 мин после введения радиофармпрепарата (РФП), угол между детекторами ОЭК-томографа - 90°, фотопик - 140.5 КэВ, ширина окна дискриминатора - 20%, угол вращения детекторов - 180°, число проекций - 32 (16×2), матрица - 64×64 пикселов, увеличение - ×1.46, разрешение - 6.3 мм, время записи одной проекции - 30 секунд, число импульсов на одну проекцию - не менее 70 тыс. Параметры низкодозовой КТ для коррекции поглощения излучения: напряжение на трубке - 120 кВ, сила тока - 5 мА, время оборота трубки - 60 сек, разрешение - 2 мм. Реконструкцию проекций с получением томографических срезов проводят с помощью программы AutoSPECT и итеративного алгоритма Philips Astonish (число итераций - 3, субнаборов - 8, сглаживание отключено) дважды: отдельно для левого и правого желудочков сердца. Полуавтоматическую обводку желудочков осуществляют в пакете Cedar-Sinai AutoQUANT QPS/QGS v.7.2. При этом для обведения правого желудочка используется тот же подход, что и для обведения левого, с использованием режимов "ограничения" и "маскирования". В результате получают полярные карты перфузии как левого, так и правого желудочка. Для вычисления коэффициента RV/LV_(s) используют данные режима программы "Database Variation", которая предоставляет данные об абсолютном числе импульсов каждом сегменте (в дополнение к стандартным, относительным значениям перфузии в процентах):

RV/LV_(s)=CmaxRV/CmaxLV

где Cmax RV, LV - максимальное значение числа импульсов в сегментах, относящихся к правому и левому желудочкам соответственно. При значениях RV/LV_(s)<0.3 состояние правого желудочка трактуют как нормальное, значения 0.3<RV/LV_(s)<0.5 трактуют как пограничные, при значениях RV/LV_(s)>0.5 судят о признаках перегрузки и гипертрофии правого желудочка.

Примеры осуществления способа представлены подробным описанием и сопутствующими графическими материалами.

Фиг. 1. Пример получения косых срезов (реориентация) для левого (верхние изображения) и правого (нижние изображения) желудочков сердца.

Фиг. 2. Пример оконтуривания ЛЖ и ПЖ у пациента с гипертрофией и дилатацией ПЖ. А. Исходные томографические срезы. Б. Автоматическое (неверное) оконтуривание. // Режимы Constrain/Mask: В. Правильное обведение ЛЖ. Г. Правильное обведение ПЖ. Д. Приемлемый вариант обведения ПЖ (корректно обведена только свободная стенка ПЖ)

Фиг. 3. Режим Database Variation: пример получения количественных полярных карт (данных об абсолютной статистике счета в каждом сегменте ЛЖ и ПЖ) (внизу) в дополнение к стандартным процентным значениям (вверху).

Фиг. 4. Примеры расчета RV/LV с использованием количественных полярных карт: А. По максимальному значению интенсивности счета. Б. По интенсивности счета на одном уровне. В. По усредненному значению интенсивности счета.

В ретроспективное исследование, посвященное определению диагностических возможностей нового метода определения нарушений перфузии левого и правого желудочков миокарда, было включено 40 пациентов, которым была выполнена перфузионная ОЭКТ миокарда с ^99mТс-МИБИ по протоколу покой/нагрузка, с КТ-коррекцией поглощения излучения. 20 пациентов составили основную группу больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ). (СДЛА>35 мм рт.ст). Группу контроля составили 20 пациентов без сердечно-сосудистых и системных заболеваний. Для количественного анализа использовались только томосцинтиграммы в покое. Параметры записи и обработки данных у всех пациентов были идентичны: вводимая активность - 370 МБк, запись изображений сердца - через 60 мин после введения радиофармпрепарата (РФП), угол между детекторами ОЭК-томографа - 90°, фотопик - 140.5 КэВ, ширина окна дискриминатора - 20%, угол вращения детекторов - 180°, число проекций - 32 (16×2), матрица - 64×64 пикселов, увеличение - ×1.46, разрешение - 6.3 мм, время записи одной проекции - 30 секунд, число импульсов на одну проекцию - не менее 70 тыс. Параметры низкодозовой КТ для коррекции поглощения излучения: напряжение на трубке - 120 кВ, сила тока - 5 мА, время оборота трубки - 60 сек, разрешение - 2 мм. Реконструкцию проекций с получением томографических срезов проводили с помощью программы AutoSPECT и итеративного алгоритма Philips Astonish (число итераций - 3, субнаборов - 8, сглаживание отключено) дважды: отдельно для левого и правого желудочков сердца. Полуавтоматическую обводку желудочков осуществляли в пакете Cedar-Sinai AutoQUANT QPS/QGS v.7.2. При этом для обведения правого желудочка использовали тот же подход, что и для обведения левого, с использованием режимов "ограничения" и "маскирования". Для вычисления RV/LV использовали данные режима программы "Database Variation", которая предоставляет данные об абсолютном числе импульсов каждом сегменте (в дополнение к стандартным, относительным значениям перфузии в процентах):

RV/LV_(s)=CmaxRV/CmaxLV

где Cmax RV, LV - максимальное значение числа импульсов в сегментах, относящихся к правому и левому желудочкам соответственно.

Результаты исследования.

По данным Эхо-КГ систолическое давление в легочной артерии (СДЛА) в группе пациентов составило 80 (62-95) мм рт.ст, толщина передней стенки (ТПС) ПЖ - 0.7 (0.6-0.8) мм, переднезадний размер (ПЗР) ПЖ - 3.2 (3.0-3.8) мм. ФВ ЛЖ у всех пациентов составлял >60%, отмечалось парадоксальное движение МЖП.

При С-ОЭКТ в покое и после нагрузочной пробы у всех пациентов распределение радиофармпрепарата (РФП) в ЛЖ было достаточно равномерным, хорошо визуализировался ПЖ, что указывало на его гипертрофию, отмечалось снижение включения РФП в базальные отделы МЖП, имитирующее очагово-рубцовое или фиброзное изменение. У 5 пациентов на нагрузочных изображениях отмечалось распространение зоны снижения перфузии на средний сегмент МЖП, что имитировало преходящую ишемию миокарда.

При количественном анализе дефектов перфузии было отмечено ошибочное автоматическое обведение ЛЖ и ПЖ в программе AutoQuant у всех пациентов. Предложенный способ полуавтоматического обведения левого и правого желудочков был успешно выполнен у всех пациентов. Соотношение RV/LV_(s), вычисленное по максимальному значению интенсивности счета, в группе больных ССЗ и в контрольной группе составил 0.61±0.18 и 0.23±0.05 соответственно (р<0.001). При этом показатель RV/LV_(s) имел положительную корреляционную связь с СДЛА (r=0.40, p=0.10), ПЗР ПЖ (r=0.46, p=0.04), ТПСПЖ (r=0.60, p=0.01).

Пример 1.

Пациент из группы нормы, без сердечно-сосудистых заболеваний, с СДЛА 21 мм рт.ст. Рассчитали RV/LV_(s) согласно предложенному способу:

RV/LV_(s)=CmaxRV/CmaxLV=169/599=0.28.

Значение RV/LV=0.28 соответствует норме.

Пример 2.

Пациент с идиопатической легочной гипертензией (ИЛГ), СДЛА = 110 мм рт.ст. Рассчитали RV/LV_(s) согласно предложенному способу (Фиг. 4):

RV/LV_(s)=CmaxRV/CmaxLV=392/514=0.76.

Значение RV/LV_(s)=0.76 является патологическим, отражает гипертрофию ПЖ, вызванную легочной гипертензией.

Пример 3.

Пациент с подозрением на хроническое тромбоэбмолическое поражение легочных артерий (ХТЭЛГ), СДЛА = 33 мм рт.ст. Рассчитали RV/LV_(s) согласно предложенному способу:

RV/LV_(s)=CmaxRV/CmaxLV=179/436=0.41.

Значение RV/LV_(s)=0.41 является пограничным. Пациенту рекомендовано динамическое наблюдение, при необходимости - дообследование.

Таким образом, предложенный способ количественной оценки нарушений перфузии миокарда правого желудочка имеет следующие преимущества:

1. Получение количественных параметров нарушений перфузии и сократимости для правого желудочка, аналогичных таковым для левого желудочка.

2. Диагностика гипертрофии и дилатации правого желудочка с помощью измерения коэффициента RV/LV_(s) (значение >0.5 является патологическим).

3. Метод полуавтоматического обведения правого желудочка и использования количественных полярных карт более воспроизводим и операторонезависим, чем описанные в литературе способы, основанные на измерении указанных параметров с помощью томографических срезов.