Способ оценки резерва миокардиальной перфузии с использованием системы однофотонно-эмиссионной томограции с NaI-кристаллами с КТ-коррекцией поглощения излучения Российский патент 2023 года по МПК A61B5/02 G01T1/161 

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической кардиологии и лучевой диагностике, и может быть использовано для оценки резерва миокардиальной перфузии (РМП) с использованием традиционной совмещенной системы однофотонно-эмиссионной и рентгеновской компьютерной томографии (ОЭКТ/КТ).

Радионуклидный метод зарекомендовал себя в качестве ключевого способа визуализации нарушений перфузии миокарда. В частности, перфузионная сцинтиграфия миокарда с радиофармпрепаратами, проникающими в кардиомиоциты (^99mTc-МИБИ, ^99mTc-тетрофосмин), является основным методом диагностики и оценки, в том числе прогноза ишемической болезни сердца (ИБС).

Диагностика стабильных и преходящих нарушений перфузии миокарда с помощью сцинтиграфии с ^99mTc-МИБИ основана на свойстве данного радиофармпрепарата (РФП) накапливаться в митохондриях неповрежденных кардиомиоцитов. Визуализация стабильного (неизменного в покое и после нагрузочной пробы) дефекта перфузии, как правило, свидетельствует о необратимом повреждении миокарда ЛЖ (постинфарктный кардиосклероз, диффузный и очаговый фиброз), в то время как ухудшение перфузии миокарда на фоне выполнения нагрузочной пробы свидетельствует о преходящей ишемии миокарда, требующей принятия решения о выполнении инвазивной коронароангиографии (КАГ), а также о принятии терапевтических и/или хирургических решений.

В последние годы большое внимание уделяется клиническим вариантам ИБС без стенозирующего поражения коронарных артерий (КА), в частности вазоспастическому и микроваскулярному вариантам, имеющим такой же неблагоприятный прогноз, как и классическая атеросклеротическая ИБС. К сожалению, достоверная диагностика этих двух форм заболевания представляет значительные сложности, эти диагнозы устанавливаются при исключении всех других причин ИБС. Единственным достоверным способом верификации этих двух состояний является оценка глобального и локального резерва миокардиальной перфузии (РМП). При вазоспастическом варианте ИБС в зоне исходно спазмированной КА на фоне нагрузочной пробы происходит устранение спазма и восстановление кровотока, что проявляется высокими значениями локального РМП в бассейне(ах) спазмированной(ых) КА, а также, косвенно, значениями глобального РМП. При микроваскулярном варианте ИБС глобальный РМП снижен без значимой очаговой преходящей ишемии. Кроме того, вычисление глобального РМП необходимо при сбалансированном трех-сосудистом атеросклеротическом поражении КА, когда имеется вероятность получения при традиционной перфузионной ОЭКТ миокарда "псевдонормальный" результат.

В настоящее время достоверно вычислить РМП возможно только с помощью ПЭТ, и, в последние годы, с помощью кардиологических ОЭКТ-систем на базе полупроводниковых детекторов (CZT). Только эти томографы позволяют получить динамические 3D-изображения с высоким пространственным и временным разрешением, что необходимо для визуализации экстракции РФП из пула крови через коронарные артерии в клетки сердца. При этом строятся кривые активность-время (ТАС) и вычисляется абсолютный миокардиальный кровоток (АМК, MBF) в мл/мин/г ткани миокарда. Соотношение нагрузочного АМК к АМК в покое и дает значение резерва миокардиальной перфузии (РМП). Нормой РМП, вычисленного по данным перфузионной ПЭТ, считается значение >2. Следует отметить, что вычисление MBF с помощью ОЭКТ с CZT-детекторами осуществляется с определенной погрешностью, что обусловлено меньшей разрешающей способностью ОЭКТ по сравнению с ПЭТ, однако РМП, являющийся наиболее важным показателем, вычисляется с достаточной точностью.

В то же время считается, что традиционные ОЭКТ- и ОЭКТ/КТ-системы с NaI-кристаллами, составляющие основу парка радиодиагностического оборудования как в мире, так и в Российской Федерации, не позволяют вычислить ни АМК, ни РМП, поскольку конструктивно не позволяют осуществить быстрый динамический сбор 3D-данных и построить ТАС.

Известен способ оценки резерва миокардиальной перфузии путем проведения нагрузочная динамическая однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОЭКТ) с аденозинтрифосфатом (АТФ) (140 мкг/кг/мин за 6 мин). Нарушения миокардиальной перфузии оценивали полуколичественным методом, определяли суммы баллов для исследования в покое (SRS), на нагрузке (SSS) и их разницу (SDS). Оценивали глобальный (о) и региональный (р) миокардиальный кровоток (МК); резерв МК (РМК) рассчитывали, как отношение МК на нагрузке и в покое. Коронарную ангиографию (КАГ) проводили в течение 1 недели после ОЭКТ, степень сужения КА оценивали по диаметру. Анатомически значимыми считали стенозы >50%. Оценку фракционного резерва кровотока (ФРК) выполняли как отношение среднего интракоронарного давления в устье КА к давлению дистальнее стеноза на пике инфузии АТФ.

(Завадовский К.В., Мочула А.В., Врублевский А.В. и др. Роль нагрузочной динамической однофотонной эмиссионной компьютерной томографии с определением резерва миокардиального кровотока в оценке значимости стенозов коронарных артерий, опубл. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41547821)

Недостатком прототипа является возможность его выполнения исключительно в динамическом режиме однофотонной эмиссионной томографии, возможном только на двух известных моделях томографов с CZT-детекторами, число инсталляций которых в мире и России крайне мало.

Задачей изобретения является разработка способа оценки резерва миокардиальной перфузии на аппаратах традиционной системы однофотонно-эмиссионной томографии с КТ-коррекцией поглощения излучения с NaI-кристаллами, обладающего повышенной точностью при проведении рутинных исследований.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности оценки резерва миокардиальной перфузии.

Это достигается тем, что в заявляемом способе оценки резерва миокардиальной перфузии путем проведения совмещенной системы однофотонно-эмиссионной и рентгеновской компьютерной томографии (ОЭКТ/КТ), согласно изобретению, ОЭКТ с NaI-кристаллами используется для определения числа импульсов в миокарде и во всем поле зрения, а КТ - для коррекции получаемых значений, с последующим вычислением доли накопления радиофармпрепарата в миокарде, при этом значение резерва миокардиальной перфузии соответствует значению, полученному в результате деления доли накопления РФП в миокарде под нагрузкой на долю накопления радиофармпрепарата в покое.

Способ осуществляется следующим образом.

Для оценки резерва миокардиальной перфузии пациенту проводят однофотонную эмиссионную компьютерную томографию с NaI-кристаллами с КТ-коррекцией поглощения (ОЭКТ/КТ) в покое и после нагрузки по двухдневному протоколу.

Параметры радионуклидного исследования: РФП - ^99mTc-МИБИ, активность - 10 мКи (370 МБк), запись изображений - через 30-60 мин после введения РФП, фотопик - 140.5 КэВ, ширина окна дискриминатора - 20%. Угол между детекторами ОЭК-томографа - 90°, угол вращения детекторов - 180°, число проекций - 32 (16×2), матрица - 64×64 пикселов, увеличение - ×1.85, разрешение - 6.3 мм. Ключевым является сбор фиксированного числа импульсов на одну проекцию - например, строго 80 тыс имп (в этом случае общее число импульсов на 1 исследование составит 80 тыс × 32 проекции = 2.56 млн. импульсов), а также одинаковое расположение детекторов по оси z на обоих этапах, что можно достигнуть расположением миокарда точно посередине детектора.

На Фиг. 1. показан пример расположения детектора над грудной клеткой пациента для достижения идентичной локализации по оси z. Левый желудочек сердца расположен точно посередине поля детектора. Фиг. 1-А. Исследование в покое. Фиг. 1-Б. Исследование после нагрузки.

Параметры записи КТ-данных для коррекции поглощения: низкодозовый или диагностический протокол, напряжение на трубке - 120 кВ, сила тока - 5-80 мА, время оборота трубки - 12-60 сек, разрешение - 1-2 мм. Запись КТ-данных выполняется на задержке дыхания на спокойном выдохе или в условиях свободного дыхания.

После получения набора сцинтиграфических проекций определяют с помощью DICOM-тега "Total Counts" точное число импульсов в исследовании (N_общ), которое может несколько отличаться от ожидаемых 2.56 млн.

Реконструкцию проекций с получением томографических срезов допускается проводить с помощью любого доступного итеративного алгоритма. Обработка КТ- и ОЭКТ-данных осуществляется в стандартном пакете программного обеспечения для получения томосцинтиграмм.

Ключевым является расчет доли РФП, накопившейся в миокарде относительно общего поля зрения детектора (см. Фиг. 1). Число импульсов в миокарде (N_миок) определяют в режиме полярной карты, суммируя число импульсов в каждом из 17 сегментов.

На Фиг. 2. показан расчет числа импульсов в миокарде левого желудочка (N_общ). Фиг. 2-А. Исследование в покое. N_общ=2.14 млн. имп. N_миок=4637 имп. Фиг. 2-Б. Исследование после нагрузки. N_общ=2.40 млн. имп. N_миок=6591 имп.

Доля РФП, накопившаяся в миокарде, рассчитывается по формуле:

C=N_общ/(N_миок×P)*100%,

где С - доля РФП в миокарде, N_общ - число импульсов во всем исследовании, N_миок - число импульсов в миокарде, P - число проекций (в данном случае 32)

Тогда резерв миокардиальной перфузии (РМП) вычисляется по формуле:

R=С_нагр/С_покой,

где R - резерв миокардиальной перфузии, С_нагр - доля РФП в миокарде при исследовании на фоне нагрузочной пробы, С_покой - доля РФП в миокарде при исследовании в покое.

Резерв миокардиальной перфузии может рассчитываться не только глобально, но и в бассейнах основных коронарных артерий.

На Фиг. 3 показана визуализация числа импульсов в миокарде левого желудочка. Фиг. 3-А. По 17 сегментам. Фиг. 3-Б. По бассейнам трех основных коронарных артерий.

Клинический пример

Пациент А., 58 лет, с клиникой стенокардии напряжений. По данным инвазивной коронароангиографии - интактные коронарные артерии. По данным перфузионной ОЭКТ миокарда в покое и после нагрузочной пробы - достоверных признаков очагово-рубцового повреждения и очаговой преходящей ишемии миокарда левого желудочка не выявлено. При этом обращает на себя диффузная неравномерность перфузии, что позволяет заподозрить наличие микроваскулярного варианта ишемической болезни сердца, который характеризуется снижением глобального миокардиального резерва из-за нарушений функции микроциркуляторного русла. На Фиг. 4 показан расчет числа импульсов в миокарде левого желудочка (N_общ). Фиг. 4-А. Исследование в покое. N_общ=2.07 млн. имп. Ν_миок=3376 имп. Фиг. 4-Б. Исследование после нагрузки. N_общ=2.13 млн. имп. N_миок=3908 имп. Доля РФП, накопившаяся в миокарде в покое, составляет 2.07 млн./(3376×32)*100%=5.2%. Доля РФП, накопившаяся в миокарде после нагрузочной пробы, составляет 2.13 млн./(3908×32)*100%=5.9%. Резерв миокардиальной перфузии у данного пациента составляет 5.9%/5.2%=1.12, что значительно ниже принятого референсного значения нормы. Значение РМП=1.12 у данного пациента позволяет с большой вероятностью установить данному пациенту диагноз микроваскулярного варианта ишемической болезни сердца.

В исследование, посвященное определению диагностических возможностей заявляемого способа определения резерва миокардиальной перфузии, были включены данные 15 пациентов, которым была выполнена перфузионная ОЭКТ/КТ миокарда по указанному протоколу записи и обработки. В данную группу были включены 5 пациентов с исключенным диагнозом ИБС, 4 пациента с достоверной очаговой ишемией миокарда (в том числе 1 пациент с однососудистым поражением, 1 пациент с двухсосудистым, 2 пациента с трехсосудистым), 3 пациента с доказанным вазоспастическим вариантом ИБС, 2 пациента с доказанным микроваскулярным вариантом ИБС, и 1 пациент с гипертрофией ЛЖ вследствие артериальной гипертонии.

Результаты исследования

В подгруппе пациентов с исключенным диагнозом ИБС доля накопления РФП в миокарде в покое (С_покой) составила 6.52±1.23% глобальный РМП (R) - 1.33±0.07, без существенной вариабельности по бассейнам трех основных коронарных артерий. У пациентов с преходящей ишемией были снижены значения РМП в бассейнах пораженных артерий, а С_покой и глобальный РМП снижался по мере увеличения тяжести поражения КА. Пациенты с микроваскулярным вариантом ИБС характеризовались нормальными значениями С_покой (6.67±1.27%) и низким глобальным РМП (1.13±0.02) без существенной вариабельности по бассейнам трех основных коронарных артерий. На основании анализа в данной выборке пациентов, порогом нормы глобального РМП было принято значение >1.25. Пациенты с вазоспастическим вариантом ИБС характеризовались наличием зон снижения перфузии в покое и значительным улучшением перфузии миокарда на фоне нагрузочной пробы вследствие рефлекторного снижения тонуса эндотелия при увеличении потребности сердца в кислороде. В результате чего глобальный РМП у них был повышен (1.75±0.05), также без существенной вариабельности по бассейнам трех основных коронарных артерий. Наконец, у пациента с ГЛЖ С_покой был наибольшим среди всех пациентов в группе (7.60%) с нормальным РМП (1.30). Сводные данные по измерению долей включения РФП в миокард в покое и на фоне нагрузки, а также резерва миокардиальной перфузии, приведены в табл. 1 - Значения долей включения РФП в миокард в покое и на фоне нагрузки, глобального и локального резерва миокардиальной перфузии в исследуемой группе пациентов.

Таким образом, предложенный способ оценки резерва миокардиальной перфузии с использованием системы однофотонно-эмиссионной томографии с КТ-коррекцией с NaI-кристаллами обладает высокой точностью и может быть использован при проведении рутинных исследований на традиционном оборудовании.

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической кардиологии и лучевой диагностике, и может быть использовано для определения резерва миокардиальной перфузии (РМП). Проводят однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОЭКТ) с КТ-коррекцией поглощения излучения в покое и после нагрузочной пробы по двухдневному протоколу с применением радиофармпрепарата (РФП) ^99mTc-МИБИ. При этом исследование проводят при помощи системы ОЭКТ с NaI-кристаллами. Вычисляют долю накопления РФП в миокарде в покое и после нагрузочной пробы. При этом доля накопления РФП в миокарде рассчитывается по формуле: C=N_общ/(N_миок*P)*100%, где C - доля накопления РФП в миокарде, N_общ - число импульсов в поле зрения детектора, N_миок - число импульсов в миокарде, Р - число проекций. РМП вычисляют по формуле: R=С_нагр/С_покой, где R - РМП, С_нагр - доля РФП в миокарде после нагрузочной пробы, С_покой - доля РФП в миокарде в покое. Способ обеспечивает точную оценку РМП на аппаратах традиционной системы ОЭКТ с NaI-кристаллами. 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ определения резерва миокардиальной перфузии (РМП), заключающийся в том, что проводят однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОЭКТ) с КТ- коррекцией поглощения излучения в покое и после нагрузочной пробы по двухдневному протоколу с применением радиофармпрепарата (РФП) ^99mTc-МИБИ, при этом исследование проводят при помощи системы ОЭКТ с NaI-кристаллами, вычисляют долю накопления РФП в миокарде в покое и после нагрузочной пробы, при этом доля накопления РФП в миокарде рассчитывается по формуле: C=N_общ/(N_миок*P)*100%, где C - доля накопления РФП в миокарде, N_общ - число импульсов в поле зрения детектора, N_миок - число импульсов в миокарде, Р - число проекций; РМП вычисляют по формуле: R=С_нагр/С_покой, где R - РМП, С_нагр - доля РФП в миокарде после нагрузочной пробы, С_покой – доля РФП в миокарде в покое.