Способ визуализации коронарных вен с использованием компьютерной томографии
Владельцы патента RU 2648851:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр сердечно-сосудистой хирургии имени А.Н. Бакулева" Министерства здравоохранения Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к лучевой диагностике, кардиологии, кардиохирургии, и может быть использовано для визуализации коронарных вен с использованием компьютерной томографии. Выполняют двухэтапное введение контрастного препарата. Сначала вводят приблизительно 80% от запланированного объема контрастного препарата со скоростью 4,5-5 мл/с. Затем вводят без паузы оставшуюся часть контрастного препарата со скоростью 3 мл/с. После этого вводят 30-40 мл физиологического раствора со скоростью 3 мл/с. Изменяют движение стола-транспортера с расположенным на нем пациентом: в венозную фазу сканирования происходит в краниокаудальном направлении. Способ обеспечивает получение высококачественных изображений венозного русла сердца на всем его протяжении за счет равномерного контрастирования вен и возможности осуществления сканирования этой зоны на пике контрастирования. 4 ил.
Изобретение относится к медицине, а именно к рентгенодиагностике, и может быть использовано для лучевой диагностики в кардиологии, электрофизиологии и кардиохирургии.
Сканирование сердца связано с рядом технических сложностей, таких как постоянное движение сердца (его пульсация), особенности пассажа болюса контрастированного венозного и артериального кровотока. Визуализация коронарных вен затруднена отслеживанием контрастного препарата в венозную фазу до его «вымывания».
Известен способ сканирования коронарных вен с помощью компьютерной томографии (КТ), включающий область сердца как диапазон исследования, тест-болюс на уровне коронарного синуса для определения времени циркуляции крови. Определение времени задержки начала сканирования - по результатам тест-болюса. Одномоментное введение контрастного препарата со скоростью 4,5 мл/с [Jongbloed M.R., Lamb H.J., Вах J.J., Schuijf J.D., de Roos A., van der Wall E.E., Schalij M.J. Noninvasive visualization of the cardiac venous system using multislice computer tomography. J. Am. Coll. Cardiol. 2005. 1; 45(5); 749 - 53]. Данный способ является наиболее близким аналогом.
Трудностью реализации на практике описанного способа является определение тест-болюса в коронарном синусе. В связи с тем что тест-болюс проводится на свободном дыхании, а коронарный синус - структура малого размера, то осуществить четкое автоматическое отслеживание этого объекта не представляется возможным. Кроме того, введение тест-болюса повышает уровень контрастирования крови при последующем отслеживании контраста. Также у пациентов с кардиальной патологией возможно нарушение ритма при введении контрастного препарата, и не исключен «срыв» ритма при введении основной порции контрастного препарата. Качественным результатом считается визуализация коронарных вен на всем протяжении.
Решаемой технической проблемой в настоящем изобретении является разработка методики получения высококачественного изображения венозного русла сердца на всем протяжении.
Достигаемым техническим результатом является обеспечение условий для равномерного контрастирования вен и возможности осуществления сканирования этой зоны на пике контрастирования.
Сущность разработанного способа заключается в сканировании пациента с ретроспективной ЭКГ-синхронизацией. Исследование проводится без использования тест-болюса, но с программой автоматического отслеживания болюса («болюс-трекинг»). «Болюс-трекинг» включает планирование отслеживания контраста в полости левого предсердия со значением 90 HU. В связи с тем что плотность неконтрастированной крови составляет 50-60 HU, то пороговое значение 90 HU программы отслеживания болюса позволяет уловить начало поступления контраста в полость (фиг. 1).
Введение контрастных препаратов при КТ-сканировании коронарных вен должно состоять из двух последовательных этапов. При первом введении используют приблизительно 80% запланированного контрастного вещества, вводя его со скоростью 4,5-5 мл/с, с последующим (без паузы) введением с меньшей скоростью (3 мл/с) второй порции оставшейся части контрастного препарата и затем 30-40 мл физиологического раствора также со скоростью 3 мл/с. Движение стола осуществляется в краниокаудальном направлении (снизу вверх) в венозную фазу. Первое введение включает большую часть запланированного объема контрастного препарата с большей скоростью для создания «плотного» болюса, а последующее введение создает поддержание необходимой плотности контрастирования крови в исследуемых камерах сердца.
Двухэтапное введение контрастного препарата позволяет получить равновесное контрастирование крови и визуализировать вены на всем их протяжении в связи с тем, что контрастный препарат не успевает «вымываться» из проксимальных отделов вен. Показателем качества является визуализация коронарных вен на всем их протяжении. Способ обеспечивает высокую точность определения анатомии коронарных вен и их топографию, позволяя построить 3D-реконструкции.
Для подтверждения возможности реализации разработанного нами метода визуализации коронарных вен были обследованы 80 пациентов (средний возраст 54,88±8,22 года, средний вес 88,5±13,23 кг, средний рост 173,6±7,88 см) с единичными желудочковыми экстрасистолами, без клапанной и ишемической патологии. Критериями исключения были беременность, отягощенный аллергоанамнез на контрастные вещества и выраженная почечная недостаточность (скорость клубочковой фильтрации<30 мл/мин/м), перенесенные операции на сердце.
Контрольную (первую) группу составили 25 стандартных исследований коронарных артерий, включающих только артериальную фазу сканирования. Движение стола в артериальную фазу осуществлялось от головы к ногам (сверху вниз). Диапазон исследований охватывал только область сердца, сканирование выполнялось с задержкой дыхания на фазе вдоха. Пороговое значение программы автоматического отслеживания болюса («болюс-трекинг») было 150 HU и планировалось на восходящую аорту на уровне бифуркации легочной артерии. Введение неионных контрастных препаратов было одномоментным из расчета не более 2 мл/кг массы тела с использованием бесколбового автоматического инжектора.
Вторую группу исследования составили 15 пациентов, направленных на КТ-коронарографию. Исследования были сделаны по измененной методике сканирования коронарных артерий:
1. Добавлена вторая фаза сканирования вслед за артериальной, соответствующая венозной фазе. Движение стола осуществлялось от головы к ногам (сверху вниз) в артериальную фазу и от ног к голове (снизу вверх) в венозную фазу.
2. Повышено пороговое значение программы автоматического отслеживания болюса до 190 HU, но область отслеживания контрастного препарата не изменялась.
3. Объем контрастного препарата был увеличен приблизительно на 10%, но введение было одномоментным, как в контрольной группе.
В третью группу включено 40 проспективных исследований пациентов, направляемых на КТ-ангиографию легочных вен. Протокол сканирования был проведен по разработанному нами протоколу КТ-сканирования:
1. Добавлена вторая фаза сканирования вслед за артериальной, соответствующая венозной фазе так же, как и во второй группе. Движение стола осуществлялось от головы к ногам (сверху вниз) в артериальную фазу и от ног к голове (снизу вверх) в венозную фазу.
2. Пороговое значение «болюс-трекинга» было снижено до 90 HU для достижения оптимального заполнения вен в венозную фазу. Область для планирования программы автоматического отслеживания болюса была изменена на полость левого предсердия.
3. Введение неионных контрастных препаратов из расчета не более 2 мл/кг массы тела проводилось двухэтапно последовательно с использованием автоматического инжектора. Первое введение включало приблизительно 80% запланированного контрастного вещества со скоростью 4,5-5 мл/с, далее, без задержки, осуществлялось второе введение оставшихся 20% препарата и физиологического раствора со скоростью 3 мл/с.
В контрольной (первой) группе время задержки начала сканирования в артериальную фазу было 21,8±2,69 с, во второй группе это время составило 25,5±3,83 с, в третьей группе - 24,75±3,29 с. Начало сканирования артериальной фазы значимо отличалось во второй (t=-2,74; р=0,01) и третьей группах (t=-2,78; р=0,007) относительно контрольной. Однако между второй и третьей группами значимых различий времени задержки начала сканирования не получено (t=0,20; р=0,84) (фиг. 2 - время задержки начала сканирования в артериальную и венозную фазы в трех группах).
Время задержки начала сканирования в венозную фазу в первой группе не было измерено в связи с отсутствием данной фазы, во второй группе составило 38,61±8,23 с, в третьей - 37,78±4,01 с.
Среднее значение плотности контрастирования крови коронарного синуса в артериальную фазу в первой группе было 143,89±56,38 HU, во второй группе - 139,08±41,17 HU, в третьей группе - 143,02±44,48 HU.
Среднее значение плотности контрастирования крови в коронарном синусе в венозную фазу в первой группе не было измерено в связи с отсутствием этой фазы, во второй группе среднее значение плотности составило 218,66±59,59 HU, в третьей группе - 232,00±63,34 HU.
Средняя плотность контрастирования крови в артериальную фазу достоверно не различалась в трех группах, в венозную фазу также статистически значимых различий между второй и третьей группами получено не было (р>0,05) (фиг. 3 - средняя плотность крови коронарного синуса по данным КТ (в единицах Хаунсфилда) в артериальную и венозную фазы в контрольной и двух группах).
Для качественной оценки мы провели анализ визуализации вен по протяженности в группах (фиг. 4). Коронарный синус прослеживался у всех пациентов в трех группах. Большая вена сердца (БВС) была визуализирована в первой группе в 84% случаев, во второй и третьей группах - у всех пациентов.
Средняя вена сердца (СВС) визуализирована в первой группе в 12% до уровня средней трети (с/3), в 32% - на уровне верхней трети (в/3), и в 56% вену не удалось визуализировать. Во второй группе СВС определялась в 93% случаев на всем протяжении, а в 7% случаев до уровня средней трети. В третьей группе средняя вена прослеживалась на всем протяжении во всех случаях (100% случаев).
Задняя вена левого желудочка (ЗВЛЖ) в первой группе не была визуализирована. Во второй группе ЗВЛЖ прослеживалась на всем протяжении в 47% случаев, до уровня средней трети в 33%, до уровня верхней трети в 20% случаев. В третьей группе ЗВЛЖ определена на всем протяжении в 88% случаев, до уровня средней трети в 12% случаев.
Передняя межжелудочковая вена (ПМЖВ) в первой группе не была визуализирована, а во второй и третьей группах прослеживалась на всем протяжении во всех случаях (в 100%).
Исходя из полученных данных следует, что разработанная нами методика двухэтапного введения контрастного препарата позволяет получить достаточно плотное равновесное контрастирование и визуализировать вены лучше в связи с тем, что контрастный препарат не успевает «вымываться» из проксимальных отделов вен, позволяя четко их визуализировать.
Способ визуализации коронарных вен с использованием компьютерной томографии, включающий введение контрастного препарата, отличающийся тем, что выполняют двухэтапное введение контрастного препарата: сначала вводят приблизительно 80% от запланированного объема контрастного препарата со скоростью 4,5-5 мл/с, затем без паузы вводят оставшуюся часть со скоростью 3 мл/с, после чего вводят 30-40 мл физиологического раствора со скоростью 3 мл/с, причем изменяют движение стола с расположенным на нем пациентом в краниокаудальном направлении в венозную фазу.
