СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЛЕГКИХ Российский патент 1998 года по МПК A61B6/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к радионуклидным методам исследования, и может быть использовано для диагностики заболеваний легких путем сцинтиграфии.

Известны способы радионуклидной диагностики заболеваний легких, основанные на получении изображений методом перфузионной сцинтиграфии после введения эмболизирующих радиофармпрепаратов (РФП) - микросфер или макроагрегатов альбумина, меченных радионуклидами.

Указанные способы описаны, например, в следующих источниках: Клиническая рентгенорадиология (руководство в 5 томах). Радионуклидная диагностика. Компьютерная томография. /Под. ред. Г.А.Зедгенидзе.- М.:Медицина, 1985, т.4, стр.85-87. Линденбратен Л.Д., Королюк И.П. Медицинская радиология и рентгенология.-М.:Медицина, 1993, стр. 148-150.

Однако известные способы перфузионной сцинтиграфии не позволяют изучать вентиляционные и упруго-эластические свойства легких.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является "Способ сцинтиграфии легких" (ав. св. СССР N 1425894, кл.A 61 B 6/00). Этот способ описан также в книге: Амосов В. И. "Новые способы и технические решения в лучевой диагностике регионарных легочных дисфункций при хронических заболеваниях легких", М., 1993, стр. 22.

Сущность прототипа изложена в обоих источниках. Однако его клиническое использование полнее раскрыто в описании изобретения, а методика получения диагностического показателя точнее изложена в указанной книге.

Сущность способа-прототипа заключается в проведении сцинтиграфии с эмболизирующим радиофармпрепаратом раздельно при задержанном дыхании в различные фазы дыхательного цикла после предварительного насыщения организма кислородом и определении нормального состояния или фиброза легочной ткани по изменению респираторной подвижности. Диагностический показатель "респираторная подвижность" определяется в способе-прототипе как уменьшение или приращение площади всего легкого при дыхании в процентах.

Совпадают с существенными признаками изобретения такие признаки прототипа как введение эмболизирующего радиофармпрепарата и проведение сцинтиграфии при задержанном дыхании в противоположных фазах дыхательного цикла.

Однако способ-прототип имеет определенные недостатки:
1) требует применения кислорода, который создает дополнительную опасность на рабочем месте в радиоизотопной лаборатории и может вызвать раздражение дыхательных путей у пациента;
2) не позволяет дать количественную оценку регионарного состояния легочной ткани.

Препятствует получению требуемого результата то, что прототип способен количественно оценить только целиком все легкое. Это обстоятельство ограничивает его диагностические возможности, поскольку патологический процесс часто занимает ограниченный объем и не сказывается на дыхательной динамике площади органа. Недостатком визуального анализа респираторной изменчивости сцинтиграмм является его очевидная субъективность.

Сущность способа диагностики заболеваний легких заключается в том, что изображения легких на глубоком выдохе и на глубоком вдохе получают путем суммирования нескольких сцинтиграмм, полученных в соответствующие фазы дыхания. Поражение региона легкого диагностируют при уменьшении коэффициента, отражающего изменение при дыхании активности на единицу площади по сравнению с нормативными значениями.

Цель изобретения - повышение безопасности и точности диагностики - достигается путем получения достоверных сцинтиграмм легких при задержанном дыхании без использования кислорода и выполнением с изображениями действий, позволяющих дать регионарную количественную оценку вентиляционно-эластических свойств легких.

Точность диагностики увеличивается за счет того, что в изобретении используется принцип получения диагностического показателя, существенно отличающийся от прототипа. В известном способе оценивается пространственная характеристика изображения легкого - его площадь, а изобретение опирается на количественную оценку изменения плотности распределения активности радиофармпрепарата в изучаемом регионе легкого при дыхании.

Ниже проведен анализ существенных признаков в соответствии с формулой изобретения.

Существенный признак "изображения легких на глубоком выдохе и на глубоком вдохе получают путем суммирования сцинтиграмм, зарегистрированных за несколько дыхательных циклов, причем длительности накопления импульсов на вдохе и на выдохе равны" обеспечивает положительный результат, заключающийся в повышение безопасности и точности диагностики.

Необходимость применения кислорода для насыщения организма в способе-прототипе объясняется тем, что это позволяет больному задержать дыхание на время, достаточное для накопления определенного количества импульсов (200-300 тысяч). Иными словами, сформировать статистически достоверное изображение.

В предлагаемом способе эта задача решается выполнением простых и безопасных действий. Достоверность обеспечивает достаточное суммарное время накопления сцинтиграфической информации в каждую из фаз дыхательного цикла. Каждое из двух необходимых итоговых изображений вдоха и выдоха формируются путем сложения нескольких исходных сцинтиграмм, выполненных раздельно при задержке дыхания на глубоком вдохе и на глубоком выдохе. В этом случае длительность задержки дыхания для получения одной исходной сцинтиграммы может быть небольшой - от 5 до 15 с в зависимости от состояния пациента. Для правильного расчета диагностического показателя необходимо, чтобы суммарная длительность накопления импульсов на вдохе была равна суммарной длительности накопления импульсов на выдохе.

Таким образом, данный существенный признак повышает безопасность диагностики за счет исключения использования кислорода без потери качества получаемой информации. Кроме того, устраняется ограничение длительности накопления данных при задержке дыхания. Эта новая возможность метода очень существенна, так как позволяет использовать способ при небольшой дозе РФП и малой лучевой нагрузке. Кроме того, повышается достоверность данных, так как итоговые изображения являются средней величиной и в них сконцентрирована радионуклидная информация о нескольких дыхательных циклах. Отсюда уменьшение влияния случайных факторов и увеличение воспроизводимости. Следовательно, обсуждаемое существенное отличие не только обеспечивает основной результат в виде повышения безопасности, но и положительно влияет на точность способа.

Следующие существенные признаки в совокупности обеспечивают достижение результата, заключающегося в повышении точности диагностики.

Существенный признак "определяют изменение при дыхании активности на единицу площади в выбранных зонах по формуле

где ВЭК - вентиляционно-эластический коэффициент; A₁ - активность на единицу площади в выбранной зоне суммарного изображения легких на выдохе; A₂ - активность на единицу площади в той же зоне суммарного изображения легких на вдохе обеспечивает получение объективного количественного диагностического показателя, позволяющего описать состояние любого участка или зоны легкого.

Поскольку предложенный показатель зависит, в основном, от эластичности и вентиляции, в изобретении принято обозначать его как "вентиляционно-эластический коэффициент".

В физиологических условиях плотность активности в легком на вдохе минимальна, а на выдохе максимальна, поскольку орган принимает разный объем при неизменном количестве накопившегося в нем радиофармпрепарата. Следовательно, участие данного региона в функции дыхания можно описать изменением в нем удельной активности на единицу площади изображения.

При патологических процессах, сопровождающихся снижением эластичности легкого (пневмосклероз, фиброз и др.), а также при нарушении вентиляции объем пораженного участка при вдохе изменится на меньшую величину. Это количественно выразится в уменьшении значения предлагаемого вентиляционно-эластического коэффициента.

Существенный признак "поражение данной зоны легкого диагностируют при уменьшении вентиляционно-эластического коэффициента по сравнению с нормативными значениями" указывает направленность изменения диагностического показателя, которое расценивается как патологическое и обеспечивает клиническое применение изобретения.

Создание изобретения стало возможным благодаря установлению авторами того факта, что изменение плотности распределения эмболизирующего радиофармпрепарата при дыхании позволяет достоверно оценить регионарные вентиляционно-эластических свойства легочной ткани, а также в результате разработки приема формирования репрезентативных изображений вдоха и выдоха путем суммирования сцинтиграфической информации. Положительный эффект существенных признаков изобретения непредсказуем заранее, что подтверждается отсутствием в патентной и научной литературе указаний на использование их совокупности для диагностики заболеваний легких путем перфузионной сцинтиграфии.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед началом исследования пациенту медленно внутривенно в горизонтальном положении вводят радиофармпрепарат - взвесь микросфер альбумина, меченных ^99mT_c (набор ТСК-5; CIS International, Франция). Доза РФП составляет 1-2 МБк на 1 кг массы. Сцинтиграфия проводилась на гамма-камере МВ-9200, оснащенной стандартной компьютерной системой обработки радионуклидных изображений.

Исследование начинают через 4-5 мин после введения РФП. Под контролем изображения на дисплее пациента размещают таким образом, чтобы легкие полностью находились в поле зрения детектора гамма-камеры и не выходили за его пределы при глубоком дыхании. Установленное положение тела пациента во время исследования не изменяют.

Задают режим записи в память компьютера необходимого количества сцинтиграмм, например 10 изображений с матрицей 128x128 и накоплением импульсов по 10 с на каждое. Выбор продолжительности записи обусловлен тем, что большинство пациентов способно выполнить задержку дыхания такой длительности.

Исходные сцинтиграммы записывают в память компьютера при задержанном дыхании раздельно на глубоком вдохе и на глубоком выдохе. В результате получают две серии сцинтиграмм: 5 сцинтиграмм глубокого вдоха и 5 сцинтиграмм глубокого выдоха. При этом соблюдается принципиальное условие - длительность накопления импульсов на вдохе и на выдохе должна быть одинаковой. В данном случае она составит 50 с. Количество сцинтиграмм может быть изменено по усмотрению исследователя, но не должно быть менее 3 на каждую фазу дыхания.

Затем на компьютере выполняют операцию суммирования данных всех исходных сцинтиграмм выдоха в одно изображение. Аналогичную процедуру выполняют со сцинтиграммами выдоха.

В результате получают два итоговых изображения легких, которые сохраняют в памяти компьютера. Эти изображения обеспечивают корректность последующей обработки, так как, во-первых, содержат статистически достаточное количество информации (200-300 тысяч импульсов) и, во-вторых, представляют собой усредненный результат нескольких дыхательных циклов, что улучшает воспроизводимость метода.

На компьютере выбирают на итоговых изображениях легких необходимые участки в виде зон интереса. Площадь и форма зон интереса, по которым оценивается плотность активности в данном регионе на вдохе и на выдохе должны быть одинаковыми. Локализацию и количество изучаемых регионов (участков) легкого определяют исходя из диагностической задачи. Они могут располагаться стандартно: в верхних, средних и нижних отделах легких симметрично справа и слева. При необходимости зоной интереса может быть очерчен интересующий врача конкретный патологический участок легкого, положение которого предварительно определено по рентгенограмме.

Количественная оценка регионарных вентиляционно-эластических свойств легких проводится путем расчета предлагаемого вентиляционно-эластического коэффициента. Диагностическое заключение врач-радиолог делает сравнивая полученное значение ВЭК у данного пациента с нормативными, которые получены при обследовании группы здоровых лиц.

Таким образом, кратко практическое осуществление способа можно описать следующими этапами:
1) введение радиофармпрепарата и контроль укладки пациента;
2) запись двух серий исходных сцинтиграмм при задержанном дыхании на вдохе и на выдохе;
3) получение итоговых изображений вдоха и выдоха сложением исходных сцинтиграмм;
4) выбор зон интереса и расчет вентиляционно-эластических коэффициентов;
5) клиническая оценка результатов путем сравнения с нормативными показателями.

Наряду с предлагаемым способом каждому пациенту выполняется общепринятая многопроекционная сцинтиграфия для оценки капиллярной перфузии, которая имеет самостоятельное диагностическое значение и входит в обычный комплекс лучевого обследования.

Нормативные значения вентиляционно-эластического коэффициента определены на основании обследования группы лиц, не имеющих заболеваний легких. Пограничные значения установлены на уровне равном M-2δ, , где M - среднее арифметическое, δ - среднее квадратическое отклонение. Использование доверительного интервала равного 2δ, снижает вероятность диагностической ошибки до уровня менее 5% (p<0,05), что принято в медицинских научных исследованиях.

Пограничные значения "нормы" составили: 0,20 для верхнего отдела легкого, 0,35 для среднего отдела и 0,33 для нижнего. С целью наглядной иллюстрации примеров использования изобретения эти нормативные значения представлены на фиг.1
Пример 1. Обследуемый К, 39 лет, проходил обследование по поводу подозрения на наличие сердечно-сосудистого заболевания. Не курит, в анамнезе заболеваний легких не было. При физикальном, функциональном и рентгенологическом исследованиях патологии не выявлено. На фиг. 2 приведены распределения регионарных вентиляционно-эластических коэффициентов у данного обследуемого в качестве примера нормальных показателей.

Предложенным способом обследовано 47 пациентов с различными заболеваниями легких. Клинические испытания показали, что его эффективность в ряде случаев достоверно превосходит прототип. Результаты сопоставления двух способов приведены в таблице. Диагностическим показателем прототипа была респираторная подвижность (изменение площади легкого), а в предложенном способе диагностическим показателями являлись вентиляционно-эластические коэффициенты. Прирост информативности при диагностике диффузных поражений обусловлен тем, что предложенный способ позволяет количественно оценить функциональную неравномерность легочной ткани в тех случаях, когда заболевание еще не привело к нарушению респираторной подвижности всего легкого. Особенно нагляден положительный эффект применения способа при ограниченных поражениях легких.

Пример 2. Больная Я., 43 года. Диагноз: хронический бронхит в фазе ремиссии. Дыхательная недостаточность 1-11 степени. При рентгенологическом исследовании выявлены усиление и деформация легочного рисунка преимущественно за счет интерстициального компонента. Со стороны функции внешнего дыхания имеются умеренные обструктивные нарушения. На перфузионных сцинтиграммах диффузная неоднородность капиллярного кровотока в легких. Проведено обследование пациентки предлагаемым способом. Распределение значений вентиляционно-эластических коэффициентов представлено на фиг. 3. Видно, что функциональные нарушения затрагивают все отделы легких: вентиляционно-эластические коэффициенты заметно ниже нормативных показателей. Резкое снижение вентиляционно-эластических свойств обнаружено в верхних отделах (ВЭК ниже 0,1), значительные нарушения отмечаются в средних отделах обоих легких и нижнем отделе справа. Наиболее сохранным в функциональном отношении является нижний отдел левого легкого. В данном наблюдении предложенный способ не только подтвердил факт диффузного поражения легких, но позволил обнаружить зоны, в которых хронический воспалительный процесс вызвал наиболее выраженные функциональные нарушения.

Пример 3. Больной Н., 57 лет. При рентгенологическом исследовании справа в среднем легочном поле определяется участок умеренного усиления легочного рисунка.

Проведено обследование больного способом-прототипом, т.е. путем определения "респираторной подвижности" легких. Получены следующие показатели: для левого легкого на выдохе 8,6% и на вдохе 18,4%; для правого легкого на вдохе 9,1% и на вдохе 17,5%. Следовательно, согласно способу-прототипу диагностировано "нормальное состояние легочной ткани".

Проведено обследование больного предложенным способом. Полученные диагностические показатели приведены на фиг. 4. Обнаружено нарушение регионарных упруго-вентиляционных свойств легочной ткани в среднем легочном поле справа. Об этом свидетельствует значительное снижение вентиляционно-эластического коэффициента до 0,23 (нижняя граница нормы 0,35). Проекция выявленных патологических изменений совпадает с усилением легочного рисунка на рентгенограмме. Полученная предложенным способом дополнительная информация позволила констатировать наличие у пациента ограниченного пневмосклероза. Повторные исследования (через 1 и 3 месяца) показали неизменность рентгенологической картины, что подтверждает диагноз, полученный предложенным способом.

Приведенный пример показывает, что изобретение повышает точность диагностики, а именно позволяет выявить нарушения состояния легочной ткани, которые остаются скрытыми при использовании прототипа.

Предлагаемый способ имеет важное практическое значение, так как регионарная оценка легочных функций является одной из основных задач клинического обследования пациента с любой легочной патологией. Регионарные нарушения вентиляции и эластического каркаса легких широко распространены в пульмонологии. Зачастую они имеют патогенетическое значение при определении степени дыхательной недостаточности и тяжести состояния больного.

Клинические исследования подтвердили способность изобретения предоставить врачу объективную количественную информацию функционального характера, которая недоступна известным методам. Точность предложенного способа имеет принципиальное значение для выявления ранних признаков поражения органов дыхания.

Предлагаемый способ расширяет диагностические возможности перфузионной сцинтиграфии, которая широко применяется для диагностики заболеваний легких. Положительный эффект изобретения достигается без увеличения лучевой нагрузки, а методика его выполнения проста, физиологична и не требует изменения газового состава вдыхаемого пациентом воздуха.

Изобретение относится к медицине, а именно к радионуклидным методам исследования, и может быть использовано для диагностики заболеваний легких. Способ позволяет дать регионарную количественную оценку вентиляционно-эластичных свойств легких. Сущность: изображения легких на глубоком выдохе и на глубоком вдохе получают путем суммирования несколько сцинтиграмм, полученных в соответствующие фазы дыхания. Поражение данного региона легкого диагностируют при уменьшении коэффициента, отражающего изменение при дыхании активности на единицу площади суммарного изображения. 1 табл., 4 ил.

Способ диагностики заболеваний легких путем введения эмболизирующего радиофармпрепарата и проведения сцинтиграфии раздельно при задержанном дыхании в разные фазы дыхательного цикла, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности и точности диагностики, изображения легких на глубоком выдохе и на глубоком вдохе получают путем суммирования сцинтиграмм, зарегистрированных за несколько дыхательных циклов, причем длительности накопления импульсов на вдохе и на выдохе равны, затем определяют изменения при дыхании активности на единицу площади в выбранных зонах по формуле
ВЭК = А₁ - А₂ / А₁,
где ВЭК - вентиляционно-эластический коэффициент;
А₁ - активность на единицу площади в выбранной зоне суммарного изображения легких на выдохе;
А₂ - активность на единицу площади в той же зоне суммарного изображения легких на вдохе,
а поражение данной зоны легкого диагностируют при уменьшении вентиляционно-эластического коэффициента по сравнению с нормативными значениями, которые составляют 0,20 для верхнего отдела легкого, 0,35 - для среднего отдела и 0,33 - для нижнего.