Способ исследования состояния легких при подозрении на COVID-19 с помощью низкодозной компьютерной томографии Российский патент 2021 года по МПК A61B6/03 

Изобретение относится к области медицины, в частности к рентгенологии, вирусологии и пульмонологии, и может быть использовано как метод диагностики при подозрении на COVID-2019 (от англ. Corona Virus Disease 2019, коронавирусная инфекция 2019 года) в качестве рентгеновского исследования.

Всемирная Организация Здравоохранения 11 марта 2020 года присвоила коронавирусной инфекции статус пандемии. [World Health Organization. Coronavirus disease 2019 (COVID-19) situation report-51 Geneva, Switzerland: World Health Organization; 2020]. В сложившихся условиях компьютерная томография (КТ) органов грудной клетки играет важную роль в диагностике данного заболевания. [Zhang R., Ouyang Н., Fu L., et al. CT features of SARS-CoV-2 pneumonia according to clinical presentation: a retrospective analysis of 120 consecutive patients from Wuhan city. Eur Radiol (2020). https://doi.org/10.1007/s00330-020-06854-n

Из уровня техники известен ряд аналогов заявляемого технического решения. Одним из них является метод ультранизкодозной компьютерной томографии (ультра-НДКТ), который был предложен Kang Z. и соавторами из Китая. [Kang, Z., Li, X. & Zhou, S. Recommendation of low-dose CT in the detection and management of COVID-2019. Eur Radiol (2020). https://doi.org/10.1007/s00330-020-06809-6]. Авторам удалось минимизировать дозу облучения до 1/8-1/9 стандартной дозы с получением высокого качества изображения благодаря преимуществам улучшенного томографа Siemens Healthineers и итеративной реконструкции. Недостатком этого аналога можно считать невозможность применения данного протокола на томографах других производителей. В частности, данный протокол невозможно применять во всех медицинских организациях (МО) первичного звена здравоохранения г. Москвы, т.к. во всех МО установлены аппараты Toshiba Aquilion 64 (Canon, Япония).

Другим аналогом является протокол, предложенный Agostini А. и соавторами из Италии. [Agostini, A., Floridi, С, Borgheresi, A. et al. Proposal of a low-dose, long-pitch, dual-source chest CT protocol on third-generation dual-source CT using a tin filter for spectral shaping at 100 kVp for CoronaVirus Disease 2019 (COVID-19) patients: a feasibility study. Radiol med 125, 365-373 (2020). https://doi.org/10.1007/s11547-020-01179-х]. Преимуществами данного метода являются хорошее качество получаемого изображения и низкая эффективная доза (0,28 мЗв). Таких результатов удалось достичь с помощью КТ томографа третьего поколения с двумя источниками излучения (Dual Source Computed Tomography) и усовершенствованной итеративной реконструкции ADMIRE (Advanced Modeled Iterative Reconstruction) от производителя Siemens Healthineers. Недостатком данного аналога также считается невозможным применение в учреждениях, где нет аппаратов данной фирмы или не установлены алгоритмы итеративных реконструкций.

Известен метод низкодозной компьютерной томографии, который использовался Иранским обществом радиологов. [Radpour A, Bahrami-Motlagh Н, Taaghi МТ, et al. COVID-19 Evaluation by Low-Dose High Resolution CT Scans Protocol. Acad Radiol. 2020;27(6):901. https://doi.Org/10.1016/j.acra.2020.04.016] Авторы заявляют, что данный протокол может быть применен на томографах разных производителей и снизит риск ионизирующего излучения, но не уточняют насколько снизится доза облучения при сканировании пациента, в чем и состоит недостаток данного метода.

Прототипом заявленного технического решения можно считать протокол, использованный в исследовании Dangis А. и соавторов из Бельгии. [Dangis, А., Gieraerts, С, Bruecker, Y.D., et al. Accuracy and reproducibility of low-dose submillisievert chest CT for the diagnosis of COVID-19. Radiology: Cardiothoracic Imaging, 2(2), e200196. https://doi.org/10.1148/ryct.2020200196] Преимуществом данного технического решения является получение низкой эффективной дозы (0,56±0,25 мЗв) при сканировании пациента. Заявленные параметры КТ-сканирования (напряжение на трубке 120 кВ и сила тока 20 мА) близки к нашим, но исследования были проведены лишь на томографе Siemens Healthineers с помощью алгоритма SAFIRE (Sinogram Affirmed Iterative Reconstruction). Поэтому недостатком считается невозможность применять данные настройки для компьютерных томографов (Toshiba Aquilion 64), установленных во всех городских поликлиниках г. Москвы. Преимуществом заявляемого технического решения является широкое применение предлагаемого метода вне зависимости от типа томографа и наличия итеративной реконструкции.

Заявленное изобретение направлено на решение существующей технической проблемы, заключающейся в создании протокола сканирования со сниженной дозой лучевой нагрузки для пациента с сохранением точности метода в диагностике воспалительной инфильтрации легочной ткани.

Технический результат состоит в уменьшении дозы облучения для пациента с подозрением на пневмонию COVID-19 при сохранении достаточного диагностического качества исследования и достигается за счет существенных признаков заявляемого способа, которые указаны ниже.

Известные из уровня техники способы диагностики содержат следующие основные этапы:

- проведение сканирования при положении пациента на спине с отведенными к голове руками;

- проведение сканирования при задержке дыхания на глубине вдоха;

- протяженность сканирования от верхушек легких до легочных синусов;

- установка стандартного фильтра реконструкции для исследования легких.

Отличительные существенные признаки, характеризующие заявляемый способ, состоят в следующем:

- устанавливают направление от ног к голове (Direction - out);

- устанавливают напряжение на трубке (kv) 120 кВ;

- силу тока (mA) настраивают автоматически по всей длине сканирования в диапазоне 10-500 mA, при условии, что уровень шума (показатель стандартного отклонения SD) на 5,0 мм срезах будет 34;

- включают модуляцию силы тока (Modulation XY);

- устанавливают матрицу изображения 512*512;

- устанавливают поле обзора 350 мм;

- устанавливают толщину среза 1,0 мм;

- устанавливают скорость ротации трубки (Time rotation) 0,50 сек;

- устанавливают значение коллимации (collimation) 64*0,5 мм;

- устанавливают значение объемного питча (helical Pitch) 53,0.

Устанавливают следующие параметры аппарата:

- компьютерный томограф с одним источником излучения;

- система детекции: детектор с количеством элементов от 64 и более.

В отношении используемого диапазона силы тока считаем целесообразным отметить следующее. Указанный диапазон силы тока рентгеновской трубки во время сканирования выбирается автоматически, исходя из рентгеновской плотности сканирования, что позволяет уменьшить эффективную дозу облучения при сохранении равномерного отношения сигнал-шум и диагностического качества изображения. При полнодозном КТ-сканировании сила тока настраивается автоматически по всей длине сканирования в диапазоне 40-500 mA, при условии, что уровень шума, выраженный через стандартное отклонение, на 0,5 мм срезах будет 10. В отличие от такого, известного из уровня техники режима, в заявленном способе выбирается режим автоматической настройки силы тока по всей длине сканирования в диапазоне 10-500 mA, пори условии, что показатель уровня шума, выражаемый через стандартное отклонение, на 0,5 мм срезах будет 36.

В вариантах осуществления изобретения в качестве фильтра могут использоваться фильтры реконструкции (kernel) моделей FC07 (мягкие ткани) и FC51 (легкие).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения длина сканирования находится в пределах 300 мм (от верхушки легкого до легочных синусов, определяемых по томограмме);

В этом случае полученная суммарная доза лучевой нагрузки при использовании заявляемого технического решения составит в среднем 3 мЗв, что соответствует снижению лучевой нагрузки в 3,6 раза.

Пациенты включаются в группу диагностируемых по следующим критериям:

1. направленные от лечащего врача в рамках первичного звена здравоохранения (медицинские организации, оказывающие первичную медико-санитарную помощь взрослому населению) с подозрением на пневмонию;

2. направленные от врача с диагнозом верифицированной пневмонии COVID-19 для динамического контроля.

Пациенты исключаются по следующему критерию: медицинские и прочие состояния, которые бы могли влиять на качество выполняемых снимков (металлические имплантаты и прочее).

Способ иллюстрируется следующим примером.

Пример 1.

Пациенту П., 28 лет, была проведена низкодозная КТ органов грудной клетки. Из анамнеза известно, что заболел 7 дней назад, когда появились лихорадка, головная боль, кашель и аносмия. Со слов пациента имел тесный контакт с подтвержденным случаем COVID-19. На момент исследования пациента беспокоила одышка. При исследовании выявлены двусторонние участки по типу «матового стекла» в периферических отделах легких (см. Фиг. 1). В соответствии с классификацией по степени выявленных изменений определена легкая степень: КТ-1, вовлечение паренхимы легкого до 25% [по шкале «КТО-4» согласно методическим рекомендациям «Лучевая диагностика коронавирусной болезни (COVID-19): организация, методология, интерпретация результатов: препринт №ЦДТ - 2020 - П. Версия 2» от 17.04.2020 / сост. С.П. Морозов, Д. Н. Проценко, С.В. Сметанина [и др.] // Серия «Лучшие практики лучевой и инструментальной диагностики». - Вып.65. - М.: ГБУЗ «НПКЦ ДиТ ДЗМ», 2020. - 78 с.].

Пациенту было назначено лечение и динамический контроль через 14 дней. На контрольной низкодозной КТ органов грудной клетки определялась положительная динамика с полным восстановлением воздушности легочной ткани.

Использование предложенного способа позволило снизить лучевую нагрузку на пациента и достоверно оценить состояние легочной ткани. Суммарно за 2 исследования эффективная доза лучевой нагрузки составила 6 мЗв.

Пример 2.

Пациенту Л., 47 лет, была проведена низкодозная КТ органов грудной клетки. Из анамнеза известно, что 3 дня назад появилась субфебрильная температура, боль в горле и сухой кашель. Со слов пациента, работает с лицами, у которых был выявлен подтвержденный случай заболевания COVID-19. При исследовании выявлены двусторонние участки по типу «матового стекла» в периферических отделах легких. В соответствии с классификацией по степени выявленных изменений определена легкая степень: КТ-1, вовлечение паренхимы легкого до 25% (см. Фиг. 2). Пациенту было назначено лечение на дому. Через 5 дней состояние пациента ухудшилось, присоединись лихорадка и одышка. Была проведена повторная низкодозная КТ органов грудной клетки. В соответствии с классификацией по степени выявленных изменений определена тяжелая степень: КТ-3, вовлечение паренхимы легкого до 50-75% (см. Фиг. 3). Пациент был госпитализирован в больницу.

Использование предложенного способа позволило снизить лучевую нагрузку на пациента, при этом достоверно оценить состояние легочной ткани и тяжесть заболевания. Суммарно за 2 исследования эффективная доза лучевой нагрузки составила 4 мЗв.

Пример 3.

Пациенту Т., 35 лет, была проведена низкодозная КТ органов грудной клетки. Из анамнеза известно, что заболел 10 дней назад, когда появились температура тела 38°С и боль в горле. Со слов пациента возвратился из зарубежной поездки за 5 дней до появления симптомов. На момент исследования результаты лабораторного метода диагностики полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) не были готовы. При исследовании было выявлено, что легкие без очаговых и инфильтративных изменений. В соответствии с классификацией по степени выявленных изменений - КТ-0, норма и отсутствие КТ-признаков вирусной пневмонии. Пациенту было назначено симптоматическое лечение. Положительных результатов лабораторного подтверждения COVID-19 не было получено.

Использование предложенного способа позволило исключить вирусную пневмонию и снизить лучевую нагрузку на пациента. За одно исследование эффективная доза лучевой нагрузки составила 3 мЗв.

Хотя настоящее изобретение описано на примере конкретных вариантов его осуществления, для специалистов будут ясны возможности многочисленных модификаций данного изобретения, не выходящие за границы объема его правовой охраны, определяемого прилагаемой формулой.

Изобретение относится к области медицины, в частности к рентгенологии, и может быть использовано для исследования состояния легких при подозрении на COVID-19 с помощью низкодозной компьютерной томографии. Проводят сканирование при положении пациента на спине с отведенными к голове руками, при задержке дыхания на глубине вдоха. Обеспечивают протяженность сканирования от верхушек легких до легочных синусов. Устанавливают фильтр реконструкции для исследования легких. При этом устанавливают направление от ног к голове. Устанавливают напряжение на трубке 120 кВ. Выбирают режим автоматической настройки силы тока по всей длине сканирования в диапазоне 10-500 mA, при условии, что показатель уровня шума, выражаемый через стандартное отклонение, на 5,0 мм срезах будет 36. Включают модуляцию силы тока. Устанавливают матрицу изображения 512*512, поле обзора 350 мм, толщину среза 1,0 мм, скорость ротации трубки 0,50 сек, значение коллимации 64*0,5 мм, значение объемного питча 53,0. Способ обеспечивает уменьшение дозы облучения при сохранении достаточного диагностического качества исследования. 3 з.п. ф-лы, 3 пр., 3 ил.

1. Способ исследования состояния легких при подозрении на COVID-19 с помощью низкодозной компьютерной томографии,

состоящий в том, что:

- проводят сканирование при положении пациента на спине с отведенными к голове руками;

- проводят сканирование при задержке дыхания на глубине вдоха;

- обеспечивают протяженность сканирования от верхушек легких до легочных синусов;

- устанавливают фильтр реконструкции для исследования легких, отличающийся тем, что

- устанавливают направление от ног к голове;

- устанавливают напряжение на трубке 120 кВ;

- выбирают режим автоматической настройки силы тока по всей длине сканирования в диапазоне 10-500 mA, при условии, что показатель уровня шума, выражаемый через стандартное отклонение, на 5,0 мм срезах будет 36;

- включают модуляцию силы тока;

- устанавливают матрицу изображения 512*512;

- устанавливают поле обзора 350 мм;

- устанавливают толщину среза 1,0 мм;

- устанавливают скорость ротации трубки 0,50 сек;

- устанавливают значение коллимации 64*0,5 мм;

- устанавливают значение объемного питча 53,0.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в предпочтительном варианте осуществления изобретения протяженность сканирования устанавливают по томограмме в пределах 300 мм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фильтра реконструкции для мягких тканей используют фильтр Kernel модели FC07.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фильтра реконструкции для легких используют фильтр Kernel модели FC51.