СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА ПОЧЕЧНОЙ ПАРЕНХИМЫ Российский патент 2025 года по МПК A61B6/03 A61B6/50 

Изобретение относится к медицине, конкретно, к лучевой диагностике, урологии и нефрологии.

Объем паренхимы почки – важный диагностический критерий, используемый в оценке функции почки.

В настоящее время использование современных компьютерных технологий позволяет выполнять последовательный анализ данных МСКТ почек с контрастированием и без и получить достоверные данные об анатомии и размерах органа, что в дальнейшем позволит вычислить и проанализировать искомый объем паренхимы.

Самым распространенным методом оценки объема почки является его расчет по формуле эллипсоида, представляющую собой произведение трех размеров умноженное на число Пи и деленное на 6. При этом в большинстве работ, в том числе в исследованиях Kiw-Yong Kang [Kang KY, Lee YJ, Park SC, Yang CW, Kim YS, Moon IS, Koh YB, Bang BK, Choi BS. A comparative study of methods of estimating kidney length in kidney transplantation donors. Nephrol Dial Transplant. 2007 Aug;22(8):2322-7], и Ranjeet S. Rathore [Rathore RS, Mehta N, Pillai BS, Sam MP, Upendran B, Krishnamoorthy H. Variations in renal morphometry: A hospital-based Indian study. Indian J Urol. 2016 Jan-Mar;32(1):61-4], первыми двумя размерами являются ширина и передне-задний размер почечной паренхимы, измеренные на аксиальном срезе с наибольшей площадью поперечного сечения перпендикулярно друг другу. Разнятся подходы к измерению третьего размера – длины почки – расстояния от верхнего до нижнего полюса почки. Измерение производили во фронтальных или саггитальных реконструкциях. Кроме того, в работах Kiw-Yong Kang и Rodney H. Breau [Breau RH, Clark E, Bruner B, Cervini P, Atwell T, Knoll G, Leibovich BC. A simple method to estimate renal volume from computed tomography. Can Urol Assoc J. 2013 May-Jun;7(5-6):189-92] предпринимались попытки вычисления длины почки путем умножения толщины аксиального среза на количество срезов между верхним и нижним полюсами. Но сравнив два подхода Kiw-Yong Kang отметил, что точность продольных измерений была выше при использовании корональных реконструкций, чем при суммации числа аксиальных срезов.

В дальнейшем метод эллипсоида был модифицирован и представлен в работе Shigeyoshi Soga [Soga S, Britz-Cunningham S, Kumamaru KK, Malek SK, Tullius SG, Rybicki FJ. Comprehensive comparative study of computed tomography-based estimates of split renal function for potential renal donors: modified ellipsoid method and other CT-based methods. J Comput Assist Tomogr. 2012 May-Jun;36(3):323-9]. При измерениях использовались 3-сантиметровые срезы в проекции максимальной интенсивности (MIP), ориентированные вдоль истинной длинной оси каждой почки, и, таким образом, косые изображения MIP были получены для максимизации длины, ширины и толщины почки.

Метод эллипсоида достаточно прост и удобен в рутинной работе, но еще в работе Rodney H. Breau 2013 года был сделан вывод, что в среднем метод эллипсоида переоценивает объемы почек в пределах 30%. Очевидно, это происходит из-за невозможности при данном подходе исключить синус почки, который в некоторых случаях имеет значительный объем.

Попытку исключить объем синуса из общего объема почки предпринял Ranjeet S. Rathore. В своем исследовании он отметил, что при использовании метода эллипсоида почечная лоханка и сосудистая сеть были исключены из измерений площади, но в работе нет точных данных, как именно это производилось.

Другой подход применили Shelby N. Morrisroe [Morrisroe SN, Su RR, Bae KT, Eisner BH, Hong C, Lahey S, Catalano OA, Sahani DV, Jackman SV. Differential renal function estimation using computerized tomography based renal parenchymal volume measurement. J Urol. 2010 Jun;183(6):2289-93]. Они рассчитывали площадь паренхимы после ее ручного обведения на каждом изображении, а общий объем паренхимы почки определяли, как сумму площадей, умноженную на толщину среза. Трудоемкость данного подхода не позволила внедрить его в рутинную практику.

Похожий, но несколько упрощенный метод измерения объема почек предложил Nityam Rathi [Rathi N, Attawettayanon W, Yasuda Y, Lewis K, Roversi G, Shah S, Wood A, Munoz-Lopez C, Palacios DA, Li J, Abdallah N, Schober JP, Strother M, Kutikov A, Uzzo R, Weight CJ, Eltemamy M, Krishnamurthi V, Abouassaly R, Campbell SC. Point of care parenchymal volume analyses to estimate split renal function and predict functional outcomes after radical nephrectomy. Sci Rep. 2023 Apr 17;13(1):6225]. Расчет объема паренхимы почки проводился на основе формулы эллипсоида. Использовались средние значения результатов двух измерений передне–заднего размера почки на аксиальном срезе, исключающие синус и двух измерений поперечного размера почки на корональном изображении, также с исключением синуса и одно измерение длины на корональном срезе. Данный метод продемонстрировал хорошую корреляцию с полуавтоматической сегментацией и сцинтиграфией, однако точность таких расчетов ограничена самим методом эллипсоида. Почка имеет форму, заметно отличающуюся от данной геометрической фигуры.

Самыми близкими (прототип) являются работы Marc T. Feder и Shigeyoshi Soga [Feder MT, Blitstein J, Mason B, Hoenig DM. Predicting differential renal function using computerized tomography measurements of renal parenchymal area. J Urol. 2008 Nov;180(5):2110-5; Soga S, Britz-Cunningham S, Kumamaru KK, Malek SK, Tullius SG, Rybicki FJ. Comprehensive comparative study of computed tomography-based estimates of split renal function for potential renal donors: modified ellipsoid method and other CT-based methods. J Comput Assist Tomogr. 2012 May-Jun;36(3):323-9] в своих работах предложили метод расчета площади почечной паренхимы - произведение средней толщины паренхимы и длины почки. Измеряли передний верхний, латеральный верхний, задний верхний, передний нижний, латеральный нижний и задний нижний размеры, и высчитывали среднее арифметическое. Длину почки получали путем умножения толщины аксиального среза на количество срезов между верхним и нижним полюсами почек.

Однако, в известных способах необходимого проведение большого количество измерений, что ведет к трудоемкости данного способа, при этом имеется большой риск ошибок в измерениях.

Техническим решением заявляемого способа является получение данных об объеме паренхимы каждой почки с высокой точностью при проведении стандартной КТ почек и выполнении измерений отдельных линейных размеров, что в совокупности с денситометрическими измерениями, позволит получить возможность оценить раздельную функцию почек.

Технический результат достигается за счет того, что также, как и в известном способе (прототипе) выполняют компьютерную томографию с внутривенным контрастированием, с получением артериальной и нефрографической фазы.

Особенностью заявляемого способа является то, что при анализе данных компьютерной томографии проводят измерение поперечного (x) и передне-заднего размеров почек (y) перпендикулярно друг другу на аксиальном срезе с наибольшей площадью поперечного сечения, измеряют длину почки от верхнего полюса к нижнему на фронтальном срезе с поправкой на истинную ось органа (z), после чего проводят три измерения толщины паренхимы почки на фронтальном срезе по ходу почечных столбов в области верхнего и нижнего полюсов и в середине почечной паренхимы и получают среднее арифметическое значение этих данных (Т), далее рассчитывают объем паренхимы по формуле

V=1/100000(31(x^2)y-22xyz+74yzT+5(z^3)),

где:

х - поперечный размер почки, латеро-медиальный;

y - передне-задний размера почки;

z - длина почки от верхнего полюса до нижнего на фронтальном срезе с поправкой на истинную ось органа;

Т - среднее арифметическое значение трёх измерений толщины паренхимы почки на фронтальном срезе по ходу почечных столбов в области верхнего и нижнего полюсов и в середине почечной паренхимы;

V - объем почечной паренхимы.

Полученные данные об объеме паренхимы каждой почки используют для расчета их раздельной функции: значения перемножают на значения их средней плотности, полученное соотношение произведений, выраженное в процентах - отражает вклад каждой почки в общую экскреторную функцию.

На основе полученной формулы разработана программа-калькулятор для расчета почечной паренхимы.

Способ иллюстрируется подробным описанием, клиническим примером и иллюстрациями, на которых изображено:

Фиг. 1 – КТ пациента А. почек с контрастированием: а) измерение линейных размеров правой почки в латеро-медиальном и передне-заднем направлениях; б) выравнивание изображения по истинной оси правой почки – получение косой реконструкции; в) измерение длины правой почки; г) измерение толщины паренхимы правой почки в трех областях.

Фиг. 2 – КТ пациента А. почек с контрастированием: а) измерение линейных размеров левой почки в латеро-медиальном и передне-заднем направлениях; б) выравнивание оси изображения по истинной оси левой почки; в) измерение длины левой почки; г) измерение толщины паренхимы левой почки в трех областях.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут данные компьютерно-томографического исследования, выполненного с применением контрастного усиления с наличием артериальной фазы. Измеряют размеры почки в латерально-медиальном направлении и переде-заднем направлении на аксиальном срезе с наибольшей площадью поперечного сечения перпендикулярно друг другу.

Далее производят выравнивание оси изображения по истинной оси почки на сагиттальном изображении и измеряют длину почки от верхнего полюса до нижнего на косой фронтальной реконструкции.

Также проводят измерение толщины паренхимы на косой фронтальной реконструкции по ходу почечных столбов коркового вещества в области верхнего и нижнего полюсов и в середине почечной паренхимы и получают среднее арифметическое данных измерений.

Полученные значения подставляют в формулу

V=1/100000(31(x^2)y-22xyz+74yzT+5(z^3)),

где:

х - поперечный размер почки (латеро-медиальный);

y - передне-задний размера почки;

z - длина почки от верхнего полюса до нижнего на фронтальном срезе с поправкой на истинную ось органа;

Т - среднее арифметическое значение трёх толщины паренхимы почки на фронтальном срезе по ходу почечных столбов в области верхнего и нижнего полюсов и в середине почки;

V - объем почечной паренхимы. При произведенном расчете получают объем паренхимы каждой почки.

В дальнейшем полученные данные об объеме паренхимы каждой почки используют для расчета их раздельной функции: эти значения перемножают на значения их средней плотности. Соотношение полученных произведений, выраженное в процентах - отражает вклад каждой почки в общую экскреторную функцию.

На основе разработанной формулы V=1/100000(31(x^2)y-22xyz+74yzT+5(z^3)) – была создана программа-калькулятор для расчета почечной паренхимы, которую в дальнейшем использовали в клинической практике.

Клинический пример.

Пациент А., 1954 г.р., поступил с диагнозом: Злокачественное новообразование почки, кроме почечной лоханки, cT1N0M0, стадия I, II кл. группа. В биохимическом анализе крови отмечено повышение уровня креатинина до 148 мкмоль/л, мочевины до 8,8 ммоль/л, СКФ 41 мл/мин. В общеклиническом анализе мочи: плотность 1020 г/л, pH 5.0, белок 0,15 г/л, лейкоциты 5-6 в п/зр, эритроциты 1-2 в п/зр, бактерий нет.

С целью оценки состояния почек и определения процентного отношения их вклада в экскреторную функцию больному выполнена компьютерная томография с внутривенным контрастированием.

Отмечено наличие объемного интрапаренхиматозного образования верхнего сегмента правой почки, неоднородной плотности, размерами 2,9*2,7 см, накапливающего РКВ в артериальную и нефрографическую фазы; объемного интрапаренхиматозного образования нижнего сегмента правой почки, несколько деформирующего контур почки, неоднородной плотности, размерами 2,0*1,9 см, накапливающего РКВ в артериальную и нефрографическую фазы.

Экскреторная функция правой почки сохранена. ЧЛС и мочеточник не расширены. Кровоснабжение почки осуществляется одной артерией.

Экскреторная функция левой почки сохранена. ЧЛС и мочеточник не расширены. Кровоснабжение почки осуществляется одной артерией.

На рабочей станции были измерены линейные размеры обеих почек.

Получены количественные данные:

Правая почка: латеро-медиальный размер 58,3 мм; переде-задний размер 54,7 мм (Фиг. 1а); длина 106 мм (Фиг. 1б); толщина паренхимы в области верхнего полюса 18,5 мм; толщина паренхимы в области нижнего полюса 19,4 мм; толщина паренхимы в середине почечной паренхимы 17,2 мм (Фиг. 1в).

Левая почка: латеро-медиальный размер 62,4 мм; переде-задний размер 48,5 мм (Фиг. 2а); длина 108 мм (Фиг. 2б); толщина паренхимы в области верхнего полюса 18,3 мм; толщина паренхимы в области нижнего полюса 18,4 мм; толщина паренхимы в середине почечной паренхимы 16,9 мм (Фиг. 2в).

Полученные данные использовали для расчета объема паренхимы почек по формуле:

- для правой почки V=1/100000*(31*(58,3^2)*54,7-22*58,3*54,7*106+74*54,7*106*((18,5+19,4+17,2)/3)+5*(106^3)); объем правой почки равен 121,6 мл;

- для левой почки V=1/100000*(31*(62,4^2)*48,5-22*62,4*48,5*108+74*48,5*108*((18,3+18,4+16,9)/3)+5*(108^3)); объем левой почки равен 118,9 мл.

Среднюю плотность паренхимы почек получали посредством обведения контуров паренхимы почки в срединном корональном срезе в нефрографическую фазу (Фиг. 1г; Фиг 2г).

Средняя плотность паренхимы правой почки, составила 114 ед. Хаунсфилда. Средняя плотность паренхимы левой почки составила 117 ед. Хаунсфилда. Произведение объема паренхимы и плотности для правой почки составило - (121,6 х 114) = 13862,4 условных единиц, для левой - (118,9 х 117) = 13911,3 условных единиц. Сумма произведений составила (13862,4+13911,3)=27773,7 условных единиц. Для правой почки процент вклада - 49,9%, для левой – 50,1%.

Полученные данные позволили определить целесообразность резекции правой почки ввиду отсутствия данных о снижении ее функциональной способности.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить данные об объеме паренхимы каждой почки в случае отсутствия возможности провести аппаратную сегментацию, что может быть использовано для определения процентного вклада каждой из них в экскреторную функцию. Способ позволяет исключить дополнительное проведение нефросцинтиграфии, а также уменьшить лучевую нагрузку на пациента и стоимость диагностики, при минимальных трудозатратах.

Изобретение относится к медицине, а именно к лучевой диагностике, урологии, нефрологии, и может быть использовано для определения объема почечной паренхимы. При анализе данных компьютерной томографии проводят измерение поперечного (x) и передне-заднего размеров почек (y) перпендикулярно друг другу на аксиальном срезе с наибольшей площадью поперечного сечения, причем длину почки измеряют от верхнего полюса к нижнему на фронтальном срезе с поправкой на истинную ось органа (z). После чего проводят три измерения толщины паренхимы почки на фронтальном срезе по ходу почечных столбов в области верхнего и нижнего полюсов и в середине почки и получают среднее арифметическое значение этих данных (Т). Далее рассчитывают объем паренхимы по разработанной формуле. Способ позволяет исключить дополнительное проведение нефросцинтиграфии, затраты на дополнительное программное обеспечение для КТ, а также уменьшить лучевую нагрузку и стоимость диагностики за счёт измерения линейных размеров толщины паренхимы почек на различных уровнях. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

1. Способ определения объема паренхимы почек, включающий компьютерную томографию с внутривенным контрастированием, с получением артериальной и нефрографической фазы, отличающийся тем, что при анализе данных компьютерной томографии проводят измерение поперечного (x) и передне-заднего размеров почек (y) перпендикулярно друг другу на аксиальном срезе с наибольшей площадью поперечного сечения, измеряют длину почки от верхнего полюса к нижнему на фронтальном срезе с поправкой на истинную ось органа (z), после чего проводят три измерения толщины паренхимы почки на фронтальном срезе по ходу почечных столбов в области верхнего и нижнего полюсов и в середине почечной паренхимы и получают среднее арифметическое значение этих данных (Т), далее рассчитывают объем паренхимы по формуле

V=1/100000(31(x^2)y-22xyz+74yzT+5(z^3)),

где х - поперечный размер почки, латеро-медиальный;

y - передне-задний размер почки;

z - длина почки от верхнего полюса до нижнего на фронтальном срезе с поправкой на истинную ось органа;

Т - среднее арифметическое значение трёх измерений толщины паренхимы почки на фронтальном срезе по ходу почечных столбов в области верхнего и нижнего полюсов и в середине почечной паренхимы;

V - объем почечной паренхимы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученные данные об объеме паренхимы каждой почки используют для расчета их раздельной функции: значения перемножают на значения их средней плотности, полученное соотношение произведений, выраженное в процентах, отражает вклад каждой почки в общую экскреторную функцию.