Способ определения объема функционирующей ткани щитовидной железы

Изобретение относится к области медицины, в частности к медицинской радиологии, и может быть использовано в эндокринологии и онкологии. После введения радиофармпрепарата «¹²³I-натрия йодид, изотонический раствор» проводят планарную сцинтиграфию щитовидной железы, а затем однофотонную эмиссионную компьютерную томографию, по результатам планарной сцинтиграфии определяют общую площадь щитовидной железы, по величине которой устанавливают индивидуальный процент отсечки фона от максимального счета на изображениях срезов, значение которого при величине общей площади щитовидной железы менее 12 см² составляет 60%, более 12 см² и менее 25 см² - 55%, более 25 см² и менее 30 см² - 50%, более 30 см² - 44%, затем с учетом этого показателя по данным однофотонной эмиссионной компьютерной томографии проводят подсчет количества объемных элементов в изображениях срезов органа, имеющих значение счета более установленного уровня, и определяют объем функционирующей ткани щитовидной железы в метрических единицах - см³. Способ является высокоэффективным и информативным. Он позволяет с высокой степенью точности количественно оценить функциональную способность паренхимы щитовидной железы, а именно вычислить объем функционирующей ткани с использованием индивидуального значения процента отсечки фона. Точное определение объема именно функционирующей ткани позволяет провести коррекцию терапевтической дозы радиоактивного йода, что в последующем значительно снижает вероятность развития осложнений. Кроме того, эта информация необходима для выбора тактики лечения и объема хирургического вмешательства.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской радиологии, и может быть использовано в эндокринологии и онкологии при проведении радиойодтерапии у больных с различной тиреоидной патологией: высокодифференцированного рака щитовидной железы, диффузного токсического зоба, токсической аденомы и других заболеваний.

Проблема точного определения объема функционирующей ткани щитовидной железы остается актуальной, так как его величина является важным критерием для обеспечения адекватности и качества лечебных мероприятий при определении оптимальной дозы радиойода (¹³¹I) для лечения различных заболеваний щитовидной железы. Так, по данным В.В.Фадеева и соавт., исходом при лечении болезни Грейвса радиоактивным йодом в 53,4% случаев является гипотиреоз, в 33,3% случаев - рецидив тиреотоксикоза и лишь в 13,3% случаев - эутиреоз (Фадеев В.В., Дроздовский Б.Я., Гусева Т.Н. и др. Отдаленные результаты лечения токсического зоба радиоактивным ¹³¹I. // Проблемы эндокринологии, 2005. - №1. - С.3-10). В связи с этим необходимость определения объема именно функционирующей ткани позволяет провести коррекцию терапевтической дозы радиоактивного йода, что в последующем значительно снижает вероятность развития осложнений. Кроме того, эта информация необходима для выбора тактики лечения и объема хирургического вмешательства.

Известен способ определения объема щитовидной железы с помощью ультразвукового исследования (Общая ультразвуковая диагностика. / Под ред. Митькова В.В. - М.: Видар, 2003. - С.615-632), позволяющий достаточно точно определить размеры исследуемого органа и получивший наиболее широкое распространение в практической медицине.

Недостатком способа является возможность определения лишь анатомического или «геометрического» объема, который при различной патологии органа может значительно отличаться от объема функционирующей ткани органа.

Известен радионуклидный способ определения объема функционирующей ткани ряда внутренних органов (печени и почек) (Видюков В.И. Оценка медицинских изображений. // Москва, 2004. - С.149), включающий проведение однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. Пациенту внутривенно вводят органотропный радиофармпрепарат, после проведения исследования проводят обработку полученных данных, заключающуюся в подсчете объемных элементов, формирующих изображение срезов органа, с помощью системы обработки данных. Проводится подсчет количества объемных элементов в изображениях срезов органа или его отделов, имеющих значение счета более установленного уровня, и перевод полученного числа в метрические единицы - см³. В процессе вычисления автоматически определялось значение счета для полученных объемов.

Однако способ не предназначен для определения объема функционирующей ткани щитовидной железы. Экспериментальные исследования с использованием различных фантомов показали, что для обеспечения высокой точности вычисления «функционирующего» объема каждого внутреннего органа по данным однофотонной эмиссионной компьютерной томографии при обработке с помощью стандартных прикладных программ значение счета более установленного уровня, т.е. процент отсечки фона, следует выбирать в каждом случае особый или индивидуальный. Например, для определения объема печени доказано, что наилучший процент отсечки фоновых значений составляет 35%, определения объема почек - 45% (Видюков В.И., Заталюк С.В. Оценка точности вычисления функционирующего объема печени. // Мед. радиология, 1993. - №5. - С.30-33).

В качестве ближайшего аналога принят способ определения объема функционирующей ткани щитовидной железы (Vignaty A. Prediction of thyroid volume with SPECT. // Eur. J Nucl. Med., 2005, 32. P.743).

Способ заключается в том, что больному внутривенно вводят радиофармпрепарат (¹²³I-изотонический раствор), который накапливается в щитовидной железе. Через 1-2 часа проводят ОФЭКТ в следующем режиме: полное вращение детектора на 360° вокруг области исследуемого органа, угол ротации при каждом шаге 6°, экспозиция каждой проекции 20 сек. Для вычисления объема по данным ОФЭКТ применяется система обработки данных. После реконструкции и представления на дисплее изображений срезов органа оператором выбирается район интереса, включающий все изображения. Затем оператор устанавливает фиксированный процент отсечки фоновых значений от максимального счета - 44%. Проводится подсчет количества объемных элементов в изображениях срезов органа или его отделов, имеющих значение счета более установленного уровня, и перевод полученного числа в метрические единицы - см³.

Однако известный способ имеет ряд существенных недостатков. Он не позволяет определить объем функционирующей ткани щитовидной железы с высокой степенью точности. Проведенные авторами предлагаемого изобретения экспериментальные исследования с фантомами щитовидной железы различных размеров показали, что, во-первых, используемое значение процента отсечки фона правомерно применять при исследовании щитовидной железы относительно больших значений (площадь органа более 30 см² по данным планарной сцинтиграфии), а во-вторых, несостоятельность применения фиксированного значения процента отсечки фона при исследовании щитовидной железы меньших объемов (площадь <30 см²), так как в таких случаях имеет место существенная ошибка между вычисленным и реальным объемами функционирующей ткани. Так, в результате проведенных авторами экспериментальных исследований при использовании фиксированного значения процента отсечки фона известным способом при определении объема фантома, равного 12,2 см³ - ошибка вычисления составляет 45%.

Задачей изобретения является создание способа определения объема функционирующей ткани щитовидной железы с высокой степенью точности.

Сущность изобретения состоит в том, что способ определения объема функционирующей ткани щитовидной железы характеризуется тем, что после введения радиофармпрепарата «¹²³I-натрия йодид, изотонический раствор» проводят планарную сцинтиграфию щитовидной железы, а затем однофотонную эмиссионную компьютерную томографию, по результатам планарной сцинтиграфии определяют общую площадь щитовидной железы, по величине которой устанавливают индивидуальный уровень отсечки фона, значение которого при величине общей площади щитовидной железы менее 12 см² составляет 60%, более 12 см² и менее 25 см² - 55%, более 25 см² и менее 30 см² - 50%, более 30 см² - 44%, затем с учетом этого показателя по данным однофотонной эмиссионной компьютерной томографии проводят подсчет количества объемных элементов в изображениях срезов органа, имеющих значение счета более установленного уровня, и определяют объем функционирующей ткани щитовидной железы в метрических единицах - см³.

Использование изобретения позволяет получить следующий технический результат.

Способ является высокоэффективным и информативным. Он позволяет с высокой степенью точности количественно оценить функциональную способность паренхимы щитовидной железы, а именно вычислить объем функционирующей ткани с использованием индивидуального значения процента отсечки фона.

Учитывая значительное различие между величинами геометрического (анатомического) объема органа, получаемого по данным ультразвукового исследования, и «функционирующего» объема по данным эмиссионной компьютерной томографии, величина объема, вычисленная с использованием предлагаемого способа, особенно важна в планировании дозы РФП в процессе радиойодтерапии, а также, при необходимости, объема оперативного вмешательства для снижения частоты осложнений - пострадиационного гипотиреоза и рецидивов заболевания.

Технический результат достигается за счет того, что в основу положено использование индивидуального значения процента отсечки фона при обработке данных однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. В результате экспериментальных исследований авторами установлена зависимость между величиной площади изображения объекта в передней проекции при проведении планарной сцинтиграфии и процентом отсечки фона, используемого при определении объема по данным ОФЭКТ этого же объекта. При исследовании фантомов различных размеров (от 12 до 57 см³) авторами выявлено, что, чем меньше величина объема исследуемого объекта, тем более высокий процент отсечки фона необходимо использовать при проведении обработки данных. Так индивидуально подбирается процент отсечки фона в каждом конкретном исследовании. Максимальная ошибка данной методики составляет 6,5%.

Способ осуществляется следующим образом.

Пациенту внутривенно вводят радиофармпрепарат «¹²³I-натрия йодид, изотонический раствор», через 1-2 часа после введения РФП проводят исследование.

Во всех случаях исследование начинают с проведения традиционной планарной сцинтиграфии в передней проекции щитовидной железы. Пациента располагают под детектором гамма-камеры томографа таким образом, чтобы в поле зрения попадали обе доли щитовидной железы. Регистрацию данных проводят в следующем режиме: матрица 256×256, ZOOM 2, суммарный счет 500000 импульсов на изображение.

Затем приступают к проведению однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. ОФЭКТ проводят в шаговом режиме регистрации: полное вращение детектора на 360°, угол ротации при каждом шаге - 6°, экспозиция каждой проекции - 20 сек. Изображения щитовидной железы, полученные в каждой из 60 проекций (первичные данные), заносятся в дисковую память компьютера в матрице 128×128, ZOOM 2.

Обработку полученных данных начинают с планарной сцинтиграфии. Определяют площадь (S_пл) изображения щитовидной железы в см²: используя стандартную методику, вычисляют как сумму всех пиксел внутри контура изображения органа. По величине площади в дальнейшем устанавливают процент отсечки фона, используемый при обработке данных однофотонной эмиссионной компьютерной томографии.

Для вычисления объема по данным ОФЭКТ применяют систему обработки данных. После реконструкции и представления на дисплее изображений срезов органа оператором выбирается район интереса, включающий все изображения. Затем оператор устанавливает процент отсечки фоновых значений от максимального счета. В предлагаемом способе этот процент индивидуальный и зависит от величины площади органа по данным планарной сцинтиграфии (S_пл). Если S_пл<12 см², требуется 60% порог отсечки фона, если 12<S_пл<25 см², порог отсечки фона составляет 55%, если 25<S_пл<30 см² - 50%, если S_пл<30 см² порог отсечки фона - 44%. Далее алгоритм программы обеспечивает автоматический подсчет количества объемных элементов в изображениях срезов органа или его отделов, имеющих значение счета более установленного уровня, и переводит полученные числа в метрические единицы - см³.

Предлагаемый способ прошел клинические испытания на кафедре радиологии и в Клинике ГОУ ДПО РМАПО Росздрава. Сравнение предлагаемого и известного способа проведено на основе радионуклидных исследований 35 пациентов с поражениями щитовидной железы и 10 пациентов без поражения органа (группа «норма»). Контингент с поражениями органа включал следующие клинические группы: узловой зоб у 10 пациентов, многоузловой эутиреоидный зоб - 4 пациента, высокодифференцированный рак - 7 пациентов, фолликулярная аденома - 7 пациентов, аутоиммунный тиреоидит - 4 пациента, диффузный токсический зоб - 3 пациента. Величины объема функционирующей ткани для данного контингента по известному методу составили 26,4±1,4 см³, по предлагаемому методу 13,2±1,3 см³. Между ними имеется статистически достоверное различие (р<0,01).

Если считать различие между геометрическим объемом органа, определяемым по контуру изображения щитовидной железы по данным планарной сцинтиграфии, и объемом функционирующей ткани органа существенным (более 40%), то при отсутствии ложноположительных ошибок чувствительность известного способа составила 31,4%, а предлагаемого способа - 85,7%. С учетом того, что наибольшее снижение функционирующей ткани органа имеет место при наиболее тяжелых формах поражения органа, например рак щитовидной железы, то предлагаемый способ можно использовать для проведения диагностики заболеваний щитовидной железы. Кроме того, данные об объеме щитовидной железы необходимы для расчета дозы радиоактивного йода при лечении больных с тиреотоксикозом. Расчет терапевтической дозы радиоактивного йода, исходя из величины объема функционирующей ткани, в последующем значительно снижает вероятность развития гипотиреоза (Эндокринология. / Под ред. Н.Лавина. Пер. с англ. М.: Практика, 1999. 1128 с, Nygaard В., Hegedus L., Gervil М. et al. Influence of compensated radioiodine therapy on thyroid volume and incidence of hypothyroidism in Graves disease // J. Intern. Med., Vol.238. N 6. P 491 497).

Пример 1. Больная Ф. поступила в клинику РМАПО с жалобами на слабость, увеличение в области шеи (больше справа). При обследовании: уровень гормонов щитовидной железы (св.T₄, ТТГ) в пределах нормы, уровень антител к ТПО, а также тиреоглобулин повышен. При ультразвуковом исследовании щитовидной железы - V_общ=35,2 см³. Для уточнения диагноза направлена на радионуклидное исследование. Внутривенно больной было введено 50 МБк «I¹²³-изотонический раствор». Спустя 1 час с момента введения РФП проведено комплексное радионуклидное исследование (традиционная планарная сцинтиграфия с ZOOM 2, 500 тыс. имп. на проекцию, а также ОФЭКТ в шаговом режиме с полным углом вращения детектора гамма-камеры 360°, шагом вращения 6°, временем экспозиции 20 сек на одной позиции детектора). После подсчета общего количества объемных элементов в срезах изображения органа, имеющих значение счета выше порогового, объем щитовидной железы по данным ОФЭКТ, с использованием фиксированной отсечки фона - 44% составил: V_общ=18,1 см³. При выполнении планарной сцинтиграфии с I¹²³ площадь щитовидной железы S_пл=10,1 см². При использовании индивидуального процента отсечки фона по разработанной нами методике в данном случае уровень отсечки фона составил 60% и вычисленный объем V_общ=1,6 см³. В результате проведенного радионуклидного исследования с применением предложенного способа было сделано заключение о наличии у больной тяжелой тиреоидной патологии со значительным снижением объема функционирующей ткани. Под контролем УЗИ произведена тонкоигольная аспирационная биопсия узла правой доли. Цитологическое заключение №1: цитограмма соответствует фолликулярной неоплазии. Цитологическое исследование №2: изменения могут иметь место как при зобе, так и при фолликулярной аденоме. Больная осмотрена эндокринологом, хирургом. На основании клинико-лабораторных данных, включая цитологическое исследование, рекомендовано оперативное лечение. Выполнена тиреоидэктомия. Данные гистологического исследования: в правой доле - папилярный рак умеренной степени дифференцировки с инвазией кровеносных сосудов, врастанием в капсулу доли, без выхода за пределы органа, на фоне хронического тиреоидита с фолликулами и центрами размножения в окружающей узел ткани железы и перешейке. В левой доле фолликулярный рак на фоне аденомы с участками врастания в капсулу узла, без выхода за пределы органа.

Пример 2. Больной С. поступил в клинику РМАПО с жалобами на общую слабость, похудание. При обследовании: уровень гормонов щитовидной железы (св.Т₄) повышен, ТТГ снижен. При ультразвуковом исследовании щитовидной железы - V_общ=113,7 см³. На основании клинико-лабораторных данных рекомендовано лечение радиоактивным йодом. Для определения терапевтической дозы (активности) радиоактивного йода, необходимой для адекватного лечения, больной направлен на радионуклидное исследование. При определении объема щитовидной железы по данным однофотонной эмиссионной компьютерной томографии с применением известного способа получили значение V_общ=218,1 см³. Предлагаемым способом определены следующие показатели: площадь щитовидной железы, вычисленная по данным планарной сцинтиграфии S_пл=24,1 см²; объем функционирующей ткани щитовидной железы по разработанной нами методике составил V_общ=169,5 см³. В результате проведенного радионуклидного исследования с применением предложенного способа был вычислен точный объем функционирующей ткани щитовидной железы (169,5 см³), меньший по значению, чем по данным известного способа (218,1 см³), что необходимо для правильного расчета терапевтической дозы радиойода и, как следствие, уменьшения количества осложнений.

При определении дозы радиойода (А) используется следующая формула (Касаткин Ю.Н., Пурижанский И.И. Двадцатилетний опыт радиойодтерапии больных токсическим зобом. // Московский медицинский журнал. - 1999. - №1. - С.17-19):

где А - доза (активность) радиоактивного йода, вводимая больному при радиойодтерапии;

V - объем щитовидной железы;

D - поглощенная доза (рад);

Т_эфф - эффективный период полувыведения радиойода из организма;

U - доля активности через 24 часа.

Учитывая значительное различие между величинами «геометрического» объема органа по данным ультразвукового исследования и «функционирующего» по данным эмиссионной компьютерной томографии с использованием предлагаемого способа при индивидуальном уровне отсечки фона, целесообразно использовать полученные данные для определения вычисления дозы радиойода, что позволит повысить качество лечения - снизить частоту рецидивов заболевания и пострадиационного гипотиреоза.

Способ определения объема функционирующей ткани щитовидной железы, характеризующийся тем, что после введения радиофармпрепарата «¹²³I-натрия йодид, изотонический раствор» проводят планарную сцинтиграфию щитовидной железы, а затем однофотонную эмиссионную компьютерную томографию, по результатам планарной сцинтиграфии определяют общую площадь щитовидной железы, по величине которой устанавливают индивидуальный процент отсечки фона, от максимального счета на изображениях срезов, значение которого при величине общей площади щитовидной железы менее 12 см² составляет 60%, более 12 см² и менее 25 см² - 55%, более 25 см² и менее 30 см² - 50%, более 30 см² - 44%, затем с учетом этого показателя по данным однофотонной эмиссионной компьютерной томографии проводят подсчет количества объемных элементов в изображениях срезов органа, имеющих значение счета более установленного уровня, и определяют объем функционирующей ткани щитовидной железы в метрических единицах - см³.