Расширенные возможности спиральной (мультиспиральной) компьютерной томографии при применении современных контрастных препаратов
П.И. Давыденко, Г.Г. Кармазановский
ФГУ «Институт хирургии им. А.В. Вишневского», Москва, Россия
РЕФЕРАТ: В статье приведен краткий исторический обзор применения контрастных веществ, описаны возможности мультиспиральной компьютерной томографии с применением современных контрастных препаратов и показана значимость контрастирования в клинической практике.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МСКТ, контрастные препараты (вещества).
Невозможно представить современную медицину без метода компьютерной томографии (КТ), он стал неотъемлемой частью диагностического процесса и позволяет с большой точностью верифицировать патологический процесс. Рутинное использование метода КТ позволяет диагностировать заболевания до появления первых симптомов, когда человек субъективно считает себя здоровым и, зачастую, спасти ему жизнь.
В 90-х годах прошлого столетия появилась технология спиральной компьютерной томографии (СКТ), а затем и мультиспиральной (мультидетекторной) компьютерной томографии (МСКТ/МДКТ), что стало своего рода революцией в рентгенологии.
С тех пор МСКТ зарекомендовала себя как эффективная технология, позволяющая в большинстве случаев отказаться от диагностических хирургических вмешательств. Основное достижение МСКТ – это возможность быстро и неинвазивно воспроизводить трехмерное изображение внутренних органов и тканей тела пациента. Полученные при сканировании данные могут быть представлены в виде изотропного изображения, проекций максимальной и минимальной интенсивности, объемных изображений, выполненных с наружной и внутренней точек обзора, а также с использованием мультипланарных реформаций.
Сегодня МСКТ применяется практически во всех областях медицины, и возможности этого метода поистине безграничны. Но, помимо наличия современного сканера и высококлассного специалиста для проведения полноценного исследования, необходимо введение рентгеноконтрастного вещества (контрастного вещества – КВ). К сожалению, в нашей стране до сих пор еще находятся противники применения контрастного усиления при проведении КТ-исследований, хотя в Европе и других странах с развитой системой здравоохранения введение КВ считается неотъемлемой частью КТ-исследования. Болюсное контрастирование позволяет осуществлять не только диагностику, дифференциальную диагностику, но и решать вопросы планирования оперативной тактики на этапе дооперационного анализа данных визуализационных методов обследования больного.
Введение рентгеноконтрастного вещества в сосудистую систему перед КТ-исследованием является обязательным для визуализации зоны интереса. КВ может быть введено вручную, шприцем или автоматическим инъектором, который заранее программируется на определенную скорость и время введения КВ. Оптимизация сканирования может быть осуществлена за счет подбора этих параметров. Время сканирования после введения КВ является также одним из параметров, влияющих на достижение оптимального результата. После инъекции болюса КВ в различные фазы контрастного усиления соответственно его нахождению в различных частях сосудистой системы можно получить диагностическую информацию о состоянии артериального, капиллярно-интерстициального и венозного кровотока для оценки кровообращения.
Одним из компонентов, влияющих на результаты исследования, является объем вводимого контрастного вещества.
На сегодняшний день введение КВ «вручную» уже практически утратило свою значимость. С появлением автоматических инъекторов процедура введения КВ стала более безопасной и эффективной. Для МСКТ предпочтительнее использование автоматических инъекторов с двумя головками. Такие инъекторы позволяют ввести вслед за болюсом контрастного препарата болюс солевого раствора, что дает возможность уменьшить объем вводимого КВ, что, в свою очередь, снижает риск побочных эффектов от КВ и позволяет сделать исследование не менее информативным, так как вся доза введенного КВ попадает из периферической вены в большой круг кровообращения.
Первые рентгеноконтрастные вещества были созданы в январе 1896 года, по крайней мере, в двух центрах Европы – в Вене и Шеффилде. Эти препараты не получили клинического применения. Прогресс наступил в 1920-х годах, когда было выяснено, что йод является элементом выбора, на базе которого были разработаны внутрисосудистые рентгеноконтрастные вещества. Первым клинически использованным йодистым КВ стал йодид натрия. Высокая токсичность и низкая рентгенографическая контрастность ограничивали его клиническое применение. С тех пор создано множество рентгеноконтрастных препаратов для применения в клинической практике.
Современные рентгеноконтрастные вещества отличаются числом трийодированных бензольных колец в его молекуле и наличием или отсутствием ионных боковых цепей. Контрастные вещества первого поколения были ионными с простым трийодированным бензольным кольцом. Концентрация таких контрастных веществ, необходимая для адекватного усиления изображения, а соответственно и осмолярность раствора, была в 5-8 раз выше, чем у плазмы крови (высокоосмолярные контрастные вещества). Второе поколение (низкоосмолярных) контрастных веществ характеризовалось такой же концентрацией йода, но их осмолярность уже только в 2-3 раза превышала осмолярность плазмы. Наконец, относительно недавно появилось третье поколение (изоосмолярных) контрастных веществ – два трийодированных бензольных кольца соединены в одной молекуле, раствор такого контрастного вещества изоосмолярен плазме. Побочные проявления, связанные с использованием высокоосмолярных КВ, включающие дискомфорт, тошноту, крапивницу, зуд и снижение артериального давления, при использовании низкоосмолярных и изоосмолярных КВ встречаются значительно реже. И хотя причина снижения частоты побочных проявлений при использовании низкоосмолярных КВ неизвестна, влияние осмотического эффекта очевидно. С повышенной осмолярностью связана ригидность эритроцитов, повышение скорости периферического кровотока и дискомфорт после инъекции. Кроме того, частота нефропатий, обусловленных воздействием КВ, у пациентов с хроническими заболеваниями почек и сахарным диабетом при использовании низкоосмолярных и изоосмолярных КВ ниже, чем после исследований с высокоосмолярными КВ.
Стандартное динамическое КТ-исследование для оценки области интереса состоит из четырех фаз: нативной – до введения КВ; артериальной – введенный болюс контрастного препарата максимально контрастирует артериальное русло; поздней венозной – КВ находится в венах воротной системы; отсроченной – контрастирование паренхимы органов за счет накопления КВ в межклеточных пространствах. Конечно же, накопление контрастного препарата в межклеточных пространствах начинается сразу после его поступления в орган, но для различных органов и тканей характеристики накопления плотности различны.
В различные фазы контрастного усиления (артериальную, венозную, отсроченную) можно сравнить симптомы контрастирования патологических образований, сосудов и паренхимы органов с их изображением в нативную фазу исследования. Таким образом, при методически правильно выполненном болюсном контрастировании реально получить информацию о специфических симптомах заболеваний, которые ранее можно было верифицировать либо интраоперационно, либо дооперационно, но в любом случае инвазивным путем.
МСКТ используется для диагностики заболеваний буквально всех органов и систем, но особенно широкое распространение технология МСКТ получила при заболеваниях сердечно-сосудистой системы. МСКТ-ангиография заменила традиционную ангиографию при исследованиях многих сосудистых бассейнов тела (рис.1,2,3), хотя «классическая» ангиография и остается золотым стандартом в диагностике патологии сосудов. Например, при исследованиях сердца современная МСКТ позволяет визуализировать 93% общей протяженности коронарных артерий без артефактов от движения, а чувствительность и специфичность при определении внутрипросветных обструктивных заболеваний равна 95% и 86% соответственно. Конечно же, эти исследования невозможны без применения контрастных препаратов.
Рис. 1. КТ-ангиография ВСА, этапы обработки полученной в результате исследования информации. Необработанное трехмерное изображение (а). Трехмерное изображение ВСА после исключения костных структур, визуализируются кальцинаты в аорте, подключичных артериях, общих сонных и внутренних сонных артериях (б). Правая внутренняя сонная артерия в различных реформациях, хорошо визуализируется стент с находящимся в нем пристеночным тромбом (в).
Визуализация и расчет эффективного просвета стента (г).
Рис. 2. КТ-коронарография. Трехмерное изображение сердца и его сосудов (а).
Выделенная правая коронарная артерия, визуализация ее хода, стенок, структуры (б).
Рис. 3. Трехмерное изображение КТ-ангиографии непарных висцеральных артерий. Визуализируются аневризмы чревного ствола, селезеночной и печеночной артерий.
Другая область применения МСКТ – это КТ-урография, где увеличение разрешающей способности может улучшить выявление поражений почечной лоханки или мочеточника (рис. 4).
Рис. 4. Трехмерное изображение чашечно-лоханочной системы и верхней трети мочеточников.
За счет увеличения количества детекторов при МСКТ увеличивается зона покрытия за один оборот рентгеновской трубки, что делает возможным выполнение перфузионных исследований больших анатомических областей, например, мозга, поскольку некоторые новые сканнеры сейчас покрывают 5 см в течение одной ротации, по сравнению с 20-24 мм в сканнерах предыдущих поколений. Это может позволить улучшить выявление малых зон нарушения перфузии, которые обычно не видны. Большее покрытие может также быть использовано для перфузионных изображений солитарных образований в легких или печени или для оценки микроваскуляризации опухоли в других анатомических зонах. Перфузионная компьютерная томография (ПКТ) позволяет качественно и количественно оценить движение крови, питающей каждый элемент объема органа или ткани. После введения болюса КВ регистрируется рост КТ-плотности на изображениях одного или нескольких томографических сечений, посредством непрерывного сканирования на данном уровне, во время первого прохождения через ткани болюса КВ. Математическая обработка динамической серии срезов от момента появления КВ в ткани до его выведения позволяет количественно оценить объем крови, проходящей через единичный элемент объема ткани за единицу времени. Для количественной оценки патофизиологических нарушений васкуляризации тканей используют гемодинамические тканевые характеристики, а для наглядности строятся специальные перфузионные карты. Наиболее широко данная методика используется для исследования головного мозга (рис.5), а применение в других областях активно изучается.
Рис. 5. Перфузионное КТ-исследование головного мозга. Построение перфузионных карт (а).
Расчет параметров перфузии на симметричных областях головного мозга (б).
Незаменимый вклад КТ с болюсным контрастированием вносит в диагностику и дифференциальную диагностику различных патологических процессов брюшной полости. При бесконтрастном исследовании тяжело, а зачастую и невозможно верифицировать образования печени (рис.6). Также исследование с применением контрастного усиления позволяет обнаружить источник патологического процесса (рис.7).
Рис. 6. Динамическое КТ исследование органов брюшной полости. В S5 визуализируется гиподенсная зона (а). При введении КВ в артериальную фазу наблюдается накопление КВ данным образованием (б). В венозную фазу образование становится изоденсным окружающей неизмененной печеночной паренхиме (в) и в отсроченную фазу (г) плотность образования становится ниже. При получении такой КТ семиотики можно с большой уверенностью сказать, что данное образование – фокально-нодулярная гиперплазия.
Рис. 7. КТ-исследование органов малого таза, венозная (а) и отсроченная (б) фазы.
В нативную, артериальную и венозную фазы можно было заподозрить, что образование
происходит из мочевого пузыря, а в отсроченную фазу при контрастировании
мочевого пузыря становится ясно, что образование лишь прилежит к нему.
Таким образом, КТ-исследования с применением рентгеноконтрастных средств для внутривенного введения стали неотъемлемой частью современного диагностического поиска. Однако остается другая проблема – побочное действие при введении контрастных препаратов.
При введении КВ встречаются ощущения тепла или похолодания во всем теле, боль в дистальных отделах конечностей, чувство дискомфорта или боли в области живота, а также желудочно-кишечные реакции в виде тошноты и рвоты. Могут отмечаться реакции гиперчувствительности, которые обычно проявляются в виде умеренно выраженных нарушений дыхания (одышка, бронхоспазм) или кожных реакций, таких как сыпь, эритема, крапивница, зуд, в ряде случаев развивается отек. Аллергические проявления могут возникать как непосредственно после введения препарата, так и несколькими днями позже. Имеются сообщения о токсических кожных реакциях. Выраженные реакции гиперчувствительности, такие как отек гортани, отек легких и анафилактический шок, встречаются крайне редко. Анафилактоидные реакции могут возникать вне зависимости от дозы и способа введения; серьезная побочная реакция может начаться с незначительных проявлений реакции гиперчувствительности. Иногда наблюдаются вазовагальные реакции в виде артериальной гипотензии и брадикардии. Возможен йодизм или «йодная свинка». Острая почечная недостаточность развивается редко. Тяжелые реакции со стороны сердечно-сосудистой системы в виде нарушений ритма, снижения сократительной функции миокарда или ишемии миокарда развиваются редко. Возможно развитие артериальной гипертензии. Могут встречаться неврологические реакции, которые проявляются в виде судорог, преходящих нарушений моторной или чувствительной функций. В единичных случаях КВ может проникать через гематоэнцефалический барьер, в результате чего накопление препарата в коре мозга может визуализироваться при КТ и иногда сопровождается преходящим нарушением ориентировки в пространстве или кортикальной слепотой. Описаны единичные случаи артралгии. После введения йодсодержащих рентгеноконтрастных средств достаточно часто наблюдается преходящее повышение уровня креатинина в крови, но оно обычно не имеет клинической значимости. Возможно нарушение вкусовых ощущений, нарушения зрения, головная боль, аллергические реакции, а также дискомфорт в месте введения.
Частота и выраженность побочных эффектов различна для разных препаратов.
Для предотвращения аллергических реакций необходимо тщательно собирать анамнез, возможны также проведение аллергопроб, или отказ от введения КВ, или, взвесив все за и против, введение контрастного препарата под прикрытием специальных медикаментов. Но такое решение принимается только в случае острой необходимости.
Наибольшую опасность для пациента представляет контраст-индуцированная нефропатия. Существует возможность предвидеть и нивелировать этот возможный неблагоприятный эффект от введения рентгеноконтрастного препарата. Под нефротоксичностью контрастных веществ подразумевают состояние, при котором наступает ухудшение почечной функции – происходит повышение уровня сывороточного креатинина более чем на 25% или 44 ммоль/л от исходного, проявляющееся в течение 3 дней после внутрисосудистого введения КВ при отсутствии альтернативных этиологических факторов.
Контрастные вещества нарушают кровоток в мозговом слое почек и обладают прямым токсическим воздействием на клетки почечных канальцев. В нормальном состоянии мозговое вещество почек, в глубине которого залегают петля Генле и vasa recta, является зоной с низкой скоростью кровотока и низким pO2. Контрастные вещества заметно уменьшают перфузию мозгового вещества почек и его оксигенацию. Нефропатия, обусловленная КВ, в основном зависит от сочетания застоя эритроцитов в vasa recta, почечной вазоконстрикции и токсического воздействия на эпителиальные клетки канальцев, особенно в толстом восходящем колене петли Генле. Возраст, недостаток соли и воды, хроническая почечная недостаточность, особенно диабетическая нефропатия, являются тремя факторами, при которых КВ наиболее часто вызывает поражение почек с увеличением риска в случаях сочетания лечения пациента нефротоксичными лекарственными препаратами.
Предотвращение нефротоксического действия КВ основано на противодействии этим запутанным патофизиологическим механизмам и основано на снижении осмолярности контрастных веществ, противодействии фармакологическими веществами медуллярной вазоконстрикции и гипоксическому стрессу, и, кроме всего прочего, на усилении кровотока в мозговом слое почки за счет внутривенного введения солевого раствора.
Для выяснения состояния функции почек у пациентов с наличием предрасполагающих факторов развития нефропатии, обусловленной воздействием КВ, принято измерять уровень сывороточного креатинина, в том числе и перед проведением КТ-исследования. Однако его оценивают с разной частотой. Например, имеются данные, что уровень сывороточного креатинина оценивали перед исследованием у 13-20% пациентов и у 60% пациентов с диабетом, что свидетельствует о низком значении этого теста в повседневной практике. Как результат, Европейское Общество урогенитальной радиологии дало рекомендации лечащим врачам, чтобы те привлекали к выявлению пациентов с высоким риском развития нефропатии путем изучения их историй болезней и получения данных об измерениях уровня сывороточного креатинина в течение 6 месяцев до диагностического исследования.
Применение современных неионных рентгеноконтрастных веществ обеспечивает высокую безопасность рентгеноконтрастных КТ исследований и позволяет рекомендовать спиральную КТ с болюсным контрастным усилением как рутинную методику для обследований пациентов на догоспитальном этапе.
Список литературы
- Aspelin P., Aubry P., Fransson S.G. et al. Nephrotoxic effects in high-risk patients undergoing angiography // N. Engl. J. Med. 2003. V.348, P.491-499.
- Г.Г. Кармазановский. Мультидетекторная КТ с контрастным усилением: лучшие технологии для достижения улучшенных результатов и снижения осложнений // Медицинская визуализация, 2005, №4, С.137-144.
- Е.Е. Сидорова, Г.Г. Кармазановский. Сравнительное исследование контрастирующих свойств неионных рентгеноконтрастных препаратов йогексол-350 и йоверсол-350 при спиральной компьютерной томографии у пациентов с гиперконтрастными образованиями печени // Медицинская визуализация, 2007, №5, С.106-117.
- М. Прокоп, М. Галански. Спиральная и многослойная компьютерная томография, том 1 // М.: МЕДпресс-информ, 2006, 412 с.
- В.Н. Корниенко, И.Н. Пронин. Диагностическая нейрорадиология, том 1 // М.: МЕДпресс-информ, 2009, 455 с.