Трехмерная ангиография, энергетическое картирование и ЦДК в онкоурологии и онкогинекологии.
Б.А. Минько. ЦНИ рентгенорадиологический институт МЗСР РФ, Санкт-Петербург, Россия
Введение Известные преимущества УЗИ по сравнению с другими методами лучевой диагностики прежде всего связаны с неинвазивностью, быстротой выполнения, безвредностью для здоровья пациента. Высокая информативность в сочетании с относительно низкой стоимостью позволили занять ему одно из ведущих мест среди других методов исследования. Последние достижения научно-технического прогресса и применение современных компьютерных технологий привели к созданию нового поколения УЗ-аппаратов, обладающих высокой диагностической эффективностью, что значительно расширило область применения УЗИ в медицине и качественно изменило получаемую диагностическую информацию. Высокое качество ультразвукового изображения прежде всего достигается благодаря применению цифровой техники для обработки полученных акустических сигналов. В последнее время в клиническую практику вошли новые технологии УЗИ: нативная и вторая гармоники, когерентное формирование изображения, энергетический допплер, допплеровская визуализация тканей, трехмерная и панорамная эхографии, эхоконтрастная ангиография, трехмерные реконструкции в реальном времени. Все перечисленные и другие используемые способы получения УЗ-изображения вносят различный вклад в улучшение визуализации структуры паренхиматозных и полых органов, различных тканей и сосудов. Выделение сосудов, определение состояния их стенки и допплерографическая оценка кровотока в норме и при различных патологических состояниях может в широких пределах нести информацию о характере гемодинамики отдельных анатомических областей.
(опубликовано 28.09.2009)
Современные многофункциональные УЗ-аппараты обладают уникальными диагностическими возможностями и могут быть полноценно использованы при глубоком знании теоретических основ получения изображения, а также при уточнении областей оптимального применения, предлагаемых разработчиками новых эхографических методик.
Получение трехмерных реконструктивных изображений, в том числе и сосудов, вызывает большой интерес у клиницистов и, прежде всего, онкологов, что ускоряет их внедрение в практику. Восприятие и анализ объемных анатомических структур не столько сложны, как непривычны для врачей ультразвуковой диагностики. Это в свою очередь предполагает использование новых подходов в организации диагностического процесса и определенного практического врачебного навыка, обеспечивающего максимальное использование передовой ультразвуковой техники. При этом необходимо учитывать, что при исследовании общепринятые в ультразвуковой диагностике просмотр и одновременный анализ большого количества эхотомографических срезов в реальном времени не менее утомителен, чем изучение данных, полученных в едином блоке или серии томограмм другого изображения. Использование цифровых компьютерных программ обеспечивает получение трехмерных ультразвуковых изображений практически в реальном времени, затратив на весь процесс 20-30 с. Известно, что на сегодняшний день наиболее широкое применение новые технологии УЗИ нашли в акушерстве.
Материалы и методы При построении трехмерных изображений применяют либо автоматический сбор объемной информации при использовании специального трехмерного ультразвукового датчика либо поступательное перемещение исследователем обычного датчика с последующей компьютерной реконструкцией объема. Для обработки ультразвуковых трехмерных изображений используются апробированные при компьютерной и магнитно-резонансной томографии технологии: многопланарная реконструкция (Multiplanar reconstruction, MPR), проекция максимальной и минимальной интенсивности (MIP) и (MinIP), поверхностная реконструкция объекта (Surface shading rendering) или трехмерная реконструкция (3D volume rendering). Особый интерес в онкологической практике представляют функции VOCAL™, позволяющие производить виртуальный органоспецифический анализ изображений, а также функции, обеспечивающие точное определение объемов.
При анализе отдельных объектов, имеющих большую разницу акустического сопротивления, полученные трехмерные изображения легко сопоставлять с привычными двухмерными, так как современные компьютерные технологии позволяют включать воспроизведение объема и теневое изображение поверхности.
Поверхностный режим "Surface" предназначен для отображения поверхности объемного изображения. В этих случаях представляют двухмерные изображения и показывают их трехмерную анатомию под произвольным углом проекции с различными вариантами освещения поверхности и глубины гипотетическим источником света или вращательного движения изучаемой структуры.
Режим "Maximum" обеспечивает оценку взаиморасположения гиперэхогенных сигналов внутри гипоэхогенных, что позволяет оценивать структуру и эхогенность сигналов в объеме. Прозрачность изображения достигается тем, что по ходу гипотетического луча выбирается максимальная интенсивность самого яркого сигнала.
В онкологической практике большое значение имеет оценка состояния кровоснабжения пораженных органов и тканей. Выявление патологической васкуляризации при раке позволяет проводить дифференциальную диагностику между воспалительными и неопластическими процессами. Характер васкуляризации опухолей является одним из критериев их роста и инвазивности, поэтому информация о ней часто становится определяющей в уточняющей диагностике.
Для опухолевых сосудов характерно патологическое ветвление, различный калибр, извитой ход, слепые карманы вместо концевых артериол, а также изменение строения сосудистой стенки. Высокой чувствительностью и точностью в визуализации мелких сосудов обладают методики цветового (ЦДК) и энергетического картирования.
Получение при УЗИ с помощью допплеровского картирования качественных изображений сосудистых структур разного калибра с различным направлением кровотока и последующей трехмерной реконструкцией позволило перейти к новой оценке степени васкуляризации отдельных областей с построением пространственной карты сосудистого дерева. При этом сканирование может быть выполнено как в В-режиме, так и в режиме энергетического картирования. Использование возможного сложения режимов изображения и применение цветного колорайзинга позволяет уверенно определять анатомическую принадлежность зон с патологической васкуляризацией. Обработав все изображения на рабочей компьютерной станции, имеется возможность получения трехмерных изображений как органа, так и его сосудов. Пространственная или объемная информация о ходе крупных сосудов, изучение взаимоотношения сосудов органа и опухоли являются определяющими для хирурга при планировании операции.
Поделимся собственным опытом использования в клинике отдельных современных методик ультразвукового исследования мочевого пузыря, предстательной железы и шейки матки при их опухолевом поражении. Представленные данные и выводы базируются на результатах ультразвуковых исследований врачей и аспирантов, выполненных в отделе лучевой диагностики ЦНИРРИ, при участии сотрудников отдела оперативной хирургии и интервенционной радиологии и радиационной гинекологии.
Результаты исследований Ультразвуковые исследования с трехмерной реконструкцией изображения и трехмерной ангиографией выполняли на аппаратах SonoАce-8800 и SonoАce-8000 (Medison) c конвексным датчиком для абдоминальных исследований 3,5-5 МГц и внутриполостным конвексным датчиком 7,5-10 МГц. Указанные УЗ-сканеры, приспособленные для получения объемных изображений, имеют режимы энергетического допплеровского картирования и представляют собой цифровую специализированную систему, оснащенную программами ультразвукового сканирования, хранения цифровых изображений, а также трехмерной реконструкцией. Для выполнения и изучения трехмерных эхограмм использовали программу 3D_VIEW 3.4.
В наших исследованиях для оценки степени васкуляризации опухоли в основном мы использовали энергетическое картирование, которое по сравнению с ЦДК имеет преимущества по чувствительности и точности передачи информации. Принципиальное отличие энергетического картирования от других допплеровских методик заключается в том, что в его основе лежит оценка не частотного сдвига, а амплитуды эхосигнала, которая отражает плотность эритроцитов в заданном объеме. Оценка по амплитуде дает меньше шумов, чем оценка по сдвигу частот. Амплитуда сигналов от эритроцитов менее зависима от частоты кадров, чем частота сигналов.
Для примеров приводим ультразвуковые изображения с трехмерной реконструкцией при опухолевом поражении отдельных анатомических областей. Ультразвуковое исследование с трехмерной реконструкцией изображения в диагностике рака мочевого пузыря (рис. 1, 2). Ультразвуковое сканирование с трехмерной реконструкцией изображения является высокоинформативным методом исследования в диагностике рака мочевого пузыря и степени местного его распространения. В режиме поверхностной реконструкции создаются виртуальные изображения опухоли, весьма близкие к реальным, получаемым при цистоскопии.
Доказана высокая диагностическая эффективность комплекса ультразвуковых методик с включением ТРУЗИ в режиме энергетического картирования с последующей трехмерной реконструкцией в диагностике рака предстательной железы (рис. 5) на разных стадиях развития заболевания. ТРУЗИ с ультразвуковой ангиографией являются наиболее точными методиками в ранней диагностике местного рецидива рака предстательной железы после радикальной простатэктомии.
Ультразвуковое исследование в оценке эффективности химиолучевого лечения рака шейки матки (рис. 6). На последовательно представленных изображениях шейки матки одной и той же больной демонстрируется уменьшение объема опухоли и степени ее васкуляризации в процессе проведенной эндоваскулярной химиоэмболизации и сочетанного химиолучевого лечения.
Комплексное УЗИ с использованием энергетического картирования и последующей трехмерной реконструкцией изображения может быть с успехом использовано при мониторинге в процессе комбинированного химиолучевого лечения больных раком шейки матки, что позволяет получать объективную информацию о динамике регрессии объема и степени изменения кровоснабжения опухоли.
Заключение о имеющихся патологических изменениях целесообразно давать после сбора всей диагностической информации, при этом более наглядные, сложные и качественные изображения можно получать после обработки всех данных на персональном компьютере с применением различных режимов воспроизведения изображения и количественной оценкой степени васкуляризации при использовании ангиогистограммы. В целом необходимо отметить, что визуализация исследуемых структур на произвольных эхотомографических срезах при трехмерной реконструкции является важным, а порой и решающим по своей значимости дополнением к информации, получаемой при обычном двухмерном исследовании.
Существенным преимуществом ультразвуковых сканеров последнего поколения является их оснащение удобными системами архивации изображений, обладающими широкими возможностями проведения ретроспективного анализа всего объема данных, полученных другими исследователями без участия больных, и построение новых диагностически значимых УЗ-изображений. С одной стороны, это сокращает время на обследование пациентов, с другой - может быть использовано для стандартизированного подхода к УЗИ.
Можно утверждать, что ультразвуковая диагностика к настоящему времени обогатилась качественно новыми методиками, несущими чрезвычайно важную диагностическую информацию практически при любых заболеваниях и заставляющими заново пересмотреть роль ультразвукового исследования в комплексе средств медицинской визуализации.
Современные методы ультразвукового исследования с их высокой диагностической информативностью и относительно невысокой стоимостью, а потому и более доступной, во многом заменили в нашей стране магнитно-резонансную и рентгеновскую компьютерную томографию в диагностике патологии поверхностных образований, большинства органов брюшной полости и малого таза. Необходимо учитывать, что использование указанных более сложных технологий медицинской визуализации затруднено, из-за высокой стоимости аппаратуры и, соответственно, исследований.
Представленные выше способы ультразвукового исследования внедрены и широко используются в повседневной клинической практике ЦНИРРИ. Возможности новых ультразвуковых технологий в диагностике других патологических состояний различных органов и систем активно изучаются в медицинских научных центрах в нашей стране и за рубежом. Можно предположить, что, благодаря прогрессу медицинской техники, методики УЗИ, связанные с получением трехмерных изображений, которые обладают к настоящему времени наглядностью и высокой степенью надежности, в ближайшем будущем будут отнесены к разряду обычных.
Гинекология,акушерство и неонаталогия
