[1]Изобретение относится к области медицины, в частности к рентгенологии, и может быть использовано для дифференциальной диагностики опухолевых и воспалительных изменений толстой кишки с применением перфузионной компьютерной томографии (ПКТ) с целью выбора тактики лечения и предоперационного планирования.
[2]В настоящее время методом выбора для лучевой диагностики патологических состояний толстой кишки является компьютерная томография (КТ) с болюсным внутривенным контрастированием.
[3]При КТ с болюсным внутривенным контрастированием колоректальный рак (КРР) и воспалительные изменения толстой кишки объединяет общий симптом - утолщение стенки кишки. В большинстве случаев сложности в диагностике возникают в условиях, когда инфильтративный опухолевый процесс ограничен стенками кишки, не распространяясь за их пределы. Ряд авторов предлагает дифференцировать эти состояния путем определения протяженности выявленных изменений, разделяя изменения на фокальные, сегментарные и диффузные [Кошелев Э.Г., Китаев С.В., Беляев Г.Ю., Егоров А.А., Штернис Т.А. Возможности компьютерной томографии в диагностике заболеваний толстой кишки. REJR 2019; 106-122]. Данная методика показывает, что в большинстве случаев фокальные изменения представлены раком толстой кишки, а диффузные изменения проявлениями колита различной этиологии. Однако недостатками метода является тот факт, что КРР так же, как и воспалительные изменения, могут носить как фокальный, так и сегментарный характер. Также сложным остается вопрос при сочетании вышеописанной патологии, когда на фоне воспалительных изменений необходимо визуализировать опухоль.
[4]Степень выраженности перифокальных изменений, определяемых при компьютерной томографии как при КРР, так и при колите может варьировать от умеренного повышения плотности параколярной жировой клетчатки до формирования инфильтратов и абсцессов, что, в свою очередь, также не может являться надежным диагностическим признаком в их дифференциальной диагностике [Бекетова О.Г., Силантьева Н.К., Березовская Т.П. Компьютерная томография в оценке глубины опухолевой инвазии рака ободочной кишки. Медицинская визуализация. 2017; 21 (1): 44-52]. Также следует учитывать, что повышение плотности параколярной жировой клетчатки может быть обусловлено как перифокальным отеком, так и десмопластической реакцией.
[5]Известен факт, что опухоли толстой кишки, осложненные перифокальным воспалением, в том числе абсцедированием, могут дебютировать с клинической картины острого воспалительного процесса [Глушков Н.И., М.Ю. Кабанов, Горшенин Т.П. Совершенствование диагностики и хирургического лечения рака ободочной кишки, осложненного перифокальным воспалением, у больных пожилого и старческого возраста // Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова. -2019. - Т.11. - №3. - С. 41-48].
[6]Достаточно надежным методом является дифференциальная диагностика, основанная на оценке паттерна контрастирования опухолевых и воспалительных изменений толстой кишки при компьютерной томографии с внутривенным болюсным введением контрастного вещества (KB). Чаще всего при воспалительной патологии отмечается модель контрастирования по типу «мишени» или «отпечатка пальца» за счет более интенсивного контрастирования слизистой оболочки и отсутствия контрастирования подслизистого слоя на фоне явлений его отека, что не характерно для опухолей, так как дифференцировка слоев стенки кишки на фоне инвазивного роста не прослеживается. В нашей практике отмечались случаи, когда вышеописанные закономерности не прослеживались.
[7]По наиболее близкой технической сущности данный способ выбран нами в качестве прототипа [Китаев В.М./Компьютерная томография в диагностике заболеваний кишечника. - М.: МЕДпресс-информ, 2020. - 128 с.].
[8]Недостатком способа, выбранного нами в качестве прототипа, является недостаточно высокая точность дифференциальной диагностики опухолевых и воспалительных изменений толстой кишки, составляющая 92.5% [Hyun-Jung Jang. Acute diverticulitis of the cecum and ascending colon: the value of thin-section helical CT findings in excluding colonic carcinoma//American Journal of Roentgenology. 2000, 174: 1397-1402].
[9]Технический результат изобретения - повышение точности способа дифференциальной диагностики опухолевых и воспалительных изменений толстой кишки.
[10]Технический результат изобретения достигается тем, что способ дифференциальной диагностики опухолевых и воспалительных изменений толстой кишки заключается в выявлении патологического процесса с помощью КТ. До выполнения стандартного многофазного сканирования дополнительно проводят сканирование перфузионное. Затем при помощи компьютерной программы проводят параметрический анализ полученных изображений и расчет количественных значений основных показателей перфузии в зоне интереса с построением цветных параметрических карт и графиков "плотность-время". При получении цветных параметрических карт скорости, объема кровотока и среднего времени возрастания плотности контрастного вещества в ткани с преимущественным красно-желтым окрашиванием зоны патологического процесса, значении скорости кровотока более 65,38 мл/100 г/мин, среднего времени возрастания плотности более 2,44 ед. HU/мин и усредненного показателя плотности более 50,52 ед. HU, и при единственном подъеме кривой плотности в стенке кишки на графике "плотность-время", формирующемся непосредственно после подъема кривой плотности в афферентном сосуде диагностируют опухолевые изменения толстой кишки. При получении цветных параметрических карт скорости, объема кровотока и среднего времени возрастания плотности контрастного вещества в ткани с преимущественно сине-зеленым окрашиванием зоны патологического процесса, значении показателя скорости кровотока менее 65,38 мл/100 г/мин, среднего времени возрастания плотности контрастного вещества в ткани менее 2,44 ед. HU/мин, усредненного показателя плотности менее 50,52 ед. HU, и при отсутствии единственного подъема кривой плотности в стенке кишки на графике "плотность-время", формирующемся непосредственно после подъема кривой плотности в афферентном сосуде, диагностируют воспалительные изменения толстой кишки.
[11]В отечественной литературе мы не нашли работ, посвященных методу перфузионной компьютерной томографии с целью оценки патологических состояний толстой кишки. В зарубежной литературе статьи, посвященные перфузионной компьютерной томографии толстой кишки, преимущественно освещают вопросы фенотипирования опухолей и прогнозирования течения заболевания, оценки степени ангиогенеза и ответа опухолей на химиолучевое лечение.
[12]Способ осуществляют следующим образом:
[13]Сканирование выполняют в 3 этапа:
[14]На первом этапе выполняют бесконтрастное сканирование брюшной полости и, при необходимости - малого таза, где определяют зону интереса таким образом, чтобы при выполнении перфузии патологический процесс локализовался в центре рамки сканирования.
[15]На втором этапе внутривенно болюсно вводят йодсодержащее контрастное вещество и выполняют серию непрерывных динамических сканирований в течение 50 секунд в выбранной зоне сканирования.
[16]Параметры сканирования: толщина среза 5 мм; интервал 5 мм; тип сканирования axial-S Full; скорость вращения трубки 1,0 с; напряжение на трубке 80 кВ, 220 мА; ширина зоны сканирования 80 мм; матрица 512×512; общее время сканирования 60 с.
[17]На третьем этапе дополнительно вводят KB и выполняют стандартное многофазное сканирование брюшной полости и, при необходимости, малого таза для получения дополнительной информации об анатомии и других патологических процессах в зоне сканирования.
[18]Полученные изображения обрабатывают на рабочей станции Adwantage Workstation VS5. Для параметрического анализа используют программный пакет CT Perfusion 4D Multi-Organ. Первые изображения в серии не содержат контрастного вещества, по ним определяют базовый уровень плотности. Вручную выставляют метку (ROI1) на расположенный рядом крупный артериальный сосуд (в большинстве случаев аорта или подвздошные артерии).
[19]После чего с помощью компьютерной программы проводят параметрический анализ полученных изображений и расчет количественных значений основных показателей перфузии в зоне интереса.
[20]При измерении показателей перфузии в зоне патологического процесса метки выставляются на наиболее васкуляризированные области утолщенной стенки кишки.
[21]Относительно полученных значений плотности в афферентной артерии и базовой плотности программа делает расчет основных показателей перфузии в зоне интереса с построением цветных параметрических карт (Фиг. 1) и кривой «плотность-время» (time-enhancement curve) (Фиг. 2).
[22]Фиг. 1. демонстрирует результаты ПКТ, а именно цветные параметрические карты: на картах скорости кровотока (а), объема кровотока (б) и среднего времени возрастания плотности контрастного вещества в ткани (в) определяется красно-желтое окрашивание опухоли ректосигмоидного отдела толстой кишки в метке ROI2.
[23]Фиг. 2. иллюстрирует график «плотность-время», отражающий изменение плотности контрастного вещества во времени в зоне интереса (кривая 2, соответствует установленной метке ROI2 на Фиг. 1) относительно кровотока в афферентном сосуде (кривая 1).
[24]Для количественной оценки значений кровотока в каждом вокселе используются многочисленные параметры, такие как скорость кровотока (BF - blood flow, мл/100 г/мин), объем кровотока (BV - blood volume, мл/100 г), среднее время прохождения контрастного вещества (МТТ - mean transit time, сек), показатель проницаемости стенки капилляров (PS - permeability surface-area product, мл/100 г/мин), среднее время возрастания плотности контрастного вещества в ткани (MSI - mean slope of increase, ед. HU/мин), время достижения максимальной плотности (ТТР -time to peak, сек), максимальное время прохождения контрастного вещества (Tmax - time maximum, сек), которые отражают функциональное состояние ткани в зоне интереса и выводятся в виде таблицы абсолютных числовых значений (Фиг. 3).
[25]На Фиг. 3 представлен сводный список числовых значений показателей перфузии в установленной точке интереса ROI2 на фиг.1.
[26]Нами выполнена перфузионная компьютерная томография 50 пациентам (19 мужчин, 31 женщина). Диагноз аденокарцинома толстой кишки установлен у 35 пациентов, воспалительные изменения - у 15.
[27]Выявлена статистически достоверная разница между показателями перфузии в утолщенных стенках толстой кишки при опухолевом и неспецифическом воспалительном процессе, что, в свою очередь, объясняется двумя основными процессами: в первом случае, опухолевым неоангиогенезом при аденокарциноме толстой кишки, характеризующимся увеличением количества и диаметра хаотично расположенных патологических сосудов; во втором случае, подслизистым отеком воспаленной стенки кишки.
[28]Статистический анализ полученных данных выполняли средствами системы STATISTICA for Windows (версия 10 Лиц. BXXR310F964808FA-V).
[29]Были рассчитаны средние числовые значения показателей перфузии для рака и воспалительных изменений толстой кишки с их нормальными отклонениями, максимальными и минимальными значениями, верхними и нижними квартилями (Таблица 1). В результате были выявлены наиболее достоверные показатели перфузии, такие как BF, MSI и показатель Average (р<0.001) и показатели с наименьшей достоверностью, такие как BV (р<0.10) и PS (р>0.10).
[30]
[31]
[32]Пороговые критерии числовых значений перфузии для дифференциальной диагностики рака и воспалительных изменений толстой кишки определяли с помощью метода построения «деревьев классификации» (Classification Trees), Таблица 2.
[33]
[34]Относительный риск рака (OR) вычисляли по стандартным формулам доказательной медицины. При наличии в таблице нулевых значений для расчета использовалась поправка Халдейна.
[35]Выявлено, что при одновременном присутствии трех значений показателей Average, BF и MSI выше уровня пороговых значений относительный риск рака составляет 95,6%. Для наглядности представляем несколько графиков Box&Whisker Plot (Фиг. 4, 5, 6, 7).
[36]Фиг. 4 иллюстрирует суммарный график, отражающий статистически достоверную разницу в диагностике рака и воспалительных изменений стенки толстой кишки при одновременном совпадении характерных значений показателей Average, BF и MSI.
[37]Фиг. 5 иллюстрирует график, отражающий статистически достоверную разницу между характерными показателями Average для диагностики рака и воспалительных изменений стенки толстой кишки.
[38]Фиг. 6. иллюстрирует график, отражающий статистически достоверную разницу между характерными показателями перфузии BF для диагностики рака и воспалительных изменений стенки толстой кишки.
[39]Фиг. 7. иллюстрирует график, отражающий статистически достоверную разницу между характерными показателями перфузии MSI для диагностики рака и воспалительных изменений стенки толстой кишки.
[40]Приводим клинические примеры:
[41]Пример 1. Пациент Ч., 83 года, поступил в стационар с жалобами на боль в нижних отделах живота, вздутие, плохое отхождение стула и газов. В клиническом анализе крови проявления железодефицитной анемии, лейкоцитоз. При компьютерной томографии выявлено равномерное циркулярное утолщение стенок ректосигмоидного отдела толстой кишки с тяжистыми уплотнениями мезоколярной жировой клетчатки и линейными скоплениями жидкости вдоль листков тазовой брюшины, регионарной лимфаденопатией в бассейне верхней прямокишечной артерии. При внутривенном введении контрастного вещества отмечается «слоистое» контрастирование стенок кишки, что не типично для опухолевой ткани (Фиг. 8).
[42]Фиг. 8. демонстрирует результаты КТ Пациента Ч.: Мультипланарная реконструкция (а) в аксиальной и (б) сагиттальной плоскостях в венозную фазу сканирования. Циркулярное утолщение стенок ректосигмоидного отдела толстой кишки с признаками «слоистого» накопления контрастного вещества (длинная желтая стрелка), уплотнение мезоколярной жировой клетчатки (короткая зеленая стрелка).
[43]При оценке данных перфузионной компьютерной томографии уже на этапе визуальной оценки цветных параметрических карт отчетливо дифференцируется гиперваскулярное инфильтративное образование с высокими показателями перфузии относительно смежных интактных стенок кишки, что выражается в красно-желтом окрашивании опухоли на картах скорости и объема кровотока, что демонстрирует
[44]Фиг. 9, представленная ПКТ пациента Ч. - Цветные параметрические карты (а) скорости кровотока (BF) и (б) объема кровотока (BV) с установленной меткой ROI2 для оценки числовых показателей перфузии в опухоли и построения графика «плотность-время», демонстрирующие гиперваскулярную инфильтративную опухоль ректосигмоидного отдела толстой кишки (красно-желтое окрашивание).
[45]Также признаки гиперперфузии находят отражение в высоких числовых значениях скорости кровотока (BF) - 96,92 мл/100 г/мин. Опухолевая ткань характеризуется высоким усредненным показателем плотности контрастного вещества в стенках кишки (Average 71,76 ед. HU), а показатель среднего времени возрастания плотности контрастного вещества в ткани (MSI) равен 2,535 ед. HU/мин, что подтверждает Фиг. 10 б. На графике «плотность-время» определяется единственный подъем кривой плотности в стенке кишки, формирующийся непосредственно после подъема кривой плотности в афферентном сосуде с признаками его постепенного снижения. (Фиг. 10 а).
[46]Фиг. 10. (а) График «плотность-время» и (б) список числовых значений, отражающие перфузию в опухоли ректосигмоидного отдела толстой кишки в установленной точке ROI2 на Фиг. 9 (б).
[47]По результатам перфузионной компьютерной томографии установлен диагноз резектабельной инфильтративной опухоли ректосигмоидного отдела толстой кишки, подтвержденной путем биопсии при колоноскопии.
[48]По результатам обследований пациенту выполнена видеоассистированная сигмостомия. При гистологическом исследовании верифицирована низкодифференцированная аденокарцинома с прорастанием всех слоев стенки кишки.
[49]Пример 2. Пациент Ш., 82 года, поступил в стационар с жалобами на боли в животе, больше в правых отделах, тошноту, изжогу, общую слабость. В клиническом анализе крови проявления железодефицитной анемии, лейкоцитоз. При компьютерной томографии выявлено циркулярное утолщение стенок восходящего отдела ободочной кишки, с уплотнением параколярной жировой клетчатки, с линейными скоплениями жидкости вдоль листков латероканальной и передней почечной фасций, с регионарной лимфаденопатией в бассейне слепоподвздошной артерии. В латеральном канале определяется жидкостное образование, прилежащее к стенке кишки. При внутривенном введении контрастного вещества отмечается «слоистое» контрастирование стенок кишки, накопление KB стенками жидкостного образования в латеральном канале (Фиг. 11). Фиг. 11. демонстрирует результаты КТ. Мультипланарная реконструкция в аксиальной плоскости (а) и в сагиттальной плоскости (б) в венозную фазу контрастирования. Циркулярное утолщение стенок восходящего отдела ободочной кишки с признаками «слоистого» накопления контрастного вещества (длинная желтая стрелка), с уплотнением параколярной жировой клетчатки (короткая зеленая стрелка). Жидкостное образование в латеральном канале, прилежащее к стенке кишки (короткая голубая стрелка).
[50]При визуальной оценке параметрических карт отчетливо определяются признаки диффузного снижения перфузии в утолщенных стенках восходящего отдела ободочной кишки и стенках прилежащего жидкостного образования, что характеризуется преимущественно их синим окрашиванием на картах скорости и объема кровотока, представленными на Фиг. 12, которая демонстрирует ПКТ пациента Ш. - (а) Цветная параметрическая карта скорости кровотока (BF), демонстрирующая диффузное снижение перфузии (синее окрашивание) в стенках восходящего отдела ободочной кишки (длинная желтая стрелка) и стенках параколярного жидкостного образования (короткая голубая стрелка). (б) Цветная параметрическая карта объема кровотока (BV): установлена метка ROI2 в единичном участке гиперперфузии в утолщенной стенке восходящего отдела ободочной кишки для оценки числовых показателей перфузии и построения графика «плотность-время».
[51]Визуальные признаки снижения кровотока также находят отражение в низком усредненном показателе плотности контрастного вещества в стенках кишки (Average 21,93 ед. HU), что демонстрирует таблица числовых значений на Фиг. 13 б. Единичные участки гиперперфузии в утолщенных стенках кишки, представленные на Фиг. 12 6, в том числе демонстрируют невысокие показатели скорости кровотока (BF), по сравнению с опухолевой тканью - 33,10 мл/100 г/мин, показатель среднего времени возрастания плотности контрастного вещества в ткани (MSI) равен 1,594 ед. HU/мин (Фиг. 13 б). При построении графика «плотность-время» кривая плотности в стенке кишки имеет относительно пологий ход, отсутствует характерный для опухоли единственный подъем кривой, формирующийся после подъема кривой плотности в афферентном сосуде (Фиг. 13 а).
[52]На Фиг. 13. представлены (а) График «плотность-время» и (б) список числовых значений, отражающие перфузию в стенках восходящего отдела ободочной кишки в установленной точке ROI2 на Фиг. 12 б.
[53]Выявленные изменения характерны для подслизистого отека стенок кишки, обусловленных колитом. Под контролем УЗИ выполнено дренирование жидкостного образования параколярного пространства, получен гной. При контрольном исследовании абсцесс и явления колита регрессировали.
[54]Таким образом, применение ПКТ позволило исключить опухоль и установить диагноз колита, что определило тактику лечения.
[55]При стандартном протоколе КТ с внутривенным болюсным контрастированием опухолевые и воспалительные изменения стенок толстой кишки зачастую демонстрируют сходные признаки. В нашем исследовании ложноотрицательные результаты имели место у 1 пациента и ложноположительные - у 1. Истинноположительные результаты установлены у 34 пациентов, истинноотрицательные - у 14.
[56]Точность заявляемого способа рассчитана нами по формуле:
[57]
[58]ДЭ - диагностическая эффективность;
[59]ИП - истинноположительные результаты;
[60]ИО - истинноотрицательные результаты;
[61]ЛП - ложноположительные результаты;
[62]ЛО - ложноотрицательные результаты.
[63]Таким образом, применение перфузионной КТ, по сравнению с прототипом, позволяет повысить точность дифференциальной диагностики опухолевых и воспалительных изменений толстой кишки на 3,5%, помогает определить тактику ведения лечения.
