Способ определения объема гипофиза на низкопольном магнитно-резонансном томографе

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения объема гипофиза на низкопольном магнитно-резонансном томографе. Получают изображение по стандартному протоколу Т1 с параметрами: TR-340, ТЕ-26, количество срезов - 7, толщина срезов - 3 мм, поле вида - 230, матрица изображения равна 192×256. Дополнительно получают изображение гипофиза в сагиттальных сечениях при количестве сбора данных - 5. Объем гипофиза определяют по формуле: где V_г - объем любого гипофиза; 3,3 - коэффициент заданного сечения в срезах, - сумма всех площадей сечений, проходящих через гипофиз. Предлагаемый способ позволяет более точно определить объем гипофиза при исследовании на низкопольном магнитно-резонансном томографе. 4 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к лучевой диагностике, и может быть использовано в эндокринологии, нейрохирургии и в кардиологии для дифференциальной диагностики симптоматических гипертензий.

Известен способ определения объема гипофиза, применяемый в рентгеновской и магнитно-резонансной томографии по параметрам трех взаимно перпендикулярных сечений с измерением трех основных размеров гипофиза: длины, или переднезаднего размера, ширины (латеральный размер) и высоты - краниокаудальный размер. В медицинскую практику он вошел под названием способа Di-Chiro-Nelsona [1-4], выражаемого формулой:

,

где V - объем гипофиза, выраженный мм³;

Н - высота гипофиза, или краниокаудальный размер, выраженный в миллиметрах (мм);

W - ширина, или латеральный размер (мм);

L - длина гипофиза, или переднезадний размер (мм).

Данный способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.

Недостатком данного способа является значительная погрешность, так как при его использовании не учитываются анатомические особенности строения турецкого седла и гипофиза, а также возрастные физиологические и патофизиологические процессы, которые вносят дополнительные сложности в оценку структуры гипофиза, при этом физиологическая погрешность может составлять до 50%.

Особенно часто такая ошибка расчета возникает в случаях широкого или узкого турецкого седла и измененных формах гипофиза (фиг.1). Такая ошибка возникает при косом расположении гипофиза, приподнятом одном или обоих краях, возвышающемся левом или правом крыле гипофиза или их разнонаправленности, а также в случаях аденом гипофиза, имеющих разнонаправленный фестончатый рост. В этих ситуациях объем гипофиза, рассчитанный по формуле V=1/2·H·W·L, будет сильно определяться местом измерения параметров высоты, ширины или длины. Существуют варианты гипофиза, когда латеральный размер вообще трудно выделить (фиг.2).

Целью изобретения является повышение точности предлагаемого способа и возможность определения объема гипофиза при сложных вариантах его строения.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно к стандартному протоколу T1 c параметрами: TR (time repetition) - 340, ТЕ (Time echo) - 26, количество срезов (No. Slices) - 7, толщина срезов (Slices Thickness) - 3 мм; поле вида (Field-of view) - 230, матрица - 192×256, количество сборов данных (No. Acquisition) - 6, получают изображения гипофиза в сагиттальных сечениях при количестве сбора данных - 5, а объем гипофиза определяют по формуле:

где V_г - объем любого гипофиза;

3,3 - коэффициент заданного сечения в срезах (h+d), т.е. толщина среза + дистанционный фактор;

- сумма всех площадей сечений, проходящих через гипофиз.

Таким образом, объем гипофиза складывается из суммы объемов срезов сагиттальных сечений, рассчитанных исходя из площади сагиттального сечения с учетом дистанционного фактора.

Новым в предлагаемом способе является дополнительное получение изображений гипофиза в сагиттальных сечениях и расчет объема гипофиза по формуле:

Каждый срез, проходящий через гипофиз в сагиттальном сечении, несет о себе заданную оператором информацию, причем среди многочисленных физических параметров, присущих данному срезу, имеются для нас (в данном случае) два важных, которые необходимы для проведения расчета объема. Первый - это толщина среза, а второй - дистанционный фактор, т.е. показатель, отражающий расстояние, на которое срезы отстоят друг от друга. Этот показатель, отражающий дистанцию между двумя срезами, определяется как отношение расстояния между срезами к толщине среза, выраженное в процентах. Оба этих параметра (толщина среза и дистанционный фактор) могут задаваться и изменяться оператором-исследователем. В нашем случае при использовании стандартного протокола, предназначенного для оценки структуры гипофиза и его размеров, для получения детальной характеристики гипофиза достаточно срезов толщиной 3 мм. При наличии среза толщиной 3 мм и дистанционном факторе, равном 0.1, расстояние между срезами будет соответствовать 0.3 мм.

Исходя из толщины срезов, их количества и их площади в сагиттальных сечениях, проходящих через гипофиз, а также дистанционного фактора, объем гипофиза можно выразить формулой, отражающей сумму объемов сечений:

где - V_г - объем гипофиза,

S₁(h1+d) - объем первого сагиттального сечения, или (V₁) проходящие через гипофиз;

S₂(h2+d) - объем (V₂) второго сагиттального сечения, S₃(h3+d) - (V₃) третьего, и т.д.;

h1+d - толщина сагиттального сечения, состоящая из толщины среза (в нашем случае она равна 3 мм; и дистанционного фактора, равного для данной толщины 0.3 мм). В магнитно-резонансной томографии (h1+d) - это задаваемая оператором постоянная величина, характеризующая толщину сечения, и она равна в нашем исследовании 3.3 мм.

Перемножив толщину сечения на его площадь, получаем объем одного сечения, а просуммировав объемы отдельно взятых сечений, проходящих через гипофиз, получаем объем гипофиза, т.е.

где V_г - объем гипофиза,

V₁+V₂+V₃+V₄+V₅+V₆+V_n - объемы отдельно взятых сечений с учетом поправки дистанционного фактора. Преобразуя, можно получить формулу расчета объема гипофиза:

где V_г - объем любого гипофиза;

3,3 - коэффициент заданного сечения в срезах (h+d), т.е. толщина среза + дистанционный фактор;

- сумма всех площадей сечений, проходящих через гипофиз.

Площадь сагиттального сечения при этом получается за счет использования программы зоны интереса и обвода интересуемого объема вручную. Программы обвода зон интересов обычно прилагаются к каждому компьютерному томографу и используются для других целей.

Таким образом, для получения искомой величины - точного объема гипофиза - необходимо задать параметр толщины среза (3 мм), дистанционного фактора (0.1 мм), для ускорения получения срезов задать количество сборов данных - 5. Далее наложить плоскость срезов (пакет срезов) на имеющийся скаут, проходящий через фронтальную плоскость, и тем самым получить пакет срезов в сагиттальном сечении. Далее, подсчитав площади каждого сечения с учетом дистанционного фактора и толщины срезов, получить общий объем, который и будет составлять искомую величину - объем гипофизарной ткани. При этом точность подсчета объема гипофиза будет определяться точностью обведенной площади гипофиза по сагиттальным сечениям.

Ниже схематически представлены наиболее часто встречаемые формы гипофизов по фронтальным сечениям (фиг.1), при расчете объема которых по формуле Di-Chiro Nelson возникает ошибка измерения, иногда достигающая 30 и даже 50%. Разнообразие форм гипофиза, как правило, определяется формой турецкого седла, варианты строения которого зависят от формирования и развития костей черепа. Далее приведены в качестве иллюстраций томограммы гипофизов во фронтальных сечениях (фиг.2).

Отличительные признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и неочевидные для специалиста. Идентичной совокупности признаков не обнаружено в патентной и научно-медицинской литературе. Предлагаемый способ может быть использован в практическом здравоохранении для повышения точности диагностики.

Исходя из вышеизложенного, следует считать предлагаемое изобретение соответствующим условиям патентоспособности «Новизна», «Изобретательский уровень», «Промышленная применимость».

Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей.

На фиг.1 схематически показаны наиболее часто встречаемые формы гипофизов, расчет объема которых по формуле Di-Chiro-Nelson дает максимальную ошибку. Цифрами на фигуре обозначено: 1, 2 - наиболее часто встречаемые варианты нормы; 3, 4, 5 - пубертатные гипофизы; 6-11 - гипофизы в широком турецком седле; 12 - гипофиз с фестончатыми краями; 13, 14 - круглый гипофиз и гипофиз в узком турецком седле; 15-16 - форма гипофиза в пустом турецком седле.

На фиг.2 представлены магнитно-резонансные томограммы вариантов гипофиза, полученные во фронтальных сечениях. При этом на фиг.2а показан гипофиз в узком турецком седле; 2б - круглый гипофиз в косом турецком седле; 2в - корытообразный гипофиз в косом турецком седле; 2г - гипофиз с уменьшенным правым крылом; 2д - гипофиз с заостренными краями; 2е - гипофиз с закругленными краями; 2и - гипофиз в узком турецком седле; 2ж - гипофиз в косом седле; 2з - корытообразный гипофиз в косом седле; 2к - гипофиз с уменьшенным правым крылом; 2л - гипофиз с приподнятыми крыльями; 2м - гипофиз в пустом турецком седле.

На фиг.3 показан порядок наложения сагиттальных срезов на фронтальное сечение. Видно, что на изображение, полученное во фронтальной плоскости на уровне гипофиза, наложено семь сагиттальных срезов и что срезы отстоят друг от друга на определенном расстоянии.

На фиг.4.1-7 показаны результирующие семь изображений, проходящие в сагиттальной плоскости через гипофиз. При этом фиг.4.1 проходит в непосредственной близости от турецкого седла справа, через сифон внутренней сонной артерии, гипофиз не затрагивает;

фиг.4.2 проходит через край турецкого седла и также не затрагивает гипофиз, а поэтому площадь сечения не обводится;

фиг.4.3 - область гипофиза в сагиттальном сечении обведена белой пунктирной линией; видно, что форма гипофиза в сагиттальном сечении сложная. Обведенная площадь сечения равна 0,42 см²;

фиг.4.4 - область гипофиза с приподнятой задней долькой, обведена пунктиром, его площадь в сагиттальном сечении равна 0,5 см²;

фиг.4.5 - сагиттальный срез на уровне воронки гипофиза. Площадь обведенного сечения равна 0,51 см²;

фиг.4.6 - краевой сагиттальный срез через гипофиз слева, площадь, обведенная по гипофизу, равна 0,3 см².

На фиг.4.7 видно, что срез уже проходит значительно левее турецкого седла, через сифон внутренней сонной артерии, за пределами гипофиза и, следовательно, он не обводится.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследование проводится стандартно, лежа на спине с использованием головной катушки и гипофизарного протокола. Вначале получают ориентировочное скаут-изображение, на фронтальное сечение которого через гипофиз накладываются сагиттальные сечения с параметрами: TR (time repetition) - 340, ТЕ (Time echo) - 26, количество срезов (No. Slices) - 7, толщина срезов (Slices Thickness) - 3 мм; поле вида (Field-of view) - 230, матрица - 192×256, количество сборов данных (No. Acquisition) - 5.

ПРИМЕР. Больная А., 30 лет, протокол исследования №1300. Была направлена в лабораторию магнитно-резонансной томографии с диагнозом: Синдром гиперпролактинемии, подозрение на аденому гипофиза.

При проведении исследования по стандартному протоколу структура гипофиза неоднородная, центральная часть гипофиза приподнята. Непосредственно у ножки имеется гипоинтенсивное на Т1 включение размером до 2 мм. Ножка гипофиза стоит вертикально, ее длина 6 мм, хиазмальный перекрест свободен. Минимальное расстояние до хиазмы 4 мм. Высота гипофиза - 7 мм, длина - 10 мм, ширина - 12 мм. Объем гипофиза при расчете по формуле Di-Chiro-Nelsona составил 420 мм³. При обсчете площади сагиттальных сечений и вычислении объема гипофиза по формуле, предлагаемой автором, объем гипофиза составляет 594 мм³, что на 29,3% точнее, чем при расчете по формуле Di-Chiro-Nelsona. Данных за аденому нет.

Предлагаемый способ был применен у 15 больных и позволил с более высокой точностью определить объем гипофиза при любых вариантах его строения и в целом повысить точность диагностики заболеваний, связанных с патологией гипофиза. В таблице показаны результаты обследования гипофиза и расчет его объема, полученные двумя способами у больных с различными формами турецкого седла.

Анализ полученных результатов
№	Определение объема по Di-Chiro-Nelson, мм3 (Var1)	Определение объема по методу автора, мм3
1	280,0	577,5
2	351,0	561,0
3	528,0	749,1
4	325,0	465,3
5	200,0	399,3
6	396,0	666,6
7	240,0	584,1
8	280,0	739,2
9	247,5	590,7
10	300,0	498,3
11	390,0	557,7
12	216,0	597,3
13	280,0	455,4
14	330,0	627,0
15	224,0	369,6
	Ср. знач (mean)=305,8	Ср. знач (mean)=562,54

Как видно из таблицы определения размеров гипофиза в возрастной группе 20-30 лет, точнее оказался способ определения гипофиза исходя из значений площади сагиттальных сечений, их количества и значения дистанционного фактора, причем точность расчета повысилась на 45,8%.

Точную оценку для сравнения двух групп переменных дает непараметрический критерий Вилкоксона (Wilcocxon matched pair test). В результате его применения к данным выборками подтвердилась гипотеза о значимом различии случайных величин, причем на очень высоком уровне значимости α=0,99935 или 99,935%. Значит, эти два способа измерения объема гипофиза существенно различаются.

Среднее по первой выборке (Var1) mean = 305.8 мм³, по второй (Var2) mean=562.5 мм³.

Таким образом, объем гипофиза для данной группы, вычисленный по новой формуле:

V_гип=(562±107) мм³ или V_гип=455-670 мм³.

Как видно из приведенных данных, расчет объема гипофиза по сагиттальным сечениям гораздо точенее отражает истинные параметры гипофиза, при этом более четко определяются именно те объемы, которые вызывают ошибку при формах гипофиза, представленных на фиг.1.

Список литературы

1. Di Chiro G, Nelson KB, 1962. The volume of the sella turcica. Am J Radiol 87: 989-1008).

2. Lundin, P.&Pedersen, F. (1992) Volume of pituitary macroadenomas: assessment by MRI. Journal of Computer-Assisted Tomography, 16, 518-528.

3. Zielenski G., Podgorski JK, Koziarski A, Siwik J., Zgliczynski W., Wielichko W. // Preoperative administration of a slow realizing somatostatin analog (SR-lanreotide, BIM 23014) in patients with acromegaly in the course of GH-realising adenoma / Neurol Neurohir Pol. 2001 Mar-Apr; 35 (3): 423-37.

4. Белов С.А., Ахадов Т.А., Кравцов А.К. Магнитно-резонансная томография гипофиза у детей в норме, при гипофизарном нанизме и других патологических состояниях // Материалы научно-практической конференции «Современные возможности магнитно-резонансной томографии. - Москва, 12-13 ноября 1998. - С.29-33).

Способ определения объема гипофиза на низкопольном магнитно-резонансном томографе, заключающийся в получении изображения по стандартному протоколу Т1 с параметрами: TR-340, ТЕ-26, количество срезов - 7, толщина срезов - 3 мм, при этом поле вида - 230, матрица изображения равна 192×256, отличающийся тем, что дополнительно изображение гипофиза получают в сагиттальных сечениях при количестве сбора данных - 5, а объем гипофиза определяют по формуле

где V_г - объем любого гипофиза;

3,3 - коэффициент заданного сечения в срезах (h+d), т.е. толщина среза + дистанционный фактор;

- сумма всех площадей сечений, проходящих через гипофиз.