Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ НИЗКОДОЗОВОГО РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕГКИХ ПРИ СИНДРОМАХ КРУГЛОЙ И ОЧАГОВОЙ ТЕНИ
|
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СИМВОЛОВ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 6
1.1 Общие принципы проведения рентгенологических исследований и
особенности цифровой рентгенографии. Рентгенография органов грудной клетки 6
1.2 ROC-анализ и ROC-кривая, применение в рентгенологии 21
1.3 Синдромы круглой и очаговой тени, одиночного образования в легком 33
1.4 Рак легкого: эпидемиология и вопросы скрининга 41
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 46
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
ВЫВОДЫ 71
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 6
1.1 Общие принципы проведения рентгенологических исследований и
особенности цифровой рентгенографии. Рентгенография органов грудной клетки 6
1.2 ROC-анализ и ROC-кривая, применение в рентгенологии 21
1.3 Синдромы круглой и очаговой тени, одиночного образования в легком 33
1.4 Рак легкого: эпидемиология и вопросы скрининга 41
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 46
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
ВЫВОДЫ 71
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
Актуальность исследования. Синдром круглой тени - ограниченное затенение, во всех проекциях сохраняющее форму круга, полукруга овала с размерами более 12 мм [6].
Синдром очаговой тени - округлые, полигональные или неправильной формы тени размером до 12 мм, анатомической основой которых является долька легкого [6].
Два вышеуказанных синдрома охватывают весь спектр теней круглой или овальной формы на рентгенограммах органов грудной клетки (РГК). Двумя крупными недостатками такой системы синдромов является отсутствие верхней границы диаметров и описания состояния окружающих тень тканей. Данные недостатки компенсируются введением синдрома одиночного образования в легком (ООЛ) или Solitary Pulmonary Nodule (SPN). ООЛ - рентгенологический синдром, представляющий собой округлую или овальную тень, имеющую размер менее 3 см, полностью окруженную легочной паренхимой и неассоциированную с ателектазом, лимфаденопатией и пневмонией [26]. ООЛ диагностируется на 0.2% рентгенограмм органов грудной клетки и около 1% компьютерных томограмм (КТ) грудной клетки [7] и может быть представлен широким спектром заболеваний (наиболее часто - гранулемами, раком легкого и гамартомами).
Среди всех нозологий, способных проявляться в виде ООЛ, особое внимание мирового медицинского сообщества обращено на рак легкого (РЛ), что обусловлено высокой заболеваемостью (РЛ занимает второе место по заболеваемости среди всех злокачественных новообразований в мире, как у мужчин, так и у женщин [8]) и неблагоприятным прогнозом при данном заболевании - в России ежегодно выявляются около 52000 новых случаев, при этом более половины пациентов умирает в первый год после постановки диагноза [5].
При этом часть РЛ являются излечимыми заболеваниями [27] при условии обнаружения на ранних стадиях, что обусловливает исключительную важность внедрения программ скрининга и ранней диагностики.
В условиях отсутствия возможности внедрения эффективных систем скрининга, наиболее перспективным подходом к улучшению диагностики РЛ на ранних стадиях является создание методики низкодозовых протоколов для рентгенологического исследования органов грудной клетки (РГК), производимого всем пациентам, поступающим на стационарное лечение.
Цель исследования - экспериментально определить оптимальный низкодозовый режим рентгенографии органов грудной клетки в диагностике одиночного образования в легком.
Задачи исследования:
1. Оценить измеряемые и расчётные дозовые величины при проведении рентгенографии органов грудной клетки антропоморфного фантома.
2. Сформировать базы изображений антропоморфного фантома, имитирующих синдромы.
3. Провести экспертную оценку качества рентгеновских изображений органов грудной клетки фантома, полученных в разных технических режимах.
4. Предложить низкодозовый режим проведения цифровой рентгенографии органов грудной клетки для диагностики одиночных образований в лёгком.
Синдром очаговой тени - округлые, полигональные или неправильной формы тени размером до 12 мм, анатомической основой которых является долька легкого [6].
Два вышеуказанных синдрома охватывают весь спектр теней круглой или овальной формы на рентгенограммах органов грудной клетки (РГК). Двумя крупными недостатками такой системы синдромов является отсутствие верхней границы диаметров и описания состояния окружающих тень тканей. Данные недостатки компенсируются введением синдрома одиночного образования в легком (ООЛ) или Solitary Pulmonary Nodule (SPN). ООЛ - рентгенологический синдром, представляющий собой округлую или овальную тень, имеющую размер менее 3 см, полностью окруженную легочной паренхимой и неассоциированную с ателектазом, лимфаденопатией и пневмонией [26]. ООЛ диагностируется на 0.2% рентгенограмм органов грудной клетки и около 1% компьютерных томограмм (КТ) грудной клетки [7] и может быть представлен широким спектром заболеваний (наиболее часто - гранулемами, раком легкого и гамартомами).
Среди всех нозологий, способных проявляться в виде ООЛ, особое внимание мирового медицинского сообщества обращено на рак легкого (РЛ), что обусловлено высокой заболеваемостью (РЛ занимает второе место по заболеваемости среди всех злокачественных новообразований в мире, как у мужчин, так и у женщин [8]) и неблагоприятным прогнозом при данном заболевании - в России ежегодно выявляются около 52000 новых случаев, при этом более половины пациентов умирает в первый год после постановки диагноза [5].
При этом часть РЛ являются излечимыми заболеваниями [27] при условии обнаружения на ранних стадиях, что обусловливает исключительную важность внедрения программ скрининга и ранней диагностики.
В условиях отсутствия возможности внедрения эффективных систем скрининга, наиболее перспективным подходом к улучшению диагностики РЛ на ранних стадиях является создание методики низкодозовых протоколов для рентгенологического исследования органов грудной клетки (РГК), производимого всем пациентам, поступающим на стационарное лечение.
Цель исследования - экспериментально определить оптимальный низкодозовый режим рентгенографии органов грудной клетки в диагностике одиночного образования в легком.
Задачи исследования:
1. Оценить измеряемые и расчётные дозовые величины при проведении рентгенографии органов грудной клетки антропоморфного фантома.
2. Сформировать базы изображений антропоморфного фантома, имитирующих синдромы.
3. Провести экспертную оценку качества рентгеновских изображений органов грудной клетки фантома, полученных в разных технических режимах.
4. Предложить низкодозовый режим проведения цифровой рентгенографии органов грудной клетки для диагностики одиночных образований в лёгком.
С целью определения оптимального низкодозового режима рентгенографии органов грудной клетки в диагностике одиночного образования в легком было проведено исследование на базе ФГБУЗ Клинической больницы № 122 им. Л.Г.Соколова ФМБА России и СПб ГБУЗ «Городская Мариинская больница». Объектом исследования являлся рентгеновский аппарат OPERA D400RF. Исследование выполнялось при помощи антропоморфного фантома грудной клетки Multipurpose Chest Phantom N1 “Lungman”.
Исследование проводилось в несколько этапов соответственно поставленным задачам. При помощи дозиметрии были получены дозовые величины при проведении рентгенографии органов грудной клетки 69
антропоморфного фантома. Затем была сформирована база изображений, составленная из РГК фантома с имитаторами опухолей и без них. Затем была произведена экспертная оценка качества полученных изображений при помощи 6 экспертов и методики ROC-анализа.
Как показало дозиметрическое исследование, современные рентгеновские аппараты с плоскопанельными детекторами, возможностью ограничения дозы на приемник, современным ПО для пре- и постпроцессинга рентгеновских изображений, позволяют выполнять типовые рентгенологические исследования с предельно низкими дозовыми нагрузками на пациента (уровень мкЗв). Данное обстоятельство позволяет сосредоточиться на разработке протокола, исходя из соображений получения изображения высокого диагностического качества. В то же время на данных аппаратах имеет место закрытость большинства настроек, что не позволило оценить влияние таких важных параметров проведения РГК, как экспозиция и входная доза на приемнике изображения. Изменение дозы на приемник рентгеновского изображения - один из ключевых факторов управления техническим качеством изображения.
Данное исследование подтвердило существенное ограничение применимости антропоморфных фантомов для экспертной оценки качества изображения. Особенности структуры фантома (согласно комментариям тестируемых) не позволяют сделать заключение об отсутствии патологии на РГК даже в условиях отсутствия имитатоторов опухолей в фантоме во время съемки. Кроме того, многие специалисты указывали на недостатки структуры легочного рисунка фантома, которые при съемке под определенными углами приводили к появлению артефактов на РГК, существенно влияющих на оценку экспертом. Фиксированная плотность тканей фантома на разных настройках приводит к тому, что использование высокого напряжения зачастую не улучшает визуализацию суперпонированных структур, что может являться одной из причин неадекватных результатов оценки качества изображения. Напротив, при работе с РГК, выполненными у пациентов с различными показателями телосложения и плотности тканей, преимущество высокого напряжения может проявиться в полной мере. Несмотря на недостатки со стороны структуры фантома, эксперты успешно освоили методику проведения ROC-анализа после двойного инструктажа. Для того, чтобы получить объективные выводы о преимуществах того или иного режима для диагностики ООЛ, необходимо проведение клинических исследований на пациентах с использованием метода ROC-анализа.
Принимая во внимание ограниченные результаты, полученные в данном исследовании, мы рекомендуем проводить РГК на режиме с анодным напряжением 150 кВ и толщиной дополнительной фильтрации 1 мм Al + 0,2 мм Cu. Данному режиму соответствует минимальная дозовая нагрузка на пациента. При этом значимой деградации изображения не зафиксировано.
Исследование проводилось в несколько этапов соответственно поставленным задачам. При помощи дозиметрии были получены дозовые величины при проведении рентгенографии органов грудной клетки 69
антропоморфного фантома. Затем была сформирована база изображений, составленная из РГК фантома с имитаторами опухолей и без них. Затем была произведена экспертная оценка качества полученных изображений при помощи 6 экспертов и методики ROC-анализа.
Как показало дозиметрическое исследование, современные рентгеновские аппараты с плоскопанельными детекторами, возможностью ограничения дозы на приемник, современным ПО для пре- и постпроцессинга рентгеновских изображений, позволяют выполнять типовые рентгенологические исследования с предельно низкими дозовыми нагрузками на пациента (уровень мкЗв). Данное обстоятельство позволяет сосредоточиться на разработке протокола, исходя из соображений получения изображения высокого диагностического качества. В то же время на данных аппаратах имеет место закрытость большинства настроек, что не позволило оценить влияние таких важных параметров проведения РГК, как экспозиция и входная доза на приемнике изображения. Изменение дозы на приемник рентгеновского изображения - один из ключевых факторов управления техническим качеством изображения.
Данное исследование подтвердило существенное ограничение применимости антропоморфных фантомов для экспертной оценки качества изображения. Особенности структуры фантома (согласно комментариям тестируемых) не позволяют сделать заключение об отсутствии патологии на РГК даже в условиях отсутствия имитатоторов опухолей в фантоме во время съемки. Кроме того, многие специалисты указывали на недостатки структуры легочного рисунка фантома, которые при съемке под определенными углами приводили к появлению артефактов на РГК, существенно влияющих на оценку экспертом. Фиксированная плотность тканей фантома на разных настройках приводит к тому, что использование высокого напряжения зачастую не улучшает визуализацию суперпонированных структур, что может являться одной из причин неадекватных результатов оценки качества изображения. Напротив, при работе с РГК, выполненными у пациентов с различными показателями телосложения и плотности тканей, преимущество высокого напряжения может проявиться в полной мере. Несмотря на недостатки со стороны структуры фантома, эксперты успешно освоили методику проведения ROC-анализа после двойного инструктажа. Для того, чтобы получить объективные выводы о преимуществах того или иного режима для диагностики ООЛ, необходимо проведение клинических исследований на пациентах с использованием метода ROC-анализа.
Принимая во внимание ограниченные результаты, полученные в данном исследовании, мы рекомендуем проводить РГК на режиме с анодным напряжением 150 кВ и толщиной дополнительной фильтрации 1 мм Al + 0,2 мм Cu. Данному режиму соответствует минимальная дозовая нагрузка на пациента. При этом значимой деградации изображения не зафиксировано.