Оценка диагностических возможностей пространственно-совмещенных изображений на основе магнитно-резонансных и однофотонных эмиссионных компьютерных томограмм для клинической практики

Актуальность темы

Современные рентгенорадиологические томографические исследования все более широко используются и необходимы клинике внутренних болезней, хирургии, а главным образом — онкологии и кардиологии. Это в первую очередь обусловлено тем, что лечение еще вчера считавшихся малокурабельными состояний становится все более комплексным и эффективным, реально нацеленным на полное подавление, компенсацию и / или удаление патологического процесса, что немыслимо без его подробной анатомической и функционально-патофизиологической характеристики. Точная анатомическая визуализация распространенности и оценка функционального состояния патологических процессов позволяет обоснованно планировать и корректировать тактику на всем протяжении лечебного процесса, открывая реальный путь к улучшению результатов лечения.

Однако не существует методики визуального исследования, которая бы позволяла оценить одновременно и анатомические, и функциональные аспекты патологического процесса. На практике, возможно провести два, или иногда более различных томографических методов, которые бы обеспечили получение и анатомического субстрата (как правило — рентгеновская КТ или МРТ), и функциональной характеристики патологического процесса (ПЭТ, ОЭКТ с различными радионуклидами), при этом совместный клинико-патогенетическии анализ результатов различных визуализирующих исследований выполняется путем простого визуального анализа томосрезов «рядом». Очевидно, что это не позволяет получить всю информацию о морфо-функциональных отношениях, содержащуюся в визуальной картине различных томограмм. Разработанные в последнее время комбинированные томографы на основе КТ и одной из радионуклидных томографических установок позволяют интегрировать-анатомическую и функциональную информацию в рамках единого изображения, и подобный подход продемонстрировал свою высокую клиническую эффективность при ишемических и неопластических поражениях головного мозга различной тяжести [46], при злокачественных новообразованиях легких.

225], опорно-двигательного аппарата [170], органов малого таза [50]. В тоже время, подобные устройства чрезвычайно дороги, непросты в эксплуатации, и распространенность их крайне ограничена, в том числе и за рубежом. Кроме того, из-за технических конструктивных сложностей пока не удается создать комбинированный сканер, который бы соединял воедино MP-томограф и какой-либо радионуклидный томографический агрегат.

Между тем современные возможности обработки томографических изображений, в том числе медицинских, позволяют тщательно и успешно подойти к проблеме цифрового совмещения диагностических изображений, получаемых на различных томографических установках. Поэтому вполне обоснована необходимость разработки методики совмещения в клинической практике различных по характеру томографических изображений для использования их без> привлечения сложно реализуемого и практически недоступного оборудования.

В связи с вышеизложенным, в настоящей работе были поставлены следующие цель и задачи.

Цель исследования: Оценить эффективность пространственно-совмещенных диагностических изображений ишемических и неопластических процессов на основе комбинаций магнитно-резонансных и однофотонных эмиссионных томограмм и апробировать их в клинике.

Задачи исследования:

1. Оптимизировать методику совмещения изображений МРТ и ОЭКТ и оценить в экспериментах с использованием фантомов точность сопоставления анатомических структур и фантомных конструкций.

2. Изучить возможности клинического применения методов наложения изображений МРТ и перфузионной ОЭКТ для диагностики и оценки распространенности глиальных опухолей и ишемических повреждений головного мозга.

3. Оценить целесообразность использования полуавтоматического анализа данных статической и динамической контрастированной МРТ, совмещенной с Т2-взвешенной МРТ у пациентов с новообразованиями головного мозга.

4. Изучить возможности совмещения магнитно-резонансных и радионуклидных изображений костей и мягких тканей при неопластических процессах.

Научная новизна.

• Разработана оригинальная методика получения пространственно-совмещенных изображений головного мозга и опорно-двигательного аппарата на основе результатов МРТ и радионуклидных методов исследования.

• Показана диагностическая эффективность полуавтоматического анализа данных контрастированной МРТ и пространственно-совмещенных изображений при опухолях головного мозга и опорно-двигательного аппарата.

• Показана целесообразность методики совмещения изображений ОЭКТ и МРТ в определении пороговых значений снижения уровня перфузии у больных ОНМК, при которых возникают морфологические изменения головного мозга, визуализируемые методом МРТ.

• Сформулированы показания для применения пространственно-совмещенных изображений в клинике и дана оценка прогностической значимости количественных показателей, получаемых при совмещении радионуклидных изображений и МРТ.

Положения, выносимые на защиту.

• Применение цифрового совмещения изображений МРТ и радионуклидных методов исследования позволяет получить новую клинически важную информацию, не сводимую к простому сравнению визуальных результатов этих методов.

• Соотношение протяженности патологических процессов на изображениях МРТ и ОЭКТ головного мозга с 99тТс-Технетрилом, оцениваемое по данным совмещенного изображения позволяет оценить степень злокачественности опухоли и обладает прогностическим значением.

• Применение дискриминантного анализа к результатам вычислительного совмещения контрастированного Т1-взвешенного и Т2-взвешенного МРТ головного мозга позволяет достоверно выделить как рецидивные глиальные опухоли, так и наиболее злокачественные первичные новообразования ЦНС в соответствующих группах пациентов Выводы.

1. При сопоставлении изображений МРТ и эмиссионной томографии, полученных на распространенных моделях низкопольных МР-томографов и однодетекторных гамма-камерах с возможностями ОЭКТ, достижима точность сопоставления изображений с ошибкой менее 3 мм, т. е. несколько меньшей физического разрешения ОЭКТ.

2. Совмещенные изображения на основе МРТ и ОЭКТ с 99тТс-Технетрилом в случае рецидивных глиальных опухолей головного мозга обеспечивают наиболее адекватную информацию о наличии и распространенности бластоматозного процесса. Использование пространственно-совмещенных изображений повышает эффективность диагностики рецидивов глиальных опухолей за счет повышения значений чувствительности и специфичности до 100% и 80% соответственно, что превышает значения тех же показателей для МРТ и ОЭКТ при их изолированном использовании.

3. При цереброваскулярной недостаточности совмещенные МРТ и ОЭКТ изображения показали, что снижение накопления ГМПАО более 20% приводит к локальному отеку головного мозга, определяемому по усилению Т2-изображения, а гипоперфузия свыше 35% отражает наличие патологического субстрата, визуализируемых в виде снижения интенсивности Т1-взвешенной МРТ.

4. Выявление рецидивов глиальных опухолей головного мозга осуществляется с высокой точностью при использовании совмещения Т1 -взвешенной контрастированной МРТ и Т2-взвешенных сканов с последующим расчетом дискриминантных диагностических индексов на основе объемов жизнеспособной ткани и перитуморального отека.

5. Признаком злокачественности и инвазивного роста опухолей опорно-двигательного аппарата является накопление 99тТс-Технетрила за пределами изображения опухоли на МРТ, выявляемое при анализе совмещенного изображения Практические рекомендации.

1. При подозрении на рецидив злокачественных глиом и глиобластом головного мозга целесообразно применение совмещенных изображений на основе ОЭКТ с 99тТс-Технетрилом и контрастированной МРТ для оценки наличия и распространенности опухолевого процесса.

2. Для оценки прогноза жизни пациентов с опухолями глиального ряда целесообразно использовать индекс соотношения объемов опухоли по данным ОЭКТ и МРТ-изображений, при этом вероятная продолжительность жизни (в месяцах) прогнозируется как 48,9 -22,9* { VO3kt/Vмрт}.

3. Для выявления рецидивов глиальных опухолей мозга следует использовать совмещение контрастированной Т1- и Т2- взвешенной MP-томограмм, с расчетом дискриминантных диагностических индексов на основе объемов жизнеспособной ткани и перитуморального отека, а также степени усиления опухоли при динамической МРТ: ДФ1 = 4,61 * Vtum+4,85 *СЕ (пороговое значение > 24.7) — ДФ2.

3,32*[Vtun/Vedema]+ 4,85*СЕ (пороговое значение > 5.7), Превышение этих пороговых значений указывает на рецидив глиальной опухоли головного мозга.

4. Совмещенные изображения МРТ и ОЭКТ-сцинтиграмм конечностей с 99тТс-Технетрилом при первичных злокачественных новообразованиях целесообразно использовать для уточнения анатомической распространенности процесса и предположительной оценки степени злокачественности исследуемого новообразования.

5. При снижении на перфузионной ОЭКТ головного мозга локального накопления «тТс-ГМПАО по сравнению со здоровой тканью на 35% и более следует предполагать наличие признаков структурных изменений на Т1-взвешенной МРТ, а на 20% - на Т2-взвешенной МРТ.