Расположение

Москва, ул.Гамалеи, д.15

м. Щукинская, авт/марш. №100 и №681
до ост. "Клиническая больница №86"

Пристройка к поликлинике 1 этаж
Отделение лучевой диагностики

Эл. почта:
[email protected]

 
  • Под контролем
    Под контролем

    Федерального
    медико-биологического
    агентства
  • Профессиональные снимки
    Профессиональные снимки

    на современном томографе
  • Удобное расположение
    Удобное расположение

    рядом с метро Щукинская
  • МРТ коленного сустава 4000 руб
    МРТ коленного сустава 4500 руб.
  • Предварительная запись
    Предварительная запись,
    что исключает ожидание в очереди
  • Возможность получения заключения на CD
    Возможность получения
    результатов на CD

Записаться
на приём

+7 (495) 942-38-23 (МРТ коленного сустава, денситометрия)

+7 (903) 545-45-60 (МРТ остальных зон)

+7 (903) 545-45-65 (КТ)

С 9.00 до 15.00

По рабочим дням

 


 

Двухэнергетическая компьютерная томография


Двухэнергетическая КТ -Диагностика

Двухэнергетическая мультиспиральная компьютерная томография (КТ) – современная система SOMATOM Definition DS 128, оборудование признанного мирового лидера – фирмы Siemens со 128-срезовой конфигурацией и поддержкой всех последних достижений в области КТ, что обеспечивает точность диагностики и комфорт для пациентов во время исследований.


SOMATOM Definition отличает совершенно новый дизайн, открытая система размещения пациента, что снижает боязнь замкнутого пространства и делает проводимые исследования максимально комфортными, быстрыми и безвредными для пациентов. Функция X-CARE предотвращает клинически необоснованную лучевую нагрузку при спиральных сканированиях и впервые внедряет режим защиты, в зависимости от исследуемого органа. Конструктивные особенности томографа позволяют проводить обследование больных с весом до 150 кг.


Преимущество Двухэнергетической компьютерной томографии заключается в снижении лучевой нагрузки на пациента за счёт одновременного использования 2х рентгеновских трубок, на которые подается разное напряжение. При этом сохраняется высокое качество изображений мультиспиральной компьютерной томографии, а эффективная эквивалентная доза ионизирующего излучения, воздействующего на пациента существенно снижается.


Двухэнергетическая КТ позволяет лучше визуализировать мелкие камни почек. Возможность изменять напряжение на рентгеновских трубках позволяет настраивать их на объекты определённой плотности с построением водных, йодных, виртуальных нативных изображений. Это повышает диагностическую ценность полученных данных, позволяет лучше определить структуру выявленных изменений, в некоторых случаях отказаться от преконтрастных сканирований, ещё больше снизив лучевую нагрузку на пациента.


Сканирование в режиме Dual energy позволяет существенно уменьшить количество артефактов от металлических имплантов, искусственных суставов и зубных коронок.

Подготовка к КТ:


Обычно не требуется какой-либо специальной подготовки к исследованию. Однако при исследовании брюшной полости (печень, желчный пузырь, поджелудочная железа, селезёнка), органов забрюшинного пространства (почки, надпочечники) и органов малого таза (матка и яичники/предстательная железа, мочевой пузырь) необходима специальная предварительная подготовка:


Скачать подготовку к КТ брюшной полости и забрюшинного пространства.


Скачать предварительную подготовку к КТ органов малого таза.


Скачать предварительную подготовку к КТ всего тела.


В нашем центре проводится специальное исследование: КТ всего тела (на поиск метастазов или первичного очага). За 50 секунд происходит сканирование всего тела (от уровня костей свода черепа – до уровня пальцев стоп) в низкодозном режиме. Исследование проводится с внутривенным болюсным контрастированием (при возможности установить пациенту соответствующий внутривенный катетер и отсутствии противопоказаний) – оплата препарата и системы для внутривенного введения включены в стоимость исследования.


Противопоказания:


- беременность.

В процессе исследования может возникнуть необходимость во внутривенном введении контрастного вещества. Это нужно для того, чтобы получить больше информации о характере выявленных изменений. Для компьютерной томографии мы используем рентгенконтрастный препарат Омнипак-350 (содержащий йод). Контрастный препарат оплачивается дополнительно в зависимости от необходимого объёма в соответствии с Вашим весом.

 

В некоторых случаях возможна аллергическая реакция на содержащийся в препарате Омнипак 350 (и Урографин 60% и 76%) йод. Чтобы минимизировать риск данной процедуры, необходимо заранее (при записи на исследование и непосредственно перед его проведением) сообщить медицинскому персоналу о всех установленных у Вас случаях аллергических реакций на медицинские препараты (особенно содержащие йод) и прочие факторы (пыль, шерсть, пыльца и тп.).

 

В специальном бланке (информированном согласии на внутривенное введение рентгенконтрастного препарата) необходимо заранее указать о заболеваниях крови, сахарном диабете, острой или хронической почечной недостаточности, бронхиальной астме и всех установленных случаях аллергических реакций. Так же перед записью на исследование с внутривенным контрастным усилением мы рекомендуем Вам сдать биохимический анализ крови и предоставить его данные при записи на исследование (нас интересуют уровни мочевины и креатинина – для оценки безопасности введения контрастного вещества для Ваших почек).


Скачать бланк предварительного согласия на внутривенное введение рентгенконтрастного препарата.


После внутривенного введения рентгенконтрастного препарата и завершении исследования Вам на руки будет выдана специальная памятка в которой приведены наши рекомендации: что нужно делать, чтобы препарат скорее вывелся из организма и Ваших действия в случае возникновения аллергической реакции:

 

Скачать памятку для пациента, обследованного с рентгенконтрастным препаратом.


В большинстве случаев рентгенконтрастный препарат вводится в установленный в вену (чаще всего в локтевом сгибе) медсестрой или оператором КТ катетер при помощи специального аппарата – автоматического болюсного инъектора в количестве от 50 до 150 ml (в зависимости от массы тела и объёма исследуемой области).
Внутривенное болюсное контрастирование рекомендуется для большинства пациентов, которым проводится компьютерная томография органов брюшной полости и забрюшинного пространства, малого таза. КТ всего тела на поиск метастазов/первичного очага проводится с в/в контрастированием (при отсутствии аллергии на препараты йода и возможности установить пациенту внутривенный катетер нужного калибра).

Результаты исследований:


КТ-заключение Вы можете получить в течение часа после исследования. В сложных случаях, при необходимости собрания консилиума врачей для более точной диагностики, заключение выдается на следующий день. При желании, копия заключения (без подписи и печати врача) может быть отправлена Вам по электронной почте. Медицинские изображения получаемые при КТ достаточно объёмны и не могут быть отправлены по электронной почте. За дополнительную плату мы можем записать полученные результаты на компакт-диск.

 

 

Примечание:


Специально для людей, внимательно относящихся к своему здоровью, в нашем центре разработаны комплексы профилактического обследования – «Сheck up». Такая диагностика покажет состояние здоровья пациента еще до возникновения серьезных симптомов и позволит вовремя назначить лечение или обрести спокойствие, убедившись, что ваш организм не имеет серьезных проблем.

 

Подробнее о составе и видах «Сheck up» можно узнать в разделе «Прейскурант цен на медицинские услуги».

oncoclinic.su

Двухэнергическая компьютерная томография (Dual Energy CT)

С ноября 2014 г. в филиале Radiologie München в Клинике Красного Креста к вашим услугам двухэнергетическая компьютерная томография, с 2017 г. — с новейшей техникой синхронной двойной КТ-записи. Исследование, проводимое посредством использования различных рентгеновских излучений, позволяет получить более точное дифференцирование тканей. При этом доза облучения соответствует дозе, получаемой при обычном КТ-исследовании. Съёмка занимает всего несколько секунд.

Наши коллеги из клиники Radiologie München, проф. Херцог и проф. Йонсон, сделали значительный вклад в создание данной технологии. Они имеют репутацию международных экспертов в данной области и являются авторами большого количества соответствующих научных работ и ряда учебников.

Применение данной технологии представляет интерес в следующих случаях:

  • выявление почечных камней;
  • определение тофусов подагры;
  • определение силикона в имплантатах молочной железы;
  • снижение количества металлических артефактов;
  • определение отёка костного мозга;
  • визуализация кровообращения лёгких;
  • КТ- ангиография без костных и кальцинированных тканей;
  • обнаружение и выявление патологий печени и почек.

Обнаружение и дифференцирование почечных камней

Двухэнергическая компьютерная томография позволяет обнаружить и определить вид камней в почках неинвазивным и надёжным способом всего за несколько секунд, даже при закупоренных мочевыводящих путях. При наличии камней из мочевой кислоты при необходимости может быть назначена медикаментозное лечение, в иных случаях может быть запланировано механическое удаление камней. Помимо кальция и мочевой кислоты, как правило, могут быть выявлены цистиновые или струвитные камни. В таком случае будет назначено соответствующее медикаментозное лечение, диета или лечение антибиотиками. На изображении виден оксалатный камень (синий) в левом мочеточнике и камень из мочевой кислоты (красный) в правом мочеточнике.

Определение тофусов подагры

При двухэнергической компьютерной томографии можно также выявить подагрические тофусы даже при их атипическом расположении и распознать их среди иных эрозий или остеолиза. Данная техника также позволяет производить точную количественную оценку и наблюдение за состоянием депо мочевой кислоты, что, в отличие от контроля показателей уровня сыворотки, позволяет с гораздо большей точностью назначать терапию, например, при использовании уриказы. На изображении видны обширные тофусы подагры в правом колене.

Определение силикона

Данная техника представляет специализированный способ определения силикона в тканях и лимфатических узлах. Таким образом полноценная диагностика имплантатов молочных желез и, в случае разрыва, обнаружение проникновения силикона в лимфатические узлы возможна и для пациентов, которым нельзя проходить процедуру МРТ (напр., при наличии кохлеарного имплантата или кардиостимулятора). На изображении виден разорванный имплантат, силикон из которого проникает в подмышечные лимфатические узлы.

Снижение количества металлических артефактов

Посредством двухэнергической компьютерной томографии может быть существенно снижено количество металлических артефактов. Как правило, если речь идёт о титане или стали (при сплаве толщиной до 1 см) артефакты могут быть удалены полностью. Таким образом существенно облегчается оценка состояния остеосинтеза или позвоночного канала. Также при снижении количества артефактов на границе кость-металл можно гораздо более надёжно оценить степень расшатывания транспедикулярных винтов, ножек или головки протеза. На верхнем изображении представлена стандартная реконструкция, на нижнем – результат снижения количества металлических артефактов. Становится возможной диагностика позвоночного канала, виден уровень развинчивания спинальных шурупов.

Отёк костного мозга

При диагностике в травматологии КТ предлагает возможность точного определения линии перелома, в то время как МРТ, с высокой чувствительностью определяя отёк костного мозга, хорошо подходит в случае остеопорозного перелома позвоночника или в случае трещин и усталостных переломах конечностей. С помощью технологии двухэнергической компьютерной томографии отёк костного мозга может быть определён и посредством КТ, что позволяет получить высокую специфичность в комбинации повышенной чувствительностью аппаратуры. На изображении виден отёк костного мозга в боковом мыщелоке бедра.

Визуализация кровообращения лёгких

Кровоснабжение наряду с вентиляцией является одним из важнейших параметров работы лёгких. С помощью спектральной информации, полученной посредством двухэнергической компьютерной томографии, возможна визуализация контрастного вещества в тканях лёгких, что позволяет получить информацию о кровоснабжении этого органа. При небольших эмболиях лёгочных артерий (см. изображение), при повторяющихся эмболиях, при неясном высоком лёгочном давлении и заболеваниях лёгочных тканей, полученная информация имеет большое значение для диагностики и планирования лечения.

Технология двухэнергической компьютерной томографии позволяет также визуализировать вентиляцию лёгких (см. изображение). В данном случае в качестве контрастного вещества применяется газ ксенон, что делает процедуру сложнее и дороже. Поэтому данное исследование проводится лишь в отдельных редких случаях, в первую очередь в научных целях.

Визуализация кровообращения лёгких, напротив, широко используется в целях получения дополнительной информации в ходе лечения и не представляет для пациента никакой дополнительной нагрузки.

КТ-ангиография без костных и кальцинированных тканей

Компьютерная томография позволяет визуализировать в высоком разрешении как артерии головы и шеи, так и артерии туловища и ног. Кальцинированные и костные ткани являются препятствием для визуализации кровеносных сосудов и частично мешают проведению измерений узких участков артерий. Технология двухэнергической компьютерной томографии позволяет удалить из снимков кальцинированные и костные ткани. Таким образом появляется возможность визуализации кровеносных сосудов без помех, что позволяет точную степень определения сужения артерий. На изображении белым цветом выделены артерии головного мозга, синим цветом — вены, артерии таза и ног с кальцинированием и многочисленными закупорками. Костные ткани и кальцинированные участки на изображении не видны.

Обнаружение и выявление патологий печени и почек

При поражениях печени и почек решающую роль при определении злокачественности или доброкачественности опухоли играет приём контрастного вещества. При КТ, с целью уменьшения дозы рентгеновского облучения, часто проводится лишь одна фаза контрастирования. К тому же, иногда сложно распознать, получил ли очаг поражения контрастное вещество, что в свою очередь часто исключает возможность исследования в случае некоторых патологий почек. Например, при наличии кисты с содержимым геморрагического характера или раковых клеток. Двухэнергическая компьютерная томография позволяет визуализировать в цвете контрастное вещество, чтобы, как в представленном выше примере, провести однозначную диагностику без дополнительного приёма контрастного вещества или дозы облучения. На изображении видны лишь кисты с содержимым геморрагического характера.

www.radiologie-muenchen.de

Зачем довольствоваться малым, когда можете иметь больше со спектральной КТ?

Время чтения: 4 мин.

Спектральная КТ с двумя источниками излучения предоставляет больше данных для точной интерпретации снимков и вселяет уверенность во врача при постановке диагноза.

Радиологи прежде всего пытаются докопаться до причины болезни пациента и найти наилучший способ ее лечения. Для этого им нужны максимально качественные изображения или снимки процессов, протекающих в теле больного. При использовании спектральной КТ рентгеновские лучи с низкой и высокой энергией регистрируются на изображениях по отдельности, поэтому радиологи могут видеть больше, чем на стандартных КТ снимках с одним источником облучения.

По сути, спектральная КТ предоставляет радиологам больше данных и дает им более полное представление о протекающих физиологических процессах. Это позволяет врачам визуализировать детали, которые невидимы на обычных снимках и которые они, возможно, даже не предполагали обнаружить. Зачастую такие нежданные находки помогают поставить точный диагноз. Возможность заглянуть глубже и увидеть больше придает врачам уверенности, избавляя от необходимости гадать при интерпретации снимков. Цель радиологов — максимально качественная визуализация для постановки верного диагноза и повышения эффективности лечения. Спектральная КТ помогает нам делать все это быстрее и точнее, чем когда-либо.

Чем двухэнергетическая КТ лучше одноэнергетической?

Чтобы понять преимущества спектральной двухэнергетической КТ, позволяющей более уверенно ставить диагноз, сначала следует объяснить техническое различие между КТ с одним и двумя источниками. Стандартная одноэнергетическая установка делает снимки, на которых материалы различной плотности и с различными составом  элементов представлены идентичными значениями пикселей, так как коэффициент аттенюации не является уникальным для каждого из них. При этом бывает довольно трудно выявить некоторые заболевания, так как, к примеру, кальций и йодосодержащее контрастное вещество ничем не отличаются на снимке друг от друга.

При спектральной двухэнергетической КТ измерение аттенюации происходит во втором рентгеновском спектре, что позволяет различать множество материалов. Уникальный двуслойный детектор спектральной КТ имеет верхний слой — для регистрации фотонов с низкой энергией, и нижний слой — с высокой. Это позволяет регистрировать фотоны с различной энергией по отдельности, получая изображения совершенно другого качества, чем обычно, и детализацию беспрецедентно высокого уровня.

В чем плюсы спектральной КТ для пациентов?

Самое главное преимущество спектральной КТ для пациентов  состоит в том, что врачи могут с большей уверенностью ставить диагноз, используя слабоконтрастные средства, и получать такую же или даже более детальную информацию при меньшей дозе облучения. Кроме того, радиологи иногда могут упустить что-нибудь на снимке из-за движения пациента или из-за слишком высокой или низкой скорости вращения диагностического стола во время обследования. Со спектральной КТ радиологи могут ретроспективно возращаться к изображениям (например, к 40keV) без повторного обследования. Это снижает вред от побочных эффектов дополнительной дозы потенциально нефротоксичного внутривенного контрастного  вещества и в конечном итоге ускоряет процесс постановки диагноза и повышает качество медицинской помощи.

Например, одно из важных применений технологии с двумя энергиями — это усиление контрастирования. В нашей больнице пациент с поражением сердечного клапана, которому назначена транскатетерная имплантация аортального клапана (Transcatheter Aortic Valve Implantation — TAVI), проходит КТ обследование для планирования этой процедуры. Вместо введения 150 или 200 мл контрастного вещества, как при стандартной КТ, мы используем нашу установку Philips IQon Spectral CT для сканирования грудной клетки, брюшной полости и таза с 50 мл контрастного вещества, потому что спектральные изображения 40keV позволяют нам улучшать контрастность и создают 3D реконструкцию сосудов по технике объемного рендеринга. Автоматическая сегментация сосудов при помощи ПО IQon Spectral CT работает лучше, чем любые необработанные (сырые) данные, получаемые из стандартного КТ сканера. Используя алгоритмы, работающие конкретно в установке Philips IQon Spectral CT, и снимок 40keV, мы получаем усиление контрастности без увеличения шума на снимке. Чаще всего спектральная КТ используется для получения снимков 40keV, потому что она повышает качество изображения — без повышения шума.

Как лучше всего использовать спектральную КТ?

Разговаривая со своими коллегами о спектральной КТ, я узнал, что некоторые из них сомневаются, стоит ли им использовать эту технологию — из-за ее цены и большого объема изображений, производимых при спектральной КТ по сравнению со стандартной КТ. Поначалу вы можете чувствовать себя неуверенно, пытаясь понять, как начать работать с огромным количеством данных КТ. Однако их можно разбить прагматическим способом. При использовании спектральной КТ я рекомендую своим коллегам смотреть только на четыре изображения: обычное КТ изображение, виртуальное бесконтрастное изображение, изображение 40keV и изображение, показывающее плотность распределения йода. Я считаю, что они являются клинически значимыми в 95 процентах случаев. Каждое изображение предоставляет свою информацию, отличную от других:

Обычное КТ изображение (Conventional CT image) – аналогично изображению сканера стандартной КТ, с которым радиологи привыкли работать и прошли обучение для его использования. Оно может служить отправной точкой для интерпретации «картинки».

Виртуальное бесконтрастное изображение (Virtual non-contrast image — VNC) воссоздается путем идентификации и удаления йодосодержащего контрастного вещества, избавляя от необходимости проведения настоящего бесконтрастного КТ сканирования, тем самым снижая общую дозу облучения, получаемую пациентом. Оно также полезно для анализа непредвиденных находок и может быть просмотрено ретроспективно для каждого сканирования.

Низкоэнергетический виртуальный снимок с одним источником облучения (снимок 40keV) дает высококонтрастное высококачественное изображение с минимальными артефактами по сравнению со снимками с большим контрастированием. Для него используется меньшая доза внутривенного контрастного вещества и оно помогает точнее диагностировать болезнь, как было указано выше.

Изображение с плотностью распределения йода (Iodine density image) – показывает распределение этого вещества в сканируемом объекте или части тела, что может быть полезным для анализа таких вещей, как перфузия органа или гемодинамические причины окклюзии сосудов.

Какая польза здравоохранению от спектральной КТ?

От постановки окончательного диагноза радиологами выиграют не только пациенты, но и больницы. Получив правильный диагноз с первого  раза, вам не нужно будет направлять пациентов на дополнительную диагностическую визуализацию, например на МРТ, или в другие отделения больницы на обследование. Когда медицинская организация бер

mibsnews.ru

Возможности двухэнергетической компьютерной томографии в диагностике мочекаменной болезни Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

92

материалы 3-й научно-практической конференции урологов северо-Западного федерального округа рФ

вследствие нейропатий или являются дисфункциональным мочеиспусканием.

Цель работы. Оценить клиническую эффективность метода биологической обратной связи (БОС) у детей с функциональной ин-фравезикальной обструкцией в зависимости от ее генеза.

Материалы и методы. 40 пациентов детского возраста, прошедших лечение в НИИ урологии в рамках клинической апробации в 2016 году. В группу наблюдения вошли 18 мальчиков с 4 до 17 лет (средний возраст — 9,05) и 22 девочки с 3 до 17 лет (средний возраст — 8,5). У всех детей (100 %) имелись «обструктивные» симптомы в виде замедленного затрудненного мочеиспускания. Задержка «старта» отмечена у 32 (80 %) пациентов, прерывание струи мочи — у 29 (72,5 %), неполное опорожнение мочевого пузыря — у 27 (67,5 %). Диагноз функциональной инфравезикальной обструкции был подтвержден уродинамически. Пациенты были разделены на 2 группы по признаку наличия или отсутствия нейропатии. В группу I включено 24 ребенка с нейрогенной дисфункцией, в группу II — 16 детей без нейропа-тии (дисфункциональное мочеиспускание), где дисфункция была связана с поведенческими реакциями и характерологическими особенностями ребенка. Методом лечения была выбрана БОС в виде компьютерной игры в сочетании с электростимуляцией тазового дна для «опознавания» необходимой для тренировки группы мышц и контрольным каналом для максимального возможного исключения абдоминального напряжения. Программа лечения составила 10 процедур в сочетании с «домашними» тренировками на расслабление, о которых роди-

тели и дети получали подробную информацию с демонстрацией. Эффективность лечения оценивалась по его окончании по субъективным критериям и данным неинвазивного исследования уродинамики — урофлоуметрии (максимальная скорость потока мочи (0^) и объем остаточной мочи).

Результаты. В группе I субъективное улучшение отмечено у всех пациентов. В группе II субъективный эффект отмечен у 14 из 16 детей. В обеих группах также регистрировалась положительная динамика в отношении параметров мочеиспускания: увеличение 0^ с 7,8 ± 3,8 до 14,3 ± 3,0 мл/с (+83,3 %). Объем остаточной мочи уменьшился в 2 раза — с 82,6 ± 11,0 до 41,0 ± 9,0 мл. В группе II 0^ возросла с 8,4 ± 2,0 до 18,0 ± 2,5 мл/с (+114 %). Объем остаточной мочи снизился до клинически незначимых показателей — с 75,0 ± 11,0 до 12,7 ± 7,0 мл. Средняя эффективность работы мышц при суммарной оценке всех процедур у одного пациента в I группе составила 48 %. В группе II средняя эффективность работы мышц была значительно выше и достигла 82 %.

Выводы. Тренировка мышц тазового дна по методу БОС имеет высокую эффективность в отношении клинических и уродинамических параметров у детей с дисфункциональным мочеиспусканием и может применяться как терапия первого ряда даже в режиме монотерапии. У детей с нарушениями эвакуаторной функции мочевого пузыря на фоне нейропа-тии метод эффективен в меньшей степени, что вызывает необходимость решения вопроса о его сочетании или дополнении другими, например, медикаментозными или малоинва-зивными методиками коррекции.

возможности двухэнергетической компьютерной томографии в диагностике мочекаменной болезни

© В.И. Руденко, Н.С. Серова, Л.Б. Капанадзе

ФГБОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» МЗ РФ (г. Москва)

Цель — улучшить диагностику мочекамен- Материалы и методы. В Российско-япон-ной болезни (МКБ) с помощью двухэнергети- ском научно-образовательном центре Первого ческой компьютерной томографии. МГМУ им. И.М. Сеченова обследовано 27 па-

<Ц> ^ециальный выпуск

2017 том 7

ISSN 2225-9074

20—21 апреля 2017 года, г. Санкт-Петербург

циентов с мочекаменной болезнью. Среди пациентов было 20 женщин и 7 мужчин, возраст которых составлял от 24 до 77 лет. Всем пациентам до оперативного лечения (дистанционная литотрипсия (ДЛТ) выполнена у 16 пациентов, чрескожная нефролитотрипсия (ЧНЛТ) у 11 пациентов) выполнялась двухэнергетиче-ская компьютерная томография на объемном компьютерном томографе Aquilion ONE 640 (Toshiba, Япония) с целью прогнозирования химического состава и зональной (периферия, центр) структуры мочевых камней с учетом плотности (HU) in vivo. В послеоперационном периоде камни или их фрагменты были подвергнуты комплексному физико-химическому исследованию (рентгенофазовый анализ, электронная микроскопия и т. д.).

Результаты. При проведении двухэнерге-тической КТ в предоперационном периоде у 11 пациентов обнаружены коралловидные конкременты (у 2 пациентов — двусторонняя локализация), у 13 пациентов — камни мочеточника и у 3 — камни почек. Структурная плотность камней почки составляла от 200 HU до 1250 HU, плотность коралловидных камней находилась в диапазоне от 400 HU до 1250 HU, а плотность камней мочеточников — от 200 HU до 1250 HU. При анализе конкрементов в двухэнергети-ческом режиме отмечено 17 конкрементов (65,4 %) смешанного состава с преобладанием кальций-оксалатного компонента (9 пациентов с коралловидными камнями, в том числе 2 пациента с двусторонней локализацией; 6 пациентов с камнями мочеточника), 4 конкремента

(15,4 %) кальций-оксалатного состава (только камни мочеточника), 5 конкрементов (19,2 %) уратного состава (2 пациента с коралловидными конкрементами и 3 пациента с камнями мочеточника). При рентгенофазовом анализе в послеоперационном периоде установлено, что у 21 конкремента (81 %) в составе преобладал вевеллит (преобладание оксалатного компонента во всех случаях было диагностировано и двухэнергетической компьютерной томографией), у 3 конкрементов (11,5 %) в составе преобладал уратный компонент (1 коралловидный и 2 одиночных камня — данные совпали также с двухэнергетической компьютерной томографией), у 2 конкрементов (7,5 %) в составе преобладал апатит (1 коралловидный и 1 одиночный конкремент). Таким образом, чувствительность и специфичность двухэнер-гетической компьютерной томографии в отношении дифференцировки кальций-оксалатного и уратного компонентов мочевых камней составили 89 и 92,3 % соответственно.

Выводы. Проведение двухэнергетической компьютерной томографии у пациентов с мочекаменной болезнью в предоперационном периоде является высокоинформативным методом оценки не только структуры и плотности конкремента, но и химического состава. Полученные данные комплексного клинико-лабораторного и лучевого обследования позволяют оптимизировать тактику оперативного лечения и индивидуализацию метафилактики с учетом вида камнеобразо-вания.

современные аспекты клинической эффективности дистанционной литотрипсии

© В.И. Руденко

ФГБОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» МЗ РФ (г. Москва)

Внедрение в клиническую практику дистанционной литотрипсии (ДЛТ) изменило тактику лечения больных мочекаменной болезнью (МКБ), открыв эпоху малоинвазивно-го лечения. Впервые идея использования ударных волн для дробления камней появилась

в СССР. В 1955 году ленинградский физик Л.А. Юткин опубликовал теорию электрогидравлического эффекта разрушения твердых тел в жидкой среде, которая явилась теоретической основой для создания первых дистанционных литотриптеров.

^ециальный выпуск

2017 Том 7

ISSN 2225-9074

cyberleninka.ru

новый метод определения химического состава мочевых камней

1. Trinchieri A. Epidemiology of urolithiasis. Arch Ital Urol Androl. 1996;68:203–249.

2. Martov A.G., Penyukova I.V., Moskalenko S.A., Penyukov V.G., Penyukov D.V., Balykov I.S. Extracorporeal shockwave lithotripsy of stones in lower calices of kidney. Urologiia. 2013;3:10–17. Russian (Мартов А.Г., Пенюкова И.В., Москаленко С.А., Пенюков В.Г., Пенюков Д.В., Балыков И.С. Дистанционная ударно-волновая литотрипсия камней нижней группы чашечек почки. Урология. 2013;3:10–17).

3. Robertson W.G., Peacock M., Hodgkinson A. Dietary changes and the incidence of urinary calculi in the U.K. between 1958 and 1976. J Chron Dis. 1979;32:469–476.

4. Kapsargin F.P., Dyabkin E.V., Berezhnoy A.G. The modern surgical approaches to the treatment of urolithiasis. Novosti Khirurgii. 2013;21:101–106. Russian (Капсаргин Ф.П., Дябкин Е.В., Бережной А.Г. Современные подходы хирургического лечения мочекаменной болезни. Новости хирургии. 2013;21:101–106).

5. Worcester E.M., Coe F.L. Clinical practice. Calcium kidney stones. N Engl J Med. 2010;363:954–963.

6. Kourambas J., Aslan P., Teh C.L., Mathias B.J., Preminger G.M. Role of stone analysis in metabolic evaluation and medical treatment of nephrolithiasis. J Endourol. 2001;15:181–186.

7. Ngo T.C., Assimos D.G. Uric acid nephrolithiasis: recent progress and future directions. Rev Urol. 2007;9:17–27.

8. Kim S.C., Burns E.K., Lingeman J.E., Paterson R.F., McAteer J.A., Williams J.C. Jr. Cystine calculi: correlation of CT-visible structure, CT number, and stone morphology with fragmentation by shock wave lithotripsy. Urol Res. 2007;35 (6):319–324.

9. Andrabi Y., Patino M., Das C.J., Eisner B., Sahani D.V., Kambadakone A. Advances in CT imaging for urolithiasis. Indian J Urol. 2015;31:185–193.

10. Gerber G.S., Brendler C.B. Evaluation of the urologic patient: History, physical examination, and urinalysis. In: Wein A.J., Kavoussi L.R., Novick A.C., Partin A.W., Peters C.A. eds. Campbell-Walsh Urology. Vol 1. 10 ed. Philadelphia: Saunders Elsevier, 2012: 130.

11. Bellin M.F., Renard-Penna R., Conort P., Bissery A., Meric J.B., Daudon M., Mallet A., Richard F., Grenier P. Helical CT evaluation of the chemical composition of urinary tract calculi with a discriminant analysis of CT-attenuation values and density. Eur Radiol. 2004;14(11):2134–2140.

12. Hidas G., Eliahou R., Duvdevani M., Coulon P., Lemaitre L., Gofrit O.N., Pode D., Sosna J. Determination of renal stone composition with dual-energy CT: in vivo analysis and comparison with x-ray diffraction. Radiology. 2010;257:394–401.

13. Thomas C., Patschan O., Ketelsen D., Tsiflikas I., Reimann A., Brodoefel H., Buchgeister M., Nagele U., Stenzl A., Claussen C., Kopp A., Heuschmid M., Schlemmer H.P. Dual-energy CT for the characterization of urinary calculi: In vitro and in vivo evaluation of a low-dose scanning protocol. Eur Radiol. 2009;19:1553–1559.

14. Matlaga B.R., Kawamoto S., Fishman E. Dual source computed tomography: a novel technique to determine stone composition. Urology. 2008;72:1164–1168.

15. Stolzmann P., Kozomara M., Chuck N., Müntener M., Leschka S., Scheffel H., Alkadhi H. In vivo identification of uric acid stones with dual-energy CT: diagnostic performance evaluation in patients. Abdom Imaging. 2010;35:629–635.

16. Jepperson M.A., Thiel D.D., Cernigliaro J.G., Broderick G.A., Parker A.S., Haley W.E. Determination of ureter stent appearance on dual-energy computed tomography scan. Urology. 2012;80:986–989.

17. Johnson T.R., Krauss B., Sedlmair M., Grasruck M., Bruder H., Morhard D., Fink C., Weckbach S., Lenhard M., Schmidt B., Flohr T., Reiser M.F., Becker C.R. Material differentiation by dual energy CT: initial experience. Eur Radiol. 2007;17:1510–1517.

18. Mitcheson H.D., Zamenhof R.G., Bankoff M.S., Prien E.L. Determination of the chemical composition of urinary calculi by computerized tomography. J Urol. 1983;130:814–819.

19. Kraśnicki T., Podgórski P., Guziński M., Czarnecka A., Tupikowski K., Garcarek J., Marek Sąsiadek M. Novel clinical applications of dual energy computed tomography. Adv Clin Exp Med. 2012;21:831–841.

20. Manglaviti G., Tresoldi S., Guerrer C.S., Di Leo G., Montanari E., Sardanelli F., Cornalba G. In vivo evaluation of the chemical composition of urinary stones using dual-energy CT. AJR Am J Roentgenol. 2011;197(1):76–83.

21. Wisenbaugh E.S., Paden R.G., Silva A.C., Humphreys M.R. Dual-energy vs conventional computed tomography in determining stone composition. Urology. 2014;83:1243–1247.

22. Grosjean R., Daudon M., Chammas M.F., Jr, Claudon M., Eschwege P., Felblinger J., Hubert J. Pitfalls in urinary stone identification using CT attenuation values: are we getting the same information on different scanner models? Eur J Radiol. 2013;82:1201–1206.

23. Li X., Zhao R., Liu B., Yu Y. Gemstone spectral imaging dual-energy computed tomography: a novel technique to determine urinary stone composition. Urology. 2013;81 (4):727–730.

24. Wang J., Qu M., Duan X., Takahashi N., Kawashima A., Leng S., McCollough C.H. Characterisation of urinary stones in the presence of iodinated contrast medium using dual-energy CT: a phantom study. Eur Radiol. 2012;22 (12):2589–2596.

25. Zhestovskaja S.I., Kapsargin F.P., Zueva L.F., Alekseeva E.A. Determination of the chemical composition of urinary stones for early postoperative metaphylaxis. Aktual’nye voprosy urologii sbornik nauchnyh trudov V Kongressa urologov Sibiri s mezhdunarodnym uchastiem g. Krasnojarsk. 2016:287–290. Russian (Жестовская С.И., Капсаргин Ф.П., Зуева Л.Ф., Алексеева Е.А. Определение компонентного состава конкремента с целью ранней послеоперационной метафилактики. Актуальные вопросы урологии сборник научных трудов V Конгресса урологов Сибири с международным участием г. Красноярск. 2016:287–290).

26. Acharya S., Goyal A., Bhalla A.S. In vivo characterization of urinary calculi on dual-energy CT: going a step ahead with subdifferentiation of calcium stones. Acta Radiol. 2014;55:631–640.

27. Spek A., Strittmatter F., Graser A., Kufer P., Stief C., Staehler M. Dual energy can accurately differentiate uric acid-containing urinary calculi from calcium stones. World J Urol. 201634(9):1297–1302.

28. Qu M., Jaramillo-Alvarez G., Ramirez-Giraldo J.C., Liu Y., Duan X., Wang J., Vrtiska T.J., Krambeck A.E., Lieske J., McCollough C.H. Urinary stone differentiation in patients with large body size using dual-energy dual-source computed tomography. Eur Radiol. 2013;23(5):1408–1414.

29. Li X.H., Zhao R., Liu B., Yu Y.Q. Determination of urinary stone composition using dual-energy spectral CT: initial in vitro analysis. Clin Radiol. 2013;68:370–377.

30. Jepperson M.A., Ibrahim El-S.H., Taylor A. Accuracy and Efficiency of Determining urinary calculi composition using dual-energy computed tomography compared with hounsfield unit measurements for practicing physicians. Urology. 2014;84:561–564.

31. Jepperson M.A., Cernigliaro J.G., Sella D., Ibrahim E., Thiel D.D., Leng S., Haley W.E. Dual-energy CT for the evaluation of urinary calculi: image interpretation, pitfalls and stone mimics. Clin Radiol. 2013;68:е707–е714.

32. Stolzmann P., Kozomara M., Chuck N., Müntener M., Leschka S., Scheffel H., Alkadhi H. In vivo identification of uric acid stones with dual-energy CT: diagnostic performance evaluation in patients. Abdom Imaging. 2010;35:629–635.

33. Primak A.N., Fletcher J.G., Vrtiska T.J., Dzyubak O.P., Lieske J.C., Jackson M.E., Williams J.C. Jr., McCollough C.H. Noninvasive differentiation of uric acid versus non-uric acid kidney stones using dual-energy CT. Acad Radiol. 2007;14:1441–1447.

34. Sfoungaristos S., Kavouras A., Katafigiotis I., Perimenis P. Role of white blood cell and neutrophil counts in predicting spontaneous stone passage in patients with renal colic. Bju Int. 2012;110:339–345.

35. Graser A., Johnson T.R., Hecht E.M., Becker C.R., Leidecker C., Staehler M., Stief C.G., Hildebrandt H., Godoy M.C., Finn M.E., Stepansky F., Reiser M.F., Macari M. Dual-energy CT in patients suspected of having renal masses: can virtual nonenhanced images replace true nonenhanced images? Radiology. 2009;252:433–440.

36. Henzler T., Fink C., Schoenberg S.O., Schoepf U.J. Dual-energy CT: radiationdose aspects. AJR Am J Roentgenol. 2012;199:16–25.

37. Silva A.C., Morse B.G., Hara A.K., Paden R.G., Hongo N., Pavlicek W. Dual-energy (spectral) CT: applications in abdominal imaging. Radiographics. 2011;31:1031–1050.

urologyjournal.ru

Двухэнергетическая компьютерная томография в диагностике мочекаменной болезни » Библиотека врача

Цель исследования: оценить диагностические возможности двухэнергетической КТ (ДЭКТ) в определении состава мочевых камней in vivo.
Материалы и методы. Обследован 91 пациент с мочекаменной болезнью. Среди них были 68 (75%) мужчин и 23 (25%) женщины, возраст пациентов варьировался от 20 до 70 лет (средний возраст –
42,7 года). Всем пациентам до операции проводили ДЭКТ с целью прогнозирования химического состава мочевых камней in vivo. Дистанционная литотрипсия выполнена в 53 (58,2%) наблюдениях, контактная уретеролитотрипсия – в 18 (19,7%) и чрескожная нефролитотомия – в 20 (22,1%). В послеоперационном периоде камни или их фрагменты были подвергнуты комплексному физико-химическому исследованию (рентгенофазовый анализ, электронная микроскопия, инфракрасная спектроскопия).
Результаты. У 6 (6,6%) пациентов были обнаружены коралловидные камни, у 15 (16,5%) – камни чашечек, у 17 (18,7%) – камни лоханочно-мочеточникового сегмента, у 22 (24,2%) – камни лоханки, у 31 (34,1%) – камни мочеточников, из них 24 (26,4%) камня в нижней трети мочеточника. Прогнозирование состава камня in vivo осуществляли на основании значения одного показателя – двухэнергетического отношения. Пороговые значения данного показателя для разного вида камней были взяты из литературы. Все камни были распределены в четыре группы: камни из вевеллита, Ca-содержащие камни без вевеллита, камни из мочевой кислоты, струвитные камни. При сравнении результатов определения состава камней на основании данных ДЭКТ и физико-химического анализа камней установлено, что в первой группе четыре камня были неверно отнесены к группе Ca-содержащих камней без вевеллита и три – к группе струвитных камней; во второй группе четыре камня были неверно отнесены к группе камней из вевеллита; в третьей группе один камень был неверно отнесен к группе струвитных камней; в четвертой группе неверно были определены два камня, из них один – к группе камней из вевеллита и один – к группе конкрементов из мочевой кислоты. С целью повышения диагностической ценности ДЭКТ проведен комплексный анализ пяти специфических показателей ДЭКТ (плотность камня при 135 кВ, эффективное атомное число камня, двухэнергетическое отношение, двухэнергетический индекс, двухэнергетическая разность) с применением дискриминантного анализа. Чувствительность, специфичность и общая точность ДЭКТ при использовании одного показателя, двухэнергетическое отношение (ДЭО), составили для вевеллита 83,3; 89,8 и 86,8%, для Ca-содержащих камней без вевеллита – 88,2, 92,9 и 91,2%; для камней из мочевой кислоты – 90, 98,8 и 97,8%, для струвитных камней – 60, 95,3 и 93,4% соответственно; при использовании дискриминантного анализа: для вевеллита –95,2, 89,8 и 92,3%, для Ca-содержащих камней без вевеллита – 85,3, 96,4 и 92,3%, для камней из мочевой кислоты и струвитных камней – 100, 100 и 100% соответственно.
Заключение. Проведение ДЭКТ в предоперационном периоде служит высокоинформативным способом оценки химического состава камней. Полученные данные ДЭКТ от больных мочекаменной болезнью позволяют оптимизировать тактику оперативного лечения и обеспечивать индивидуальный подход к проведению метафилактики с учетом вида камнеобразования.

Введение. На сегодняшний день мочекаменная болезнь (МКБ) остается одним из самых распространенных урологических заболеваний, которым страдает около 3% населения планеты. В течение последних десятилетий отмечается рост заболеваемости МКБ как у мужчин, так и у женщин. В России доля МКБ среди всех урологических заболеваний составляет 32,4%. Данное заболевание стало одной из главных проблем здравоохранения, поскольку многим пациентам необходимо стационарное лечение. Так, например, в России 30–40% мест в урологических отделениях приходится на больных МКБ. Тактика лечения МКБ: цитратный литолиз, дистанционная литотрипсия (ДЛТ), чрескожная нефролитотомия (ЧНЛТ), контактная уретеролитотрипсия (КУЛТ) или динамическое наблюдение, определяется локализацией, размерами, плотностью и составом камня. Почти у 50% этих пациентов отмечаются клинические рецидивы МКБ по крайней мере один раз в жизни [1, 2]. С учетом актуальности данного заболевания разработка новых методов диагностики, лечения и профилактики (метафилактики) приобретает огромную социальную значимость. Данные о физико-химическом составе мочевых камней представляют важную информацию о метаболизме и являются одними из определяющих в выборе профилактических мер, терапии, а также в прогнозировании результатов оперативного лечения [3, 4]. Так, известно, что фрагментация цистиновых камней, фосфата кальция и вевеллита при дистанционной литотрипсии сопровождается образованием относительно больших фрагментов по сравнению с ДЛТ камней других составов (струвит, дигидрат оксалата кальция и т.д.) [5–9].

В настоящее время в урологическую практику активно внедряется новая методика МСКТ – двухэнергетическая компьютерная томография (ДЭКТ). В ее основе лежит использование источников, способных генерировать излучение на разных уровнях энергии, и датчиков, способных дифференцировать это излучение. Данные, получаемые при помощи ДЭКТ, позволяют дать характеристику камней на основе не только плотности, но и элементарного состава и энергии поглощаемого пучка фотонов. Указанная методика впервые была описана в 1970-х гг., но ввиду технического несовершенства старых томографов ее широкое применение в повседневной клинической практике началось лишь с 2006 г. [10–15]. В работе врача-уролога ДЭКТ используется для определения физико-химического состава мочевых конкрементов in vivo с целью последующего планирования оптимальной тактики лечения [16–18].

В процессе ДЭКТ происходит получение определенных данных, на основе которых выполняется оценка состава камней, а именно:

  • двухэнергетический индекс (ДЭИ)=(Х низкий кВ – Х высокий кВ)/(Х низкий кВ+Х высокий кВ+2000), где Х низкий кВ – плотность камня в HU при низком уровне энергии, Х высокий кВ – плотность при высоком уровне энергии [19];
  • двухэнергетическое отношение (ДЭО)=(плотность камня на низкоэнергетическом изображении/плотность на высокоэнергетическом изображении) [20];
  • двухэнергетическая разность (ДЭР)=(плотность камня на низкоэнергетическом изображении – плотность на высокоэнергетическом изображении) [21];
  • Zeff – эффективное атомное число абсорбирующего материала [22].

На основании данных проанализированной литературы можно с уверенностью утверждать, что ДЭКТ высокоинформативна в дифференцировке камней из мочевой кислоты и Ca-содержащих камней [23, 24]. В то же время недостаточно изучена информативность показателей ДЭКТ для более подробной характеристики состава Ca-содержащих камней и выявления редких видов конкрементов – цистиновых и струвитных.

К наиболее часто применяемым показателям классификации камней при ДЭКТ относятся ДЭО и Zeff. Например, в исследованиях [21, 25, 26] показатель ДЭО для к...

1. Lopatkin N.A., Dzeranov N.K. 15-year experience of ESWL in urolithiasis treatment. Materials of Russian urology society, Sochi, 2003. P. 5–25. Russian (Лопаткин Н.А., Дзеранов Н.К. 15-летний опыт применения ДЛТ в лечении МКБ. Материалы Пленума правления Российского общества урологов. Сочи. 2003. С. 5–25).

2. Ferraro P.M., Robertson W.G., Johri N., et al. A London experience 1995–2012: demographic, dietary and biochemical characteristics of a large adult cohort of patients with renal stone disease. QJM 2015;108:561–568.

3. Alyaev Yu.G., Rudenko V.I., Gazimiev M.-S.A. Urolithiasis. Actual problems of diagnosis and treatment choice. «Triada», Moskva. 2006. C. 10–16. Russian (Аляев Ю.Г., Руденко В.И., Газимиев М.-С.А. Мочекаменная болезнь. Актуальные вопросы диагностики и выбора метода лечения. «Триада», Москва, 2006. C. 10–16).

4. Ngo T.C., Assimos D.G. Uric acid nephrolithiasis: recent progress and future directions. Rev Urol. 2007;9:17–27.

5. Dretler S.P. Stone fragility-a new therapeutic distinction. J Urol. 1988;139:1124–1127.

6. Pittomvils G., Vandeursen H., Wevers M. et al. The influence of internal stone structure upon the fracture behaviour of urinary calculi. Ultrasound Med Biol. 1994;20:803–810.

7. Rutchik S.D., Resnick M.I. Ureteropelvic junction obstruction and renal calculi: pathophysiology and implications for management. Urol Clin North Am. 1998;25:317–321.

8. Saw K.C., Lingeman J.E. Management of calyceal stones. AUA Update Series. 1999;20:154–159.

9. Zhong P., Preminger G.M. Mechanisms of differing stone fragility in extracorporeal shockwave lithotripsy. J Endourol. 1994;8(4):263–268.

10. Hounsfield G.N. Computerized transverse axial scanning (tomography). Description of system. Br J Radiol. 1973;46:1016–1022.

11. Alvarez R.E., Macovski A. Energy-selective reconstructions in x-ray computerized tomography. Phys Med Biol. 1976;21(5):733–744.

12. Macovski A., Alvarez R.E., Chan J.L., Stonestrom J.P., Zatz L.M. Energy dependent reconstruction in x-ray computerized tomography. ComputBiol Med. 1976;6(4):325–336.

13. Johnson T.R., Krauss B., Sedlmair M., et al. Material differentiation by dual energy CT: initial experience. Eur Radiol. 2007;17(6):1510–1517.

14. Flohr T.G., McCollough C.H., Bruder H. et al. First performance evaluation of a dual-source CT (DSCT) system. Eur Radiol. 2006;16:256–268.

15. Graser A., Johnson T.R., Chandarana H., Macari M. Dual energy CT: preliminary observations and potential clinical applications in the abdomen. Eur Radiol. 2009;19(1):13–23.

16. Kapanadze L.B., Serova N.S., Rudenko V.I. application of dual-energy computer tomography in diagnostics of urolithiasis. REJR. 2017;7(3):165–173. Russian (Капанадзе Л.Б., Серова Н.С., Руденко В.И. Аспекты применения двухэнергетической компьютерной томографии в диагностике мочекаменной болезни. Российский электронный журнал лучевой диагностики. 2017;7(3):165–173).

17. Kapanadze L.B., Ternovoy S.K., Rudenko V.I., Serova N.S. Clinical implications of dual-energy computed tomography in the diagnosis and treatment of urolithiasis. Urologiia. 2018;1:143–149. Russian (Капанадзе Л.Б., Терновой С.К., Руденко В.И., Серова Н.С. Клиническое значение в диагностике и лечении мочекаменной болезни. Урология. 2018;1:143–149).

18. Martov A.G., Mazurenko D.A., Klimkova M.M., Sinitsyn V.E., Nersisyan L.A., Gadzhiev N.K. Dual energy computed tomography in diagnosis of urolithiasis: a new method for determining the chemical composition of urinary stones. Urologiia. 2017;3:98–103. Russian (Мартов А.Г., Мазуренко Д.А., Климкова М.М., Синицын В.Е., Нерсисян Л.А., Гаджиев Н.К. Двухэнергетическая компьютерная томография в диагностике мочекаменной болезни: новый метод определения химического состава мочевых камней. Урология. 2017;3: 98–103).

19. Patel T. et al. Skin to stone distance is an independent predictor of stone-free status followingshockwave lithotripsy. J Endourol. 2009;23:1383.

20. Primak A.N., Ramirez Giraldo J.C., Liu X., Yu L., McCollough C.H. Improved dual-energy material discrimination for dual-source CT by means of additional spectral filtration. Med Phys 2009;36(4):1359–1369.

21. Matlaga B.R., Kawamoto S., Fishman E. Dual source computed tomography: a novel technique to determine stone composition. Urology. 2008;72(5):1164–1168.

22. Kulkarni N.M., Eisner B.H., Pinho D.F., Joshi M.C., Kambadakone A.R., Sahani D.V. Determination of renal stone composition in phantom and patients using single-source dual-energy computed tomography. J Comput Assist Tomogr. 2013;37(1):37–45.

23. Spek A., Strittmatter F., Graser A., Kufer P., Stief C., Staehler M. Dual energy can accurately differentiate uric acid-containing urinary calculi from calcium stones. World J Urol. 2016;34(9):1297–1302.

24. Zheng X. et al. Dual-energy computed tomography for characterizing urinary calcified calculi and uric acid calculi: A meta-analysis. Eur J Radiol. 2016;85:1843.

25. Hidas G., Eliahou R., Duvdevani M., Coulon P., Lemaitre L., Gofrit O.N.,Pode D., Sosna J. Determination of renal stone composition with dual-energy CT: in vivo analysis and comparison with x-ray diffraction. Radiology. 2010;257(2):394–401.

26. Thomas C., Heuschmid M., Schilling D., Ketelsen D., Tsiflikas I., Stenzl A.,Claussen C.D., Schlemmer H.P. Urinary calculi composed of uric acid, cystine, and mineral salts: differentiation with dual-energy CT at a radiation dose comparable to that of intravenous pyelography. Radiology. 2010;257(2):402–409.

27. Acharya S., Goyal A., Bhalla A.S., Sharma R., Seth A., Gupta A.K. In vivo characterization of urinary calculi on dual-energy CT: going a step ahead with sub-differentiation of calcium stones. ActaRadiol. 2015;56(7):881–889.

28. Ferrero A., Montoya J.C., Vaughan L.E., Huang A.E., McKeag I.O., Enders F.T.,Williams J.C. Jr, McCollough C.H. Quantitative Prediction of Stone Fragility From Routine Dual Energy CT: Ex vivo proof of Feasibility. AcadRadiol. 201623 (12):1545–1552.

29. Habashy D., Xia R., Ridley W., Chan L., Ridley L. Impact of dual energy characterization of urinary calculus on management. J Med Imaging RadiatOncol. 2016;60(5):624–631.

30. Largo R., Stolzmann P., Fankhauser C.D., Poyet C., Wolfsgruber P., Sulser T.,Alkadhi H., Winklhofer S. Predictive value of low tube voltage and dual-energy CT for successful shock wave lithotripsy: an in vitro study. Urolithiasis. 2016;44(3):271–276.

А в т о р д л я с в я з и: Л. Б. Капанадзе – к.м.н., ассистент кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии
лечебного факультета ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И. М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Москва, Россия; e-mail: [email protected]

lib.medvestnik.ru

новый метод определения химического состава мочевых камней » Библиотека врача

«Золотым» стандартом диагностики мочекаменной болезни является нативная компьютерная томография, позволяющая с высокой точностью определять локализацию и размер мочевых камней. Однако этот метод визуализации обладает ограниченными возможностями в определении химического состава конкрементов. Недавно вошедший в практику метод двухэнергетической компьютерной томографии, основанный на получении изображений на двух разных уровнях энергии, показал высокий уровень эффективности при определении состава мочевых камней. Обзор посвящен принципам и методам выполнения двухэнергетической компьютерной томографии на разных сканерах. Проанализированы результаты применения этого метода для диагностики мочекаменной болезни, определения химического состава камней; рассмотрены ограничения и сложности, возникающие при его использовании.

Мочекаменная болезнь (МКБ) – распространенное заболевание, которым страдают 4–20% населения [1]. Более того, за последние 10 лет наметилась тенденция к росту заболеваемости уролитиазом, причем как среди мужчин, так и среди женщин. В частности, это может быть связано с увеличением количества белка в рационе питания [2, 3]. С учетом высокой инцидентности и частоты рецидивов уролитиаза (до 50%) создание и внедрение точных и при этом экономически эффективных методов диагностики МКБ помимо медицинского значения приобретает и социальную значимость [4].

Наиболее часто встречаются мочевые камни (до 90% случаев), состоящие из оксалатов кальция (моно- и дигидратов) и фосфатов. До 10% мочевых камней состоят из солей мочевой кислоты (уратный уролитиаз) [5]. Заметно в меньшем количестве представлены конкременты, состоящие из цистина (1–2%), и камни иного химического состава, в том числе смешанные.

Этиология камнеобразования для каждого химического состава многофакторная. Она определяется уровнем pH мочи, диетой, сопутствующими заболеваниями, нарушениями метаболизма и др. Химический состав камней имеет большое значение при определении этиологии и патогенеза МКБ и, соответственно, выбора метода лечения, а также для метафилактики уролитиаза. Например, в работе [6] была выявлена связь химического состава конкрементов, не содержащих кальций, с соответствующими типами метаболических нарушений, при том что у пациентов с кальциевыми камнями имелись гетерогенные нарушения.

Лечение МКБ в остром периоде при развитии почечной колики (обструкции мочевых путей конкрементом) состоит из терапии (адекватное обезболивание с помощью нестероидных противовоспалительных препаратов, использование α-адреноблокаторов) и инвазивных методов лечения, таких как дистанционная ударно-волновая литотрипсия (ДУВЛ), чрескожная пункционная нефролитотрипсия и уретероскопия (с проведением уретеролитотрипсии и/или уретеролитоэкстракции) [4]. Выбор метода лечения зависит от разных факторов, например от размера и локализации камня. Немаловажен и химический состав мочевого камня.

К примеру, уратные камни, имея сравнительно низкую плотность, хорошо разрушаются с помощью ДУВЛ. При этом в 70–80% случаев они растворяются в ходе перорального хемолиза, что безусловно предпочтительнее, чем применение инвазивных методов лечения [7]. Оксалатные камни также довольно эффективно разрушаются посредством ДУВЛ, а для цистиновых камней и брушитов, имеющих высокую плотность, этот метод лечения не подходит [8].

Точное определение химического состава камней необходимо и при первичной диагностике уролитиаза, и при его рецидивах, так как важно оценить, имеются ли изменения в составе конкремента, – это может повлиять на дальнейшую тактику лечения.

Наиболее важную роль в диагностике МКБ играют методы визуализации.

Цель такой диагностики:

  1. обнаружение конкрементов и определение их локализации в мочевой системе;
  2. измерение размеров конкрементов;
  3. оценка химического состава конкрементов.

Нативная компьютерная томография (КТ) начала постепенно вытеснять обзорную и внутривенную урографию (раньше они были методом выбора), так как она обладает такими преимуществами, как высокая скорость выполнения, отсутствие необходимости применять контрастный препарат, диагностика других заболеваний мочевой системы (к примеру, опухолей и аномалий развития) [9]. Кроме того, КТ характеризуется очень высокой чувствительностью и специфичностью при диагностике мочевых камней: выше 95 и 96% соответственно. Также она позволяет оценивать такие важные характеристики конкрементов, как их размер, форма и локализация в мочевыделительной системе. Эти данные необходимы для определения тактики лечения пациентов [9]. На сегодняшний день КТ стала стандартным методом обследования пациентов с почечной коликой [10]. Хотя стандартная моноэнергетическая КТ показала сравнительно высокую эффективность при определении химического состава камней in vitro (до 80%), в исследованиях in vivo результаты оказались не так хороши [11]. Высокую информативность моноэнергетическая КТ демонстрирует при диагностике камней, состоящих из кальция оксалата моногидрата, брушитовых и цистиновых камней, тогда как при другом химическом составе конкрементов она ниже. В итоге, обладая рядом преимуществ, КТ не позволяет с достаточной точностью определять химический состав мочевых камней. Обычно это делается после оперативного удаления конкрементов. Указанный недостаток в перспективе может нивелировать метод двухэнергетической КТ. Концепция этого метода диагностики, заключающаяся в сканировании на двух энергетических уровнях, возникла еще на заре эры КТ. При этом технология одновременного сканирования получила активное развитие сравнительно недавно [9]. При двухэнергитической КТ сканирование проводится c помощью двух лучевых пучков – низкой и высокой энергии. Далее выполняется процессинг полученных данных, что дает возможность дифференцировать ткани одинаковой электронной плотности за счет разницы в степени абсорбции фотонов [12–14]. Такой подход позволяет помимо стандартной для КТ информации получить сведения о химическом составе мочевых камней. Так, например, по данным двухэнергетической КТ можно дифференцировать уратные и неуратные камни [15]. Есть основания предполагать, что двухэнергетическая КТ в будущем сможет заменить традиционную и станет стандартом в диагностики МКБ [16].

Общие принципы метода двухэнергетической КТ

При проведении обычной моноэнергетической КТ используется единственный лучевой пучок, который передается в пиковых киловольтах (кВп) для последующей интерпретации получаемого изображения. При этом в полученном изображении отражается ослабление уровня сигнала, которое выражается в единицах Хаусфилда как результат воздействия материалспецифичных факторов (атомарный состав, плотность и толщина) [17].

В связи с этим два разных по химическому составу вещества по результатам моноэнергетического исследования могут иметь одинаковые значения коэффициента ослабления сигнала, а это значит, что их невозможно дифференцировать друг от друга. При этом любое вещество будет обладать разным уровнем ослабления сигнала при получении изображения на низком и высоком уровнях кВп. Это приводит к изменениям в ослаблении сигнала в том случае, когда отображение происходит в двух заданных пучках лучевой энергии [15]. Такой эффект связан с тем, что при низком уровне кВп (20–50 кВ) происходит полное поглощение рентгеновских лучей, а это значит, что фотоэлектронный эффект становится главным фактором при определении материала, ослабляющего рентгеновский сигнал. На высоком уровне кВп (50–150 кВ) основное влияние на определение ослабления рентгеновского сигнала оказывает комптоновское рассеивание. Сканирование на двух энергетических уровнях дает возможность получать разные коэффициенты ослабления сигнала, определяя при этом различные химические составы. Регистрация спектра низкой и высокой энергии и реконструкция изображения с двух отдельных слоев позволяют избавляться от необходимости использования двух отдельных лучевых пучков. Разделение спектра между низко- и высокоэнергетическим потоком рентгеновского излучения, точная временная регистрация и пространственная корреляция влияют на степень разделения материалов.

Идея определения химического состава конкрементов при помощи КТ-сканирования на двух энергетических уровнях с процессингом полученных визуальных данных возникла довольно давно. H. Mitcheson и соавт. [18] продемонстрировали эффективность этого метода диагностики для дифференцировки уратных, струвитных и цистиновых мочевых камней.

Исследования in vitro показали хорошие результаты, однако распространению метода помешала повышенная лучевая нагрузка на пациента, так как проводилось два последовательных сканирования, после чего полученные данные объединялись. Ограничивали применение метода и артефакты, которые возникали из-за движения объектов. Техническое совершенствование компьютерных томографов сделало развитие метода двухэнергетической КТ возможным за счет того, что теперь доза облучения практически не превышает таковую при выполнении традиционной моноэнергетической КТ брюшной полости.

На данный момент двухэнергетическую КТ можно выполнять по трем различным методикам в зависимости от используемого компьютерного томографа [19]. В основе методики, разработанной Siemens Medical Solutions, лежит применение двух рентгеновских трубок (dual source imaging), которые работают одновременно посредством сканирования на двухволновых 64- или 128-срезовых томографах (Somatom Definition и Somatom Definition Flash) с коллиматорами 0,625/1 мм. Эти рентгеновские трубки располагаются под углом 90° относительно друг друга, вследствие чего зона диагностической визуализации получается маленькой – 26 см при использовании аппарата Siemens SOMATOM Definition и 33 см на томографе SOMATOM Definition Flash. Трубки работают в двух режимах: 140/80 и 140/100 кВп.

Вторую методику разработала Philips Healthcare, в ее основе лежит применение компьютерных томографов с двойным слоем детекторов (сэндвич-слой). При этом используется одна рентгеновская трубка, генерирующая высокоэнергетическое излучение (120 или 140 кэВ). Детектор также имеет два уровня: нижний слой поглощает высокоэнергетические фотоны, верхний – основную часть низкого энергетического спектра (примерно 50% луча). Информация из верхнего и нижнего слоев обрабатывается по отдельности, за счет чего формируется два разных изображения. При использовании этого подхода нет нужды в создании низко- и высокоэнергетических лучевых потоков. Двухслойный компьютерный томограф Philips (Brilliance 64) использует 32-срезовый сканер с 64 электронными каналами (по 2 на каждый двухслойный элемент детектора) и характеризуется срезами толщиной 0,625/1 мм и большим по сравнению с первой методикой полем визуализации (50 см).

Третью методику разработала компания GE Healthcare. Она заключается в применении 64-срезовых компьютерных томографов нового поколения. На них используется одна трубка с возможностью быстрого переключения между энергиями в 80 и 140 кВп (срезы толщиной 0,625/1,25 мм). Время переключения составляет примерно 0,4 мс.

Несмотря на то что механизмы работы двухэнергетических КТ различаются, обработка результатов исследования проста и одинакова для всех трех методик. Томограммы, которые получаются в результате исследования, демонстрируют химический состав конкрементов различными цветами. В большинстве случаев мочевые камни, отображающиеся красным цветом, являются уратами, а конкременты синего цвета имеют другой состав.

Роль двухэнергетической КТ при диагностике МКБ по сравнению с моноэнергетической КТ

Выше уже было сказано, КТ на сегодняшний день остается методом выбора при диагностике МКБ. С помощью нативной КТ можно получить данные о плотности конкремента, которая коррелирует с его химическим составом. Однако эта методика не позволяет с достаточной точностью различать камни с разными фенотипическими характеристиками. В работе G. Manglaviti и соавт. [20] показано, что при выполнении КТ камни из мочевой кислоты достоверно отличаются по уровню сигнала от конкрементов другого химического состава, но при этом имеется частичное перекрытие в уровне сигналов с другими фенотипами [20]. E. Wisenbaugh и соавт. также описали подобный феномен и пришли к выводу, что КТ не может использоваться для дифференцирования уратных и неуратных конкрементов, так как в 60% случаев состав определяется неправильно [21]. Помимо этого в исследовании [22] было установлено, что эффективность оценки химического состава мочевых камней определяется, в частности, типом томографа, что в свою очередь объясняет разницу в получаемых с помощью моноэнергетической КТ данных в исследованиях разных авторов.

Вышеперечисленные факторы предрасполагают к активному использованию двухэнергетической КТ для определения химического состава конкрементов. Эффективность такого подхода оценивалась как в исследованиях in vitro и in vivo, так и при прямом сопоставлении результатов моно- и двухэнергетической КТ. В ходе исследований in vitro были получены обнадеживающие результаты. Сначала были получены уровни сигналов для конкрементов разного химического состава. X. Li и соавт. [23] оценили уровни сигналов конкрементов семи фенотипов. Несмотря на то что имелось небольшое перекрытие между уровнями сигналов фосфатов кальция и брушитов, моногидратных и дигидратных оксалатов кальция, струвитных и цистиновых камней, в целом уровень сигналов всех 7 фенотипов конкрементов статистически значимо отличался в том случае, если исследование выполнялось при 50 кэВ. Исследования J. Wang и соавт. [24] продемонстрировали, что чувствительность оценки состава мочекислых камней в фантоме (in vitro) равна 100%, но она сильно снижается, если применять йодсодержащее контрастное вещество.

Необходимо отметить, что, несмотря на то что в исследованиях in vitro показаны высокие уровни чувствительности и специфичности при оценке химического состава мочевых камней, данные исследований in vivo не всегда полностью коррелируют с ними. Поэтому данные исследования in vitro нельзя в полной мере экстраполировать на живой объект.

В последующем в различных работах была продемонстрирована высокая эффективность двухэнергетической КТ и для диагностики in vivo химического состава мочевых камней. G. Hidas и соавт. [12] 27 пациентам, страдавшим МКБ, выполнили предоперационную двухэнергетическую КТ и in vitro рентгенологический дифракционный анализ удаленных мочевых камней. По результатам сопоставлений показано, что двухэнергетическая КТ позволяет определять химический состав камней почек с точностью 82%. Кроме того, было установлено, что данный метод не дает возможности идентифицировать инфекционные конкременты, так как их сигнал пересекается с таковым кальциевых конкрементов. В другой работе [20], в которую вошли 49 пациентов с МКБ, 45 из 49 наблюдений in vivo анализов химического состава конкрементов с помощью двухэнергетической КТ оказались точными. С. И. Жестовской и соавт. [25] с помощью двухэнергетической КТ (сканер Discovery 750 HD) был определен химический состав 15 конкрементов in vivo (после оперативного удаления камней) и проведено сравнение с данными инфракрасной спектрометрии – результаты совпали в 87% случаев. S. Achraya и соавт. [26] провели ретроспективный анализ данных in vivo исследований состава 114 мочевых камней, сделав упор на эффективности дифференцирования разных типов конкрементов, имеющих в своем составе кальций. В работе была продемонстрирована высокая точность выявления мочекислых конкрементов, были оценены кальцийсодержащие и цистиновые конкременты. При этом кальцийсодержащие камни были разделены на моно- и дигидраты оксалата кальция и апатиты. Авторы пришли к выводу, что двухэнергетическая КТ может использоваться для in vivo выявления резистентных к ДУВЛ конкрементов из моногидрата оксалата кальция.

Эффективность двухэнергетической КТ для дифференцировки уратных и неуратных камней определили в своей работе A. Srek и соавт. [27]. Для этого после операции удаленные мочевые камни подвергались контрольной инфракрасной спектроскопии. По результатам исследования 213 мочевых камней чувствительность и специфичность метода составили 98,4 и 98,1% соответственно. Лучевая нагрузка при этом практически не превышала таковую при традиционной КТ, составив в среднем 4,18 мЗв.

В работе [28] оценивали химический состав мочевых камней у пациентов с разной массой тела. Продемонстрировано, что двухэнергетическая КТ дает возможность с точностью 79,1% различать конкременты разного химического состава у больных разных весовых категорий [28].

X. Li и соавт. [23], ретроспективно сравнив традиционную и двухэнергетическую КТ, показали, что при двухэнергетической КТ реже встречается частичное совпадение уровней сигналов у 7 различных типов камней. E. Wisenbaugh и соавт. [21] в слепом проспективном исследовании сравнили точность in vitro оценки фенотипов 32 мочевых камней при помощи моно- и двухэнергетической КТ. Показано, что двухэнергетическая КТ лучше подходит для оценки состава конкрементов, в том числе и для дифференцировки неуратных конкрементов от уратных (точность определения составила 93 и 40% соответственно) [21]. При помощи традиционной моноэнергетической КТ определить состав мочевых камней удалось в 52% случаев, а с помощью двухэнергетической КТ – в 74%.

Помимо сравнения эффективности моно- и двухэнергитической КТ оценивались и такие важные показатели, как время, необходимое для обследования пациента, экономическая составляющая, лучевая нагрузка и т.п. Установлено, что по этим показателям двухэнергетическая КТ не уступает традиционной. М. Jepperson и соавт. [30] проанализировали данные 16 пациентов с известным химическим составом конкрементов, при этом интерпретация результатов двухэнергетической КТ выполнена 14 экспертами, обладающими разным уровнем практики. Точность оценки состава конкрементов с помощью двухэнергетической КТ оказалась в два раза выше, чем при оценке с помощью традиционных единиц Хаусфилда, а затрачиваемое на это время примерно в два раза меньше (87 и 45%, 21 и 47 с соответственно). Другим выводом исследования оказалось то, что опыт экспертов, оценивавших результаты исследования, никак не сказался на скорости и точности анализа.

Суммируя имеющиеся данные, можно заключить, что двухэнергетическая КТ – высокоэффективный метод определения химического состава мочевых камней, при этом простой в освоении. И несмотря на большую точность методики, интерпретация полученных результатов занимает меньше времени, чем при традиционной КТ. Кроме того, методика позволяет анализировать химический состав мочевых камней врачам, обладающим разным опытом.

Проблемы, возникающие при проведении двухэнергетической КТ для определения состава мочевых камней

Использование двухэнергетической КТ в диагностике уролитиаза в течение последних 10 лет позволило собрать данные, указывающие на ограничения метода, из-за которых возникают диагностические ошибки. M. Jepperson и соавт. [31] провели анализ более чем 1200 случаев применения двухэнергетической КТ у пациентов, страдающих МКБ, поставив задачу выявить ограничения метода и разработать способы их преодоления. Постпроцессинговая обработка результатов двухэнергетической КТ почек выполнена с помощью программы Syngo (VE36A, «Siemens Healthcare»). Среди ограничений использования метода при МКБ отмечены неполная характеристика конкрементов диаметром менее 3 мм; маленькая зона визуализации; неточная характеристика окружающих материалов и изображения дренажных устройств, что может оказать влияние на результат исследования и привести к получению неверного результата. Авторы заключили, что с помощью двухэнергетической КТ можно оценить состав мочевых камней и на основании этого выбрать оптимальную тактику лечения пациента. «Подводные камни» встречались нечасто, а при наличии понимания со стороны диагноста их количество и вовсе может быть сведено к минимуму. Возможно, что при дальнейшем развитии метода можно будет полностью справиться с этими ограничениями и недостатками [30].

I. Ограничения по размеру камней

Выше уже было показано, что двухэнергетическая КТ дает возможность с высокой точностью, близкой к 100%, определять химический состав мочевых камней в том случае, если их размер превышает 3 мм. При этом имеются факторы, способные снижать специфичность исследования. Наиболее важные из них – избыточная масса тела и размеры конкремента менее 3 мм [32]. Так, при определении химического состава мочевых камней размером менее 3 мм in vitro в большом фантоме специфичность метода двухэнергетической КТ составила 82% [33]. Необходимо сказать, что эти работы выполнялись на двухэнергетических КТ-сканерах первого поколения. С появлением сканеров второго поколения точность метода повысилась, но даже с учетом этого 100%-ной точности для камней размером менее 3 мм достичь не удается. С другой стороны, конкременты такого размера редко вызывают обструкцию мочевых путей, обычно не требуя выполнения инвазивного лечения [34]. Знать об этих ограничениях двухэнергетической КТ при определении состава маленьких конкрементов очень важно.

II. Зона визуализации

При выполнении двухэнергетической КТ необходимо получение данных от высоко- и низкоэнергетического пучков. Одним из технических ограничений исследования при помощи двух источников излучения является то, что зона визуализации в трубке B составляет 33 см, что меньше аналогичного показателя в трубке А, равного 50 см. Для того чтобы выполнить точный анализ, важна минимальная зона перекрытия между показателями высокой и низкой энергии. Вследствие этого периферическая часть зоны визуализации трубки B «вырезается», при этом анализируется область на 5 мм меньше, чем реальный размер зоны трубки В [35]. В результате те конкременты, которые попадают в периферию зоны визуализации трубки B, проанализировать не представляется возможным. Сканеры первого поколения обладали зоной визуализации от 26 см, из-за чего возникали некоторые сложности в правильном расположении пациента, чтобы в зону исследования попали интересующие органы [35]. На сканерах второго поколения предполагалось наличие такой же проблемы, однако исследование [30] показало, что при имеющемся размере зоны визуализации искажение клинического диагноза оказывается минимальным. Расстояние между почками практически всегда составляет 33 см, не завися при этом от окружности талии пациента. В связи с этим одним из ключевых моментов при проведении двухэнергетической КТ являются корректная центровка пациента внутри томографа, а также контроль над тем, чтобы почки находились в зоне сканирования на момент начала исследования.

III. Ошибки в характеристике камней и их мимикрия

Неточности и ошибки при использовании двухэнергетической КТ могут возникать в тех случаях, если у пациента установлен мочеточниковый стент или же нефростома. Тем не менее имеющиеся алгоритмы двухэнергетической КТ дают возможность представить стенты одним цветом, а конкременты – другим [16]. Такая возможность дает двухэнергетической КТ преимущество перед традиционной КТ в том, что касается наблюдения за пациентами, страдающими уролитиазом. Метод делает возможным выявление небольших фрагментов конкрементов на фоне установленных мочеточниковых стентов или нефростром. Однако, чтобы при определении характеристик стентов не возникали неточности, необходима оптимизация постпроцессинговой настройки оборудования. Если аппаратура настроена неверно, при определении химического состава конкрементов на фоне стента в процесс компьютерной обработки могут вовлекаться и материалы самого стента, что может стать причиной получения ошибочных данных. К примеру, некоторые фрагменты могут оказаться «замаскированными» стентом, а это в свою очередь может сильно повлиять на тактику лечения.

В работе [16] примерно у 5% пациентов были установлены мочеточниковые стенты, у половины из них по ходу стента имелись резидуальные фрагменты камня. Ошибки при анализе этих конкрементов с помощью двухэнергетической КТ были отмечены в 8% исследований. Своевременная проверка и оценка параметров аппаратуры позволяют нивелировать данный недостаток, исключив необходимость повторных КТ-обследований пациента. Помимо вышеуказанных недостатков нефростомические трубки и мочеточниковые стенты могут включать в свой состав рентгеноконтрастные материалы, вследствие чего они могут быть визуализированы в цвете, характерном для конкрементов из мочевой кислоты. В связи с этим необходимо с особым вниманием проводить двухэнергетичекую КТ у пациентов, которым установлены мочеточниковые стенты или нефростомические дренажи (или при наличии каких-то других инородных тел).

IV. Высокая доза облучения

Проведение двухэнергетической КТ сопряжено и еще с одной проблемой – увеличением лучевой нагрузки на пациента. Однако доза облучения зависит от использования различных технических средств (томограф с переключением киловольтажа обеспечивает более низкую лучевую нагрузку, чем детекторы с двойным слоем), протоколов и продолжительности сканирования. Имеющиеся на данный момент сведения не позволяют сделать окончательный вывод о величине лучевой нагрузки при выполнении двухэнергетической КТ. Это связано с тем, что во многих работах доза облучения указывалась без учета таких важнейших факторов, как дозопродолжительный результат, нормализация качества изображения, соотношение сигнал/помехи [36]. В работе [21] в среднем доза облучения при выполнении двухэнергетической КТ брюшной полости оказалась равной 13 мГр, что не превышает этот показатель при традиционной КТ. Что касается сканеров с переключением киловольтажа, то для них средняя лучевая нагрузка превысила 17,5 мГр. По сравнению с рутинной КТ брюшной полости доза облучения при двухэнергетической КТ на 20% выше, однако это значение не выходит за пределы норм, рекомендованных Американским радиологическим колледжем (не выше 25 мГр) [37]. С разработкой новых протоколов и развитием техники, вероятно, лучевая нагрузка при двухэнергетической КТ станет еще ниже.

На основе имеющихся данных можно сделать вывод, согласно которому двухэнергетическая КТ – активно развиваемая методика диагностики химического состава мочевых камней. Уже накоплено достаточно сведений, свидетельствующих о большом потенциале двухэнергетической КТ в деле анализа химического состава мочевых камней по сравнению с другими методами лучевой диагностики. Тем не менее предстоит провести немало исследований, направленных на оценку эффективности метода при анализе состава отдельных типов конкрементов, выявление оптимальных параметров сканирования, обработки и интерпретации изображений. Кроме того, пока не определено точное место двухэнергетической КТ в диагностике уролитиаза. Что касается работ в России – их единицы и выполнены они на небольших выборках.

1. Trinchieri A. Epidemiology of urolithiasis. Arch Ital Urol Androl. 1996;68:203–249.

2. Martov A.G., Penyukova I.V., Moskalenko S.A., Penyukov V.G., Penyukov D.V., Balykov I.S. Extracorporeal shockwave lithotripsy of stones in lower calices of kidney. Urologiia. 2013;3:10–17. Russian (Мартов А.Г., Пенюкова И.В., Москаленко С.А., Пенюков В.Г., Пенюков Д.В., Балыков И.С. Дистанционная ударно-волновая литотрипсия камней нижней группы чашечек почки. Урология. 2013;3:10–17).

3. Robertson W.G., Peacock M., Hodgkinson A. Dietary changes and the incidence of urinary calculi in the U.K. between 1958 and 1976. J Chron Dis. 1979;32:469–476.

4. Kapsargin F.P., Dyabkin E.V., Berezhnoy A.G. The modern surgical approaches to the treatment of urolithiasis. Novosti Khirurgii. 2013;21:101–106. Russian (Капсаргин Ф.П., Дябкин Е.В., Бережной А.Г. Современные подходы хирургического лечения мочекаменной болезни. Новости хирургии. 2013;21:101–106).

5. Worcester E.M., Coe F.L. Clinical practice. Calcium kidney stones. N Engl J Med. 2010;363:954–963.

6. Kourambas J., Aslan P., Teh C.L., Mathias B.J., Preminger G.M. Role of stone analysis in metabolic evaluation and medical treatment of nephrolithiasis. J Endourol. 2001;15:181–186.

7. Ngo T.C., Assimos D.G. Uric acid nephrolithiasis: recent progress and future directions. Rev Urol. 2007;9:17–27.

8. Kim S.C., Burns E.K., Lingeman J.E., Paterson R.F., McAteer J.A., Williams J.C. Jr. Cystine calculi: correlation of CT-visible structure, CT number, and stone morphology with fragmentation by shock wave lithotripsy. Urol Res. 2007;35 (6):319–324.

9. Andrabi Y., Patino M., Das C.J., Eisner B., Sahani D.V., Kambadakone A. Advances in CT imaging for urolithiasis. Indian J Urol. 2015;31:185–193.

10. Gerber G.S., Brendler C.B. Evaluation of the urologic patient: History, physical examination, and urinalysis. In: Wein A.J., Kavoussi L.R., Novick A.C., Partin A.W., Peters C.A. eds. Campbell-Walsh Urology. Vol 1. 10 ed. Philadelphia: Saunders Elsevier, 2012: 130.

11. Bellin M.F., Renard-Penna R., Conort P., Bissery A., Meric J.B., Daudon M., Mallet A., Richard F., Grenier P. Helical CT evaluation of the chemical composition of urinary tract calculi with a discriminant analysis of CT-attenuation values and density. Eur Radiol. 2004;14(11):2134–2140.

12. Hidas G., Eliahou R., Duvdevani M., Coulon P., Lemaitre L., Gofrit O.N., Pode D., Sosna J. Determination of renal stone composition with dual-energy CT: in vivo analysis and comparison with x-ray diffraction. Radiology. 2010;257:394–401.

13. Thomas C., Patschan O., Ketelsen D., Tsiflikas I., Reimann A., Brodoefel H., Buchgeister M., Nagele U., Stenzl A., Claussen C., Kopp A., Heuschmid M., Schlemmer H.P. Dual-energy CT for the characterization of urinary calculi: In vitro and in vivo evaluation of a low-dose scanning protocol. Eur Radiol. 2009;19:1553–1559.

14. Matlaga B.R., Kawamoto S., Fishman E. Dual source computed tomography: a novel technique to determine stone composition. Urology. 2008;72:1164–1168.

15. Stolzmann P., Kozomara M., Chuck N., Müntener M., Leschka S., Scheffel H., Alkadhi H. In vivo identification of uric acid stones with dual-energy CT: diagnostic performance evaluation in patients. Abdom Imaging. 2010;35:629–635.

16. Jepperson M.A., Thiel D.D., Cernigliaro J.G., Broderick G.A., Parker A.S., Haley W.E. Determination of ureter stent appearance on dual-energy computed tomography scan. Urology. 2012;80:986–989.

17. Johnson T.R., Krauss B., Sedlmair M., Grasruck M., Bruder H., Morhard D., Fink C., Weckbach S., Lenhard M., Schmidt B., Flohr T., Reiser M.F., Becker C.R. Material differentiation by dual energy CT: initial experience. Eur Radiol. 2007;17:1510–1517.

18. Mitcheson H.D., Zamenhof R.G., Bankoff M.S., Prien E.L. Determination of the chemical composition of urinary calculi by computerized tomography. J Urol. 1983;130:814–819.

19. Kraśnicki T., Podgórski P., Guziński M., Czarnecka A., Tupikowski K., Garcarek J., Marek Sąsiadek M. Novel clinical applications of dual energy computed tomography. Adv Clin Exp Med. 2012;21:831–841.

20. Manglaviti G., Tresoldi S., Guerrer C.S., Di Leo G., Montanari E., Sardanelli F., Cornalba G. In vivo evaluation of the chemical composition of urinary stones using dual-energy CT. AJR Am J Roentgenol. 2011;197(1):76–83.

21. Wisenbaugh E.S., Paden R.G., Silva A.C., Humphreys M.R. Dual-energy vs conventional computed tomography in determining stone composition. Urology. 2014;83:1243–1247.

22. Grosjean R., Daudon M., Chammas M.F., Jr, Claudon M., Eschwege P., Felblinger J., Hubert J. Pitfalls in urinary stone identification using CT attenuation values: are we getting the same information on different scanner models? Eur J Radiol. 2013;82:1201–1206.

23. Li X., Zhao R., Liu B., Yu Y. Gemstone spectral imaging dual-energy computed tomography: a novel technique to determine urinary stone composition. Urology. 2013;81 (4):727–730.

24. Wang J., Qu M., Duan X., Takahashi N., Kawashima A., Leng S., McCollough C.H. Characterisation of urinary stones in the presence of iodinated contrast medium using dual-energy CT: a phantom study. Eur Radiol. 2012;22 (12):2589–2596.

25. Zhestovskaja S.I., Kapsargin F.P., Zueva L.F., Alekseeva E.A. Determination of the chemical composition of urinary stones for early postoperative metaphylaxis. Aktual’nye voprosy urologii sbornik nauchnyh trudov V Kongressa urologov Sibiri s mezhdunarodnym uchastiem g. Krasnojarsk. 2016:287–290. Russian (Жестовская С.И., Капсаргин Ф.П., Зуева Л.Ф., Алексеева Е.А. Определение компонентного состава конкремента с целью ранней послеоперационной метафилактики. Актуальные вопросы урологии сборник научных трудов V Конгресса урологов Сибири с международным участием г. Красноярск. 2016:287–290).

26. Acharya S., Goyal A., Bhalla A.S. In vivo characterization of urinary calculi on dual-energy CT: going a step ahead with subdifferentiation of calcium stones. Acta Radiol. 2014;55:631–640.

27. Spek A., Strittmatter F., Graser A., Kufer P., Stief C., Staehler M. Dual energy can accurately differentiate uric acid-containing urinary calculi from calcium stones. World J Urol. 201634(9):1297–1302.

28. Qu M., Jaramillo-Alvarez G., Ramirez-Giraldo J.C., Liu Y., Duan X., Wang J., Vrtiska T.J., Krambeck A.E., Lieske J., McCollough C.H. Urinary stone differentiation in patients with large body size using dual-energy dual-source computed tomography. Eur Radiol. 2013;23(5):1408–1414.

29. Li X.H., Zhao R., Liu B., Yu Y.Q. Determination of urinary stone composition using dual-energy spectral CT: initial in vitro analysis. Clin Radiol. 2013;68:370–377.

30. Jepperson M.A., Ibrahim El-S.H., Taylor A. Accuracy and Efficiency of Determining urinary calculi composition using dual-energy computed tomography compared with hounsfield unit measurements for practicing physicians. Urology. 2014;84:561–564.

31. Jepperson M.A., Cernigliaro J.G., Sella D., Ibrahim E., Thiel D.D., Leng S., Haley W.E. Dual-energy CT for the evaluation of urinary calculi: image interpretation, pitfalls and stone mimics. Clin Radiol. 2013;68:е707–е714.

32. Stolzmann P., Kozomara M., Chuck N., Müntener M., Leschka S., Scheffel H., Alkadhi H. In vivo identification of uric acid stones with dual-energy CT: diagnostic performance evaluation in patients. Abdom Imaging. 2010;35:629–635.

33. Primak A.N., Fletcher J.G., Vrtiska T.J., Dzyubak O.P., Lieske J.C., Jackson M.E., Williams J.C. Jr., McCollough C.H. Noninvasive differentiation of uric acid versus non-uric acid kidney stones using dual-energy CT. Acad Radiol. 2007;14:1441–1447.

34. Sfoungaristos S., Kavouras A., Katafigiotis I., Perimenis P. Role of white blood cell and neutrophil counts in predicting spontaneous stone passage in patients with renal colic. Bju Int. 2012;110:339–345.

35. Graser A., Johnson T.R., Hecht E.M., Becker C.R., Leidecker C., Staehler M., Stief C.G., Hildebrandt H., Godoy M.C., Finn M.E., Stepansky F., Reiser M.F., Macari M. Dual-energy CT in patients suspected of having renal masses: can virtual nonenhanced images replace true nonenhanced images? Radiology. 2009;252:433–440.

36. Henzler T., Fink C., Schoenberg S.O., Schoepf U.J. Dual-energy CT: radiationdose aspects. AJR Am J Roentgenol. 2012;199:16–25.

37. Silva A.C., Morse B.G., Hara A.K., Paden R.G., Hongo N., Pavlicek W. Dual-energy (spectral) CT: applications in abdominal imaging. Radiographics. 2011;31:1031–1050.

А в т о р д л я с в я з и: Д. А. Мазуренко – к.м.н., доцент кафедры урологии и андрологии института последипломного профессионального образования ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А. И. Бурназяна ФМБА России, Москва, Россия;
e-mail: [email protected]

lib.medvestnik.ru

Двухэнергетическая мультисрезовая компьютерная томография в первичной диагностике смешанных камней мочевыделительной системы

Актуальность. Мочекаменная болезнь (МКБ), иначе называемая уролитиаз, является одним из самых распространенных и частых заболеваний в мире, чаще всего встречается у пациентов трудоспособного возраста. Заболеваемость в мире составляет не менее 3% и продолжает прогрессивно возрастать [1]. МКБ занимает одно из первых мест в России среди урологических заболеваний. Несмотря на успехи, достигнутые в последние годы при оказании помощи больным с данной патологией, вопросы диагностики, лечения и профилактики уролитиаза продолжают оставаться актуальными до настоящего времени. При этом в случаях отсутствия профилактических мероприятий почти у 50% больных отмечается рецидив камнеобразования [6].

В последние годы исследование проблемы уролитиаза вышло на качественно новую ступень развития. Это связано не только с мультидисциплинарным подходом к ее изучению, но и с использованием принципов доказательной медицины. Широта воззрений на этиологию и патогенез заболевания, разработка и применение высокотехнологичных методов диагностики и лечения позволили решить многие задачи, поставить новые вопросы и открыть перспективы дальнейших научных и практических изысканий [3].

Наряду с традиционными лабораторными методами диагностики уролитиаза получили распространение физические и физико-химические методы для определения фазового состава мочевых камней и химических характеристик мочи [2], что позволило уточнить и расширить представления о метаболическом состоянии пациентов с МКБ.

Изучение состава и структуры конкрементов, особенностей их разрушения может помочь урологам как в оптимизации схем лечения мочекаменной болезни, так и в предотвращении рецидива камнеобразования. Важную роль в определении этих параметров играют современные методы лучевой диагностики.

В настоящее время для диагностики камней в мочевыделительной системе доступны несколько видов исследований - ультразвуковое исследование, обзорная рентгенография, экскреторная урография. Однако у всех этих методов есть свои недостатки. Ультразвуковое сканирование редко позволяет обнаружить конкремент в мочеточнике, не позволяет определить плотность визуализирующихся камней в почках. Обзорная рентгенография не дает возможности диагностировать камни с небольшой плотностью, например, камни мочевой кислоты. Недостатком экскреторной урографии является возможность развития аллергической реакции на контрастное вещество.

В последнее время активно развивающаяся методика двухэнергетической мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) значительно расширила возможности современной урологии [4, 10]. По сравнению со стандартной (бесконтрастной) МСКТ данный метод более эффективен в определении химического состава уролитов [8, 9].

Методика вызывает интерес, и в нашей стране существуют отдельные публикации по данной тематике [5, 6]. Однако работы по данной теме пока еще немногочисленны.

Целью исследования стала оценка состава камней мочевыделительной системы методом двухэнергетической МСКТ.

Материалы и методы. Обследовано 30 пациентов (67% - мужчины, 33% - женщины) с одновременным наличием уратного и неуратного состава камней в различных отделах мочевыделительной системы.

Для определения состава камней всем больным выполнялась двухэнергетическая МСКТ на рентгеновском компьютерном томографе Aquilion Prime 160 (Toshiba), основанного на получении изображений на двух разных уровнях энергии (135 и 80 кВ). Измерялась плотность камней в единицах Хаунсфилда (HU) на двухэнергетических сканах. Анализ строения камней выполнялся полуавтоматически, с отображением результата на цветном графике, а также с определением средней автоматической плотности.

Преимущественной локализацией камней у обследованных пациентов были различные группы чашечек. В 50% случаев локализация уролитов в почках была двусторонняя. У одного пациента одновременно конкременты определялись в прилоханочном отделе левого мочеточника и чашечках обеих почек, еще у одного - в лоханке левой почки и чашечках правой почки. В 60% случаев количество уролитов было более 3.

Больным выполнялось клинико-лабораторное обследование в виде общего анализа мочи, мочевой кислоты в сыворотке крови, определялся индекс массы тела (ИМТ), для подтверждения химического состава использовались ИК-спектрометрия или рентгенофазовый анализ.

Статистическая обработка проводилась с использованием программы IBM SPSS Statistics 23.0. Во всех случаях использовали двусторонние варианты статистических тестов. Нулевую гипотезу отвергали при р<0,05.

Результаты и их обсуждение. При анализе полученных данных средняя плотность камней, измеренная в данной группе, составила 712,3±429,3 HU, автоматическая плотность - 869,7±418 HU. Возраст пациентов - от 27 до 82 лет (рис. 1). У 16 (53%) пациентов определялся повышенный индекс массы тела (ИМТ), что повышает риск формирования почечных камней (рис. 2). У 5 (16%) человек отмечалось ожирение, которое в последние годы считают важным фактором риска развития МКБ. Существует прямая корреляция между заболеваемостью уролитиазом и степенью избыточного веса и ожирения как у мужчин, так и у женщин. Отмечено, что частота МКБ у страдающих ожирением мужчин и женщин выше, чем у лиц с нормальным весом в 1,7 и в 2,2 раза соответственно [12]. Не уменьшился интерес к исследованию возможных эндогенных причин уролитиаза, в частности метаболического синдрома. Установлено, что у женщин с кальциевым нефролитиазом избыточная масса тела и ожирение линейно связаны с повышением частоты гиперкальциурии [11]. Независимо от пола ожирение ведет к гиперэкскреции мочевой кислоты и неорганических фосфатов [7].

 

Рис. 1. Распределение пациентов по возрасту. Большая часть больных находилась в возрастном диапазоне от 41 до 50 лет - трудоспособный возраст.

 

Рис. 2. Распределение пациентов по ИМТ (норма 18,5 - 24,9).

Среди камней уратного строения у 60% пациентов были выявлены особенности в виде неоднородной структуры: уратный ободок (до 1000 НU) и более плотное (оксалатное) ядро (более 1000 HU) - предположительно это камни со смешанным строением. Плотность у таких камней статистически значимо выше плотности в «чисто» уратных камнях.

При неточном выставлении порога плотностей в группе пациентов с уролитами со смешанным строением возникали затруднения в трактовании полученных данных, в результате чего камни можно было принять за конкременты только с уратным или неуратным составом.

Для оценки взаимосвязи между плотностными характеристиками камней использовали непараметрические корреляции (табл. 1).

Таблица 1. Корреляционный анализ плотностных показателей камней

Примечание: корреляция между ручным и автоматическим определением плотности подтверждена (значима на уровне 0,01).

Среди пациентов у 10 человек (8 - с уратным и 2 - с неуратным строением камней) проводился химический анализ камней методом ИК-спектрометрии или рентгенофазовым анализом. Средняя плотность уратных камней составляла 580 HU, cмешанного камня - 950 HU, неуратного - 1080, автоматическая плотность при двухэнергетической МСКТ - 598, 888 и 850 HU соответственно. По итогам химического анализа камней у 7 пациентов с предположительно уратным составом и у 2 с неуратным составом камней был получен положительный результат, подтверждающий данные двухэнергетической МСКТ. У одного пациента с уратным строением конкремента был получен фосфатный состав. Ложноотрицательный результат можно объяснить тем, что плотностные характеристики фосфатного камня находятся в одном диапазоне с плотностными характеристиками уратных камней - дифференцировать их двухэнергетической методикой на рентгеновском компьютерном томографе Aquilion Prime 160 не представляется возможным (рис. 3).

Рис. 3 Сопоставление результатов двухэнергетической МСКТ с лабораторными данными.

Для оценки предсказательной способности результатов двухэнергетической МСКТ в плане предсказания истинного типа камня использовали бинарную логистическую регрессию с поправкой Фирта (табл. 2).

Таблица 2. Регрессионный анализ для оценки предсказания вероятности

Примечание: зависимая переменная - Chem_anal_firth. Определяемый тип камня по двухэнергетической МСКТ статистически значимо совпадает с результатами определения типа камня по химическому анализу (P=0,035, отношение шансов - 3,2).

 

Выводы

  1. Определение типа камня по МСКТ позволяет значимо предсказать тип камня по химическому анализу (бинарная логистическая регрессия с поправкой Фирта).
  2. Корреляционная зависимость между ручным и автоматическим измерением плотности статистически подтверждается непараметрическим методом.
  3. Плотностные характеристики фосфатного камня находятся в одном диапазоне с плотностными характеристиками уратных камней - дифференцировать их двухэнергетической методикой на рентгеновском компьютерном томографе Aquilion Prime 160 не представляется возможным.
  4. Метод двухэнергетической МСКТ по сравнению со стандартной (бесконтрастной) МСКТ позволяет более точно предположить состав камней мочевыделительной системы (уратный / смешанный / неуратный).

vrach-aspirant.ru

Клиническое значение двухэнергетической рентгеновской компьютерной томографии в диагностике и лечении мочекаменной болезни » Библиотека врача

Мочекаменная болезнь (МКБ) является одним из самых частых урологических заболеваний, которое встречается в современной популяции, обнаруживается не менее чем у 3% населения, причем в большинстве случаев у лиц наиболее трудоспособного возраста – 30–50 лет. В связи с высокой актуальностью заболевания разработка и модернизация современных методик диагностики приобретают огромную социальную значимость. За последние два десятилетия отмечаются революционные успехи в применении минимально инвазивных методов лечения МКБ. Тем не менее хирургическое вмешательство лишь избавляет от конечного результата длительного патологического процесса и не меняет его течения. Таким образом, возникает необходимость в детальном понимании этиологии, эпидемиологии и патогенеза МКБ. Ключевую роль в диагностике МКБ играют лучевые методы визуализации. Мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) является «золотым» стандартом в диагностике МКБ, позволяет получать информацию о размере, локализации и плотности конкремента. За последнее десятилетие в зарубежной и отечественной литературе широко обсуждаются вопросы применения в урологической практике одного из видов МСКТ – двухэнергетической компьютерной томографиии (ДЭКТ). Исследование одной из главных возможностей ДЭКТ – определение химического состава мочевых камней – продемонстрировало высокую диагностическую ценность метода, в том числе и в прогнозировании ведения пациентов с МКБ. Однако недостатки метода и отсутствие стандартизированных протоколов исследования оставляют широкое поле для дальнейших исследований. В настоящем научном обзоре представлены данные об особенностях использования ДЭКТ в диагностике МКБ.

Мочекаменная болезнь (МКБ) – одно из наиболее часто встречающихся урологических заболеваний, доля пациентов с МКБ среди населения составляет 3%. Показатели заболеваемости и распространенности МКБ зависят от географических, климатических, этнических, диетических и генетических факторов и значительно меняются в различных регионах мира, находясь в пределах 1–20% [1, 2]. В России 32,4% всех урологических заболеваний приходится на МКБ, пациенты урологических стационаров с данной нозологией составляют не менее 30–40% [3]. У большинства больных МКБ выявляется в наиболее трудоспособном возрасте – 30–50 лет [4, 5, 8]. С учетом актуальности заболевания разработка новых методов диагностики, лечения и профилактики (метафилактики) приобретают огромную социальную значимость.

Наиболее частым компонентом мочевых конкрементов является кальций, который определяется в качестве основной составляющей почти в 80% камней. Оксалат кальция входит в состав 60% всех камней, смешанный оксалат кальция и гидроксилапатит — в 20 %, брушит — в 2 %. На долю уратных и струвитных конкрементов приходится по 7% для каждого вида, а цистиновые камни встречаются лишь в 1% случаев [6]. Физико-химическое исследование состава мочевых конкрементов позволяет сделать выводы о нарушениях метаболизма, помогает оптимизировать лечение и метафилактику уролитиаза [7].

Совокупность мероприятий при МКБ включает консервативное лечение (литокинетическая терапия, цитратный литолиз) и хирургические пособия (дистанционная литотрипсия [ДЛТ], чрескожную нефролитотрипсию [ЧНЛТ], контактную уретеролитотрипсию [КУЛТ]) [7, 8]. В целях выбора и оптимизации лечебной тактики требуется учитывать ряд диагностических (прогностических) аспектов, таких как размер, локализация, структурная плотность конкремента и т.д. [7, 9].

В настоящее время определение состава мочевых камней имеет высокую ценность в прогнозировании результатов оперативного лечения [7, 10]. Установлено, что камни из цистина, фосфата кальция и кальция оксалата моногидрата (КОМ) наиболее резистентны к ДЛТ, а их разрушение сопровождается образованием относительно больших фрагментов по сравнению с камнями другого физико-химического состава (струвит, дигидрат оксалата кальция и т.д.) [11–15]. К тому же результаты научных работ о прогностической ценности химического состава конкрементов в отношении исхода КУЛТ гольмиевым лазером остаются противоречивыми. Так, к примеру, в исследовании in vitro выявлена связь успешного результата КУЛТ и состава камня: неудовлетворительная дезинтеграция отмечена у КОМ, умеренная – у уратных и цистиновых конкрементов [16].Тем не менее результаты другой работы тех же авторов указывают на успешную фрагментацию камней всех составов с максимальным размером фрагмента до 4 мм [17]. Кроме того, отмечено, что при дополнительном использовании корзинки для извлечения конкрементов химический состав камней не влиял на продолжительность оперативного вмешательства [18].

Лучевые методы визуализации занимают ведущее место в диагностике МКБ, при этом самым точным является мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) [19]. Так, например, нативная МСКТ, признанная «золотым» стандартом в диагностике почечной колики, по точности значительно превышает экскреторную урографию и позволяет определять все виды конкрементов, кроме камней, образовавшихся в результате приема антиретровирусного препарата , их плотность, внутреннюю структуру и анатомию интересующей области – данная информация необходима для выбора лечебной тактики [20–25]. Изучая возможности стандартной МСКТ, ряд авторов пытались найти связь структурной плотности с составом конкрементов [7, 26–35]. Исследования in vitro и in vivo продемонстрировали различия в значениях структурной плотности между уратами и другими мочевыми камнями, так как ураты имеют более гомогенную структуру в отличие от кальцийоксалатных камней [36]. Однако была затруднена дифференцировка струвитных и цистиновых конкрементов, оксалата кальция и брушита, камней смешанного состава. В одном интервале структурных плотностей могли находиться камни разных типов или одного, но разных составов либо, наоборот, камни одинаковых типов и составов могли попасть в разные интервалы. Таким образом, одним из главных недостатков стандартной МСКТ является невозможность достоверного определения химического состава конкремента in vivo с учетом того, что эти данные необходимы для оценки эффекта лечения и более точного предоперационного планирования [7, 37]. В настоящий момент активно изучается применение в урологии нового метода – двухэнергетической компьютерной томографии (ДЭКТ). Принцип ДЭКТ заключается в получении специфических данных на основе использования источника, генерирующего излучение с разным параметром энергии, и датчиков, способных различать рентгеновские кванты на разных уровн...

1. Ramello A., Vitale C., Marangella M. Epidemiology of nephrolithiasis. J Nephrol. 2000;13Suppl 3:45–50.

2. Trinchieri A.C. et al. Epidemiology, in Stone Disease, Segura J.W., Khoury S., Pak C.Y., Preminger G.M., Tolley D. Eds. Health Publications, Paris, 2003.

3. Lopatkin N.A., Dzeranov N.K. 15 years of experience in the use of ESWL in the treatment of urolithiasis. Materialy Plenuma pravleniya Rossiiskogo obshchestva urologov. Sochi. 2003. C. 5–25. Russian (Лопаткин Н.А., Дзеранов Н.К. 15-ти летний опыт применения ДЛТ в лечении МКБ. Материалы Пленума правления Российского общества урологов. Сочи. 2003. C. 5–25).

4. Trapeznikova M.F., Dutov V.V. Modern aspects of nephrolithotripsy. Materialy Plenuma pravleniya Vserossiiskogo obshchestva urologov. Saratov. 1998. C. 335–336. Russian (Трапезникова М.Ф., Дутов В.В. Современные аспекты нефролитотрипсии. Материалы Пленума правления Всероссийского общества урологов. Саратов. 1998. C. 335–336).

5. Tiktinskii O.L., Aleksandrov V.P. Urolithiasis. SPb., Piter. 2000. 384 p. Russian (Тиктинский О.Л., Александров В.П. Мочекаменная болезнь. СПб.: Питер. 2000. 384 c.)

6. Wilson D.M. Clinical and laboratory approaches for evaluation of nephrolithiasis. J Urol. 1989;141:770–774.

7. Alyaev Yu.G., Rudenko V.I., Gazimiev M.-S.A. Urolithiasis. Actual problems of diagnosis and treatment choice. «Triada», Moskva. 2006. C. 10–16. Russian (Аляев Ю.Г., Руденко В.И., Газимиев М.-С.А. Мочекаменная болезнь. Актуальные вопросы диагностики и выбора метода лечения. «Триада», Москва. 2006. C. 10–16).

8. Konstantinova O.V., Shaderkina V.A. Epidemiological assessment of urolithiasis in outpatient urological practice. Eksperimental’naya i klinicheskaya urologiya. 2015;1:11–14. Russian (Константинова О.В., Шадеркина В.А. Эпидемиологическая оценка мочекаменной болезни в амбулаторной урологической практике. Экспериментальная и клиническая урология. 2015;1:11–14).

9. Urolithiasis. A modern view of the problem. Manual for doctors / Ed. by Yu.G. Alyaev, P.V. Glybochko. M.: Medforu. 2016. 148 p. Russian (Мочекаменная болезнь. Современный взгляд на проблему. Руководство для врачей / Под редакцией Ю.Г. Аляева, П.В. Глыбочко. М.: Медфору. 2016. 148 с.).

10. Ngo T.C., Assimos D.G. Uric acid nephrolithiasis: recent progress and future directions. Rev Urol. 2007;9:17–27.

11. Pittomvils G., Vandeursen H., Wevers M., et al. The influence of internal stone structure upon the fracture behaviour of urinary calculi. Ultrasound Med Biol. 1994;20: 80310.

12. Zhong P., Preminger G.M. Mechanisms of differing stone fragility in extracorporeal shockwave lithotripsy. J Endourol. 1994;(4):263–268.

13. Saw K.C., Lingeman J.E. Management of calyceal stones. AUA Update Series. 1999;20:154–159.

14. Dretler S.P. Stone fragility-a new therapeutic distinction. J Urol. 1988;139:1124–1127.

15. Rutchik S.D., Resnick M.I. Ureteropelvic junction obstruction and renal calculi: pathophysiology and implications for management. Urol Clin North Am. 1998;25:317–321.

16. Teichman J.M., Vassar G.J., Bishoff J.T. et al. Holmium:YAG lithotripsy yields smaller fragments than lithoclast, pulsed dye laser or electrohydraulic lithotripsy. J Urol. 1998;159 (1):17–23.

17. Teichman J.M., Vassar G.J., Glickman R.D. Holmium:yttrium-aluminum-garnet lithotripsy efficiency varies with stone composition. Urology. 1998;52(3): 392–397.

18. Wiener S.V., Detras L.A., Pais V.M. Jr. Effect of stone composition on operative time during ureteroscopic holmium:yttrium-aluminum-garnet laser lithotripsy with active fragment retrieval. Urology. 2012; 80(4): 790–794.

19. Kapanadze L.B., Novikov A.A. MSCT in the diagnosis of benign kidney formation (oncocytoma). REJR. 2014; 4 (3): 81–85. Russian (Капанадзе Л.Б., Новиков А.А. МСКТ в диагностике доброкачественного образования почки (онкоцитомы). REJR. 2014; 4 (3): 81–85).

20. Worster A. et al. The accuracy of noncontrast helical computed tomography versus intravenous pyelography in the diagnosis of suspected acute urolithiasis: a meta1analysis. Ann Emerg Med. 2002;40: 280.

21. Wu D.S. et al. Indinavir urolithiasis. Curr Opin Urol. 2000;10:557.

22. Kim S.C. et al. Cystine calculi: correlation of CT-visible structure, CT number, and stone morphology with fragmentation by shock wave lithotripsy. Urol Res. 2007; 35: 319.

23. El-Nahas A.R. et al. A prospective multivariate analysis of factors predicting stone disintegration by extracorporeal shock wave lithotripsy: the value of high-resolution noncontrast computed tomography. Eur Urol, 2007; 51: 1688.

24. Patel T. et al. Skin to stone distance is an independent predictor of stone-free status following shockwave lithotripsy. J Endourol. 2009; 23: 1383.

25. Zarse C.A. et al. CT visible internal stone structure, but not Hounsfield unit value, of calcium oxalate monohydrate (COM) calculi predicts lithotripsy fragility in vitro. Urol Res. 2007; 35: 201.

26. Mitcheson H.D., Zamenhof R.G., Bankoff M.S. et al. Determination of the chemical composition of urinary calculi by computerized tomography. J Urol. 1983; 130: 814–819.

27. Newhouse J.H., Prien E.L., Amis E.S. et al. Computed tomographic analysis of urinary calculi. AJR Am J Roentgenol. 1984; 142: 545–348.

28. Mostafavi M.R., Ernst R.D., Saltzman B. Accurate determination of chemical composition of urinary calculi by spiral computerized tomography. J Urol. 1998; 159: 673–675.

29. Nakada S.Y., Hoff D.G., Attai S. et al. Determination of stone composition by noncontrast spiral computed tomography in the clinical setting. Urology. 2000; 55: 816–819.

30. Saw K.C., McAteer J.A., Monga G. et al. Helical CT of urinary calculi: effect of stone composition, stone size, and scan collimation. AJR Am J Roentgenol. 2000; 175: 329–332.

31. Motley G., Dalrymple N., Keesling C, et al. Hounsfield unit density in the determination of urinary stone composition. Urology. 2001; 58: 170–173.

32. Bellin M.F., Renard-Penna R., Conort P. et al. Helical CT evaluation of the chemical composition of urinary tract calculi with a discriminant analysis of CT-attenuation values and density. Eur Radiol. 2004; 14: 2134–2140.

33. Deveci S., Coskun M., Tekin M.I., et al. Spiral computed tomography: role in determination of chemical compositions of pure and mixed urinary stones – an in vitro study. Urology. 2004; 64: 237–240.

34. Sheir K.Z., Mansour O., Madbouly K., et al. Determination of the chemical coposition of urinary calculi by noncontrast spiral computerized tomography. Urol Res. 2005; 33: 99–104.

35. Kuz’menko V.V., Kuz’menko A.V., Bezryadin N.N., Vakhtel’ V.M. X-ray computed tomography in determining the structure of urinary stones. Materialy plenuma pravleniya Rossiiskogo obshchestva urologov, Sochi. 2003. C. 185–186. Russian (Кузьменко В.В., Кузьменко А.В., Безрядин Н.Н., Вахтель В.М. Рентгенкомпьютерная томография в определении структуры мочевых камней. Материалы пленума правления Российского общества урологов, Сочи. 2003. C. 185–186).

36. Marchini G.S., Remer E.M., Gebreselassie S. et al. Stone characteristics on noncontrast computed tomography: establishing definitive patterns to discriminate calcium and uric acid compositions. Urology. 2013; 82(3): 539–546.

37. Andrabi Y., Patino M., Das C.J., Eisner B., Sahani D.V., Kambadakone A. Advances in CT imaging for urolithiasis. Indian J Urol. 2015; 31: 185–193.

38. Hounsfield G.N. Computerized transverse axial scanning (tomography). Description of system. Br J Radiol. 1973;46:1016–1022.

39. Alvarez R.E., Macovski A. Energy-selective reconstructions in x-ray computerized tomography. Phys Med Biol. 1976;21(5):733–744.

40. Macovski A., Alvarez R.E., Chan J.L., Stonestrom J.P., Zatz L.M. Energy dependent reconstruction in x-ray computerized tomography. Comput Biol Med. 1976;6(4): 325–336.

41. Johnson T.R., Krauss B., Sedlmair M. et al. Material differentiation by dual energy CT: initial experience. Eur Radiol. 2007;17(6):1510–1517.

42. Graser A., Johnson T.R., Chandarana H., Macari M. Dual energy CT: preliminary observations and potential clinical applications in the abdomen. Eur Radiol. 2009;19(1): 13–23.

43. Flohr T.G., McCollough C.H., Bruder H. et al. First performance evaluation of a dual-source CT (DSCT) system. Eur Radiol. 2006; 16: 256–268.

44. Kelcz F., Joseph P.M., Hilal S.K. Noise considerations in dual energy CT scanning. Med Phys. 2012; 6: 418–425.

45. Omoumi P., Becce F., Racine D., Ott J.G., Andreisek G., Verdun F.R. Dual-Energy CT: Basic Principles, Technical Approaches, and Applications in Musculoskeletal Imaging. Semin Musculoskelet Radiol. 2015;19(5):431–437.

46. Kruger R.A., Riederer S.J., Mistretta C.A. Relative properties of tomography, K-edge imaging, and K-edge tomography. Med Phys. 1977; 4(3): 244–249.

47. Riederer S.J., Mistretta C.A. Selective iodine imaging using K-edge energies in computerized x-ray tomography. Med Phys. 1977;4(6):474–481.

48. Curry T.S. III, Dowdey J.E., Murry R.C. Christensen’s physics of diagnostic radiology. 4th ed. Philadelphia, Pa: Lea & Febiger. 1990; 61–69.

49. Primak A.N., Ramirez Giraldo J.C., Liu X., Yu L., McCollough C.H. Improved dual-energy material discrimination for dual-source CT by means of additional spectral filtration. Med Phys. 2009;36(4):1359–1369.

50. Matlaga B.R., Kawamoto S., Fishman E. Dual source computed tomography: a novel technique to determine stone composition. Urology. 2008; 72(5): 1164–1168.

51. Zheng, X., et al. Dual-energy computed tomography for characterizing urinary calcified calculi and uric acid calculi: A meta-analysis. Eur J Radiol. 2016;85:1843.

52. Spek A., Strittmatter F., Graser A., Kufer P., Stief C., Staehler M. Dual energy can accurately differentiate uric acid-containing urinary calculi from calcium stones. World J Urol. 2016;34(9):1297–1302.

53. Thomas C., Heuschmid M., Schilling D., Ketelsen D., Tsiflikas I., Stenzl A., Claussen C.D., Schlemmer H.P. Urinary calculi composed of uric acid, cystine, and mineral salts: differentiation with dual-energy CT at a radiation dose comparable to that of intravenous pyelography. Radiology. 2010;257(2):402–409.

54. Acharya S., Goyal A., Bhalla A.S., Sharma R., Seth A., Gupta A.K. In vivo characterization of urinary calculi on dual-energy CT: going a step ahead with sub-differentiation of calcium stones. Acta Radiol. 2015;56(7):881–889.

55. Hidas G., Eliahou R., Duvdevani M., Coulon P., Lemaitre L., Gofrit O.N., Pode D., Sosna J. Determination of renal stone composition with dual-energy CT: in vivo analysis and comparison with x-ray diffraction. Radiology. 2010; 257(2): 394–401.

56. Eiber M., Holzapfel K., Frimberger M., Straub M., Schneider H., Rummeny E.J., Dobritz M., Huber A. Targeted dual-energy single-source CT for characterisation of urinary calculi: experimental and clinical experience. Eur Radiol. 2012;22 (1): 251–258.

57. Kulkarni N.M., Eisner B.H., Pinho D.F., Joshi M.C., Kambadakone A.R., Sahani D.V. Determination of renal stone composition in phantom and patients using single-source dual-energy computed tomography. J Comput Assist Tomogr. 2013;37(1):37–45.

58. Manglaviti G., Tresoldi S., Guerrer C.S., Di Leo G., Montanari E., Sardanelli F., Cornalba G. In vivo evaluation of the chemical composition of urinary stones using dualenergy CT. AJR Am J Roentgenol. 2011;197(1):6–83.

59. Chaytor R.J., Rajbabu K., Jones P.A., McKnight L. Determining the composition of urinary tract calculi using stone-targeted dual-energy CT: evaluation of a low-dose scanning protocol in a clinical environment, Br J Radiol. 2016.

60. Zhang G.M., Sun H., Xue H.D., Xiao H, Zhang X.B., Jin Z.Y. Prospective prediction of the major component of urinary stone composition with dual-source dual-energy CT in vivo. Clin Radiol. 2016;71(11):1178–83.

61. Grosjean R., Sauer B., Guerra R.M., Daudon M., Blum A., Felblinger J., Hubert J. Characterization of human renal stones with MDCT: advantage of dual energy and limitations due to respiratory motion. AJR Am J Roentgenol. 2008;190(3):720–728.

62. Ferrero A., Montoya J.C., Vaughan L.E., Huang A.E., McKeag I.O., Enders F.T., Williams J.C. Jr, McCollough C.H. Quantitative Prediction of Stone Fragility From Routine Dual Energy CT: Ex vivo proof of Feasibility. Acad Radiol. 2016;23(12):1545–1552.

63. Largo R., Stolzmann P., Fankhauser C.D., Poyet C., Wolfsgruber P., Sulser T., Alkadhi H., Winklhofer S. Predictive value of low tube voltage and dual-energy CT for successful shock wave lithotripsy: an in vitro study. Urolithiasis. 2016;44(3):271–276.

64. Habashy D., Xia R., Ridley W., Chan L., Ridley L. Impact of dual energy characterization of urinary calculus on management. J Med Imaging Radiat Oncol. 2016;60(5):624–631.

65. Martov A.G., Mazurenko D.A., Klimkova M.M., Sinitsyn V.E., Nersisyan L.A., Gadzhiev N.K. Dual energy computed tomography in diagnosis of urolithiasis: a new method for determining the chemical composition of urinary stones. Urologiia. 2017;3:98–103. Russian (Мартов А.Г., Мазуренко Д.А., Климкова М.М., Синицын В.Е., Нерсисян Л.А., Гаджиев Н.К. Двухэнергетическая компьютерная томография в диагностике мочекаменной болезни: новый метод определения химического состава мочевых камней. Урология. 2017;3:98–103).

lib.medvestnik.ru

Развитие возможностей компьютерной томографии в диагностике структуры и состава конкрементов мочевыделительной системы (обзор литературы)

Проблема лечения и диагностики мочекаменной болезни (МКБ) сохраняет свою актуальность во всем мире. МКБ является одним из самых распространенных урологических заболеваний, ее заболеваемость в мире  составляет не менее 3% и продолжает возрастать [1].  МКБ чаще встречается у лиц мужского пола, преимущественно в возрасте 30-60 лет [2]. По данным исследования P. Geavlete, проведенного в 2007 году, 8,9% мужчин и 3,2% женщин во всем мире переносят это заболевание в течение своей жизни [3].

Мочекаменная болезнь - это заболевание обмена веществ, вызываемое многими факторами, проявляющееся формированием конкрементов в органах мочевыделительной системы, часто носящее наследственный характер. Точные причины и механизмы развития мочекаменной болезни до сих пор остаются неизвестны. Рост заболеваемости МКБ в последние десятилетия можно связать с повышением влияния ряда неблагоприятных факторов окружающей среды на организм человека, а так же особенностями современной жизни — однообразием пищи с обилием белка, гиподинамией. Основные теории предполагают ведущее воздействие таких факторов, как изменение состава мочи с повышением уровня литогенных ионов и снижением уровня ингибиторов кристаллизации. Также, по данным многих авторов,  важное значение в патогенезе уролитиаза играют инфекции мочеполовой системы  и хронический пиелонефрит. Микроорганизмы способны вызывать и усиливать камнеобразование за счет уростаза, нарушения кровотока и транспорта камнеобразующих веществ в канальцевой системе почек [4,5]. 

Из-за отсутствия эффективных патогенетических методов лечения и профилактики уролитиаза в 35-75% заболевание рецидивирует, а так же снижает продолжительность жизни у 5-20% пациентов [6,7]. Изучение состава и структуры конкрементов, особенностей их разрушения может помочь в оптимизации схем  лечения мочекаменной болезни и улучшить отдаленные результаты. Важную роль в определении  этих параметров играют современные методы лучевой диагностики, такие как компьютерная томография.

Компьютерная томография (КТ) - метод послойного исследования внутренней структуры объекта, основанный на измерении и компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. Он был предложен в 1972 году Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком, удостоенными за эту разработку Нобелевской премии.

Разумеется, такой метод быстро нашел свое применение в урологии. Уже в 1977 году S. Sagel и соавторы писали что новый метод компьютерной томографии эффективен в диагностике мочекаменной болезни [8]. J.Wickham и соавторы в 1980 году в своей публикации обратили внимание на то, что КТ в значительной степени помогает с локализацией конкремента в мочевыделительной системе перед проведением хирургического вмешательства. [9]. Важно отметить, что по данным M. Federle и соавторов, 1981 год, КТ позволяет избежать проведения более инвазивных процедур, таких как ретроградная пиелография, обладая при этом даже более высокой диагностической ценностью [10]. M. Resnick и соавторы в 1984 году писали что КТ может использоваться для диагностики рентгенонегативных конкрементов, а так же эффективна для мониторинга процесса медикаментозного растворения мочевых камней [11].

До внедрения в клиническую практику метода компьютерной томографии для определения химического состава камней использовались исключительно клинические и лабораторные методы.  В 1984 году B. Hillman и соавторами было высказано предположение о большом потенциале КТ для определения химического состава почечных камней в попытке выбрать оптимальное лечение. В исследовании in vitro авторам удалось при помощи КТ дифференцировать конкременты мочевой кислоты, оксалата кальция и струвиты [12].

В 1988 году был представлен первый спиральный компьютерный томограф, а в 1992 - мультиспиральный компьютерный томограф (МСКТ). Технология спирального сканирования позволила значительно сократить время, затрачиваемое на КТ-исследование и существенно уменьшить лучевую нагрузку на пациента. Благодаря спиральной компьютерной томографии и МСКТ стало возможно визуализировать конкременты мочеполовой системы вне зависимости от их локализации, размера и состава, а так же оценить состояние мочевых путей выше и ниже обструкциии без применения искусственного контрастирования и инвазивных вмешательств. Это играет немаловажную роль при непереносимости контрастных препаратов у больных, которым противопоказано их введение [13,14].

Совершенствование аппаратной части и методик исследования позволило задуматься о получении более достоверных данных о структуре и составе конкремента. Так, D. Herremans и его коллеги в 1993 году разделили исследуемые in vitro конкременты на 3 группы по химическому составу: состоящие из моногидрата оксалата кальция, цистиновые и кальциевые конкременты   [15]. В свою очередь, M.R. Mostafavi в 1998 году и S. Ramakumar в 1999 году, проведя ряд исследований in vivo и in vitro, предположили, что плотность камня в HU может с высокой точностью помочь в определении состава камней мочевой кислоты, струвитов и конкрементов оксалата кальция [16,17].

В 2001 году G. Motley была предпринята попытка изучить структуру конкремента путем определения плотности в области наибольшего поперечного диаметра камня. Автор предположил, что определение структуры камня было бы быть более эффективным, чем только определение плотности в HU  [18].  Данные о структуре конкремента могли бы в значительной степени помочь в оценке потенциальной эффективности такого метода лечения  как дистанционная ударно-волновая литотрипсия (ДЛТ), который является «золотым стандартом» терапии МКБ, а так же принятии решения о возможном выборе альтернативных способов элиминации конкремента.

Так, исследования, проведенные N.P. Guptа и соавторами в 2005 году показали, что энергия ударной волны, необходимая для фрагментации, связана с плотностью камней, и что чем она выше, тем сильнее энергия ударной волны, необходимая для достижения фрагментации [19]. П.Г. Коротких в 2009 году были проведено исследование структуры конкрементов 112 пациентов при помощи мультиспиральной компьютерной томографии in vitro, сравнение результатов с микродтвердостью, определяемой на микротвердометре ПМТE3М, сопоставление с результатами общеклинических исследований и последующего лечения. По внутренней структуре полученные камни были распределены П.Г. Коротких на 3 типа: «монолитный», «смешанный» и «анизотропный», результаты ДЛТ при этом различались. Лучше всего литотрипсии поддавались камни «анизатропной» конфигурации среднего и мелкого размера, «смешанные» камни требовали увеличения продолжительности и количества сеансов ДЛТ, камни «монолитной» структуры, особенно большого размера ДЛТ лечить было нецелесообразно  [20]

Полученные при помощи компьютерной томографии данные могут помочь не только в определении структуры, но и состава конкремента, что также важно для прогнозирования результатов ДЛТ. В 2004 году Кузьмичевой Г. М. и соавторами был разработан способ определения состава мочевых камней in vivo при помощи спиральной КТ, рентгеноскопии и данных лабораторных исследований мочи. Авторы сделали вывод, что знание состава мочевого камня позволяет назначить конкретные лекарственные препараты, целью которых является уменьшения объема и структурной плотности камня, что помогает  оптимизировать режимы литотрипсии и уменьшить опасность травмирования почки [21]. В свою очередь, по данным экспериментально-клинического исследования 147 мочевых конкрементов и лечения 270 больных мочекаменной болезнью методом дистанционной ударно-волновой литотрипсии, проведенного  А.А. Губарем в 2009 году, плотность камней зависит от их минерального состава. Согласно полученным данным, плотность камней оксалатов достигает 1114,24±109,46 HU, уратов – 264,65 ± 55,47 HU, фосфатов – 625,41±74,59 HU, плотность камней смешанного состава достигает 839,31±61,42 HU. Автором было доказано, что для прогностических целей показатели средней плотности следует рассматривать в неразрывной связи с разбросом плотности этого камня, как характеристикой степени его неоднородности. Чем больше плотность конкремента и меньший разброс плотности внутри него, тем менее ожидаемый прогноз его эффективного разрушения [22]. S.R. Patel и его коллеги в 2009 году предположили, что плотность камней в  HU может быть использована для дифференцирования подтипов кальциевых конкрементов, и сообщили, что она особенно полезна при диагностике камней, состоящих из моногидрата и дигидрата оксалата кальция. В аналогичном исследовании в 2014 году F.C. Torricelli  и соавторы  опубликовали данные о том, что кальциевые конкременты могут быть идентифицированы с высокой точностью, при использовании  значения плотности в HU, но при этом имеется совпадение значений плотностей уратных и мочекислых камней, что затрудняет их диагностику [23, 24].

S. Spettel и соавт., 2013 год, разработали методику исследования in vivo мочекислых камней с использованием рН мочи и плотности в HU. Изучение сразу двух этих показателей значительно повысило точноcть диагностики. В частности, камни > 4 мм, HU ≤ 500 и рН ≤ 5,5 в 90% случаев были определены как мочекислые [25].

Данные КТ важны и при выбор других методов элиминации конкрементов. Так, A.Gücük и соавторы в 2012 году сообщили, что при помощи КТ можно с высокой точностью оценить структуру и состав остаточных отломков конкрементов после чрескожной литотомии. Это позволяет снизить продолжительность и количество инвазивных манипуляций, что в свою очередь приводит к снижению травматического повреждения почечной паренхимы [26].

Следует также отметить, что информация о структуре и составе конкремента может помочь оценить, как и в случае ДЛТ, успешность проведения уретероскопической литотрипсии, в частности длительность процедуры, необходимую для успешной элиминации камней энергию, количество и характер получившихся фрагментов [27].

Появляются и новые методики, такие как двухэнергетическая компьютерная томография. Сканирование с двумя энергетическими уровнями может увеличить объем информации, которую можно получить при КТ-исследовании. Так, по данным A. Primak, полученным в 2007 году, при помощи двухэнергетической КТ ураты можно отличить от конкрементов другого состава in vivo с вероятностью не менее 93% [28]. Эту вероятность можно увеличить до 100% при помощи использования специальных фильтров и  использования напряжений при 135 и 80 кВ [29]. В свою очередь, A. Graaser в 2008 году сообщил, что при помощи двухэнергетической КТ можно дифференцировать in vivo камни мочевой кислоты, цистиновые, струвитные и смешанные конкременты, что имеет важное значение для выбора метода лечения [30]. Недавние исследования S. Acharya так же показали, что двухэнергетическая КТ повзоляет эффективно дифференцировать in vivo различные типы кальциевых камней, в том числе устойчивые к литотрипсии конкременты моногидрата оксалата кальция [31].

Компьютерная томография претерпела значительное развитие за 40 лет своего существования. Благодаря своим преимуществам, КТ стала основным методом диагностики при многих урологических заболеваниях [32.] Этот высокоэффективный метод лучевой диагностики  в значительной степени расширил возможности современной урологии. Постоянное совершенствование аппаратуры и диагностических алгоритмов, появление новых методик, таких как двухэнергетическая компьютерная томография, может позволить создать эффективные схемы лечения мочекаменной болезни и, в конечном итоге, уменьшить количество рецидивов, сократить время пребывания пациентов в стационаре  и улучшить их качество жизни.

medconfer.com

Способ реконструкции изображений для высокоэнергетической двухэнергетической системы компьютерной томографии

Использование: для реконструкции изображений в высокоэнергетической двухэнергетической системе компьютерной томографии. Сущность заключается в том, что сканируют объект высокоэнергетическим двухэнергетическим излучением, чтобы получать значения высокоэнергетической двухэнергетической проекции, рассчитывают значения проекции коэффициентов основного материала, соответствующих значениям двухэнергетической проекции на основе предварительно созданной справочной таблицы или посредством аналитического решения системы уравнений, и получают изображение распределения коэффициентов основного материала на основании значений проекции коэффициентов основного материала. Технический результат: обеспечение возможности точной и эффективной идентификации материала при досмотре посредством высокоэнергетического рентгеновского излучения крупногабаритных грузов. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологии рентгенографии, в частности к способу реконструкции изображений для двухэнергетического изображения CT (компьютерной томографии) с помощью высокоэнергетического рентгеновского излучения.

2. Описание предшествующего уровня техники

Технология компьютерной томографии (CT) получила широкое применение в области медицинской диагностики и промышленном обнаружении, не имеющем потерь. Потребность в технологии CT, в том числе применении огромного количества основанных на рентгенографии систем формирования изображений CT (в дальнейшем указываемых ссылкой как система XCT для краткости) в общественной безопасности и социальной защите также является растущей с развитием общества. Системы XCT могут быть классифицированы на моноэнергетическую CT и двухэнергетическую CT в показателях используемых технологий формирования изображений. Моноэнергетическая и двухэнергетическая XCT, технологии которых относительно сложны, являются господствующими XCT в реальных применениях, хотя мультиэнергетическая технология формирования рентгеновских изображений достигла некоторого успеха. Моноэнергетическая XCT может получать информацию о внутренней структуре и физических характеристиках объекта, реконструируя изображение коэффициента ослабления томограммы объекта, в то же время она не может различать и точно определять, какое вещество содержится в объекте. С другой стороны, двухэнергетическая XCT может получать не только информацию о коэффициенте ослабления вещества в пределах объекта, но также информацию о составе вещества благодаря подходу к реконструкции. Например, типичной информацией о составе вещества является эффективное атомное число и эквивалентная характеристическая плотность вещества. С такой информацией можно выполнять распознавание веществ с высокой точностью и соответственно обеспечивать эффективный подход к инспектированию в области общественной безопасности.

Технология двухэнергетической XCT вошла в относительно изощренную стадию и широко использовалась в формировании медицинских изображений и в осмотрах в целях обеспечения безопасности на малогабаритных объектах. В большинстве двухэнергетических систем XCT низкоэнергетическое рентгеновское излучение, обычно ниже 200 килоэлектронвольт, широко применяется при формировании изображений. Причины для выбора низкоэнергетического спектра состоят в том, что, во-первых, легче формировать низкоэнергетическое рентгеновское излучение рентгеновской трубкой, и защита от облучения может быть реализована более простым способом для низкоэнергетического рентгеновского излучения; во-вторых, коэффициенты ослабления разных веществ значительно меняются в этом энергетическом спектре и поэтому изображение вещества обладает лучшей различимостью; в заключение, сканируемый объект обычно имеет малый размер и вызывает меньшее ослабление в отношении рентгеновского излучения, что дает возможность применения двухэнергетических систем XCT, использующих низкоэнергетическое рентгеновское излучение.

При осмотрах с целью обеспечения безопасности на насыпных грузах, однако, проникающая способность рентгеновского излучения в низкоэнергетическом спектре далека от достаточности, и, таким образом, невозможно получать четкие и пригодные к использованию данные проекций для реконструкции изображений. Вообще, рентгеновское излучение в энергетическом спектре порядка мегаэлектронвольт, находящегося в диапазоне от 1 до 10 мегаэлектронвольт, требуется для рентгеновской радиографии. Традиционные способы низкоэнергетической двухэнергетической реконструкции уже не пригодны для энергетического спектра порядка мегаэлектронвольт вследствие того фундаментального обстоятельства, что в этом способе взаимодействие между рентгеновским излучением и веществом будет давать в результате только два типа эффектов, фотоэлектрический эффект и комптоновское рассеяние, без эффекта электронной пары. С другой стороны, при применении высокоэнергетической двухэнергетической технологии рентгеновское излучение обычно обладает большей энергией, чем наименьшая энергия 1,02 мегаэлектронвольт, создаваемая эффектом электронной пары. Как результат, традиционные способы, основанные на двух вышеприведенных типах эффектов, больше не могут перениматься, и желательно разработать новую технологию для высокоэнергетического двухэнергетического применения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ реконструкции двухэнергетической CT, основанный на высокоэнергетическом рентгеновском излучении (более высоком чем 1 мегаэлектронвольт), который принимает меры в ответ на вопрос двухэнергетического XCT-осмотра на крупногабаритных грузах. Способом по настоящему изобретению можно точно и эффективно получать томограмму атомного числа и характеристической плотности для идентификации материала и, таким образом, предоставить высокоэффективный способ для осмотра с целью обеспечения безопасности на крупногабаритных грузах.

Двухэнергетическая система CT по настоящему изобретению может использовать источник излучения и детектор, который может получать двухэнергетическую информацию, получать данные проекций, используя стандартный круглый след CT или любой другой пригодный подход к сбору данных, и использовать данные проекций для реконструкции томограммы.

Согласно аспекту настоящего изобретения предложен способ реконструкции изображений в высокоэнергетической двухэнергетической системе CT, содержащий этапы, на которых сканируют объект высокоэнергетическим двухэнергетическим излучением для получения значений высокоэнергетической двухэнергетической проекции, рассчитывают значения проекции коэффициентов основного материала, соответствующих значениям двухэнергетической проекции на основе предварительно созданной справочной таблицы или посредством аналитического решения системы уравнений, и получают изображение распределения коэффициентов основного материала на основании значений проекции коэффициентов основного материала.

Предпочтительно высокоэнергетическое двухэнергетическое излучение имеет энергию, большую чем 1 мегаэлектронвольт.

Предпочтительно справочную таблицу создают посредством выбора двух разных основных материалов, расчета значений проекции при двухэнергетическом излучении, проникающем в два основных материала при разных комбинациях толщины, и создания справочной таблицы в виде соответствия между значениями высокоэнергетической и низкоэнергетической проекций и разными комбинациями толщины.

Предпочтительно аналитическое решение системы уравнений состоит в том, что получают соответствующую комбинацию толщины посредством решения системы уравнений высокоэнергетической и низкоэнергетической проекций при декомпозиции основного материала с использованием фактически полученных значений высокоэнергетической проекции.

Предпочтительно атомное число и характеристическая плотность являются эквивалентными физическими величинами в случае, в котором объект содержит смесь или компаунд.

Предпочтительно способ реконструкции изображений дополнительно содержит этап, на котором рассчитывают изображение атомного числа детектированного объекта на основании изображения распределения коэффициентов основного материала.

Предпочтительно способ реконструкции изображений дополнительно содержит этап, на котором рассчитывают изображение характеристической плотности детектированного объекта на основании изображения распределения коэффициентов основного материала.

Предпочтительно способ реконструкции изображений дополнительно содержит этап, на котором рассчитывают изображение коэффициента ослабления детектированного объекта на основании изображения распределения коэффициентов основного материала.

Способ по настоящему изобретению дает решение для реконструкции с технологией высокоэнергетической двухэнергетической CT и, таким образом, более эффективный подход к идентификации веществ и контролю контрабанды, тем самым принося значительное улучшение по точности и эффективности при осмотре с целью обеспечения безопасности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеприведенные преимущества и признаки настоящего изобретения будут очевидны из последующего подробного описания, взятого в соединении с прилагаемыми чертежами, на которых

фиг. 1 - схематическое представление системы сканирования CT, к которой применимо настоящее изобретение, система использует схему сканирования с круговой траекторией веерного пучка;

фиг. 2 - блок-схема последовательности операций способа расчета, изображающая способ реконструкции изображений по настоящему изобретению, в котором данные, показанные на каждой из стрелок, соединяющих соответственный элемент блок-схемы, представляют результат из предыдущего элемента блок-схемы, который будет браться в качестве входных данных в следующий элемент блок-схемы;

фиг. 3A и 3B показывают изображение атомного числа и изображение характеристической плотности, полученные посредством стимулированной реконструкции изображений соответственно с использованием единственной модели графита;

фиг. 3C и 3D показывают сравнения между реконструированным изображением атомного числа и изображением характеристической плотности и теоретическими значениями соответственно.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее будет приведено подробное описание для предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертеже, на которых одинаковые символы ссылок обозначают идентичные или подобные компоненты, хотя и проиллюстрированные на разных чертежах. Для ясности и лаконичности отдельное описание любой известной функции или конструкции, включенных в материалы настоящей заявки, будет опущено, иначе понимание цели настоящего изобретения может быть затруднено.

• Математический принцип для CT

Подвергание двумерного распределения u(x,y) линейному интегрированию вдоль направления θ будет давать в результате одномерную функцию p θ(t), которая указывается ссылкой как проекция u(x,y) под углом θ. Если может быть получена проекция p θ(t) вдоль соответственных направлений, двумерное распределение u(x,y) может точно рассчитываться на основании преобразования Радона. Процедура выведения двумерного распределения из этой проекции называется реконструкцией, которая действует в качестве математического принципа для CT.

На практике после того, как рентгеновский луч и детектор обходят объект за один цикл, измеряются и получаются проекции распределения коэффициента ослабления вдоль соответственных направлений для некоторого среза объекта, и двумерное распределение коэффициентов ослабления среза объекта может реконструироваться на основе принципа CT.

• Модель декомпозиции основного материала

Линейный коэффициент ослабления материала по отношению к рентгеновскому излучению может быть представлен суммой линейных коэффициентов ослабления трех главных эффектов с помощью следующего выражения:

в котором μ представляет линейный коэффициент ослабления материала по отношению к рентгеновскому излучению, μ p, μ c, μ e представляют линейные коэффициенты ослабления, соответствующие фотоэлектрическому эффекту, эффекту комптоновского рассеяния и эффекту электронной пары соответственно. Каждый элемент из μ p, μ c, μ e может быть приближенно выражен как произведение двух элементов, a и f(E), коэффициент a зависит от атомного числа и плотности материала, а f(E) зависит от энергии рентгеновского излучения.

Как показано в теоретическом анализе и экспериментах по коэффициенту ослабления материала, фотоэлектрический эффект делает вклад гораздо меньший, чем другие эффекты в ситуации высокой энергии и, таким образом, эффектом можно пренебречь при расчетах. Как результат вышеприведенное выражение упрощается.

Поскольку линейный коэффициент ослабления каждого материала может быть уникально определен двумя коэффициентами (a 2 и a 3), два основных материала, таких как углерод и алюминий, могут выбираться с тем, чтобы представлять линейный коэффициент ослабления любого другого материала линейной комбинацией линейных коэффициентов ослабления этих основных материалов, как проиллюстрировано в следующем выражении:

в котором μ обозначает линейный коэффициент ослабления одного произвольного материала, μ 1, μ 2 - линейные коэффициенты ослабления выбранного основного материала, b 1 и b 2 называются коэффициентами основного материала. Это как раз является выражением ядра в декомпозиции основного материала. Вышеприведенные a 2, a 3 определены как

в котором ρ представляет плотность материала, Z представляет атомное число материала, а A обозначает массовое число атомов материала. Впоследствии формула для расчета эффективного атомного числа и характеристической плотности по схеме декомпозиции основного материала может быть выведена как:

• Модель проекции основного материала

Рентгеновская трубка или ускоритель обычно вырабатывает рентгеновское излучение с непрерывным энергетическим спектром. Во время последовательности операций получения проекции рентгеновским методом энергетический спектр источника излучения и спектр детектора могут объединяться в D(E) с целью упрощения последовательности операций расчета. Объединенная D(E) удовлетворяет условию нормализации в виде

Для уравнения проекции оно может быть переписано в виде непрерывного спектра

Проекция с двумя энергиями может быть выражена в последующем подстановкой модели декомпозиции основного материала в вышеприведенное выражение

в котором p 1, p 2 представляют проекции на двух энергетических уровнях, высокоэнергетическую проекцию и низкоэнергетическую проекцию соответственно, D 1, D 2 представляют энергетические спектры рентгенографической системы на высоком и низком энергетическом уровне, а каждое из B 1, B 2 является толщиной основного материала, определенной как

Значения проекций коэффициентов основного материала, B 1 и B 2, могут быть получены с помощью справочной таблицы или посредством непосредственного решения вышеприведенной системы уравнений (3). Затем коэффициенты b 1 и b 2 основного материала могут быть получены с помощью алгоритма реконструкции инверсной проекции с генерической фильтрацией

в котором (ρ, θ) представляют радиальную и угловую координаты для значений проекций.

Атомное число Zeff и характеристическая плотность ρ e могут быть получены с помощью вышеприведенного уравнения (2), а изображение линейного коэффициента ослабления на любом энергетическом уровне может быть получено с помощью вышеприведенного уравнения (1).

Фиг. 1 - схематическое представление двухэнергетической системы CT согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, источник 100 излучения вырабатывает двухэнергетическое рентгеновское излучение, имеющее непрерывное распределение энергии, с предопределенной временной привязкой под управлением контроллера 500. Объект 200 помещается на несущем механизме 300, который может равномерно вращаться, а также подниматься и опускаться под управлением контроллера 500. Матрица детекторов 400 скомпонована в положении, находящемся напротив источника 100 излучения, и принимает проникающее излучение, которое прошло через объект 200, под управлением контроллера 500 с тем, чтобы получать детектирующие сигналы для первого энергетического уровня и детектирующие сигналы для второго энергетического уровня. Сигналы, детектированные матрицей 400 детекторов, преобразуются в цифровые сигналы и сохраняются в компьютере для последующей обработки реконструкцией.

В варианте осуществления настоящего изобретения:

(1) Рентгеновский источник 100 содержит высокоэнергетический двухэнергетический ускорительный источник излучения, который может вырабатывать рентгеновское излучение на двух высоких уровнях напряжения быстрым и альтернативным образом. Что касается крупногабаритных грузов, использование ускорительного источника излучения может создавать излучение высокой мощности, чтобы гарантировать более четкое реконструированное изображение.

(2) Несущий механизм 300, например, может быть несущей объект платформой, которая вращается монотонно и устойчиво.

(3) Линейная матрица детекторов 400 развернута в горизонтальном направлении, в то время как удерживается перпендикулярно оси через центр рентгеновского источника 100 и несущего механизма 300.

(4) Механическое/электрическое управление, передача данных и реконструкция изображения системы CT в целом выполняется компьютерной рабочей станцией. Рабочая станция выполняет реконструкцию томограммы, которая впоследствии отображается на устройстве отображения в 2 или 3 измерениях.

(5) С целью точной реконструкции изображения система CT измеряет или точно калибрует параметры системы, в том числе расстояние D от рентгеновского источника до детектора, расстояние R от рентгеновского источника до оси вращения несущей объект платформы, положение c, в котором рентгеновский источник отображается на детектор, размер d пикселя детектора, точное геометрическое положение x i каждого из детекторов и угол θ поворота платформы.

(6) Схема сканирования, используемая в системе, является стандартной схемой с круговой траекторией веерного пучка, в которой источник излучения и детекторы зафиксированы на некоторой высоте, в то время как объект перемещается вместе с вращением несущей объект платформы. Данные двухэнергетической проекции CT собираются с каждым поворотом, который проходит объект.

(7) С приведенной выше последовательностью операций реконструкции изображений изображение атомного числа и характеристическое изображение материала могут быть получены компьютером из данных двухэнергетической проекции CT сканируемого объекта. Полученные изображения дают основу для последующих идентификации и определения материала.

Далее, подробности способа реконструкции изображений согласно варианту осуществления настоящего изобретения будут описаны в связи с фиг. 2.

На этапе S11 двухэнергетическое излучение используют при сканировании объекта, чтобы получать значения двухэнергетической проекции.

На этапе S12 значения проекции коэффициентов основного материала, соответствующие значениям двухэнергетической проекции, рассчитывают на основе предварительно созданной справочной таблицы или посредством аналитического решения системы уравнений. Справочную таблицу создают посредством выбора двух разных основных материалов, расчета значений проекции при двухэнергетическом излучении, проникающем в два основных материала при разных комбинациях толщины, и создания справочной таблицы в виде соответствия между значениями высокоэнергетической и низкоэнергетической проекций и разными комбинациями толщины. С другой стороны, аналитическое решение системы уравнений может быть реализовано получением соответствующей комбинации толщины посредством решения системы уравнений высокоэнергетической и низкоэнергетической проекций при декомпозиции основного материала с использованием фактически полученных значений высокоэнергетической двухэнергетической проекции. Последнее аналитическое решение системы уравнений, хотя и дает большую точность, требует длительного периода времени расчета. Учитывая медленный расчет, соответственно, справочная таблица используется в практических применениях.

На этапе S13 изображение распределения коэффициентов основного материала может быть получено из значений проекций основного материала.

На этапе S14 изображение атомного числа и изображение характеристической плотности детектированного объекта, а также изображение коэффициента ослабления детектированного объекта на произвольном энергетическом уровне, могут выводиться из изображения распределения коэффициентов основного материала. Этот этап реализуется в системе аппаратных средств. С помощью этих этапов настоящее изобретение основывает способ двухэнергетической реконструкции CT декомпозиции основного материала с высокоэнергетическим рентгеновским излучением, такой способ может выводить изображения атомного числа и характеристической плотности томограммы из двухэнергетической проекции более точным образом. Выведенные атомное число и характеристическая плотность являются эквивалентными физическими величинами в случае, в котором объект содержит смесь или компаунд.

Фиг. 3A-3D показывают часть экспериментальных результатов, полученных экспериментами имитационного моделирования с одиночной моделью графита. Фиг. 3C и 3D показывают секционную диаграмму изображений атомного числа и характеристической плотности в горизонтальном направлении соответственно, при этом пунктирная линия обозначает реконструированные значения, а сплошная линия обозначает теоретические значения.

В качестве общего способа реконструкции изображения в случае высокоэнергетического двухэнергетического состояния настоящее изобретение применимо к любой двухэнергетической системе CT, использующей высокоэнергетическое рентгеновское излучение в качестве источника излучения. Поэтому предполагается, что настоящее изобретение должно иметь благоприятную перспективу в большей области применений.

Вышеизложенное описание предназначено только для иллюстрации вариантов осуществления настоящего изобретения, не ограничивающих настоящее изобретение. Для специалистов в данной области техники любое изменение или замещение, которые могут быть без труда произведены в объеме настоящего изобретения, должны охватываться объемом настоящего изобретения. Поэтому объем настоящего изобретения должен определяться формулой изобретения.

1. Способ реконструкции изображений в высокоэнергетической двухэнергетической системе СТ, содержащий этапы, на которых:
сканируют объект высокоэнергетическим двухэнергетическим излучением, чтобы получать значения высокоэнергетической двухэнергетической проекции;
рассчитывают значения проекции коэффициентов основного материала, соответствующих значениям двухэнергетической проекции на основе предварительно созданной справочной таблицы или посредством аналитического решения системы уравнений; и
получают изображение распределения коэффициентов основного материала на основании значений проекции коэффициентов основного материала.

2. Способ по п.1, в котором высокоэнергетическое двухэнергетическое излучение имеет энергию, большую чем 1 МэВ.

3. Способ по п.1, в котором справочную таблицу создают посредством того, что выбирают два разных основных материала, рассчитывают значения проекции при двухэнергетическом излучении, проникающем в два основных материала при разных комбинациях толщины, и создают справочную таблицу в виде соответствия между значениями высокоэнергетической и низкоэнергетической проекций и разными комбинациями толщины.

4. Способ по п.1, в котором аналитическое решение системы уравнений состоит в том, что получают соответствующую комбинацию толщины посредством того, что решают систему уравнений высокоэнергетической и низкоэнергетической проекций при декомпозиции основного материала с использованием фактически полученных значений высокоэнергетической двухэнергетической проекции.

5. Способ по п.1, в котором атомное число и характеристическая плотность являются эквивалентными физическими величинами в случае, в котором объект содержит смесь или компаунд.

6. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором рассчитывают изображение атомного числа детектированного объекта на основании изображения распределения коэффициентов основного материала.

7. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором рассчитывают изображение характеристической плотности детектированного объекта на основании изображения распределения коэффициентов основного материала.

8. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором рассчитывают изображение коэффициента ослабления детектированного объекта на основании изображения распределения коэффициентов основного материала.

findpatent.ru


Смотрите также

© Copyright Tomo-tomo.ru
Карта сайта, XML.

Приём ведут профессора, доценты и ассистенты

кафедры лучевой диагностики и новых медицинских технологий

Института повышения квалификации ФМБА России