Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время количественная оценка объемных показателей центральной гемодинамики осуществляется многими методами. Наиболее часто используются общепринятые ультразвуковые [Мухарлямов Н.М., 1984; Пыков М.И., 2001], а также радионуклидные [Милько В.И., 1991; Сергиенко В.Б., 1992; Лишманов Ю.Б. и соавт., 2004; Синилкин И.Г., 2001], магнитно-резонансные [Беленков Ю.Н. и соавт., 1997] и рентгеноангиографические катетеризирующие методики и техники [Ryan T.J. et al., 1996], основанные на геометрических расчетах ударного объема сердца или методе разведения [Peters A.M., 1998].
Наряду с этим все более широкое распространение получают методы визуализации на основе спиральной и мультиспиральной рентгеновской компьютерной томографии, преимуществами которых являются высокие пространственное и временное разрешения [Терновой С.К. и соавт., 1998]. Несомненно, что, развиваясь в последние годы весьма динамично, мультиспиральная компьютерная томография стала представлять собой достаточно мощный инструмент для визуализационных исследований.
Технологии динамической рентгеновской компьютерной томографии (РКТ) или динамической спиральной РКТ позволяют количественно отслеживать динамику рентгеновской плотности (РП) изображения в выбранной области исследования при введении рентгеноконтрастных веществ (т.е. получать кривые разведения индикатора), в частности изменения рентгеновской плотности в полостях сердца, ткани головного мозга, почечной паренхиме и т.д. [Peters A.M., 1998]. Следовательно, предположения о возможности применения технологии динамической мультиспиральной компьютерной томографии для исследования функциональных характеристик органов являются обоснованными, поскольку, согласно классическим представлениям о методе разведения индикатора, площадь по кривой разведения контраста, например, в желудочке сердца, будет отражать насосную функцию сердца, а именно сердечный выброс [Nonnan D. et al., 1981; Peters A.M., 1998]. Кроме того, извлекая таким образом дополнительную информацию о сократительной функции каждого желудочка в отдельности, возможно определить время легочной циркуляции и объем циркулирующей крови (ОЦК) легких, которые отражают состояние кровотока в малом круге кровообращения и служат индикаторами доклинической стадии сердечной недостаточности [Лишманов Ю.Б. и соавт. , 1997].
Важно отметить, что при стандартном контрастном визуализационном исследовании сердца динамическая мультиспиральная компьютерная томография (ДМСКТ) с одновременным введением небольшого (10-20 мл) болюса контрастного препарата (test bolus injection) является обязательной процедурой, которая проводится до основного исследования, с целью определения времени максимального накопления контраста в интересующей области интереса (предсердия, желудочки, аорта и др.). Несомненно, что извлечение дополнительной информации из данной процедуры является весьма полезным и не влечет
дополнительной лучевой нагрузки на пациента и введения дополнительного
количества рентгеноконтрастного средства.
Из сказанного выше очевидно, что целесообразно попытаться объединить возможности ангиографии крупных сосудов и сердца методами мультиспиральной компьютерной томографии, обеспечивающими высокое пространственное разрешение в изображении сердца с методиками количественного расчета сердечного выброса и других показателей центральной гемодинамики по данным динамической мультиспиральной компьютерной томографии. Это в свою очередь позволит распространить на рентгеновскую компьютерную ангиографию арсенал расчетных методик, детально разработанных в радиоизотопной диагностике и исследованиях in vitro для радиокардиографических расчетов показателей центральной гемодинамики в физиологических и патологических условиях.
Следует отметить, что в настоящее время отсутствуют данные исследований, по которым можно было бы судить о применимости метода расчета показателей центральной и легочной гемодинамики по данным контрастной динамической мультиспиральной компьютерной томографии в клинической практике, хотя теоретические основы метода разведения индикатора детально разработаны и применяются в радиоизотопной диагностике. В связи с этим исследование применимости контрастной динамической мультиспиральной компьютерной томографии в качестве дополнительного диагностического критерия может обеспечить повышение информативности стандартного визуализационного томографического исследования сердца.
Цель работы - оценить возможность использования динамической контрастной рентгеновской компьютерной томографии для расчета объемных и временных показателей центральной и легочной гемодинамики.
Задачи исследования:
Разработать алгоритм расчета показателей центральной и легочной гемодинамики по данным динамического контрастного КТ исследования.
Изучить зависимость рентгеновской плотности плазмы от концентрации в ней рентгеновских контрастных препаратов.
Программно реализовать предложенный алгоритм расчета показателей центральной и легочной гемодинамики по данным динамического контрастного КТ исследования.
Верифицировать результаты предложенного метода расчета с данными стандартизированных методик - ультразвукового исследования и радиокардиографии.
Основные положения, выносимые на защиту:
Количественная оценка показателей центральной и легочной гемодинамики может осуществляться по данным контрастной динамической мультиспиральной компьютерной томографии.
Исследование показателей центральной и легочной гемодинамики по данным контрастной динамической мультиспиральной компьютерной томографии
может выполняться без введения дополнительного объема
контрастного препарата и без дополнительного лучевого воздействия на пациента. 3. Результаты, полученные по данным контрастной динамической мультиспиральной компьютерной томографии, тесно коррелируют с данными верифицирующих стандартизированных исследований - ультразвукового исследования и радиокардиографии.
Научная новизна. В работе продемонстрирована возможность использования контрастной динамической мультиспиральной компьютерной томографии для исследования насосной функции сердца (показателей центральной гемодинамики) и легочной гемодинамики на людях. Установлено, что контрастная динамическая мультиспиральная компьютерная томография является надежным средством оценки показателей центральной и легочной гемодинамики и может использоваться при проведении по клиническим показаниям контрастной мультиспиральной компьютерной томографии.
Сравнительный анализ полученных параметров показал, что контрастная динамическая мультиспиральная компьютерная томография является надежным методом и в оценке состояния кровотока в малом круге кровообращения -определении времени легочной циркуляции и объема крови в малом круге.
Впервые разработано программное приложение для полуавтоматизированной количественной оценки показателей центральной и легочной гемодинамики по данным контрастной динамической мультиспиральной компьютерной томографии (свидетельство о регистрации в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам № 2006610554 от 8 февраля 2006 года), которое в короткие сроки позволяет произвести расчет показателей гемодинамики и не требует специальных знаний для работы с ним.
Практическая значимость работы. Проведенное исследование существенно расширило диагностические возможности мультиспиральной компьютерной томографии. Результаты работы свидетельствуют о возможности получения функциональных характеристик работы сердца наряду со стандартной визуализационной картиной в ходе одного исследования. Использование динамической мультиспиральной компьютерной томографии позволило оценить основные показатели центральной гемодинамики - минутный и ударный объемы, а также ряд производных параметров (сердечный и ударный индексы, коэффициент эффективности циркуляции). Более того, применение предложенного нами метода оценки центральной гемодинамики также дало возможность определить параметры, отражающие состояние кровотока в малом круге кровообращения, такие, как время легочной циркуляции (ВЛЦ) и объем крови в малом круге кровообращения (ОКмк).
Результаты работы были реализованы в виде программного приложения «Bloodflow». С его помощью в краткие сроки параллельно стандартному визуализационному исследованию производилось функциональное исследование сердца и оценка состояния кровотока в малом круге кровообращения. Это в свою очередь позволило дать объективную оценку выраженности недостаточности
сердечной функции как компонента протокола мультиспиральной
компьютерной томографии и улучшило ее прогностические возможности.
Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены на Российском национальном конгрессе кардиологов «Российская кардиология: от центра к регионам» (Томск, 2004); юбилейной конференции, посвященной 75-летию кафедры рентгенологии и радиологии военно-медицинской академии «Современная лучевая диагностика в многопрофильном лечебном учреждении» (Санкт-Петербург, 2004); II Международном конгрессе «Невский радиологический форум»-2005 «Наука-клинике» (Санкт-Петербург, 2005); X Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2005); Первом съезде кардиологов СФО (Томск, 2005), VII Всероссийском научном форуме «Радиология-2006» (Москва, 2006); IV конференции «Достижения современной лучевой диагностики в клинической практике», посвященной 50-летию кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии Сибирского государственного медицинского университета (Томск, 2006); Региональной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы сердечно-сосудистой патологии» (Кемерово, 2006); Региональной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы сердечно-сосудистой патологии» (Кемерово, 2006); IX симпозиуме с международным участием «Новые диагностические технологии в лучевой диагностике» (Москва, 2006); Российском национальном конгрессе кардиологов-2006 «От диспансеризации к высоким технологиям» (Москва, 2006); экспертном семинаре в ГУ НИИ кардиологии ТНЦ СО РАМН (Томск, Протокол № 33 от 16.10.2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 6 в центральной печати. Произведена официальная регистрация программного приложения «Bloodflow» для вычисления показателей центральной гемодинамики по данным динамической контрастной рентгеновской компьютерной томографии в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам 8 февраля 2006 года (№ 2006610554).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста и состоит из следующих глав: «Введение», «Обзор литературы», «Материал и методы», «Результаты и обсуждения», «Заключение», «Выводы», «Практические рекомендации», «Приложение I», «Приложение II» и «Список литературы». Диссертация иллюстрирована 36 рисунками и 19 таблицами. Библиография включает 197 литературных источников, в том числе 63 отечественных, 129 иностранных и 5 ссылок на ресурсы «Internet».
