Введение к работе
Актуальность проблемы. Мультидетекторная компьютерная томография (МДКТ) — одна из наиболее динамично развивающихся областей диагностической медицины. Компьютерная томография значительно эволюционировала с момента изобретения компьютерного томографа в 1972 году. Снижение длительности сканирования, а также увеличение ширины полоски детекторов предъявляет серьезные требования к протоколам сканирования. Получение оптимального качества изображения в области интереса — первоочередная задача КТ-ангиографии, так как его снижение может значительно изменять чувствительность и специфичность метода, повышая частоту ложно-положительных и ложно-отрицательных результатов (Cademartiri F. c соавт., 2005). Однако, как известно, качество изображений при КТ напрямую зависит от дозы ионизирующего излучения, которое является основным недостатком КТ-ангиографии.
Медицинское облучение взрослого населения возросло практически в 6 раз с 1980 года. Доля компьютерной томографии в общей структуре медицинского облучения пациента растет с каждым годом все больше и на данный момент занимает лидирующую позицию. Лучевая нагрузка при КТ варьирует от 45 до 90 мЗв, а в некоторых случаях кумулятивная доза может достигать 579 мЗв (Mettler F Jr с соавт., 2009; Smith-Bindman R. с соавт., 2009; Griffey R. с соавт.,2009). Существует острая необходимость обратить внимание рентгенологов и врачей других специальностей на все растущую индивидуальную и коллективную лучевую нагрузку.
Основной вклад в избыточное облучение пациента вносит неправильное применение настроек системы, выполнение лишних фаз сканирования, а также неправильное планирование процедуры, что обусловлено отсутствием единых рекомендаций по проведению КТ-исследований.
Существует множество работ, особенно в иностранной литературе, освещающих вопросы сканирования и оптимизации лучевой нагрузки при КТ-исследованиях. Обсуждены ряд способов снижения лучевой нагрузки, такие как снижение силы тока или напряжения на рентгеновской трубке, изменение области сканирования, выбор оптимального количества фаз исследования и другие. (Utsunomiya D. и соавт., 2010; Nakayama Y. и соавт., 2006; и др.). У всех этих работ есть ряд ограничений, одно из наиболее весомых — подавляющее большинство из них выполнено на специально разработанных фантомах, которые не могут в полной мере симулировать организм человека, и не учитывают его физические параметры, такие как, рост, вес, содержание жировой клетчатки (Coursey C. и соавт., 2011). Многие авторы предлагают изменение какого-либо одного параметра сканирования, при этом их исследования проведены в большинстве случаев в условиях выборки пациентов с низким значением индекса массы тела, что оставляет вопросы возможности применения у пациентов ожирением и избыточной массой тела (нормальные и высокие значения ИМТ).
Снижение лучевой нагрузки приводит к выраженной деградации КТ-изображения, что является основным препятствием к их широкому использованию. Сейчас в практику внедряются новые алгоритмы реконструкции изображений, названные итеративными, позволяющие провести очистку изображения от шума и артефактов, значительно повышая их качество. Исследования, проведенные на фантомах, показали, что алгоритмы итеративной реконструкции (ИР) значительно снижают шум в изображении, не изменяя его текстуру и пространственное разрешение (Funama Y. с соавт., 2011). Вопросы сохранения диагностической ценности низкодозовой КТ в сочетании с применением алгоритма ИР не освещены в литературе.
В свою очередь, отсутствуют рекомендации к выбору и индивидуализации параметров КТ-ангиографии. Единой систематизированной работы по оптимизации протоколов КТ-ангиографии на сегодняшний день не существует. Учитывая эти недостатки, все большую потребность в высококачественном диагностическом процессе, необходимо проводить адаптацию протоколов КТ-ангиографии, что и явилось основанием к выполнению настоящей работы.
Цель исследования
Оптимизировать протоколы сканирования при КТ-ангиографии аорты, брахиоцефальных, коронарных артерий, а также артерий таза и нижних конечностей.
Задачи исследования
-
Разработать оптимальные протоколы КТ-ангиографии, позволяющие при сохранении качества получаемого изображения достичь минимальной лучевой нагрузки.
-
Определить возможности итеративной реконструкции в сохранении оптимального качества изображения при проведении низкодозовой КТ-ангиографии.
-
Определить диагностическую ценность низкодозовой КТ-ангиографии в определении значимого атеросклеротического поражения артерий.
-
Разработать алгоритм выбора оптимального протокола КТ-ангиографии в зависимости от диагностических потребностей и физических параметров пациента для получения достаточного качества КТ-изображений при минимальной лучевой нагрузке.
Научная новизна
Впервые обобщены и оптимизированы протоколы проведения КТ-ангиографии различных областей тела человека с целью максимальной индивидуализации и снижения лучевой нагрузки при сохранении достаточного качества изображений.
Оценены возможности специального метода реконструкции изображений, такого как итеративная реконструкция. Показана значительная эффективность его применения в сочетании с низкодозовыми протоколами КТ-ангиографии.
Разработан алгоритм выбора оптимального протокола КТ-ангиографии в зависимости от диагностических потребностей и физических параметров пациента для получения достаточного качества КТ-изображений при минимальной лучевой нагрузке.
Практическая значимость
Проведенные исследования показали возможность снижения лучевой нагрузки на пациента до 77% без значительной потери качества изображения при КТ-ангиографии аорты, брахиоцефальных, коронарных артерий, а также артерий таза и нижних конечностей. Разработан алгоритм выбора оптимального протокола КТ-ангиографии различных областей в зависимости от физических показателей тела пациента и клинической ситуации.
Положения, выносимые на защиту
В вопросе подбора лучевой нагрузки необходимо придерживаться принципа ALARA (as low as reasonably achievable), то есть следует максимально снижать лучевую нагрузку при сохранении визуального качества и диагностической ценности исследования.
Качество получаемых при КТ-ангиографии изображений, лучевая нагрузка, и диагностическая ценность напрямую зависит от правильного выбора протокола сканирования.
КТ-ангиография коронарных артерий, аорты, артерий таза и нижних конечностей, выполненная с использованием низкодозовых протоколов в сочетании с итеративной реконструкцией изображений, обладает сравнимой диагностической ценностью с КТ-ангиографией, выполненной с использованием стандартных протоколов.
Внедрение результатов исследования в практику
Результаты работы внедрены в практику отдела лучевой диагностики ФГБУ «Институт хирургии им.А.В. Вишневского» Минздрава России.
Апробация работы
Основные положения диссертации изложены на научно-практическом конгрессе российских радиологов «Рентгенорадиология в онкологии» с международным участием (г. Москва, 2011); IV и VI Всероссийском Национальном конгрессе лучевых диагностов и терапевтов. «Радиология 2010» и «Радиология 2012» (г. Москва, 2010-12гг.); Европейском конгрессе Радиологии (г. Вена, Австрия, 2013), апробация работы проведена 05.07.2013 на совместной научно-практической конференции отделений сосудистой хирургии, кардиохирургии и отдела лучевой диагностики ФГБУ «Институт хирургии им. А.В. Вишневского» Минздрава РФ.
Публикации по теме диссертации
По материалам диссертации опубликовано 13 работ в центральной печати и сборниках научных конференций, в том числе одно методическое пособие. Из них 3 – в журналах, входящих в перечень научных изданий, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации
Работа изложена на 165 страницах машинописного текста и состоит из введения, списка сокращений, оглавления, 3 глав, заключения, 49 таблиц, 62 рисунков. Библиографический указатель состоит из 110 источников, из них 5 отечественных и 105 зарубежных.
