СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ВОВЛЕЧЕННОСТИ ЛЕГОЧНОЙ ПАРЕНХИМЫ В ЭМФИЗЕМАТОЗНЫЙ ПРОЦЕСС ПО РЕЗУЛЬТАТАМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Российский патент 2024 года по МПК A61B6/03 

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к рентгенологии, терапии, пульмонологии, торакальной хирургии, предназначено для исследования легких с целью определения объема легочной паренхимы, подверженной эмфизематозным изменениям по данным низкодозной компьютерной томографии.

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) - заболевание, характеризующееся персистирующим ограничением воздушного потока, которое обычно прогрессирует и является следствием хронического воспалительного ответа дыхательных путей и легочной ткани на воздействие ингалируемых повреждающих частиц или газов. В настоящее время ХОБЛ является глобальной проблемой. По данным ВОЗ, сегодня ХОБЛ является 3-й лидирующей причиной смерти в мире, ежегодно от ХОБЛ умирает около 2,8 млн. человек, что составляет 4,8% всех причин смерти. Одним из наиболее частых проявлений ХОБЛ является легочная эмфизема, которая представляет собой патологическое расширение воздушных пространств, расположенных дистальнее конечных бронхиол, сопровождающееся необратимыми деструктивными изменениями стенок альвеол.

В связи с этим очевидна важность объективного и точного определения распространенности и выраженности эмфизематозных изменений в легких.

Наиболее близким аналогом изобретения является метод Годдарда, являющийся методом оценки степени вовлеченности легочной паренхимы в эмфизематозный процесс по данным компьютерной томографии, подразумевающий использование протокола с высоким разрешением, обуславливающего воздействие высокой лучевой нагрузки на пациента, который позволяет определить объем поражения в бальных показателях [Goddard PR, Nicholson ЕМ, Laszlo G, et al. Computed tomography in pulmonary emphysema Clin Radiol 1982; 33: 379 - 87.]. Суть данного метода заключается в следующем. Степень вовлеченности паренхимы каждого легкого оценивается по трем срезам. Верхний срез на 1 см выше верхнего края дуги аорты, средний срез на 1 см ниже грудины и нижний срез примерно на 3 см выше верха диафрагмы, всего шесть срезов для обеих сторон. Каждая область оценивается по 4-балльной шкале следующим образом: нет эмфиземы (оценка 0),≤25% эмфиземы (оценка 1),≤50% эмфиземы (оценка 2),≤75% эмфиземы (оценка 3) и>75% эмфиземы (оценка 4). Баллы из шести областей суммируются, чтобы получить общий балл, в результате которого возможные минимальные и максимальные баллы составили 0 и 24 соответственно. Изображения грудной клетки были получены с помощью 16-рядного мультидетекторного компьютерного томографа. Для изображений легкого использовались следующие параметры: 120 кВ, 200 мА, толщина среза от 1 до 2 мм, время сканирования от 0,5 до 1,0 с, питч 1,3, настройки окна легкого (W=1600 HU; L=-600 HU). Недостатком данной методики является то, что исследование проводится по стандартному протоколу исследования органов грудной клетки, подразумевающего воздействие лучевой нагрузки большей, чем при использовании низкодозного протокола, а также определение степени распространенности эмфизематозного процесса на основании анализа лишь 3 срезов для каждого легкого.

Задачей изобретения является разработка

способа полуколичественной оценки суммарной вовлеченности легочной паренхимы в патологический процесс по данным низкодозной компьютерной томографии.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности диагностики за счет получения числовых показателей степени патологически измененной легочной паренхимы, снижение эффективной дозы облучения пациентов.

Предлагаемый способ определения степени вовлеченности легочной паренхимы в эмфизематозный процесс осуществляют следующим образом. Компьютерную томографию выполняют с использованием 16-срезового компьютерного томографа GE Discovery NM/CT 670. Низкодозную компьютерную томографию (НДКТ) проводят по мультиспиральному типу сканирования с использованием модуляции силы тока. Снижение дозовой нагрузки достигается преимущественно за счет снижения силы тока и увеличения скорости вращения трубки. Для получения КТ-изображений легкого используют следующие параметры: толщина среза 2 мм, время вращения трубки 0,35 мс, питч 1,5, настройки окна: W=1500 HU; L=-700 HU, напряжение на рентгеновской трубке составляет 110 кВ, автоматическая модуляция силы тока - 40-90 мА. Исследование проводят в положении больного лежа на спине с запрокинутыми за голову руками. Во время сканирования пациента просят задержать дыхание и не двигаться, чтобы избежать артефактов. На предварительной топограмме отмечают область интереса: верхняя граница сканирования находится на уровне яремной вырезки, нижняя граница по уровню куполов диафрагмы. Напряжение на рентгеновской трубке может варьироваться в зависимости от веса пациента, для минимизации шумов и получения оптимального качества изображения. При этом дозовая нагрузка DLP (мГр) при низкодозном протоколе составляет в среднем 53,9 мГр, в сравнении со стандартной КТ - 180 мГр. Таким образом, эффективная доза при НДКТ в среднем составляет 0,9 мЗв, при стандартной - 3,07 мЗв.

Пороговым значением эмфиземы принимают участки паренхимы легкого плотностью менее -910 единиц Хаунсфилда (HU) [Müller NL, Staples СА, Miller RR, Abboud RT. "Density mask". An objective method to quantitate emphysema using computed tomography. Chest. 1988;94:782-787.]. Следовательно, простой способ количественной оценки степени эмфиземы - вычислить очаги и области повышенной пневматизации под определенным порогом. На полученных изображениях распространение участков повышенной пневматизации в каждой из долей обоих легких визуально оценивают по шкале от 0 до 5 баллов следующим образом:

1 балл - вовлеченность 1-5%;

2 балла - вовлеченность 6-25%;

3 балла - вовлеченность 26-50%;

4 балла - вовлеченность 51-75%;

5 баллов - вовлеченность 76-100%.

Общий балл по обоим легким рассчитывают как сумму баллов по всем отдельным долям. Максимальный счет для оценки степени вовлечения легочной паренхимы для обоих легких составляет 25 баллов. Суммарный процентный показатель вовлеченности паренхимы легкого в эмфизематозный процесс определяют по формуле:

где:

X - суммарный процентный показатель;

x_i - балл, присвоенный одной доле легкого пациента, где i принимает значения от 1 до 5;

Использование изобретения позволяет получить наглядный суммарный процентный показатель вовлеченности в эмфизематозный процесс всей легочной паренхимы. Данная оценка дает представление о тяжести поражения и позволяет сравнивать выраженность изменений между пациентами, осуществлять динамический контроль, своевременно выявлять прогрессию заболевания разными специалистами при унификации полученных ими результатов. Данная методика позволяет производить полу количественный подсчет объема паренхимы легких с повышенной пневматизацией. Врач-рентгенолог может ориентироваться на эти показатели при оценке распространенности эмфиземы, а также в определении прогрессирования заболевания при контрольном исследовании.

Предлагаемый способ позволяет устранить недостатки имеющихся методов определения распространенности эмфиземы по данным компьютерной томографии, повысить эффективность диагностики хронических обструктивных болезней легких, в частности эмфиземы, благодаря определению степени вовлеченности легочной паренхимы в данный патологический процесс по данным НДКТ. Предлагаемый метод обладает следующими преимуществами: имеет низкую лучевую нагрузку в сравнение со стандартной компьютерной томографией, метод неинвазивен, обладает высокой степенью достоверности, удобен, прост в применении и занимает минимальное количество времени.

Изобретение иллюстрируется следующими фигурами: на фиг. 1-3 представлены компьютерные томограммы пациента А. по примеру 1 в аксиальной, сагиттальной и корональной плоскостях соответственно; на фиг. 4-6 - представлены компьютерные томограммы пациента Б. по примеру 2 в аксиальной, сагиттальной и корональной плоскостях соответственно; на фиг. 7-9 представлены компьютерные томограммы пациента В. по примеру 3 в аксиальной, сагиттальной и корональной плоскостях соответственно; на фиг. 10-12 представлены компьютерные томограммы пациента Г. по примеру 4 в аксиальной, сагиттальной и корональной плоскостях соответственно; на фиг. 13-15 представлены компьютерные томограммы пациента Д. по примеру 5 в аксиальной, сагиттальной и корональной плоскостях соответственно.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами. Пример №1.

Пациент А. поступил на обследование по поводу одышки в покое, периодический сухой кашель, проведена КТ с использованием 16- срезового компьютерного томографа GE Discovery NM/CT 670 по мультиспиральному типу сканирования с использованием модуляции силы тока. Для получения КТ-изображений легкого использовались следующие параметры: толщина среза 2 мм, время вращения трубки 0,35 мс, питч 1,5, настройки окна: W=1500 HU; L=-700 HU, напряжение на рентгеновской трубке составляет 110 кВ, сила тока с автоматической модуляцией - 40-90 мА. Исследование проводится в положении больного лежа на спине с запрокинутыми за голову руками. Во время сканирования пациента просят задержать дыхание и не двигаться, чтобы избежать артефактов. На предварительной топограмме отмечается область интереса: верхняя граница сканирования находится на уровне яремной вырезки, нижняя граница по уровню куполов диафрагмы (фиг. 1-3).

Степень распространенности эмфизематозного поражения легочной паренхимы в верхней доле правого легкого составляет 75%, в средней доле правого легкого - до 5%, в нижней доле правого легкого - до 5%, в верхней доле левого легкого - до 25%), в нижней доле левого легкого - до 5%. В баллах объем поражения каждой доли составил 4 балла, 1 балл, 1 балл, 2 балла и 1 балл соответственно. Итого в баллах суммарный объем поражения легких составил 9 баллов.

В результате процент эмфизематозного поражения обоих легких у пациента А составляет 36%.

Значения визуального анализа степени распространенности эмфизематозного поражения в каждой из долей легких сведены в таблице №1.

Таблица №1

Баллирование степени распространенности эмфизематозного поражения в легких у пациента А.

Пример №2.

Пациент Б. поступил на обследование по поводу одышки при физических нагрузках, периодический сухой кашель, проведена КТ с использованием 16-срезового компьютерного томографа GE Discovery NM/CT 670 по мультиспиральному типу сканирования с использованием модуляции силы тока. Для получения КТ-изображений легкого использовались следующие параметры: толщина среза 2 мм, время вращения трубки 0,35 мс, питч 1,5, настройки окна: W=1500 HU; L=-700 HU, напряжение на рентгеновской трубке составляет 110 кВ, сила тока с автоматической модуляцией 40-90 мА. Исследование проводится в положении больного лежа на спине с запрокинутыми за голову руками. Во время сканирования пациента просят задержать дыхание и не двигаться, чтобы избежать артефактов. На предварительной топограмме отмечается область интереса: верхняя граница сканирования находится на уровне яремной вырезки, нижняя граница по уровню куполов диафрагмы (фиг. 4-6).

Степень распространенности эмфизематозного поражения легочной паренхимы в верхней доле правого легкого составляет 75%, в средней доле правого легкого - до 5%, в нижней доле правого легкого - до 5%, в верхней доле левого легкого - до 25%, в нижней доле левого легкого - до 25%. В баллах объем поражения каждой доли составил 4 балла, 1 балл, 1 балл, 2 балла и 2 балла соответственно. Итого в баллах суммарный объем поражения легких составил 10 баллов.

В результате процент эмфизематозного поражения обоих легких у пациента Б составляет 40%.

Значения визуального анализа степени распространенности эмфизематозного поражения в каждой из долей легких сведены в таблице №2.

Пример №3.

Пациент В. поступил на обследование по поводу одышки при физических нагрузках, периодический сухой кашель, проведена КТ с использованием 16-срезового компьютерного томографа GE Discovery NM/CT 670 по мультиспиральному типу сканирования с использованием модуляции силы тока. Для получения КТ-изображений легкого использовались следующие параметры: толщина среза 2 мм, время вращения трубки 0,35 мс, питч 1,5, настройки окна: W=1500 HU; L=-700 HU, напряжение на рентгеновской трубке составляет 110 кВ, сила тока с автоматической модуляцией - 40-90 мА. Исследование проводится в положении больного лежа на спине с запрокинутыми за голову руками. Во время сканирования пациента просят задержать дыхание и не двигаться, чтобы избежать артефактов. На предварительной топограмме отмечается область интереса: верхняя граница сканирования находится на уровне яремной вырезки, нижняя граница по уровню куполов диафрагмы (фиг. 7-9).

Степень распространенности эмфизематозного поражения легочной паренхимы в верхней доле правого легкого составляет 25%, в средней доле правого легкого - до 5%, в нижней доле правого легкого - до 25%), в верхней доле левого легкого - до 25%, в нижней доле левого легкого - до 25%. В баллах объем поражения каждой доли составил 2 балла, 1 балл, 2 балл, 2 балла и 2 балла соответственно. Итого в баллах суммарный объем поражения легких составил 9 баллов.

В результате процент эмфизематозного поражения обоих легких у пациента В составляет 36%.

Значения визуального анализа степени распространенности эмфизематозного поражения в каждой из долей легких сведены в таблице №3.

Пример №4.

Пациент Г. поступил на обследование по поводу одышки в покое, затруднения при выдыхании воздуха, хронический сухой кашель со скудным экссудатом, проведена КТ с использованием 16-срезового компьютерного томографа GE Discovery NM/CT 670 по мультиспиральному типу сканирования с использованием модуляции силы тока. Для получения КТ-изображений легкого использовались следующие параметры: толщина среза 2 мм, время вращения трубки 0,35 мс, питч 1,5, настройки окна: W=1500 HU; L=-700 HU, напряжение на рентгеновской трубке составляет 110 кВ, сила тока с автоматической модуляцией - 40-90 мА. Исследование проводится в положении больного лежа на спине с запрокинутыми за голову руками. Во время сканирования пациента просят задержать дыхание и не двигаться, чтобы избежать артефактов. На предварительной топограмме отмечается область интереса: верхняя граница сканирования находится на уровне яремной вырезки, нижняя граница по уровню куполов диафрагмы (фиг. 10-12).

Степень распространенности эмфизематозного поражения легочной паренхимы в верхней доле правого легкого составляет до 50%, в средней доле правого легкого - до 50%, в нижней доле правого легкого - более 75%, в верхней доле левого легкого - до 75%, в нижней доле левого легкого - более 75%. В баллах объем поражения каждой доли составил 3 балла, 3 балла, 5 баллов, 4 балла и 5 баллов соответственно. Итого в баллах суммарный объем поражения легких составил 20 баллов.

В результате процент эмфизематозного поражения обоих легких у пациента Г составляет 80%.

Значения визуального анализа степени распространенности эмфизематозного поражения в каждой из долей легких сведены в таблице №4.

Пример №5.

Пациент Д. поступил на обследование по поводу одышки при физических нагрузках, периодический сухой кашель, проведена КТ с использованием 16-срезового компьютерного томографа GE Discovery NM/CT 670 по мультиспиральному типу сканирования с использованием модуляции силы тока. Для получения КТ-изображений легкого использовались следующие параметры: толщина среза 2 мм, время вращения трубки 0,35 мс, питч 1,5, настройки окна: W=1500 HU; L=-700 HU, напряжение на рентгеновской трубке составляет 110 кВ, сила тока с автоматической модуляцией - 40-90 мА. Исследование проводится в положении больного лежа на спине с запрокинутыми за голову руками. Во время сканирования пациента просят задержать дыхание и не двигаться, чтобы избежать артефактов. На предварительной топограмме отмечается область интереса: верхняя граница сканирования находится на уровне яремной вырезки, нижняя граница по уровню куполов диафрагмы (фиг. 13-15).

Степень распространенности эмфизематозного поражения легочной паренхимы в верхней доле правого легкого составляет до 25%, в средней доле правого легкого - до 5%, в нижней доле правого легкого - 0%, в верхней доле левого легкого - до 5%, в нижней доле левого легкого - до 5%. В баллах объем поражения каждой доли составил 2 балла, 1 балл, 0 баллов, 1 балл и 1 балл соответственно. Итого в баллах суммарный объем поражения легких составил 5 баллов.

В результате процент эмфизематозного поражения обоих легких у пациента Д составляет 20%.

Значения визуального анализа степени распространенности эмфизематозного поражения в каждой из долей легких сведены в таблице №5.

Изобретение относится к медицине, а именно к рентгенологии, терапии, пульмонологии, торакальной хирургии, и может быть использовано для определения степени вовлеченности легочной паренхимы в эмфизематозный процесс. Проводят мультиспиральную компьютерную томографию по низкодозному протоколу сканирования. Степень распространённости участков повышенной пневматизации оценивают на основании визуального анализа легочной паренхимы на всем протяжении каждой из долей легкого. При этом для получения КТ-изображений легкого время вращения рентгеновской трубки составляет 0,35 мс, питч 1,5, настройки окна: W 1500 HU, L-700 HU, напряжение на рентгеновской трубке 110 кВ, автоматическая модуляция силы тока 40-90 мА. Причем вовлеченность от 1 до 5% оценивают как 1 балл, вовлеченность от 6% до 25% - как 2 балла, вовлеченность от 26% до 50% - как 3 балла, вовлеченность от 51% до 75% - как 4 балла, вовлеченность от 76% до 100% - как 5 баллов. На полученных изображениях рассчитывают общий балл по обоим легким как сумму баллов по всем отдельным долям, после чего определяют суммарный процентный показатель вовлеченности паренхимы легкого в эмфизематозный процесс. Способ обеспечивает снижение эффективной дозы облучения пациентов и повышение точности диагностики за счет получения числовых показателей степени патологически измененной легочной паренхимы. 15 ил., 5 табл., 5 пр.

Способ определения степени вовлеченности легочной паренхимы в эмфизематозный процесс, включающий проведение компьютерной томографии с использованием толщины срезов 2 мм, последующую оценку распространения участков повышенной пневматизации на серии полученных изображений по балльной шкале, отличающийся тем, что проводят мультиспиральную компьютерную томографию по низкодозному протоколу сканирования, степень распространённости участков повышенной пневматизации оценивают на основании визуального анализа легочной паренхимы на всем протяжении каждой из долей легкого, при этом для получения КТ-изображений легкого время вращения рентгеновской трубки составляет 0,35 мс, питч 1,5, настройки окна: W 1500 HU, L-700 HU, напряжение на рентгеновской трубке 110 кВ, автоматическая модуляция силы тока 40-90 мА, причем вовлеченность от 1 до 5% оценивают как 1 балл, вовлеченность от 6% до 25% - как 2 балла, вовлеченность от 26% до 50% - как 3 балла, вовлеченность от 51% до 75% - как 4 балла, вовлеченность от 76% до 100% - как 5 баллов, затем на полученных изображениях рассчитывают общий балл по обоим легким как сумму баллов по всем отдельным долям, после чего определяют суммарный процентный показатель вовлеченности паренхимы легкого в эмфизематозный процесс по формуле: X= (Σ⁵_i=1x_i/25)⋅100%,

где:

Х - суммарный процентный показатель;

x_i – балл, присвоенный одной доле легкого пациента.