Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние вопроса диагностики узловых образований щитовидной железы 12-36
1.1 Лучевые методы исследования 14
1.1.1 Рентгенологические исследования 14
1.1.2 Мультиспиральная компьютерная томография и магнитно-резонансная томография 14
1.1.3 Радионуклидная диагностика 15
1.1.4 Ультразвуковое исследование
1.1.4.1. Режим серой шкалы 18
1.1.4.2. Ультразвуковое исследование с применением тканевой гармоники 20
1.1.4.3. Ультразвуковое исследование с применением УЗ-ангиографии 21
1.1.4.4. Ультразвуковая эластография
1.2 Морфологические методы исследования 34
1.3 Резюме 35
Глава 2 Материал и методы 37-44
2.1 Клинические методы исследования 37
2.2 Ультразвуковые методы исследования
2.2.1 Компрессионная эластография 39
2.2.2 Эластография на основе сдвиговой волны
2.3 Морфологическое исследование узловых образований щитовидной железы ..42
2.4 Статистический анализ 42
2.5 Материал 43
Глава 3 Результаты собственных исследований 45-86
3.1 Жесткость нормальной ткани щитовидной железы и узловых образований независимо от их природы по данным эластографии на основе сдвиговой (поперечной) волны 45
3.1.1. Жесткость нормальной ткани щитовидной железы на основе сдвиговой (поперечной) волны 45
3.1.2. Жесткость узловых образований щитовидной железы независимо от гистологической природы 49
3.1.3 Сравнение жесткости тканей нормальной щитовидной железы и узловых образований 52
3.2. Жесткость узловых образований щитовидной железы доброкачественной природы по результатам двух ультразвуковых методик: компрессионной эластографии и эластографии на основе сдвиговой (поперечной) волны 53
3.2.1 Жесткость узловых образований щитовидной железы доброкачественной природы по результатам компрессионной эластографии 54
3.2.2 Жесткость узловых образований щитовидной железы доброкачественной природы по результатам эластографии на основе сдвиговой (поперечной) волны 59
3.3 Жесткость папиллярного рака щитовидной железы по результатам двух ультразвуковых методик: компрессионной эластографии и эластографии на основе сдвиговой (поперечной) волны 61
3.3.1 Жесткость папиллярного рака щитовидной железы по результатам компрессионной эластографии 62
3.3.2. Жесткость папиллярного рака щитовидной железы по результатам эластографии на основе сдвиговой волны 64
3.4 Информативность двух методик – компрессионной эластографии и эластографии на основе сдвиговой (поперечной) волны – в дифференциальной диагностике папиллярного рака щитовидной железы 67
3.4.1 Информативность компрессионной эластографии в диагностике папиллярного рака щитовидной железы 67
3.4.1.1 Вклад количества цветов окраски 67
3.4.1.2 Вклад цветовой окраски при злокачественных и доброкачественных объемных образованиях 74
3.4.2 Информативность эластографии на основе сдвиговой волны в диагностике папиллярного рака щитовидной железы 75
3.4.2.1 Оценка порога отсечения 77
3.4.2.2 Харкатеристическая кривая 80
3.4.3. Сравнительные данные информативности компрессионной эластографии и сдвиговой волны в диагностике папиллярного рака щитовидной железы 81
Заключение 87-101
Выводы 102
Практические рекомендации 103
Список литературы
- Мультиспиральная компьютерная томография и магнитно-резонансная томография
- Морфологическое исследование узловых образований щитовидной железы
- Жесткость нормальной ткани щитовидной железы на основе сдвиговой (поперечной) волны
- Информативность эластографии на основе сдвиговой волны в диагностике папиллярного рака щитовидной железы
Мультиспиральная компьютерная томография и магнитно-резонансная томография
«Время компрессии, как правило, составляет 2-5 сек - до тех пор, пока на экране монитора (в окне интереса) не отображается несколько последовательных статических изображений, содержащих минимальное количество «шумов» и ар-тефактных помех. Считается, что время анализа и сопоставления результатов КЭГ врачом ультразвуковой диагностики в целом не превышает 1-5 мин» [13, 89, 166, 167, 195].
«Общее время исследования ЩЖ одного пациента с использованием комплекса ультразвуковых методик, включая КЭГ, не превышает среднестатистические 10-20 мин» [59]. Однако отмечается, что «равномерная компрессия всей ЩЖ при проведении КЭГ в целом, как правило, затруднена, а чаще и невозможна ввиду особенностей расположения органа. Неизмененная паренхима ЩЖ при умеренной компрессии в режиме КЭГ при корректных аппаратных настройках и удовлетворительной визуализации иногда имеет равномерное и достаточно однородное окрашивание. Чаще при общей компрессии ЩЖ цветовой паттерн имеет неравномерное неоднородное окрашивание» [46, 103, 163, 164, 165, 193, 194].
«Компрессия же отдельных участков органа, локальных патологических очагов паренхимы долей или перешейка при КЭГ осуществляется гораздо легче» [13, 110, 195, 197, 198]. «Характер цветового паттерна, интенсивность и однородность окрашивания узлов ЩЖ в режиме КЭГ» [59] могут служить основаниями для проведения дифференциального диагноза. По мнению А. Н. Сенчи (2010), дифференцировать узловые образования при использовании КЭГ можно различным образом: «по наличию (факту проявления) цветового паттерна в структуре узла, его интенсивности; по типу окрашивания (синее, смешанное, другое); по характеру окрашивания (однородное, неоднородное); по характеристике размеров (площади окрашивания) узла в сравнении с размерами очагового поражения в режимах серой шкалы; по степени дифференцировки окрашивания с окружающими тканями» [46, 91, 118, 159, 160, 203].
Комплексное использование В-режима и характеристик, полученных при КЭГ, повышает диагностическую точность технологии. А. Н. Сенча (2010) отметил, что при РЩЖ применение КЭГ в 14,3% наблюдений добавляло информацию, полученную с использованием других методик УЗИ [46, 115, 32, 128, 161, 162, 196]. По его мнению, это повышение информативности заключалось «в уточнении размеров образования (преимущественно за счет детализации границ инва-зивного роста и выраженности перифокальной индурации)» [59]. Разница размеров при окрашивании может быть обусловлена тем, что объемные образования злокачественной этиологии «чаще характеризуются инвазивным ростом, в отличие от узлов доброкачественного характера» [59], в большинстве случаев имеющих капсулу. «Зона патологической инвазии имеет измененные характеристики по отношению к неповрежденной ткани, что и отображается на мониторе сканера» [59]. При этом в случае небольших размеров образований «очаги поражения могут быть обнаружены чаще и с большей степенью точности, чем в стандартном В-режиме» [59]. А. Н. Сенча (2010) отметил отличия размеров узла на 0,5-10 мм в 18,2% наблюдений. По данным, приводимым С. Balleyguier (2009), «размеры патологических образований в режиме КЭГ могут быть больше размеров в В-режиме до 60%» [46, 199, 200, 202].
Кроме того, А. Н. Сенча считает, что для повышения информативности УЗ метода с помощью КЭГ может быть использован «анализ однородности структуры образования (по степени выраженности характеристик эластичности) и уточнение соотношения образования с капсулой железы (детализация инвазивности роста)» [59]. По мнению N. Fukunari и соавт. (2007), КЭГ - «эффективная технология в ранней и дифференциальной диагностике фолликулярных опухолей ЩЖ, имеющая диагностические показатели специфичности и диагностической точности более высокие, чем ЦДК» [79, 156, 157, 201]. Однако «данные о высокой эффективности использования КЭГ в ранней и дифференциальной диагностике очаговой патологии ЩЖ достаточно противоречивы» [71]. Часть авторов считает, что в диагностике РЩЖ КЭГ далеко не всегда имеет высокую чувствительность и специфичность [92, 94, 103, 155, 158, 206].
Морфологическое исследование узловых образований щитовидной железы
Клинические методы исследования включали изучение жалоб, истории заболевания пациента, а также осмотр области исследования.
При изучении жалоб обращали внимание на дисфагию, ощущение дискомфорта, что могло быть обусловлено наличием узловых образований щитовидной железы. В 100% случаев больные с узловыми образованиями, включенные в исследования, не предъявляли никаких жалоб. Подробный сбор анамнеза и анализ результатов предшествующих УЗИ (протоколов и эхограмм) дали возможность уточнить длительность существования узловых образований, оценить динамику увеличения размеров и количества существующих узловых образований. Анализируя результаты предшествующих УЗИ (по данным протоколов и эхограмм), было отмечено, что у наблюдаемых в течение нескольких лет пациентов увеличение размеров узловых образований составляло не более 5 мм в год, преимущественно в пределах 1–3 мм в год, что считается более характерным для доброкаче 38 ственного процесса. При осмотре обращали внимание на признаки увеличения щитовидной железы, симметричность шеи: у всех пациентов с узловыми образованиями небольших размеров визуально шея была не изменена.
Таким образом, ни в одном случае данные осмотра не позволяли предполагать наличие образований в щитовидной железе.
Исследования выполнялись на ультразвуковых сканнерах EUB HI VISION 900 (Hitachi Medical Sistems, Япония) с использованием линейного датчика EUP – L 74M 13.0-5.0 MГц и Aixplorer (Super Sonic Imagine, Франция) с использованием линейного датчика 14-5 МГц.
Методика: исследование проводили в горизонтальном положении пациента с подложенным под лопатки валиком, что обеспечивало максимальное разгибание шеи и тем самым облегчало проведение исследования, особенно у тучных пациентов (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 – Укладка пациента при выполнении ультразвукового исследования щитовидной железы в B-режиме, допплеровском режиме и при выполнении эластографии – компрессионной или на основе сдвиговой (поперечной) волны
На первом этапе всем больным выполнили стандартное ультразвуковое исследование в В-режиме. На втором этапе анализировали сосудистый рисунок исследуемой зоны с применением УЗ-ангиографии в режимах ЦДК и ЭДК. Эти ис 39 следования являлись базовыми, однако в настоящей работе мы не ставили задач по оценке их информативности в дифференциальной диагностике узловой патологии ЩЖ.
На третьем этапе проводили оценку жесткости ЩЖ и/или узловых образований ЩЖ с применением компрессионной эластографии и эластографии на основе сдвиговой (поперечной) волны.
При проведении методики компрессионной эластографии (КЭГ) на исследуемую ткань ЩЖ оказывалось внешнее давление (компрессия) ультразвуковым датчиком по всей поверхности ткани. Датчик располагался строго перпендикулярно по отношению к исследуемому органу и патологическому образованию. Если узловое образование являлось эластичным, то оно в результате внешнего воздействия картировалось «теплыми» оттенками спектра. Если образование являлось жестким, получали «холодные» оттенки спектра. Жесткие узлы окрашивались в синий цвет, мягкие – в красный (рисунок 2.2).
Компрессионную эластографию выполняли на сканнере EUB HI VISION 900 (Hitachi Medical Sistems, Япония). Область интереса с референтной зоной (в соотношении размеров приблизительно 1:2–1:3) заключали в окно опроса, опти 40 мизировали параметры режима эластографии (мощность, интенсивность, механический индекс) для получения оптимального качества изображения. Компрессию контролировали по предложенной фирмой-производителем шкале, отображаемой на экране; оптимальное давление соответствовало 3–4 баллам.
Цветовая шкала для качественной оценки эластограмм, предложенная фирмой Hitachi, предполагает распределение цветового спектра от «теплых» тонов (желтый, красный, зеленый), соответствующих более мягким тканям, до «холодных» тонов (оттенки голубого и синего), соответствующих более жестким тканям
Работу выполняли на сканере Aixplorer (Super Sonic Imagine). Область интереса заключали в окно опроса, оптимизировали параметры режима эластографии сдвиговой волны. Обязательным условием проведения исследования являлось отсутствие или минимальная прилагаемая компрессия. В различные участки в окне опроса помещали Q-box диаметром 3 мм. Вызывали сдвиговую волну и на экране получали две характеристики изучаемой области – количественную (в виде значений жесткости тканей, выраженных в kPa) и качественную (в виде окраски). Цветовой спектр для качественной оценки эластограмм, предложенный фирмой Super Sonic Imagine, предполагает сине-голубые оттенки – для более мягких тканей; от желтых до красных оттенков – для более жестких тканей (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4 – Методика оценки жесткости на основе использования сдвиговых( поперечных) волн. Цветовое изображение паренхимы щитовидной железы в режиме эластографии сдвиговой волны (1); шкала измерения (2) и количественные показатели жесткости исследуемых участков (3) Во всех случаях производили запись статических эластографических изображений на жесткий диск аппарата для архивации и дальнейшего анализа.
Жесткость нормальной ткани щитовидной железы на основе сдвиговой (поперечной) волны
В ультразвуковой диагностике уже создана целая группа методик, которые позволяют качественно (в виде цветовой окраски) или количественно (в килопа-скалях) оценить жесткость ткани и опухоли. Мы применили две методики – компрессионную эластографию и эластографию на основе сдвиговой (поперечной) волны.
Первая методика предусматривает минимальную механическую компрессию, вторая оценивает скорость распространения сдвиговой (поперечной) волны, которую вызывает оператор, при включении специального режима исследования.
Методика выполнения компрессионной эластографии являлась следующей: первоначально проводили ультразвуковое исследование в B-режиме, затем включали режим эластографии, выбирали окно опроса. В окно опроса входили фрагмент объемного образования и фрагмент неизмененной ткани железы. Окно опроса могло составлять 1,5–2 см в максимальном измерении. Шкала окрашивания, встроенная в прибор, представлена всеми 7 градациями видимого цвета: фиолетовым, синим, голубым, зеленым, желтым, оранжевым и красным. Количество цветов и площадь, которую занимает тот или иной цвет, определяет врач визуально. Компрессионную эластографию выполняли на сканере EUB HI VISION 900 (Hitachi Medical Sistems Japan) с использованием линейного датчика EUP –L 74M 13,0–5,0 MГц.
Методика оценки жесткости ткани на основе сдвиговых (поперечных) волн. Несколько слов о сути технологии. В конце VIII века английский физик, врач b астроном Томас Юнг (1773–1829) установил, что любое тело, металл, биологический образец обладает жесткостью. Т. Юнг математически вывел константу жесткости, которую в честь ученого именуют «модуль Юнга». В системе единиц СИ жесткость измеряется в паскалях (Па). Паскаль – это единица измерения давления, равная 1 Н/м (один Ньютон на квадратный метр). Когда числа очень большие, удобнее указывать значения модулей упругости в килопаскалях (1 кПа = 1000 Па) или мегапаскалях (1 МПа = 1000 кПа). Модуль Юнга физически базируется на уравнении Е (модуль Юнга) = 3 С, (где Е – модуль Юнга, измеряемый в паскалях (Ра), С – скорость волны, – плотность вещества). На самом деле для мягких тканей человека указанное преобразование носит укороченный вариант Е = 3 С, поскольку плотность вещества () всех тканей человека (кроме костной) практически одинакова ( 1,05 кг/м 3) и принимается за единицу. Исходя из уравнения Е = 3С, скорость (С) прямо пропорциональна жесткости ткани (Е). Следовательно, чем выше скорость, тем выше жесткость и наоборот: чем больше жесткость ткани, тем выше скорость распространения в ней ультразвуковой волны. Современные ультразвуковые приборы позволяют измерять скорость прохождения ультразвуковых поперечных волн в различных точках биологического образца (Демин И. Ю., Андреев В. Г., Рыхтик П. И., Митьков В. В., Иванишина Т. В., Gietka-Czernel M., Kochman M., Bujalska K.).
К моменту начала работы методика была представлена на единственном ультразвуковом приборе – Aixplorer (Super Sonic Imagine). В рамках этой методики мы получали первоначальное ультразвуковое изображение в базовом (B-режиме), затем устанавливали окно опроса, вызывали сдвиговую (поперечную) волну, и прибор фиксировал жесткость в единицах измерения – килопаскалях – и одновременно оцениваемый участок окрашивался цветом, то есть мы имели количественную и качественную характеристику образования.
Принципиальный взгляд на опухоли с позиции ультразвуковой оценки ее жесткости. Приступая к диагностике опухолей, следует понимать ее основные свойства. Известно (Каприн А. Д. с соавт., Демин И. Ю., Токаренко О. С., Паршин В. С., Поморцев А. В., Albarel F., Von Gierke H. E., Oestricher H. L.), что рак считается полиэтиологичным заболеванием и в первую очередь – болезнью генетического аппарата клетки. Опухоль изменяется со временем – согласно теории прогрессии опухоли, она из доброкачественной становится злокачественной, из неме-тастазирующей – метастазирующей, из гормонозависимой – гормононезависимой, из неанаплазиованной – анаплазиованной. Все эти признаки независимы друг от друга и изменяются со временем. Опухоли состоят из паренхимы и стромы, происходящей из окружающей опухоль соединительной ткани. Сосуды расширяются, образуют своеобразное сплетение типа сосудистого клубка, становятся резко атипичными, значительно отличаясь от сосудов нормальных тканей. Сосуды опухоли имеют более тонкие, несовершенно построенные стенки, нередко растянуты, переполнены кровью, часто представляют собой лакуны, стенка которых состоит из одного эндотелия. Содержащаяся в них кровь местами непосредственно омывает опухолевую ткань. Из-за недостаточного кровоснабжения тканей опухоли в ней часто возникают некрозы. Нервы в опухоли также сильно отличаются от нормальных. Нервные элементы образуют очаговые разрастания, вплетающиеся в очаговые разрастания других тканей. По соотношению между стромой и паренхимой раковые опухоли разделяют на богатый стромой плотный рак – скирр, – бедный стромой мягкий или мозговидный рак и «простой» рак со средним количеством стромы (Каприн А. Д. с соавт., Паршин В. С., Franke E. K.). Это общие положения.
Опухоли ЩЖ имеют свои особенности. Согласно гистологической классификации, опухоли щитовидной железы делятся на эпителиальные, неэпителиальные, злокачественные лимфомы, другие опухоли, вторичные опухоли, неклассифицированные опухоли и опухолеподобные поражения (ВОЗ, 1988). Источником развития эпителиальных опухолей являются фолликулярные (А-клетки), клетки Ашкенази – Гюртля (В) и парафолликулярные (С) клетки. Мы же изучали конкретный тип опухоли – папиллярный рак щитовидной железы (Пачес А. И., 1995, Абросимов А. Ю., 2012).
Информативность эластографии на основе сдвиговой волны в диагностике папиллярного рака щитовидной железы
В этих работах указывается: опухоли имеют достоверно бльшую жесткость по сравнению с нормальной тканью органа, в котором выявлено объемное образование. Эта разница при различных локализациях может составлять от 9 до 164 kPa.
Что касается щитовидной железы, то в четырех работах съезда (Митьков В. В., и соавт., 2015, стр. 116–117; Токаренко О.С. и соавт., 2015, стр. 155; Хамзина Ф.Т., 2015, стр. 184) было показано, что узлы ЩЖ имеют достоверно бльшую жесткость по сравнению с нормальной тканью. Их жесткость может составлять 25,8 кРа и выше.
Как по нашим данным, так и по данным литературы установлено, что методика оценки жесткости по сдвиговой волне позволяет различать нормальную ткань от ткани, замещенной узлом.
При решении второй задачи, связанной с оценкой жесткости узловых образований ЩЖ доброкачественной природы по результатам двух ультразвуковых методик – компрессионной эластографии и эластографии на основе сдвиговой (поперечной) волны, – были получены следующие результаты.
Опухоли доброкачественной природы. По нашим данным (при эласто-графии на основе сдвиговой волны) жесткость ткани узлов доброкачественной природы оказалась следующей. Медиана составила 20,18 kPa, минимальное значение – 1,11 kPa, максимальное – 84,91 kPa, размах между 2,5 и 97,5 процентиля-ми составил 3,6–81,3 kPa.
В обзоре литературы мы показали, что для доброкачественных опухолей ЩЖ жесткость по абсолютным значениям колеблется в пределах 35–96 kPa. (Митьков В. В. и соавт. 2015, Татаренко О. С. , 2015, Поморцев А. В. 2011, 2012).
Наши данные не совпадают по абсолютным значениям. Тем не менее,во-первых, они достаточно близки, а во-вторых, они говорят о высокой воспроизводимости методики. Сравнение жесткости узлов доброкачественной природы с нормальной тканью железы по критерию Манна – Уитни указывает на высокую степень достоверности. Итак, установлен научный факт: жесткость узлового образования доброкачественной природы составляет 25–30 kPa.
Результаты компрессионной эластографии оценивали по двум критериям: по количеству цветов и по площади, которую занимал тот или иной цвет. Площадь выражалась в процентах. Среди 168 участков мы не наблюдали окрашивания объемного образования всеми семью цветами, шестью и пятью одновременно. Не наблюдали и окрашивания образования только одним цветом. Четыре цвета окрашивания наблюдали в 15 участках (8,9%). Этот тип включал синий – 10%; зеленый – 75%; оранжевый – 5%; красный – 10% цвета. Три цвета окрашивания наблюдали в 60 окнах опроса (35,7%). Два цвета окрашивания выявили в 93 участках (55,4%). При выявлении узлового образования доброкачественной природы при компрессионной эластографии нами зафиксировано изменение его окраски, что указывало на различную жесткость между окружающей тканью и жесткостью узла.
При двухцветной окраске площадь зеленого цвета составляла 70%. Вклад синего и оранжевого цветов либо отсутствовал, либо достигал 30% площади. При трехцветной окраске площадь зеленого света составляла 60–70%, вклад синего, желтого и красного цветов не превышал 20% либо отсутствовал. При четырехцветной окраске площадь зеленого цвета составила 75%, вклад остальных цветов не превышал 10%. Злокачественные опухоли. Оценивали папиллярный рак ЩЖ, используя две методики – компрессионную эластографию и эластографию на основе сдвиговой волны. По результатам компрессионной эластографии шесть цветов окрашивания наблюдали в 28,5%. Четыре цвета окрашивания выявили в 53,5%. Три цвета ок 100 рашивания наблюдали в 12,5%. Два цвета окрашивания – в 3,5%.
При шестицветной окраске площадь фиолетового и синего цветов составила 60%, остальные 40% окраски были обусловлены голубым, зеленым, желтым, красным и оранжевым цветами. При четырехцветной окраске площадь фиолетового и синего цветов составила 90%; зеленого и голубого – 10%. При трехцветной окраске площадь фиолетового и синего цветов составила 90%, голубого – 10%. При двухцветной окраске вклад фиолетового цвета составил 70%; синего – 30%. Таким образом, при папиллярном раке ЩЖ наблюдалось окрашивание шестью, четырьмя, тремя и двумя цветами. Преобладали фиолетовый и синий, которые присутствовали во всех окнах опроса и могли занимать площадь от 50 до 100%. Зеленый, желтый, оранжевый и красный цвета составляли от 10 до 50% площади.
Жесткость ткани при папиллярном раке по результатам сдвиговой волны оказалась следующей: медиана составила 112,92 kPa, минимальное значение – 13,45 kPa, максимальное значение – 196,14 kPa, 2,5–97,5 процентили – 13,45–196,14 kPa. Тем не менее рассматривая показатели жесткости в интервале 2,5–97,5 процентили, можно видеть пересечение значений: норма – 6,59–29,72, все узлы – 0,03–198,26, доброкачественные узлы – 3,60–81,31, папиллярный рак – 13,45–196,14. Что же следует считать порогом для отнесения выявляемого показателя жесткости? Для этой цели мы использовали RОС-анализ. При этом исходили из того положения, что информативность и специфичность должны были составить высокие и относительно равные величины. Удалось установить, что при чувствительности 84% и специфичности 81% порог разделения составил 41 kPa.