CC BY
45
Раздел - лучевая диагностика
Двухэнергетическая компьютерная томография как перспективный метод диагностики очаговых поражений в печени
1Чабан А.С., 2Синицын В.Е.
1ООО «Медскан», 109052, г. Москва, ул. Нижегородская, д. 83, стр.1 «МНОЦ МГУ им. М.В. Ломоносова», 119192, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 27, корп. 10
Сведения об авторах
Чабан Артем Сергеевич - врач рентгенолог ООО «Медскан»; 109052, г. Москва, ул. Нижегородская, д. 83, стр. 1, e-mail: [email protected]. ORCID: 0000-0002-56610620
Синицын Валентин Евгеньевич - д.м.н., профессор, заведующий кафедрой лучевой диагностики и терапии Факультета Фундаментальной Медицины МГУ им. М.В.Ломоносова; заведующий отделом лучевой диагностики МНОЦ МГУ им. М.В.Ломоносова; Президент Российского Общества Рентгенологов и Радиологов (РОРР), e-mail: [email protected] Контактное лицо
Чабан Артем Сергеевич, e-mail: [email protected] Резюме
Ранняя и точная диагностика очаговых образований печени необходима в современной клинической практике. Особое значение имеет дифференциальная диагностика
доброкачественных образований печени и метастазов у онкологических больных, так как наличие или отсутствие вторичного поражения печени влияет на тактику лечения и выживаемость. Двухэнергетическая компьютерная томография является новым перспективным методом диагностики очаговых поражений печени, позволяющая провести не только визуальный, но и количественный анализ очаговых образований печени, способствуя повышению чувствительности и специфичности метода по сравнению с традиционной компьютерной томографией. В данном исследовании мы продемонстрировали, что совместный анализ традиционной компьютерной и двухэнергетической компьютерной томографии приводит к уменьшению времени интерпретации данных, увеличению диагностической уверенности исследователей, упрощению выявления очагов в печени, увеличению точности диагноза. Ключевые слова: очаги в печени, двухэнергетическая компьютерная томография, йодные карты, виртуальные спектральные кривые
Dual-energy computed tomography as an effective diagnostic method for detection of focal liver lesions
1Chaban A.S., 2Sinitsyn V.E.
1Medskan LLC, 109052, Moscow, Nizhegorodskaya Str., 83-1
Medical Research and Educational Center (Lomonosov University Clinic), 119192, Moscow, Lomonosovskii prospect, 27-10 Authors
Chaban A.S. - radiologist of LLC "Medscan"
Sinitsyn V.E. - MD, professor, head of the Department of radiation diagnosis and therapy of the Faculty of Fundamental Medicine of Lomonosov Moscow State University; head of the Department of radiation diagnostics of the Medical Research and Educational Center (Lomonosov University Clinic), President of the Russian Society of Radiologists and Radiologists (RSRR)
Summary
Early and accurate diagnosis of focal liver lesions is necessary in modern clinical practice. The differential diagnosis of benign liver formations and metastases in cancer patients is particularly important, since the presence or absence of secondary liver damage affects treatment tactics and survival. Dual-energy computed tomography is a new promising method for the diagnosis of focal liver lesions, which allows not only visual but also quantitative analysis of focal liver lesions, contributing to an increase in the sensitivity and specificity of the method compared to traditional computed tomography. In this study, we demonstrated that a combined analysis of traditional computed and dual-energy computed tomography leads to a reduction of the time of data interpretation, an increase in the diagnostic confidence of researchers, a simplified identification of foci in the liver, and an increase in the accuracy of the diagnosis. Keywords: focal liver lesions, computed tomography, dual-energy computed tomography, iodine maps, virtual spectral curve
Введение
На сегодняшний день остается актуальной ранняя и точная диагностика очаговых образований печени. Особенно важно дифференцировать доброкачественные образования печени, такие как гемангиома, фокальная нодулярная гиперплазия (ФНГ), аденома и киста со злокачественными опухолями, в том числе с метастазами. При циррозе печени наиболее важное значение имеет ранняя диагностика гепатоцеллюлярного рака (ГЦР) [8], который занимает шестое место в структуре онкологической заболеваемости [4]. Особое значение имеет дифференциальная диагностика доброкачественных образований печени и метастазов у онкологических больных, так как наличие или отсутствие вторичного поражения печени влияет на тактику лечения и выживаемость [2]. Неинвазивные методы исследования имеют наибольшую важность, так как в случае потенциально резектабельной опухоли пункционная биопсия очаговых образований в печени нежелательна.
В настоящее время компьютерная томография (КТ) широко используется как метод визуализации в диагностике очагового поражения печени [7]. Ключевую роль в оценке образований печени с помощью КТ играет визуальный анализ и характер накопления контрастного препарата [5].
При проведении магнитно-резонансной томографии (МРТ) печени можно использовать гепатотропный контрастный препарат на основе гадоксетовой кислоты Примовист, способный накапливаться в гепатоцитах в отсроченную фазу контрастирования. Примовист помогает в дифференциальной диагностике многих образований печени, в том числе позволяет дифференцировать ФНГ, аденому от узла
ГЦР, что особенно важно, так как все эти образования демонстрируют интенсивное накопление контрастного препарата в раннюю артериальную фазу контрастирования [1].
Двухэнергетическая компьютерная томография (ДЭКТ) является новым перспективным методом диагностики очаговых поражений печени. Возможность проведения не только визуального, но и количественного анализа облегчает диагностику очаговых образований печени, способствуя повышению чувствительности и специфичности метода по сравнению с традиционной КТ [10]. Авторы исследовательских работ утверждают, что ДЭКТ облегчает обнаружение очагов в печени [4, 8], позволяет улучшить качество изображений [6], снизить артефакты [3], а также заменить нативные изображения виртуальными бесконтрастными [10].
На сегодняшний момент ни в российской, ни в зарубежной литературе нет данных о больших клинических исследованиях результатов ДЭКТ очагов в печени. Несмотря на это, лидирующие производители компьютерных томографов делают доступными ДЭКТ-сканеры и продвигают их на медицинском рынке, что требует тщательного изучения возможностей таких сканеров в разных областях лучевой диагностики. Цель исследования
Целью данного исследования является оценка диагностической эффективности ДЭКТ в сравнении с мультифазной контрастной КТ с одним источником излучения при очаговом поражении печени (кисты, гемангиомы, метастазы, ГЦР). Материалы и методы
В период с октября 2015 г. по февраль 2017 г. было обследовано 62 пациента (30 мужчин, 32 женщины, средний возраст 59±9,4 года). Все пациенты были обследованы на
ДЭКТ с одним источником излучения, при этом, исследование органов брюшной полости было выполнено традиционной одноэнергетической компьютерной томографией (ОЭКТ) в нативную, артериальную, отсроченную фазы контрастирования, а в порто-венозную фазу контрастирования была проведена ДЭКТ при помощи метода быстрого переключения напряжения на рентгеновской трубке. Характеристика пациентов и параметров сканирования представлена в таблице 1.
Таблица 1. Характеристика пациентов и параметры сканирования
Параметры пациентов ГЦР Метастазы Кисты печени Гемангиомы
Отношение полов (муж/жен) 3/9 20/41 7/7 4/8
Средний возраст (лет) 66±13,3 73±9,7 39±8,5 42±8,4
Средняя эффективная доза для 4-фазного сканирования (мЗв) 45,1±8,9 41,1±7,2 36,05±6,1 31±5,5
Средняя эффективная доза одноэнергетического 12,3±2,8 10,2±2,3 8,7±1,7 7,05±1,6
сканирования (мЗв)
Средняя эффективная доза двухэнергетического 14,7±4,1 13,6±3,8 10,9±2,8 10±2,2
сканирования (мЗв)
Пациенты включались в исследование в случае наличия гистологического заключения очагового поражения в печени, в случаях динамического наблюдения очагов
или в тех случаях, когда КТ-признаков достаточно для уверенного суждения о генезе очагов. Из 62 пациентов, включенных в исследование, у 14 пациентов, определялись кисты печени, у 49 пациентов были диагностированы метастазы печени, 12 пациентов были с верифицированным диагнозом ГЦР, у 12 пациентов определялась гемангиома печени. Параметры очагов представлены в таблице 2. При многоочаговом поражении печени не исследовалось более 3-х очагов. Всего было исследовано 114 очагов, из них 14 кист, 12 узлов ГЦР, 12 гемангиом и 76 метастазов.
Таблица 2. Параметры очагов в печени
Параметры Гепатоцеллюляр - Метастазы Кисты печени Гемангиомы
пациентов ная карцинома
Средний
размер 2,1±0,6 3,5±0,8 1,2±0,3 1,4±0,3
очагов (см)
Критерий Морфологическая Морфологическая Плотность на Типичные
постановк верификация верификация нативных признаки
и диагноза основной опухоли, томограммах 0-12 гемангиом
очагов типичные признаки Ни и отсутствие печени при
метастатического накопления многофазной
поражения печени контрастного КТ
при многофазной препарата при
КТ многофазной КТ
Все пациенты с метастатическим поражением печени имели верифицированную первичную опухоль.
Для сравнения мультифазной КТ с ДЭКТ и стандартной мультифазной КТ из общей группы пациентов, ретроспективно, было отобрано 40 пациентов. Из них: 10 пациентов с кистами, 10 - с гемангиомами, 10 - с ГЦР и 10 - с метастатическим поражением печени. Критерии постановки диагноза очагов были аналогичными и описаны в таблице 2.
Для статистического сравнения методов показателей эффективности при сопоставлении КТ и КТ+ДЭКТ использовался критерий хи-квадрат.
Для сравнения многофазной КТ с ДЭКТ и стандартной многофазной КТ два исследователя с опытом работы 1 и 2 года проводили сравнительный анализ данных КТ и ДЭКТ пациентов, без данных анамнеза. Каждую группу пациентов с очаговым поражением печени, состоящей из 10 пациентов, делили поровну. Первый исследователь анализировал первые половины групп пациентов с помощью ДЭКТ и многофазной КТ и вторые половины с данными многофазной КТ, второй исследователь - наоборот. Анализировались следующие данные: время, потраченное на исследование; диагностическая уверенность, выраженная в 3-х баллах (1-не уверен, 2- уверен не полностью, 3 - уверен); количество выявленных очагов; вид очага. Полученные суждения о виде очага сравнивались с референсным значением (заключение опытного специалиста по данным КТ и ДЭКТ с данными анамнеза).
Результаты и обсуждение
При анализе результатов, было выявлено, что время, потраченное на интерпретацию изображений с ДЭКТ и КТ, оказалось меньше, чем необходимое время для интерпретации данных КТ без ДЭКТ (таблица 3).
Медиана разницы во времени между исследованием, затраченным на ДЭКТ с КТ и ОЭКТ, для первого исследователя составляла 9,5 минут (минимальное и максимальное значения 5 и 14 минут, соответственно), для второго исследователя 6,5 минут (минимальное и максимальное значения 5 и 10 минут, соответственно).
Пациенты у обоих исследователей были разделены на 2 группы: первая группа состояла из тех, чья интерпретация занимала более 16 минут, вторая группа - менее 16 минут. Анализ с помощью четырехпольной таблицы с использованием непараметрических статистических критериев показал, что интерпретация ДЭКТ+КТ данных занимает меньше времени, чем интерпретация отдельных КТ данных: критерий х2 = 55,314 ф = 0,00043).
Таблица 3. Количество времени, потраченное на интерпретацию изображений исследователями
Исследователь и вид исследования Медиана (минимальное и максимальное значения), мин Среднее значение ± стандартное отклонение, мин
Первый исследователь ДЭКТ + КТ 12,5 (10; 15) 11,9±4,0
Первый исследователь КТ 18,5 (15,7; 20) 17,6±4,8
Второй исследователь ДЭКТ + КТ 9 (5,75; 13,25) 9,4±4,3
Второй исследователь КТ 21,5 (18,75; 24,25) 21,25±3,3
К каждому заключению исследователь проставлял балл, отражающий степень его уверенности: 1 - уверен, 2 - уверен не полностью, 3 - не уверен. Статистический анализ с помощью произвольных таблиц сопряженности с использованием критерия хи-квадрат, показал, что исследователи были более уверены в диагнозе при наличии данных ДЭКТ и КТ (число степеней свободы 2; х2 =17,577 (р = 0,0002)).
При исследовании ДЭКТ с КТ в сумме оба исследователя выявили 95 очагов, в то время как при ОЭКТ выявлено 84 очага. В основном при ОЭКТ были пропущены небольшие метастазы.
Чувствительность у двух исследователей, используя ДЭКТ + КТ данные, составляла 97,5%, в то время как чувствительность КТ в данном исследовании составила 77,5%.
Клинический случай
Пациент А. 68 лет. Основное заболевание - рак головки поджелудочной железы. Состояние на фоне химиотерапии. При ОЭКТ были выявлены множественные гиподенсные очаги с достоверным накоплением контрастного препарата. Учитывая основное заболевание, КТ-картина соответствует билобарному метастатическому поражению печени. Была проведена ДЭКТ в венозную фазу контрастирования с последующей постобработкой данных - создание йодных карт и построение виртуальных спектральных кривых (ВСК).
Концентрация йода в паренхиме печени равнялась
27,7*100 мкг/см3. В очаге
^ 3 3
печени концентрация йода равнялась 5,3*100 мкг/см , а в аорте 42,3*100 мкг/см . Данные показатели демонстрируют, что наибольшее количество йода после внутривенного введения контрастного препарата определяется в аорте. В метастазе определяется небольшое количество йода, что говорит о его плохой васкуляризации относительно паренхимы печени. В паренхиме печени определяется высокая концентрация йода, что говорит о хорошей васкуляризации неизмененной паренхимы печени. Нормализованная концентрация йода в метастазе по аорте (концентрации йода в паренхиме печени в отношении к концентрации йода в аорте) равнялась 0,13 (рисунок 1).
лй." \ * 1 Г Ай Л
О ' А V
___—^^
-------
VI?: Агеа 209.52 пт2. Меап 42.28. Бса 6.31 У12: Агеа 209.52 чш2. Меап 27.70, 5.34 УН: Агеа 61.16 тп2, Меап 5.32, 5г<1 5.71
Рисунок 1. Йодная карта. Зоны интереса: красный - метастаз, желтый - неизмененная паренхима печени, синий - аорта
Кроме йодных карт, при постобработке данных ДЭКТ, были построены ВСК для очага метастаза и паренхимы печени в тех же зонах интереса, где была измерена концентрация йода (рисунок 2). ВСК паренхимы печени и метастаза имели
косонисходящий вид, при этом ВСК метастаза находилась ниже ВСК паренхимы печени. Значение ВСК метастаза было ниже (0,66) значения ВСК паренхимы печени (2,6).
Рисунок 2. Построение зоны интереса для создания ВСК: желтый (1) - метастаз, красный (2) - нормальная паренхима печени
Следует отметить, что у данного пациента на йодных картах визуализировалось большее количество метастазов, чем на монохромных изображениях в венозную фазу контрастирования (рисунок 3).
Рисунок 3. Справа - йодная карта, стрелка: в S2 печени очаг со снижением концентрации йода. Слева - монохромное изображение в венозную фазу контрастирования, стрелка: очаг в S2 печени достоверно не определяется
Несмотря на то, что при исследовании КТ с проведением ДЭКТ получается намного больше данных, время, необходимое на интерпретацию изображений нужно меньше.
ДЭКТ дает ясную и точную информацию о концентрации йода в очаге. При нулевой концентрации йода в очаге диагноз соответствует кисте. При многофазной КТ для подтверждения данного диагноза необходимо построить область интереса на всех фазах контрастирования. Однако измерить концентрацию йода на йодной карте легче и быстрее.
Уверенность в диагнозе была выше при интерпретации КТ и ДЭКТ данных. ДЭКТ дает много дополнительной информации. Йодные карты оказались очень удобными для исследователей в дифференциальной диагностике кист и метастазов, что увеличило общую уверенность в диагнозе. Стоит отметить, что исследователи были уверены в постановке диагноза ГЦР и в дифференциальной диагностике ГЦР от метастазов, в основном, за счет данных многофазной КТ.
С помощью ДЭКТ и КТ данных было выявлено большее количество очагов в сравнении с ОЭКТ. Просмотр изображений на любом подходящем энергетическом уровне увеличивает контрастность очага, что облегчает его поиск. Кроме этого, цветные йодные карты также значительно облегчают поиск очагов. При интерпретации данных исследования было выявлено, что при ОЭКТ были пропущены некоторые мелкие очаги, чья плотность приближалась к плотности паренхимы печени. Чувствительность ДЭКТ+КТ оказалась выше, чем ОЭКТ. Ложноотрицательный результат у исследователей при
визуализации ДЭКТ+КТ данных был всего один, в то время как при ОЭКТ было 9 ложноотрицательных результатов.
Стоит отметить, что при ОЭКТ в основном была допущена ошибка при дифференциальной диагностике кист и гиподенсных метастазов печени. В то же время ДЭКТ прекрасно справилось с дифференциальной диагностикой кист и гиподенсных метастазов. Заключение
ДЭКТ является новым перспективным методом диагностики очаговых поражений в печени. Возможность проведения не только визуального, но и количественного анализа облегчает диагностику очаговых образований печени, способствуя повышению чувствительности и специфичности метода по сравнению с традиционной КТ.
Совместный анализ КТ и ДЭКТ данных в сравнении с анализом данных КТ приводит к уменьшению времени интерпретации данных, увеличению диагностической уверенности исследователей, упрощению выявления очагов в печени, увеличению точности диагноза. Список литературы
1. Белоусова Е.Л., Карамзановский Г.Г., Кубышкин В. А. и др. Возможности магнитно-резонансной томографии в дифференциальной диагностике очаговых образований печени. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2015. Т. 7. С. 78-84. Б01:10.17116/Ыгиг§1а2015778-84.
2. Патютко Ю.И., Сагайдак И.В., Котельников А.Г. и др. Резекция печени: современные технологии при опухолевом поражении. Анналы хирургической
renamnoraH. 2010. T. 15. № 2. C. 9-17.
3. Delesalle M.A., Pontana F., Duhamel A., et al. Spectral optimization of chest CT angiography with reduced iodine load: experience in 80 patients evaluated with dual-source, dual-energy CT. Radiology. 2013. V. 267. No. 1. P. 256-266. DOI: 10.1148/radiol.12120195.
4. Jelic S., Sotiropoulos G.C. Hepatocellular Carcinoma: ESMO Clinical Practice Guidelines for Diagnosis, Treatment and Follow-Up. Ann Oncol. 2010. V. 21. Suppl 5. v59-64. doi: 10.1093/annonc/mdq166.
5. Lim J.H., Choi D., Kim S.Y., et al. Detection of hepatocellular carcinoma: value of adding delayed phase imaging to dual-phase helical CT. AJR Am J Roentgenol. 2002. V. 179. No. 1. P. 67-73. DOI: 10.2214/ajr.179.1.1790067.
6. LvP., LinX., Chen K., Gao J. Spectral CT in patients with small HCC: investigation of image quality and diagnostic accuracy. Eur Radiol.. 2012. V. 22. No. 10. P. 2117-2124. DOI: 10.1007/s00330-012-2485-3.
7. Murakami T., Imai Y., Okada M., et al. Ultrasonography, computed tomography and magnetic resonance imaging of hepatocellular carcinoma: toward improved treatment decisions. Oncology. 2011. V. 81. Suppl. 1. P. 86-99. DOI: 10.1159/000333267.
8. Palmucci S. Focal liver lesions detection and characterization: The advantages of gadoxetic acid-enhanced liver MRI. World J Hepatol. 2014. V. 6. No. 7. P. 477-485. DOI: 10.4254/wjh.v6.i7.477.
9. Robinson E., Babb J., Chandarana H., Macari M. Dual source dual energy MDCT: comparison of 80 kVp and weighted average 120 kVp data for conspicuity of hypo-vascular liver metastases. Invest Radiol. 2010. V. 45. No. 7. P. 413-418. DOI:
10.1097/RLI.0b013e3181dfda78.
10. Silva A. C., Morse B. G., Hara A. K., et al. Dual-Energy (Spectral) CT: Applications in Abdominal Imaging. Radiographics. 2011. V. 31. No. 4. P. 1031-1046. doi: 10.1148/rg.314105159.
