СПОСОБ ОЦЕНКИ РИСКА РЕЦИДИВА ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО РАКА ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ РАДИОЙОДТЕРАПИИ Российский патент 2021 года по МПК A61B5/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к ядерной медицине и может быть использовано для определения показаний к назначению повторного курса радиойодтерапии (РЙТ) при лечении дифференцированного рака щитовидной железы (ДРЩЖ).

Изобретение основано на определении стандартизированного захвата радиофармпрепарата (131-I) патологическими тканями (остаточной тиреоидной тканью, метастатическими лимфатическими узлами) по данным посттерапевтической однофотонной эмиссионной компьютерной томографии, совмещенной с рентгеновской компьютерной томографией (ОФЭКТ/КТ), которые являются широко доступными методами диагностики в клинической медицине.

Уровень техники

Опухоли щитовидной железы (ЩЖ), а именно дифференцированный рак щитовидной железы (ДРЩЖ), занимают первое место среди онкологических заболеваний эндокринной системы. Для части пациентов единственным методом лечения дифференцированного рака щитовидной железы является хирургическое удаление ЩЖ с последующей радионуклидной терапией (РНТ) 131-I. Однако, в ряде случаев, проведение одного курса РЙТ не приводит к радикальному удалению остаточной ткани ЩЖ или опухолевой ткани в связи с недостаточной терапевтической активностью 131-I и/или большого объёма тиреоидного остатка, чем обусловлен риск рецидива ДРЩЖ.

Во врачебной практике, как правило, оценку риска рецидива проводят, принимая во внимание совокупность множества параметров, таких как результаты гистологического исследования опухолевой ткани, включая размеры опухоли, признаки инвазивного роста опухоли за пределы капсулы ЩЖ, наличие либо отсутствие метастазов в лимфатические узлы шеи, их количество и размеры, наличие либо отсутствие отдаленных метастазов; наличие либо отсутствие одиночной BRAF-V600E мутации либо сочетание мутаций BRAF и TERT, а также результаты сцинтиграфии с 131-I и 123-I в планарном режиме «Все тело», УЗИ, либо МРТ и КТ (при сомнительных данных УЗИ), уровень тиреоглобулина и антител к тиреоглобулину [Л.М. Фархутдинов Радиойодтерапия папиллярного рака щитовидной железы, осложненная лучевым миелитом. Клинический случай // Архив внутренней медицины, 2018 8(3): 223-230], [Raul Martins-Filho; Laura S. Ward; Barbara J. Amorim; Allan O. Santos; Mariana C. L. de Lima; Celso D. Ramos; Patricia S. Matos; Lígia V. M. Assumpção; Edwaldo E. Camargo; Elba C. S. C. Etchebehere. Cumulative doses of radioiodine in the treatment of differentiated thyroid carcinoma: knowing when to stop // Arq Bras Endocrinol Metab. 2010; 54(9): 807-12].

Однако известные способы оценки риска рецидива ДРЩЖ в своем большинстве основаны на оценке параметров, измеренных после хирургического лечения до проведения курса РЙТ, поэтому не обеспечивают высокой достоверности получаемого прогноза с учетом проведенного лечения. Кроме того, данные способы являются сложными, требуют определения большого количества параметров. Другая часть известных способов основана на измерении параметров, как правило, после хирургического лечения и по истечении 6 месяцев после окончания курса РЙТ, что не позволяет на раннем этапе - до истечения трех недель с даты введения 131-I - оценить риск рецидива ДРЩЖ, и с учетом этого скорректировать тактику ведения пациента с целью повышения эффективности терапии.

Из уровня техники известен способ определения риска возникновения рецидива рака ЩЖ и назначения повторного курса РЙТ [Фомин Д.К., Пятницкий И.А., Назаров А.А., Трухин А.А. К вопросу о достоверности расчетов захвата радиофармпрепарата при радионуклидной терапии 131-I дифференцированного рака щитовидной железы // Вестник рентгенрадиологии, 2015 15(4)], который основан на расчете показателя величины захвата 131-I в остаточной тиреоидной ткани и определении его активности. Способ включает выполнение посттерапевтической сцинтиграфии всего тела с 131-I в четырех проекциях (передней, задней и двух боковых) и определение величины тиреоидного остатка на посттерапевтических изображениях путем расчета отношения счета в остаточной тиреоидной ткани, представленной в виде очага или очагов гиперфиксации в проекции ложа щитовидной железы, к счету над всем телом.

Однако, несмотря на легкость в определении захвата 131-I остаточной тканью, данный параметр зависит от объема области интереса (патологического очага), что не позволяет использовать его как эффективный стандартизированный критерий для оценки риска рецидива ДРЩЖ.

Заявляемый способ основан на определении количественного показателя стандартизированного значения захвата (Standardised Uptake Value, сокр. SUV) радиофармпрепарата (РФП), который представляет собой отношение удельной активности в области интереса к общей удельной активности, введенной пациенту. Использование параметра SUV уже доказало свою эффективность в диагностических исследованиях, выполненных с помощью совмещенной позитронно-эмиссионной и рентгеновской компьютерной томографией (ПЭТ/КТ), например, описанных в патентах RU №2639426, GB №2472313.

Однако ПЭТ/КТ для проведения диагностики предусматривает введение в организм пациента позитронно эмиссионных изотопов с периодами полураспада порядка нескольких десятков минут и даже секунд. Это делает оборудование для ПЭТ/КТ диагностики не применимым для заявляемого способа оценки риска рецидива по параметру SUV с использованием изотопа 131-I (с периодом полураспада порядка 192,6 часа), который не является позитронным эмиттером, применяемым как для терапии неоплазий, так и с диагностической целью одновременно.

В современной медицине одним из перспективных методов визуализации опухолевой ткани, в том числе и остаточной тироидной ткани, является система ОФЭКТ/КТ, которая по сравнению с ПЭТ/КТ применима для визуализации основных терапевтических изотопов. Из уровня техники известно использование ОФЭКТ или ОФЭКТ/КТ для количественной оценки опухоли на основе вычисления параметра SUV (CN №110599472, TW №201545722, CN №104306011). Однако при определении SUV известные способы не учитывают особенности конкретного вида ткани/органа, что не позволяет их использовать для оценки риска рецидива ДРЩЖ с высокой точностью, в отличие от заявляемого способа.

В частности, способ количественного анализа опухоли (CN №104306011), основанный на анализе изображения, полученного с помощью аппарата ОФЭКТ/КТ, включает коррекцию изображения на рассеяние, на физический распад нуклида, восстановление пространственного разрешения изображения, с последующим вычислением стандартизированного значения поглощения РФП патологической тканью и оценкой эффекта лечения опухоли. Однако способ по патенту CN №104306011 не раскрывает этап сегментации области интереса, в которой находится опухолевая ткань. Этап сегментации области интереса является одним из важных этапов для воспроизводимости и повышения точности результатов измерения ОФЭКТ/КТ системой. Кроме того, данный способ применим только для изотопа Tc-99m и касается определения SUV, чем обусловлена его неприменимость для оценки риска рецидива при лечении рака ЩЖ с использованием 131-I.

Таким образом, из уровня техники не выявлено способов количественного анализа изображений, полученных с помощью ОФЭКТ/КТ, для оценки на раннем этапе риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы после проведения первого курса радиойодтерапии.

Технической проблемой является разработка способа ранней оценки риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы по параметру SUV, определяемому по данным сканирования системой ОФЭКТ/КТ после проведения первого курса радиойодтерапии.

Краткое раскрытие сущности

Технический результат заключается в оценке риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы, определяемого на раннем этапе - начиная с 3 суток после проведенного первого курса радиойодтерапии, с использованием диагностической системы ОФЭКТ/КТ.

Заявляемый способ является простым в исполнении, т.к. использует доступное оборудование - системы ОФЭКТ/КТ, которым, как правило, укомплектованы специализированные клиники, осуществляющих диагностику и лечение ДРЩЖ. Результаты оценки риска рецидива ДРЩЖ позволяют на раннем этапе выделить группу пациентов, имеющих высокий риск рецидива, для последующего более пристального наблюдения за их состоянием и, при необходимости, изменить тактику послеоперационного ведения пациента и последующего лечения для достижения максимального терапевтического эффекта (абляции ткани щитовидной железы). Способ также может выступать в качестве объективного инструмента принятия решения о необходимости назначения повторного курса радиойодтерапии.

Технический результат достигается тем, что способ оценки риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы после проведения радиойодтерапии с помощью аппарата ОФЭКТ/КТ включает: определение зависимости чувствительности аппарата от средней скорости счета с проекции и определение пространственного разрешения эмиссионной части аппарата с использованием фантома, имитирующего, шейный и грудной отделы тела пациента; сканирование шеи и грудной клетки пациента с получением гибридного изображения ОФЭКТ/КТ, изображения ОФЭКТ и изображения КТ; определение линейных размеров очага гиперфиксации радиофармпрепарата - продольного и поперечного по изображению КТ, с фиксацией максимального размера, и последующим сравнением данного значения со значением пространственного разрешения эмиссионной части аппарата.

В случае выявления очага, максимальный размер которого больше значения пространственного разрешения эмиссионной части аппарата, осуществляют выделение очага с использованием полученных поперечного и продольного размеров с добавлением к ним удвоенной величины погрешности пространственного разрешения, полученной при измерении фантома, с последующим измерением среднего счета в очаге Count(mean) и максимального счета в вокселе очага Count (max), в котором определяется максимальная интенсивность накопления РФП, и с расчетом суммарной активности (Amean) и максимальной активности (Amax) в очаге.

А случае выявления очага, максимальный размер которого меньше значения пространственного разрешения эмиссионной части аппарата, на гибридном изображении ОФЭКТ выделяют точку максимальной интенсивности, после чего на изображении ОФЭКТ выделяют сферу с центром в данной точке и диаметром равным 1,24 см, увеличенным на величину погрешности пространственного разрешения, полученную при измерении фантома, при этом выделенную сферу приравнивают к области очага с последующим измерением общего счета в данном очаге Count(peak), максимального счета в вокселе с максимальной интенсивностью Count(max), и расчетом пиковой активности (Apeak) и максимальной активности вокселя (Amax) в сфере.

Далее определяют среднее значение стандартизированной величины захвата в очаге SUVmean или SUVpeak по формуле:

,

и максимальное значение стандартизированной величины захвата в очаге SUVmax по формуле:

где SUVn - значение SUVmean или SUVpeak, при соответствующих значениях An: активности в очаге Amean или Apeak; m - масса тела пациента; ρ - плотность опухолевой ткани; V - объем очага; Ainj - активность введенного радиофармпрепарата с коррекцией на распад радионуклида; SUVmax, при соответствующем значении Amax - значение максимальной активности в вокселе; Vvox - объем очага.

При получении значений перечисленных параметров из следующих интервалов: 0≤SUVpeak≤105, 0≤SUVmax≤29, 0≤SUVmean≤150, делают вывод о высоком риске рецидива ДРЩЖ.

При получении значений SUVpeak >155, SUVmax>38, SUVmean>224, делают вывод о низком риске рецидива ДРЩЖ.

Кроме того, при получении 0≤SUVpeak≤105, дополнительно проводят определение значения вероятности риска рецидива ДРЩЖ по формуле:

,

где B₀=0.873 B₁= -0.004 - коэффициенты логистической-регрессионной модели,

и при получении значения вероятности Р ≥ 0.67, прогнозируют крайне высокий риск развития рецидива ДРЩЖ.

Также при осуществлении способа чувствительность аппарата определяют по формуле: S = ,

где средний счет с проекции, A - введенная активность с коррекцией на распад радионуклида, t - время одной проекции,

Кроме того, для определения пространственного разрешения аппарата ОФЭКТ/КТ в полости фантома размещают шприц с заданной активностью, проводят однократное сканирование фантома, визуализацию распределения счета в срезах фантома, выделение срезов. Пространственное разрешение аппарата (в мм) определяют путем умножения расстояния между срезами на уровне половины высоты пика накопления активности на толщину одного среза.

Краткое описание чертежей

Заявляемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен график зависимости чувствительности от скорости счета в объеме фантома; на фиг.2 - распределение счета в срезах для определения величины пространственного разрешения; на фиг.3 - гибридное изображение ОФЭКТ/КТ с накоплением РФП в остаточной тиреоидной ткани и лимфатическом узле бокового треугольника шеи справа; на фиг.4 - алгоритм проведения сегментации.

Осуществление изобретения

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Оценку риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы после проведения радиойодтерапии проводят с использованием аппарата ОФЭКТ/КТ в период с 3 суток по 4 сутки с момента введения пациенту РФП. При этом перед началом исследования определяют зависимость чувствительности аппарата от средней скорости счета с проекции и пространственного разрешения эмиссионной части аппарата с использованием заполненного водой фантома, имитирующего шейный и грудной отдел тела пациента. Такое измерение рекомендуется проводить 1 раз в месяц для обеспечения высокой точности измерений и контроля измеряемых характеристик аппарата. В качестве фантомов могут быть использованы различные устройства, известные из уровня техники.

Для проведения измерения пространственного разрешения аппарата использован водный фантом, представляющий собой емкость цилиндрической формы (высота 21 см, диаметр 22 см) из полимерного прозрачного материала с герметичной крышкой, в которой выполнено отверстие с герметичной пробкой. Емкость снабжена крепежными элементами для размещения в полости фантома, по меньшей мере, одного средства с РФП, имитирующего точечный источник излучения. В качестве источника излучения использован шприц с активностью, например, 1.7 МБк, размещенный предпочтительно в центральной части фантома. Емкость фантома полностью заполняют водой с отсутствием воздушных карманов, закрывают крышкой с обеспечением герметичности емкости, и размещают на столе аппарата ОФЭКТ/КТ. Проверяют системы сканирования в автоматическом режиме. Вместе с этим загружают протокол сканирования и создают запись исследования. Сканирование фантома проводят сначала эмиссионной частью (ОФЭКТ), а затем компьютерной томографией (КТ). В ходе исследования выполняют несколько серий сканирования. Далее проводят визуализацию распределения счета в срезах, выбирают срезы на уровне половины высоты пика накопления счета (фиг. 2). Расстояния между срезами умножают на линейный размер пикселя. Полученная величина является пространственным разрешением аппарата.

Для определения зависимости чувствительности аппарата от средней скорости счета с проекции из емкости фантома удаляют точечный источник излучения, и через отверстие в крышке с помощью шприца осуществляют несколько введений 131-I фиксированной активности, например, от 22 до 250 МБк, с увеличением значения активности при каждом последующем введении (например, первоначально в фантом вводят активность 22 МБк, после проведения сканирования добавляют еще 30 МБк и проводят сканирование. Таким образом, во втором случае исследуется чувствительность аппарата при активности 52 МБк в объеме фантома, и т.д.) и измерением чувствительности аппарата после каждого введения. Для равномерного распределения активности по объему фантом после каждого введения 131-I встряхивают и укладывают по центру стола аппарата ОФЭКТ/КТ. В ходе исследования выполняют несколько серий сканирования с фиксированием времени введения РФП в объем фантома и измерение оставшейся активности в шприце с помощью дозкалибратора. Далее результаты каждого сканирования передают на рабочую станцию томографа. Осуществляют реконструкцию изображения с использованием программных средств аппарата ОФЭКТ/КТ. В результате для каждой серии измерений фантома с заданной активностью получают среднюю чувствительность в объеме, а также погрешность измерений. При вычислении чувствительности для каждой введенной активности в объеме фантома учитывают коррекцию на распад радионуклида. Расчет чувствительности производят по формуле:

S = ,

где счет с проекции, A - введенная активность с коррекцией на распад радионуклида, t - время одной проекции.

На основе полученных данных строят зависимость чувствительности эмиссионной части ОФЭКТ/КТ от скорости счета с проекции в объеме фантома. На фиг.1 представлен пример построенной зависимости, которую в дальнейшем используют для восстановления фактической активности в очаге опухоли при исследовании пациента.

Далее аппарат ОФЭКТ/КТ используют для оценки риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы у конкретного пациента, для чего после проведения радиойодтерапии, начиная с 72 часа после введения РФП, проводят сканирование шеи и грудной клетки пациента с получением гибридного изображения ОФЭКТ/КТ, изображения ОФЭКТ и изображения КТ. Далее на гибридном изображении ОФЭКТ/КТ выявляют очаг гиперфиксации РФП с последующим сопоставлением выявленных очагов с изображением КТ (фиг.3) для определения координат патологии. В случае выявления соответствия очага гиперфиксации РФП исследуемой анатомической структуре следующим этапом проводят сегментацию данного очага. Для этого определяют линейный размер очага (продольную и поперечную составляющие очага) по КТ-изображению (корональный и сагиттальный срезы), а также определяют наибольший размер очага. Алгоритмы выбора стратегии сегментации и определения пары значений стандартизированной величины захвата - (SUVmean и SUVmax) или (SUVpeak и SUVmax), представлены в виде блок-схемы на фиг.4.

Если линейный размер очага на КТ изображении равен или больше величины пространственного разрешения ОФЭКТ, полученной по результатам измерения фантома, это означает, что тиреоидная ткань нормально визуализируется, в этом случае переходят к обработке и анализу ОФЭКТ изображения данного очага. На изображении ОФЭКТ отмечают размеры очага, полученные на этапе анализа изображения КТ (поперечный и продольный) с добавлением к ним величины погрешности пространственного разрешения, полученной при измерении фантома (в одном из вариантов реализации изобретения величина погрешности составила два пикселя). Далее с использованием встроенных маркеров сегментации изображения выделяют очаг, измеряют средний счет в очаге Count(mean) и максимальный счет в вокселе очага Count(max), в котором определяется максимальная интенсивность накопления РФП. Далее вычисляют величину общего счета Count, накопленного в области сканирования (шея и грудная клетка), с помощью встроенных программных средств и с применением сред программирования. Настоящий параметр вычисляется для определения чувствительности эмиссионной части в ходе данного исследования. С этой целью Count подставляют в уравнение кривой зависимости чувствительности от скорости счета с проекции, полученной по результатам фантомных исследований.

Затем определяют суммарную активность в очаге A_mean и максимальную активность в очаге A_max по формулам:

,

где Count(mean) - средний счет в очаге накопления радиофармпрепарата, Count(max) - максимальный счет в вокселе в очаге накопления, S - чувствительность системы ОФЭКТ для данной скорости счета с проекции, t - время экспозиции при получении одной проекции (длительность сканирования).

Далее определяют значения стандартизированной величины захвата, а именно: среднее значение стандартизированной величины захвата в очаге SUV_mean и максимальное значение стандартизированной величины захвата в очаге SUV_max по формулам:

,

где A_mean - суммарная активность в очаге, A_max - максимальная активность в очаге, m - масса тела пациента, ρ - плотность тиреоидной ткани (табличная плотность https://www.researchgate.net/figure/Chemical-composition-as-percentages-density-p-taken-from-ICRP-1975-and-calculated_tbl4_14517013), V - объем очага, V_vox - объем одного вокселя, A_inj - активность введенного радиофармпрепарата с коррекцией на распад радионуклида.

В случае, если очаг (остаточную тиреоидную ткань после тиреоидэктомии) не удается визуализировать по изображению КТ и определить его линейные размеры (как правило, когда линейные размеры очага являются меньше пространственного разрешения эмиссионной части аппарата), то переходят к анализу гибридного изображения ОФЭКТ/КТ, на котором выделяют точку максимальной интенсивности, после чего на изображении ОФЭКТ выделяют сферу с центром в данной точке и диаметром равным 1,24 см (диаметр определялся из сферы объемом 1 мл), увеличенным на величину погрешности пространственного разрешения, полученную при измерении фантома (в одном из вариантов реализации изобретения величина погрешности составила два вокселя). Выделенную сферу приравнивают к области очага и дальнейшую сегментацию в выделенной сфере проводят аналогично очагу с определяемыми линейными размерами. Таким образом, с помощью программных средств получают следующие параметры - счет в очаге в виде сферы Count(peak), максимальный счет в вокселе внутри сегментированной сферы Count(max), величину общего счета Count, накопленного в области сканирования (шея и грудная клетка).

Далее определяют значение A_peak - активность в очаге сферической формы, и A_max - максимальную активность в вокселе сферы по формулам:

,

где Count(peak) - суммарный счет в сфере, Count(max) - максимальный счет в вокселе сферы, S - чувствительность аппарата, t - время одной проекции.

По полученным значениям активности определяют значение стандартизированной величины захвата в сфере диаметром 1,24 см - SUV_peak и максимальное значение стандартизированной величины захвата в вокселе сферы - SUV_max :

,

где ρ - плотность тиреоидной ткани внутри сферы (аналогичная таблица как при определение первой пары параметров SUV), Vpeak - объем сферы, Vvox - объем одного вокселя, A_inj - активность введенного радиофармпрепарата с коррекцией распад радионуклида, m - масса тела пациента.

Далее полученные значения пары величин - (SUVmean и SUVmax) или (SUVpeak и SUVmax), сопоставляют с интервалами значений данных величин, характерных для группы высокого риска рецидива ДРЩЖ, для которой референтные интервалы представлены в Таблице 1. Указанные интервалы значений были получены в ходе статистической обработки базы данных, состоящей из 150 пациентов, с известными отдаленными результатами РЙТ, включающей пациентов, у которых был отмечен рецидив ДРЩЖ в течение 6-12 месяцев после 1-го курса РЙТ, и - без рецидива.

Таблица 1 - референтные интервалы SUV в зависимости от группы риска

Параметр SUV Высокий риск Низкий риск SUVpeak 0 - 105 > 155 SUVmax 0 - 29 > 38 SUVmean 0 - 148 > 224

В случае получения значений 106 ≤ SUVpeak ≤ 155, 30 ≤ SUVmax ≤ 38, 148 ≤ SUVmean ≤ 224, для оценки риска рецидива ДРЩЖ проводят дополнительные исследования (например, проводят планарную сцинтиграфию в режиме всего тела с 131-I или 123-I, определяют уровень ТГ и АТкТГ).

В связи с тем, что наибольшее количество пациентов с диагностированным ДРЩЖ и перенесших тиреоидэктомию попадает в группу пациентов, у которых по изображению КТ не удается визуализировать очаг (остаточную тиреоидную ткань) и определить его линейные размеры, то для данной группы пациентов в случае получения значения 0 ≤ SUVpeak ≤ 105 актуальным является верификация данных и выявление таких пациентов, у которых данный риск имеет крайне высокую вероятность. Такая верификация повышает достоверность получаемых результатов, на основании которых возможна корректировка дальнейшей тактики ведения и лечения данных пациентов (увеличение терапевтической активности 131-I при повторном курсе в диапазоне 5908 ± 1170 МБк). Выявление из группы высокого риска рецидива ДРЩЖ пациентов с крайне высокой вероятностью такого рецидива осуществляют с использованием следующей формулы:

,

где B₀=0.873 B₁= -0.004 - коэффициенты логистической-регрессионной модели. При получении значения вероятности Р ≥ 0.67 прогнозируют высокий риск развития рецидива ДРЩЖ, с последующим планированием повторного курса РЙТ.

Значения B₀, B₁ и Р также были получены по результатам статистической обработки базы данных, состоящей из 150 пациентов из которых 74 пациента отнесены к группе с высоким абсолютным риском рецидива; из них 65 - без рецидива и 9 - с рецидивом спустя 6-12 месяцев после проведения первого курса РЙТ. Обучающая выборка состояла из пациентов с рецидивом и без, как и тестовая (отличие в мощности выборок). По обучающей когорте с применением кросс-валидации и фильтрации были определены наиболее оптимальные коэффициенты логистической регрессии.

При пороговом значении показателя P не ниже 0.67 делают вывод о назначении повторного курса РЙТ. Параметры модели: чувствительность Se=47%, специфичность Sp=98%, точность Accuracy=89%, положительное прогностическое значение результата теста PPV=56%, отрицательное прогностическое значение результата теста NPV=87%, площадь под ROC - кривой AUC=0.75 (ДИ 95% 0.44-1), что, согласно литературе [Красько О.В. Статистический анализ данных в медицинских исследованиях: в 2 ч. / О. В. Красько. - Минск: МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2014. - Ч. I. - 127 с. 105-10], соответствует хорошему качеству работы модели. Применяя кросс-валидацию, были найдены наихудший и наилучший AUC при заданных параметрах (AUC(min)=0.35, AUC(max)=0.85).

Примеры реализации заявляемого способа

Оценку риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы после проведения первого курса радиойодтерапии проводили с использованием системы ОФЭКТ/КТ марки GE Discovery NM/CT 670 с коллиматором высоких энергий HEGP. Время экспозиции составляло 500 сек, энергетическое окно 20% в пике полного поглощения с дополнительным окном для учёта рассеянного излучения, параметры электронно-лучевой трубки при выполнении исследования КТ: напряжение U=120 кВ, ток I = 300 мА; матрица изображения 128х128; восстановленная толщина среза КТ 1.25 мм; программное обеспечение Xeleris - GE, Volumetrix MI. Параметры реконструкции изображения: тип - OSEM; количество итераций - 5; максимальное число сабсетов - 10; фильтр - Butterworth; проводилась коррекция на поглощение, рассеяние, геометрию коллиматора. Для определения зависимости чувствительности аппарата ОФЭКТ/КТ от средней скорости счета с проекции и пространственного разрешения эмиссионной части аппарата был использован фантом Deluxe Jasjczak (Model ECT/DLX/P) объемом 7155 мл., шприцы с радионуклидом 131-I (Т_1/2 = 192,6 ч), первый шприц A₀₁ = 248 МБк, для определения чувствительности добавляли активность из этого шприца порциями (см таблицу №2) , А₀₂=1,7 МБк - шприц (инсулиновый шприц с объемом источника 0.09 мл) для определения пространственного разрешения (модель точечного источника), пакет MATLAB для обработки данных с фантомного исследования.

Результаты каждого сканирования в процессе калибровки передавали на рабочую станцию Xeleris - GE. C помощью приложения Volumetrix MI - GE. Для обработки томографического изображения осуществлялась реконструкция изображения. Далее реконструированное изображение обрабатывали средствами MATLAB. По полученным данным, представленным в таблице 2, была построена зависимость чувствительности измерения от скорости счета в объеме фантома, представленная на фиг.1.

Таблица 2 - Измерение чувствительности гамма-камеры GE

Серия 1 2 3 4 5 6 Активность в объеме фантома, МБк 22,3 35,9 47,2 113,2 186,2 248,2 Чувствительность
Счет/МБк/сек 78,5 77,9 76.9 75.6 73.4 71,2 Относительная погрешность 0,14 0,137 0,135 0,135 0.134 0.12

Величина пространственного разрешения составила 13 см.

Пример №1

У пациента А. был диагностирован дифференцированный рак щитовидной железы, проведено хирургическое лечение. После проведения первого курса РЙТ с терапевтической активностью на момент введения 4370 МБк. на 72 час после введения активности проведено ОФЭКТ/КТ исследование области шеи и органов грудной клетки. Время экспозиции составляло 500 сек, количество проекций 20; коллиматор HEGP. При ОФЭКТ-КТ шеи и органов грудной клетки (без в/в контрастирования) определяющийся очаг гиперфиксации РФП спереди и справа от щитовидного хряща соответствовал накоплению в остаточной тиреоидной ткани в области ложа щитовидной железы. Размеры структуры по КТ установить не удалось, поэтому область интереса очерчивали сферой диаметром 1,24 см с учетом погрешности, определенной из фантомных исследований пространственного разрешения эмиссионной части, равной величине одного вокселя 0.42 см с двух сторон, после чего определяли значения SUVpeak и SUVmax. По результатам сегментации был получен счет в сфере диаметром 1,24 см в области очага равный 19226 и максимальный счет в одном вокселе 498. Определяли общий счет со всего исследования, который составил 3939812. Для определения чувствительности использовали уравнение калибровочной кривой с параметрами общего счета с исследования, количества проекций и времени на одну проекцию.

S= - 4× =75,93

где Count - общий счет с исследования =3939812, N - количество проекций = 20,

t - время на получение одной проекции = 25 сек.

Далее находили пиковую активность в сфере диаметром 1,24 см ( и максимальную активность () в вокселе в очаге по формуле:

где S - чувствительность (из фантомного исследования счет/МБк *сек), Count - общий счет в области интереса, полученный при сегментации. t - время экспозиции (сек)

Count(peak)=19226 ,S=75,93, t = 500 сек

= 0,01 МБк

Count(max)=498 ,S=75,93, t = 500 сек

Затем определяли SUVpeak, SUVmax, учитывая коррекцию на распад для введенной активности, а также массу пациента, объем вокселя изображения.

где SUVpeak - значение стандартизированной величины захвата в сфере диаметром 1,24 см, SUVmax - значение стандартизированной величины захвата в вокселе с максимальным значение счета, ρ - плотность тиреоидной ткани (1,05 г/см³), Vpeak p объем сферы диаметром 1,24 см, Vvox - объем 1 вокселя (0,086 мл), m -масса тела пациента (113 кг), A_inj - введенная активность с коррекцией на распад на момент сканирования. Полученные SUVpeak и SUVmax для данного пациента лежат в интервале для высокого риска, согласно таблице 1.

Далее для данного пациента было определено значение Р, которое составило 0.69, что позволило его отнести в группу с крайне высоким риском рецидива ДРЩЖ и необходимостью назначения повторного курса РЙТ с корректировкой дозировки лекарственных препаратов.

Прогноз подтвержден через 6 месяцев после прохождения первого курса по данным сцинтиграфии со 131-I, был назначен повторный курс РЙТ с терапевтической активностью 5700 МБк.

Пример №2.

У пациента Б. был диагностирован дифференцированный рак щитовидной железы, проведено хирургическое лечение. После проведения первого курса РЙТ с терапевтической активностью на момент введения 5500 МБк. на 96 час после введения активности проведено ОФЭКТ/КТ исследование области шеи и органов грудной клетки. Время экспозиции составляло 500 сек, количество проекций 20; коллиматор HEGP. При ОФЭКТ-КТ шеи и органов грудной клетки (без в/в контрастирования) определяющийся очаг гиперфиксации РФП спереди и справа от щитовидного хряща соответствовал накоплению в остаточной тиреоидной ткани в области ложа щитовидной железы. Размеры структуры по КТ установить не удалось, поэтому область интереса очерчивали сферой диаметром 1,24 см с учетом величины погрешности, равной величине одного воксела 0.42 см с двух сторон, после чего определяли значения SUVpeak и SUVmax. По результатам сегментации был получен счет в сфере диаметром 1,24 см в области очага равный 178860 и максимальный счет в одном вокселе 3342. Определяли общий счет со всего исследования, который составил 2168011. Для определения чувствительности использовали уравнение калибровочной кривой с параметрами общего счета с исследования, количества проекций и времени на одну проекцию.

S= - 4× =77,4

где Count - общий счет с исследования =2168011, N - количество проекций = 20,

t - время на получение одной проекции = 25 сек.

Далее находили пиковую активность в сфере диаметром 1,24 см ( и максимальную активность () в вокселе в очаге по формуле:

где S - чувствительность (из фантомного исследования счет/МБк *сек), Count - общий счет в области интереса, полученный при сегментации. t - время экспозиции (сек)

Count(peak)= 17886 ,S=77,4 , t = 500 сек

= 0,09 МБк

Count(max)= 3342 ,S=77,4 , t = 500 сек

Затем определяли SUVpeak, SUVmax, учитывая коррекцию на распад для введенной активности, а также массу пациента, объем вокселя изображения.

где SUVpeak - значение стандартизированной величины захвата в сфере диаметром 1,24 см, SUVmax - значение стандартизированной величины захвата в вокселе с максимальным значение счета, ρ - плотность тиреоидной ткани (1,05 г/см3), Vpeak - объем сферы диаметром 1,24 см, Vvox - объем 1 вокселя (0,086 мл), m -масса тела пациента (75 кг), A_inj - введенная активность с коррекцией на распад на момент сканирования. Полученные SUVpeak и SUVmax для данного пациента лежат в интервале для высокого риска, согласно таблице 1.

Далее для данного пациента было определено значение Р, которое при коэффициентах логистической регрессии равных B₀=0.873 B₁= -0.004 составило 0.64. За пациентом было продолжено динамическое наблюдение в штатном режиме с назначением прохождения последующей диагностики спустя 6 мес., 12 мес. после первого курса РЙТ.

Прогноз подтвержден через 12 месяцев после прохождения первого курса по данным сцинтиграфии со 131-I. Был назначен повторный курс РЙТ с терапевтической активностью 5700 МБк.

Пример №3.

У пациента В. был диагностирован дифференцированный рак щитовидной железы, проведено хирургическое лечение. После проведения первого курса РЙТ с терапевтической активностью на момент введения 3700 МБк. спустя 79 часов после введения активности проведено ОФЭКТ/КТ исследование области шеи и органов грудной клетки. Время экспозиции составляло 500 сек, количество проекций 20; коллиматор HEGP. При ОФЭКТ-КТ шеи и органов грудной клетки (без в/в контрастирования) определяющийся очаг гиперфиксации РФП спереди и слева от щитовидного хряща соответствовал накоплению в остаточной тиреоидной ткани в области ложа щитовидной железы. Размеры структуры по КТ установить не удалось, поэтому область интереса очерчивали сферой диаметром 1,24 см и проводили расчёт значений SUVpeak и SUVmax. По результатам сегментации был получен счет в сфере диаметром 1,24 см в области очага равный 485874 и максимальный счет в одном вокселе 24329. Определяли общий счет со всего исследования, который составил 8217655. Для определения чувствительности использовали уравнение калибровочной кривой с параметрами общего счета с исследования, количества проекций и времени на одну проекцию.

S= - 4× =72,52

где Count - общий счет с исследования =8 217655, N - количество проекций = 20,

t - время на получение одной проекции = 25 сек.

Далее находили пиковую активность в сфере диаметром 1,24 см ( и максимальную активность () в вокселе в очаге по формуле:

Apeak=13,4 МБк Amax=0,67 МБк

t - время экспозиции (сек) , t = 500 сек

Затем определяли SUVpeak, SUVmax, учитывая коррекцию на распад для введенной активности, а также массу пациента, объем вокселя изображения.

SUVpeak=207⋅ SUVmax=120

где SUVpeak - значение стандартизированной величины захвата в сфере диаметром 1,24 см, SUVmax - значение стандартизированной величины захвата в вокселе с максимальным значение счета, ρ - плотность тиреоидной ткани (1,05 г/см3), Vpeak - объем сферы диаметром 1,24 см, Vvox - объем 1 вокселя (0,086 мл), m -масса тела пациента (57 кг), A_inj - введенная активность с коррекцией на распад на момент сканирования.

Полученные SUVpeak и SUVmax для данного пациента лежат в интервале для низкого риска, согласно таблице 1.

Прогноз подтвержден через 12 месяцев после прохождения курса РЙТ по данным сцинтиграфии с 131-I. Было отмечено отсутствие накопления в области ложа щитовидной железы. Повторный курс не назначался.

Пример № 4

У пациента Г. был диагностирован дифференцированный рак щитовидной железы, проведено хирургическое лечение. После проведения первого курса РЙТ с терапевтической активностью на момент введения 4800 МБк. спустя 76 часов после введения активности проведено ОФЭКТ/КТ исследование области шеи и органов грудной клетки. Время экспозиции составляло 500 сек, количество проекций 20; коллиматор HEGP. При ОФЭКТ-КТ шеи и органов грудной клетки (без в/в контрастирования) определяющийся очаг гиперфиксации РФП спереди и справа от щитовидного хряща соответствовал накоплению в остаточной тиреоидной ткани в области ложа щитовидной железы (предположительно соответствует доли ЩЖ). Размеры структуры по КТ составляют 19х18х20 мм, поэтому область интереса очерчивали эллипсоидом и проводили расчёт значений SUVmean и SUVmax. По результатам сегментации был получен средний счет Count(mean) в области очага равный 7539610 и максимальный счет в одном вокселе 32143. Определяли общий счет со всего исследования, который составил 8824286. Для определения чувствительности использовали уравнение калибровочной кривой с параметрами общего счета с исследования, количества проекций и времени на одну проекцию.

S= - 4× =72

где Count - общий счет с исследования =8824286, N - количество проекций = 20,

t - время на получение одной проекции = 25 сек.

Далее находили среднюю активность в сегментированной (Amean) и максимальную активность () в вокселе в очаге по формуле:

Amean=209 МБк Amax=0,9 МБк

t - время экспозиции (сек) , t = 500 сек

Затем определяли SUVmean, SUVmax, учитывая коррекцию на распад для введенной активности, а также массу пациента, объем вокселя изображения.

SUVmean=245,1 SUVmax=277

где SUVmean - среднее значение стандартизированной величины захвата в сегментированной области, SUVmax - значение стандартизированной величины захвата в вокселе с максимальным значение счета, ρ - плотность тиреоидной ткани (1,05 г/см3), Vmean - объем эллипсоида 22,6 мл, Vvox - объем 1 вокселя (0,086 мл), m -масса тела пациента (128 кг), A_inj - введенная активность с коррекцией на распад.

Полученные SUVmean и SUVmax для данного пациента лежат в интервале для низкого риска, согласно таблице 1.

Прогноз подтвержден через 12 месяцев после прохождения курса РЙТ по данным сцинтиграфии с 131-I. Было отмечено отсутствие накопления в области ложа щитовидной железы. Повторный курс не назначался.

Пример № 5

У пациента Д. был диагностирован дифференцированный рак щитовидной железы, проведено хирургическое лечение. После проведения первого курса РЙТ с терапевтической активностью на момент введения 5400 МБк. спустя 80 часов после введения активности проведено ОФЭКТ/КТ исследование области шеи и органов грудной клетки. Время экспозиции составляло 500 сек, количество проекций 20; коллиматор HEGP. При ОФЭКТ-КТ шеи и органов грудной клетки (без в/в контрастирования) определяющийся очаг гиперфиксации РФП спереди и справа в яремной вырезке соответствовал накоплению в лимфатическом узле. Размеры структуры по КТ составляют 24х15х21 мм, поэтому область интереса очерчивали эллипсоидом и проводили расчёт значений SUVmean и SUVmax. По результатам сегментации был получен средний счет Count(mean) в области очага равный 870190 и максимальный счет в одном вокселе 683. Определяли общий счет со всего исследования, который составил 3041432. Для определения чувствительности использовали уравнение калибровочной кривой с параметрами общего счета с исследования, количества проекций и времени на одну проекцию.

S= - 4× =76,7

где Count - общий счет с исследования =3041432, N - количество проекций = 20,

t - время на получение одной проекции = 25 сек.

Далее находили среднюю активность в сегментированной (Amean) и максимальную активность () в вокселе в очаге по формуле:

Amean=22,6 МБк Amax=0,02 МБк

t - время экспозиции (сек) , t = 500 сек

Затем определяли SUVmean, SUVmax, учитывая коррекцию на распад для введенной активности, а также массу пациента, объем вокселя изображения.

SUVmean=13,1 SUVmax=4,3

где SUVmean - среднее значение стандартизированной величины захвата в сегментированной области, SUVmax - значение стандартизированной величины захвата в вокселе с максимальным значением счета, ρ - плотность тиреоидной ткани (1,05 г/см3), Vmean p объем эллипсоида 32,4 мл, Vvox - объем 1 вокселя (0,086 мл), m -масса тела пациента (102 кг), A_inj - введенная активность с коррекцией на распад. Полученные SUVmean и SUVmax для данного пациента лежат в интервале для высокого риска, согласно таблице 1.

Далее для данного пациента было определено значение Р, которое при коэффициентах логистической регрессии равных B₀=0.873 B₁= -0.004 составило 0.694. За пациентом было продолжено динамическое наблюдение в штатном режиме с назначением прохождения последующей диагностики через 6 мес. и 12 мес. после первого курса РЙТ.

Прогноз подтвержден через 12 месяцев после прохождения первого курса по данным сцинтиграфии со 131-I. Был назначен повторный курс РЙТ с терапевтической активностью 6500 МБк.

Изобретение относится к медицине, а именно к ядерной медицине, и может быть использовано для оценки риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы после проведения радиойодтерапии. Определяют зависимость чувствительность аппарата от средней скорости счета с проекции и определение пространственного разрешения эмиссионной части аппарата с использованием фантома. Проводят сканирование шеи и грудной клетки пациента с получением изображений ОФЭКТ/КТ. Определяют линейные размеры очага гиперфиксации радиофармпрепарата по изображению КТ и сравнивают со значением пространственного разрешения эмиссионной части аппарата. В зависимости от размера выявляемого очага производят расчеты, в результате которых определяют среднее значение стандартизированной величины захвата в очаге SUVmean или SUVpeak и максимальное значение стандартизированной величины захвата в очаге SUVmax по приведенным формулам. При получении значений SUVpeak >155, SUVmax>38, SUVmean>224 делают вывод о низком риске рецидива ДРЩЖ. Способ позволяет на раннем этапе выделить группу пациентов, имеющих высокий риск рецидива, за счет использования диагностической системы ОФЭКТ/КТ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 5 пр.

1. Способ оценки риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы (ДРЩЖ) после проведения радиойодтерапии с помощью аппарата ОФЭКТ/КТ, включающий:

определение зависимости чувствительности аппарата от средней скорости счета с проекции и определение пространственного разрешения эмиссионной части аппарата с использованием фантома, имитирующего шейный и грудной отделы тела пациента;

сканирование шеи и грудной клетки пациента с получением гибридного изображения ОФЭКТ/КТ, изображения ОФЭКТ и изображения КТ;

определение линейных размеров очага гиперфиксации радиофармпрепарата - продольного и поперечного по изображению КТ, с фиксацией максимального размера и последующим сравнением данного значения со значением пространственного разрешения эмиссионной части аппарата,

при выявлении очага, максимальный размер которого больше значения пространственного разрешения эмиссионной части аппарата, осуществляют выделение очага с использованием полученных поперечного и продольного размеров с добавлением к ним удвоенной величины погрешности пространственного разрешения, полученной при измерении фантома, с последующим измерением среднего счета в очаге Count(mean) и максимального счета в вокселе очага Count (max), в котором определяется максимальная интенсивность накопления РФП, и с расчетом суммарной активности (Amean) и максимальной активности (Amax) в очаге;

при выявлении очага, максимальный размер которого меньше значения пространственного разрешения эмиссионной части аппарата, на гибридном изображении ОФЭКТ выделяют точку максимальной интенсивности, после чего на изображении ОФЭКТ выделяют сферу с центром в данной точке и диаметром равным 1,24 см, увеличенным на величину погрешности пространственного разрешения, полученную при измерении фантома, при этом выделенную сферу приравнивают к области очага с последующим измерением общего счета в данном очаге Count(peak), максимального счета в вокселе с максимальной интенсивностью Count(max) и расчетом пиковой активности (Apeak) и максимальной активности вокселя (Amax) в сфере;

далее определяют среднее значение стандартизированной величины захвата в очаге SUVmean или SUVpeak по формуле:

,

и максимальное значение стандартизированной величины захвата в очаге SUVmax по формуле:

где SUVn - значение SUVmean или SUVpeak, при соответствующих значениях An: активности в очаге Amean или Apeak; m - масса тела пациента; ρ - плотность опухолевой ткани; V - объем очага; Ainj - активность введенного радиофармпрепарата с коррекцией на распад радионуклида; SUVmax, при соответствующем значении Amax - значение максимальной активности в вокселе; Vvox - объем очага;

при получении значений перечисленных параметров из следующих интервалов: 0≤SUVpeak≤105, 0≤SUVmax≤29, 0≤SUVmean≤150, делают вывод о высоком риске рецидива ДРЩЖ,

при получении значений SUVpeak >155, SUVmax>38, SUVmean>224 делают вывод о низком риске рецидива ДРЩЖ.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что при получении 0≤SUVpeak≤105, дополнительно проводят определение значения вероятности риска рецидива ДРЩЖ по формуле:

,

где B₀=0.873, B₁= -0.004 - коэффициенты логистической-регрессионной модели,

и при получении значения вероятности Р ≥ 0.67, прогнозируют крайне высокий риск развития рецидива ДРЩЖ.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что чувствительность аппарата определяют по формуле: S = ,

где средний счет с проекции, A - введенная активность с коррекцией на распад радионуклида, t - время одной проекции.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для определения пространственного разрешения аппарата в полости фантома размещают шприц с заданной активностью, проводят однократное сканирование фантома, визуализацию распределения счета в срезах фантома, выделение срезов, при этом пространственное разрешение аппарата (в мм) определяют путем умножения расстояния между срезами на уровне половины высоты пика накопления активности на толщину одного среза.