Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Современные возможности методов медицинской визуализации в диагностике очагов и фокусов в легких (обзор литературы) 12
1.1 Распространенность очагового поражения легких 12
1.2 Методы диагностики очагов в легких 14
ГЛАВА II. Материалы и методы 30
2.1 Общая характеристика клинического материала 30
2.2 Принципы динамического наблюдения за онкологическими больными с образованиями в легких 34
2.3 Применяемая аппаратура и изделия медицинского назначения 35
2.4 Методика КТ легких 36
2.5 Методика компьютер-ассистированной диагностики очагов в легких 37
2.6 Методика оценки времени удвоения объема образований в легких 41
2.7 Принцип группировки легочных очагов и фокусов 42
2.8 Методика статистической обработки данных исследования 44
ГЛАВА III. Результаты исследования по оценке возможностей компьютер-ассистированных диагностических систем в дифференциальной диагностике очагов в легких 47
3.1 КТ при солидных очагах и фокусах в легких... 47
3.2 КТ при смешанных образованиях и образованиях матового стекла 54
3.3 Оценка качества сегментации и измерения объема очагов в легких с помощью КАД систем 58
3.4. Оценка времени удвоения объема образований в легких у онкологических больных 62
3.4.1 Оценка результатов в группе больных с метастазами в легких 62
3.4.2 Оценка результатов в группе больных с первично-множественным раком 71
3.4.3 Оценка результатов в группе больных с доброкачественными образованиями в легких
3.4.4 Оценка результатов в группе больных со смешанными образованиями 80
3.6 Алгоритм диагностики и динамического наблюдения за образованиями в легких с помощью КТ и КАД систем 84
Заключение 88
Выводы 98
Практические рекомендации 99
Список литературы
- Методы диагностики очагов в легких
- Методика оценки времени удвоения объема образований в легких
- КТ при смешанных образованиях и образованиях матового стекла
- Оценка результатов в группе больных со смешанными образованиями
Методы диагностики очагов в легких
В настоящее время в арсенале лучевой диагностики очагов в легких имеется довольно большое количество различных методов. Очаги в легких выявляют при помощи рентгенографии, флюорографии, линейной томографии, томосинтеза, компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии, позитронно эмиссионной компьютерной томографии, совмещенного метода – ПЭТ-КТ [38, 66, 93, 94, 102]. Однако каждый метод обладает своей чувствительностью, специфичностью, диагностической точностью, ограничениями и стоимостью. Остановимся на характеристиках этих методов для выявления и дифференциальной диагностики легочных очагов. Классические рентгенологические методы в диагностике очагов и фокусов в легких
Отмечено, что первичным методом диагностики поражений легких, в части случаев, является рентгенография и флюорография и уточняющая диагностика проводиться с помощью линейной томографии [2]. У части больных с известной онкологической патологией рентгенологическая картина является специфичной и не требует использования остальных лучевых методов. Чаще всего, это относится к сочетанию известной внелегочной или внутрилегочной опухоли с визуализацией на рентгенограмме множества очагов или фокусов [15]. В остальных случаях рентгенологическая картина требует уточнения. Чаще это связано с основным недостатком рентгенографии и флюорографии – низкой чувствительности к очагам менее 10 мм, а так же при локализации метастазов за тенью сердца, ключиц, ребер, диафрагмы [43].
По данным Американского рентгенологического сообщества чувствительность рентгенографии для обнаружения метастазов в легких составляет 30%, линейной томографии – 54% [84]. По данным сообщества, при линейной томографии обнаруживаются метастазы в 3-24% случаев с отрицательным результатом при рентгенографии. По данным С.Н. Наврузова с соавт. (2009), информативность КТ в диагностике метастатических поражений легких в 3,4 раза выше по сравнению с классическим рентгенологическим методом исследования [18]. Авторы предлагают обязательно применять КТ для диагностики и мониторинга больных со злокачественными опухолями.
По данным F. Li с соавт. (2011), около 10% мелкоочаговых диссеминаций и диффузных интерстициальных процессов не выявляются при линейной томографии [79].
Модификация метода линейной томографии – метод томосинтеза – может применяться в выявлении и динамическом наблюдении за очагами в легких. [64]. Как отмечает M. Bеth с соавт. (2010), томосинтез органов грудной клетки обеспечивает преимущества томографических методов визуализации и более низкой дозы и стоимости классических рентгенологических методов [34]. Е.A. Johnsson с соавт. (2012), сообщают, что 74% очагов более 4 мм, выявленных при КТ, визуализируются на изображениях томосинтеза [64]. Авторы так же отмечают, что с помощью томосинтеза возможно наблюдать за неопределенными образованиями в легких, но не выявлять их. Выявление очагов, по мнению авторов, необходимо осуществлять с помощью КТ. В другом исследовании, J. Vikgren с соавт. (2008), сообщают о чувствительности томосинтеза 39% для очагов менее 8 мм и 83% для очагов более 8 мм [119]. По данным В.А. Нечаева с соавт. (2015), томосинтез уступает КТ в диагностике заболеваний органов грудной клетки, однако по сравнению с цифровой рентгенографией в 61,7% наблюдений позволяет получить дополнительную, клинически значимую информацию [19].
Таким образом, на современном этапе развития лучевой диагностики, чувствительность классических рентгенологических методов не позволяет рекомендовать их в качестве единственного метода визуализации очагового поражения легких. Классические рентгенологические методы возможно применять при классической картине множественных метастазов в легких и при динамическом контроле за доказанными другими инвазивными или неинвазивными методами образованиями в легких.
Методика оценки времени удвоения объема образований в легких
После визуальной оценки качества сегментации и локализации очага в схеме легкого, цвет выделенного очага в программе Lung Care менялся с желтого на зеленый. Программа позволяла сохранять результаты сегментации и обсчета очагов в сводном отчете. При загрузке серии КТ пациента программа позволяла просмотреть сохраненные результаты предыдущей сегментации. Кроме того, сохранение данных предыдущей сегментации, при загрузке двух серий КТ в динамике, позволяла сократить время анализа, так как требовалось сегментировать и оценить только данные контрольной КТ.
Для оценки качества сегментации серия КТ органов грудной клетки, с выявленными на них очагами, загружалась в две программы КАД (программа 1 – Lung Care, программа 2 – Lung Nodule Assessment). Визуально классифицировалась точность сегментации в четырех категориях (1 – точная сегментация, 2 – удовлетворительная, 3 – плохая, 4 – отсутствие сегментации).
В рамках исследования было выполнено сравнение точности вычисления объемов очагов двумя программами КАД. Главным условием сравнения вычисляемых объемов очагов являлась возможность включения всего очага в сегментацию. Поэтому, для сравнения вычисляемых объемов были включены только солидные очаги с точной сегментацией.
Оценка ВУО образований в легких проводилась на рабочей станции томографа Philips, с помощью программы КАД – Lung Nodule Assessment. Две серии КТ органов грудной клетки (базовая и повторная) одного пациента загружались в программу КАД. Изначально с помощью программы КАД выявлялись и выделялись очаги и фокусы в легких при базовой КТ. Образования сегментировались программой и вычислялся их объем. Во всех случаях, после сегментации образований в легких КАД системой, проводилась визуальная оценка корректности включения всего объема очага или фокуса в измеряемый объем. В случае необходимости проводилась дорисовка и корректировка контуров очагов или фокусов с помощью специальных инструментов, предусмотренных программой.
После визуальной оценки качества сегментации проводилось сопоставление результатов базовой КТ с результатами контрольной КТ. В программу загружалась контрольная КТ пациента. Выявленные на первом этапе анализа образования в легких последовательно сопоставлялись с данными контрольной КТ. После сопоставления образований на сериях первичной и контрольной КТ, в таблице, содержащей информацию об измерениях очагов и фокусов, выводилась информация о ВУО образований в днях и степени изменения объема в процентах.
Одним из основных условий вычисления ВУО было отсутствие применения химиопрепаратов пациентами между контрольными КТ. Химиопрепараты могли снижать пролиферативную активность опухолевых клеток, замедляя их рост, тем самым изменяя значения ВУО.
Увеличение объема злокачественного образования на 24% за счет экспоненциального увеличения количества клеток в объеме вычислялось по формуле: t = ln1,25/log2 = 0,322 (где t – время удвоения объема).
В работе очагом считался участок уплотнения легочной паренхимы округлой или близкой к ней формы размером до 10 мм. Образования более 10 мм обозначались как фокус.
В зависимости от плотности, измеряемой при КТ, очаги и фокусы классифицировались на три варианта: 1. солидные, 2. смешанные, 3. матового стекла. Солидными очагами и фокусами считались образования, полностью состоящие из мягких тканей и затеняющие легочную паренхиму. Очагами матового стекла считались ограниченные области снижения пневматизации паренхимы легкого, через которые дифференцировались нормальные структуры паренхимы (сосуды, бронхи). Смешанными очагами считались очаги, сочетающие компонент матового стекла и солидный компонент. На Рисунке 2.5 (А – В) представлены примеры этих трех вариантов очагов.
А. КТ-томограмма органов грудной клетки больного раком почки, смешанный фокус в S2 правого легкого (красная стрелка);
Б. КТ-томограмма органов грудной клетки больной меланомой кожи, в легких – множество очагов матового стекла (желтые стрелки);
В. КТ-томограмма органов грудной клетки больной раком молочной железы, солидный фокус в S8 правого легкого (зеленая стрелка).
При оценке поражения легких при базовой и последующих КТ исследований формировались группы по семиотическим характеристикам выявленных очагов и фокусов. Всего было сформировано 7 групп по различным КТ-характеристикам образований: 1. Количество: солитарные при наличии одного очага или фокуса, 2 очага или фокуса, и множественное поражение – более 3 очагов и фокусов.
КТ при смешанных образованиях и образованиях матового стекла
Алгоритмы общества Флейшнера были предложены для динамического наблюдения и определения природы неопределенных очагов в легких у неонкологических пациентов и основаны на определенных временных интервалах в зависимости от исходных размеров очагов. Часть алгоритмов, таких как NELSON, основанных на волюметрической оценке образований и оценке времени удвоения объемов, также ориентированы на пациентов с отсутствием онкологического анамнеза. Основываясь на результатах данного исследования (оценке измерения вариабельности объемов программами КАД, оценке времени удвоения объемов метастазов и первичного рака легкого) и диагностических алгоритмах, основанных на времени удвоения объема, был предложен модифицированный диагностический алгоритм для своевременной диагностики метастазов в легких (Рисунок 3.21).
При подозрении на онкологическое заболевание больной должен быть дообследован в соответствии со стандартами диагностики. Стандарты диагностики включают в себя: физикальный осмотр, клинические, биохимические исследования, методы морфологической верификации диагноза (цитологические, гистологические и иммуногистохимические). При стадировании злокачественного процесса больным должна быть проведена КТ грудной клетки для исключения отдаленных метастазов. Высокочувствительный метод КТ позволит выявить все небольшие очаги в легких. При обнаружении у пациентов с верифицированным онкологическим процессом очагов в легких должна оцениваться диагностическая возможность использования инвазивных и неинвазивных методов для проведения дифференциальной диагностики, и оценка степени риска осложнений данных методов. При невозможности применения инвазивных или неинвазивных методов для определения природы очагов в легких возможно применение динамического наблюдения и КАД систем.
В рамках данной работы показано, что увеличение объема метастазов всех локализаций опухолей в легких на 24% произойдет, в среднем, на 41 день (p0,05). Таким образом, проведение контрольной КТ через 1,5 месяца позволит, со статистической достоверностью, обнаружить увеличение очага и оценить его время удвоения объема. При ВУО менее 350 дней, вероятен злокачественный характер образования (метастаз, первичный рак легкого). На данном этапе диагностического алгоритма необходимо использовать методы морфологического подтверждения диагноза (трансторакальная биопсия, хирургическая резекция). При ВУО более 350 дней необходимо дальнейшее наблюдение за очагом. Дальнейшее построение диагностического алгоритма подразумевает проведение контрольных КТ органов грудной клетки до выявления роста образования. Согласно рекомендациям общества Флейшнера, очаг, стабильный в течение 2 лет является доброкачественным и не должен подвергаться последующему динамическому наблюдению. В рамках данной работы показано, что ВУО метастазов в легких не превышает 324 дней, таким образом, при условии применения более чувствительного волюметрического метода измерения очагов и КАД систем время наблюдения за неопределенными очагами в легких может быть сокращено до 1 года. Сокращение сроков наблюдения и количества контрольных КТ согласуется с принципом минимизации воздействия ионизирующего излучения на организм человека (ALARA). При выявлении на контрольных КТ очагов с ВУО менее 350 дней, более вероятен злокачественный характер очагов и должны быть применены верифицирующие методы исследования. При стабильных размерах очага в легком на протяжении 1 года и ВУО более 350 дней дальнейшее наблюдение за очагом нецелесообразно.
При выявлении у онкологического пациента смешанных очагов и очагов матового стекла необходимо провести контрольную КТ через 3 месяца. При подтверждении персистирующего характера образования дальнейший алгоритм строится в соответствии с руководящими принципами общества Флейшнера, но, так как контролируется группа онкологических пациентов, с некоторыми модификациями [69]. Очаги матового стекла, вне зависимости от размеров, должны контролироваться через 3 месяца для выявления роста образований или появления солидного компонента. При выявлении данных признаков вероятен злокачественный характер образований матового стекла.
Смешанные очаги с солидным компонентом более 5 мм должны подвергаться хирургической резекции. Смешанные очаги с солидным компонентом менее 5 мм должны контролироваться на КТ с интервалом между сканированиями – 3 месяца. При выявлении увеличения объема всего образования, или увеличения солидного компонента вероятен злокачественный характер образования и оно должно подвергаться хирургической резекции.
Оценка результатов в группе больных со смешанными образованиями
Методом корреляционного анализа установлено, что наибольшая (r=0,862) и значимая (p=0,001) корреляция выявлена между этиологией солидных образований в легких и временем удвоения объема образований. Так же отмечено, что ВУО солидных очагов имеет значимую прогностическую ценность (коэффициент детерминации r2=0,74).
Полученные данные коррелируют с международными исследованиями. Так, G.A. Soardi с соавт. (2015), отмечают, что ВУО между 25 и 400 днями является показателем злокачественности образований в большинстве случаев и ВУО является наиболее ценным предсказателем злокачественности образования, чем размер и контрастное усиление [109].
В рамках работы показана чувствительность метода применения оценки ВУО при использовании КАД систем и порога ВУО 350 дней – 100%, специфичность – 100%, прогностичность отрицательного результата – 88,5%, прогностичность положительного результата – 100%. При снижении порога ВУО до 300 дней чувствительность волюметрического метода и оценки ВУО составляет 99%, специфичность – 100%. H. Ashraf с соавт. (2011), сообщают о чувствительности оценки ВУО – 71% при специфичности 91%. При комбинации ВУО и ПЭТ-КТ авторы отмечают чувствительность к неопределенным образованиям в легких – 90%, специфичность – 82% [30]. Полученные более высокие значения чувствительности и специфичности оценки ВУО в нашем исследовании можно объяснить более однородной группой по ВУО. В исследовании H. Ashraf с соавт. (2011), 4 из 20 злокачественных образований в легких имели ВУО более 400 дней [30]. В нашем исследовании только один случай рака легкого имел ВУО 435 дней, все остальные случаи составили менее 400 дней.
По результатам работы, смешанный характер образований во всех случаях совпал с первичной аденокарциномой легкого. Ни в одном случае смешанные образования не соответствовали метастазам. Выявленные множественные очаги матового стекла представляли собой метастазы, солитарные образования – первичную аденокарциному легкого. Среднее ВУО аденокарцином легкого в виде смешанных образований составило 348 ± 87 дней (p0,05). Метастазы меланомы в легких имели среднее ВУО 325 ± 104 дня (p0,05). Аденокарциномы легкого в виде очагов матового стекла имели ВУО 735 ± 159 дней (p0,05). Смешанные образования и образования матового стекла у онкологических пациентов продемонстрировали более длительное ВУО, по сравнению с солидными злокачественными образованиями.
При точной сегментации при использовании программ КАД, увеличение на 24% произойдет, в среднем, на 4 месяц для смешанных очагов и 7 месяц для очагов матового стекла. По рекомендациям общества Флейшнера, наблюдение за смешанными очагами необходимо проводить с интервалом 3 месяца между контрольными КТ в течение 3 лет [50]. Использование программ КАД позволит увеличить интервал между контрольными КТ до 4-7 месяцев за счет более точного волюметрического метода.
Полученные данные сопоставимы с данными научной литературы. В исследовании B. Chang c соавт. (2013), среднее ВУО 11 аденокарцином легкого в виде образований матового стекла, составило 769 дней [39]. Причем, ни одно, выявленное авторами образование матового стекла, не было метастазом. Y. Kobayashi с соавт. (2014), отмечают распространенность очагов матового стекла – 2,87% (67 пациентов из обследованных 2331 за период от 1999 до 2013 г.), все поражения представляли собой аденокарциному легкого [71]. S.M. Lee с соавт. (2013), отмечают среднее ВУО, для рака легкого, манифестирующего как смешанные очаги, 276,9 ± 155,9 дней, для образований матового стекла – 628,5 ± 404,2 дней [77]. По результатам исследования Y.S. Song с соавт. (2014), из 97 смешанных образований легких у пациентов с известным онкологических анамнезом, во всех случаях был диагностирован первичный рак легких [111]. M.C.B. Godoy с соавт. (2012), отмечают, что смешанные образования, исчезнувшие на повторных КТ, не требуют наблюдения и во всех случаях представляют собой воспалительный процесс или фиброз [50]. M.J. Kang с соавт. (2010), отмечают один клинический случай развития метастаза меланомы в виде фокуса матового стекла [67]. В целом, авторы сходятся во мнении, что метастазы в виде смешанных образований и образований матового стекла являются исключением из правил [111]. Что подтверждают и результаты, полученные в данном исследовании.
Таким образом, КАД системы позволяют не только выявлять очаги в легких, но и оценивать изменение их размеров в динамике, вычислять время удвоения объема, высказывая, с высокой степенью достоверности, предположение о природе наблюдаемых очагов. Программы КАД позволяют оценивать весь объем очага и выявлять минимальные измерения в объеме очагов.