СПОСОБ РОТАЦИОННОЙ АНГИОКАРДИОГРАФИИ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗОНЫ ИНТЕРЕСА ПРИ ВРОЖДЕННЫХ ПОРОКАХ СЕРДЦА
ROTARY ANGIOCARDIOGRAPHY METHOD FOR SUBSEQUENT THREE-DIMENSIONAL MODELING OF AREAS OF INTEREST IN CASE OF CONGENITAL HEART DISEASES

Изобретение относится к медицине, а именно к рентгенэндоваскулярной диагностике врожденных пороков сердца, и может быть использовано при проведении 3D ротационной ангиокардиографии (РА) для последующего трехмерного моделирования зоны интереса (области исследования).
Использование РА и трехмерного моделирования приводит к улучшению качества получаемых изображений за счет полной трехмерной визуализации области интереса за одно введение контрастного вещества, что приводит к снижению дозы излучения и количества введений контрастного вещества за одно исследование по сравнению со стандартной ангиокардиографией.
Известен ряд способов по расчету объема, скорости введения контрастных препаратов, а также времени задержки сканирования, которые используются для получения качественной визуализации различных отделов сердечно-сосудистой системы.
Так, для проведения высококачественной диагностики гемангиом головы и шеи у детей необходимо строгое соблюдение методики болюсного внутривенного контрастирования с помощью автоматического инъектора. Объем вводимого контрастного вещества для детей до 10 кг должен рассчитываться по формуле: X (мл) = масса тела (кг)×3, для детей более 10 кг по формуле: X (мл) = масса тела (кг)×2, где X в обеих формулах - количество вводимого контрастного вещества. Обязательно использование болюса физиологического раствора для получения высокого уровня контрастирования артериальных сосудов. Объем болюса должен составлять 10 мл при объеме контрастного вещества 20, 30, 40, 50 мл и 20 мл при объеме контрастного вещества 50, 60, 70, 80 мл. При последовательной заправке шприца контрастным веществом и физиологическим раствором следует строго соблюдать методику, которая обеспечивает наслоение физиологического раствора над более тяжелым контрастным веществом (Пыков М.И., Сакович Е.М., Васильева О.Ю., Галкина Я.А. Мультиспиральная компьютерная томография гемангиом головы и шеи у детей. Вестник Российского научного центра рентгенорадиологии Минздрава России, 2012, №1, 12). Однако указанный способ не может быть использован при проведении РА для последующего трехмерного моделирования при врожденных пороках сердца, учитывая особенности кровообращения в указанной анатомической области в условиях патологии.
Известен способ РА и трехмерного моделирования при диагностике и лечении обструктивной патологии легочных артерий (Бокерия Л.А., Алекян Б.Г., Пурсанов М.Г., Карапетян Н.Г. Ротационная ангиокардиография и 3D-моделирование при диагностике и лечении обструктивной патологии легочных артерий. Анналы хирургии, 2014, №6) (прототип). Подготовка пациента для выполнения 3D РА легочных артерий аналогична таковой при стандартной АКТ. Исследование проводится под постоянным неинвазивным мониторингом АД, ЭКГ, насыщения артериальной крови кислородом.
Выполняется пункция обеих общих бедренных вен с установкой интродьюсеров от 4 до 6 Fr: через общую бедренную левую вену проводится электрод для временной электрокардиостимуляции (ЭКС) в полость правого желудочка (ПЖ), а через правую общую бедренную вену - диагностический катетер «поросячий хвостик». У пациентов с ранее наложенным двунаправленным кавопульмональным анастомозом исследование выполняется через яремный доступ и без стимуляции.
Необходимым условием правильного выполнения РА является установка сердечной тени в изоцентре мониторов в прямой и левой боковой проекциях с последующей тест-ротацией электронно-оптического преобразователя (ЭОП). Время задержки флюорографии (время от начала введения контраста до начала вращения рентгеновской трубки) зависело от области введения контрастного вещества и было в пределах от 0,5 до 2 секунд. Расчет объема и скорости введения контрастного вещества и пропорции его разведения с физиологическим раствором зависели от возраста и массы пациента. Для выполнения 3D РА у пациентов массой тела более 15 кг контрастное вещество разводили физиологическим раствором из расчета 3:2, у пациентов массой менее 15 кг - 1:1. Смесь контрастного вещества вводили со скоростью от 8 до 14 мл/сек. Для выполнения расчетов авторы рекомендуют пользоваться формулами:
для пациентов массой 15 кг и меньше:
V=2f+2k/Тз+5,
для пациентов массой свыше 15 кг:
V=f+1,6k/Тз+5,
где V - скорость инфузии, мл/сек,
k - объем контрастного вещества, мл, всегда равен значению массы тела пациента, выраженному в кг,
f - объем физиологического раствора, мл, всегда равен значению массы тела пациента, выраженному в кг,
Тз - время задержки флюорографии, сек. Однако определение объема контрастной смеси и скорости его введения только по предлагаемым формулам не может во всех случаях приводить к получению качественных РА.
К причинам возникновения трехмерных моделей низкого качества можно отнести: малый объем введенного контрастного вещества, что приводит к непостоянному контрастированию области интереса в конечной стадии вращения рентгенографической трубки; неточность в пропорции разведения контрастного вещества, что приводит к снижению контрастности и артефактам на моделях; неточность выбора скорости введения контрастной смеси, что приводит к нетугому контрастированию исследуемой области - легочных артерий.
Методика проведения исследования отработана недостаточно, поэтому в ряде случаев получаются результаты, имеющие малую диагностическую ценность. Проведение РА при врожденных пороках сердца предполагает поиски оптимальных вариантов методики проведения, «угадывание» необходимых параметров при выборе объема вводимого раствора контраста и скорости его введения. При этом ограничение количества вводимого контрастного вещества сопровождается получением малоинформативных снимков, а его передозировка - серьезными осложнениями у тяжелого контингента больных.
Нами поставлена задача: разработать способ РА для последующего 3D моделирования при врожденных пороках сердца, позволяющий получить изображения исследуемой зоны высокого качества и обеспечивающий профилактику осложнений, связанных с большими объемами вводимого контрастного вещества и длительным исследованием (большая поглощенная доза рентгеновского излучения).
Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении информативности исследования, профилактике осложнений, обусловленных передозировкой контраста, сокращении времени проведения исследования, его упрощении за счет индивидуального определения объема вводимого раствора контрастного вещества, объема используемого при этом контрастного вещества и скорости его введения до проведении РА для последующего 3D моделирования в диагностике врожденных пороков сердца с учетом массы пациента, пути введения контраста и локализации области исследования (зоны интереса).
Предлагаемый способ позволит сократить время освоения методики РА для последующего 3D моделирования в диагностике врожденных пороков сердца начинающими специалистами.
Нами было эмпирически установлено, что, проводя простые расчеты, можно выбрать оптимальные величину контраста и скорость его введения при выполнении данного исследования у указанного контингента больных.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Способ ротационной ангиографии для последующего трехмерного моделирования зоны интереса при врожденных пороках сердца включает введение контраста в сосудистое русло пациента, получение рентгеновских снимков при вращении рентгеновской трубки. При этом объем вводимого раствора контрастного вещества выбирают индивидуально с учетом массы пациента по формуле:
К=am,
где К - объем раствора контрастного вещества, мл,
m - масса пациента, кг,
а - коэффициент, выбираемый из таблиц 1 или 2.
Вводимый раствор контрастного вещества у пациентов с массой до 20 кг включает 50 объемных процентов контрастного вещества и 50 объемных процентов физиологического раствора, у пациентов с массой 20 кг и более - 70 и 30 объемных процентов соответственно.
Скорость введения раствора контрастного вещества определяют индивидуально с учетом областей исследования и введения раствора контрастного вещества по формуле:
V=К/(T+5),
где V - скорость введения раствора контрастного вещества, мл/сек,
К - объем раствора контрастного вещества, мл,
Т - время, выбираемое из таблицы 3, содержащейся в описании изобретения, сек.
Значения коэффициента «а» в зависимости от диапазона массы тела пациента представлены в таблицах 1 и 2.
Условные обозначения областей исследования и введения раствора контрастного вещества приведены ниже:
ЛЖ - левый желудочек,
ЛА - легочная артерия,
ЛЛА - левая легочная артерия,
ПЛА - правая легочная артерия,
Ао - аорта, Ао восх. - восходящая аорта, Ао нисх. - нисходящая аорта,
ВПВ - верхняя полая вена,
НПВ - нижняя полая вена,
Т - время между началом введения раствора контрастного вещества и началом вращения рентгеновской трубки. Оно зависит от расстояния между областью исследования и местом введения раствора контрастного вещества. Учет данного параметра при выборе скорости введения позволяет получить изображение зоны интереса в условиях его тугого контрастирования.
Время между началом введения раствора контрастного вещества и началом вращения рентгеновской трубки (Т, сек) выбирают из таблицы 3.
Способ осуществляется следующим образом.
Подготовка пациента для выполнения РА и трехмерного моделирования области интереса аналогична таковой при стандартной ангиокардиографии. Для расчета объема (объем физиологического раствора и ренгенконтрастного препарата) раствора контрастного вещества (К) и скорости его введения (V) необходимо подставить в указанные формулы значение массы тела пациента (m), далее в соответствии с массой тела выбрать объемный коэффициент (а), а также время (Т) в зависимости от области интереса и места введения контраста (см. таблицы). Разведение контрастного вещества с физиологическим раствором в пропорции 50:50 рекомендуем выполнять больным с массой до 20 кг, а более 20 кг - 70:30 соответственно (70 объемных процентов контрастного вещества и 30 объемных процентов физиологического раствора). После выполнения ротационной ангиографии данные отправляются на рабочую станцию для последующего моделирования и анализа.
Для выполнения исследования используется ангиографическая установка любой марки и модели (например, Toshiba, GE Healthcare и пр.) со встроенным программным обеспечением, позволяющим выполнять ротационную ангиокардиографию с последующим моделированием. Необходимо установить частоту кадров 15-30 в секунду.
Исследование проводится под постоянным неинвазивным мониторингом АД, ЭКГ, насыщения артериальной крови кислородом. В младшей возрастной группе пациентов обязательно проводился подогрев пациентов при помощи специальных матрасов с циркулирующей теплой водой.
При РА электрокардиостимуляцию проводят с целью снижения артериального давления, при которой достигается тугое контрастирование области интереса, что объясняется уменьшением пульсового характера движения крови и преобладанием ламинарного кровотока, а также снижением амплитуды движений сердца и крупных сосудов во время ротации рентгеновской трубки.
После выполнения ротационной ангиографии данные отправляются на рабочую станцию для последующей обработки и анализа. Обработка ротационных ангиокардиограмм с последующим трехмерным моделированием проводится с использованием встроенного программного обеспечения при наличии соответствующей программной комплектации.
Применение на практике заявляемого способа позволит снизить вероятность получения ротационных ангиокардиографий низкого качества, снизить необходимость в выполнении дополнительных введений контрастных веществ в различных ангиографических проекциях с целью точной визуализации области интереса.
Заявляемый способ прост в исполнении и может быть выполнен в течение нескольких минут, не требует использования дополнительной аппаратуры и участия высококвалифицированных специалистов.
Для подтверждения возможности реализации заявленного назначения и достижения указанного технического результата приводим следующие данные.
Предлагаемый способ был использован при получении 179 трехмерных моделей у 150 больных с различными врожденными пороками сердца, поступивших за последние три года в НЦССХ им. А.Н. Бакулева. Во всех случаях были получены высокоинформативные результаты, которые затем были верифицированы во время операции.
Пример 1
Пациентка Г., 5 лет, с диагнозом единственный правый желудочек сердца, состояние после гемодинамической коррекции по Фонтену, стеноз правой легочной артерии.
При выполнении ангиокардиографии ранее у больной выявлено, что кавопульмональный анастомоз хорошо функционирует, однако определяется стеноз правой легочной артерии в проксимальном отделе.
При катетеризации сердца среднее давление в верхней полой вене и левой легочной артерии составило 9 мм рт.ст. (17/7 мм рт.ст.), в правой легочной артерии - 5 мм рт.ст. (14/3 мм рт.ст.). Градиент среднего давления между верхней полой веной и правой легочной артерией составил 4 мм рт.ст.
Пациентка была направлена на выполнение РА и трехмерного моделирования, а также транслюминальной баллонной ангиопластики и стентирования правой легочной артерии.
Доступом через правую яремную вену ранее была произведена катетеризация легочной артерии и выполнена двухмерная ангиокардиография в различных проекциях для оптимальной визуализации стеноза правой легочной артерии. Однако хорошо визуализировать и точно оценить степень сужения и размеры не удалось.
РА выполнялась на специализированной ангиокардиографической установке фирмы GE Electronics модели Innova 3100 с электроннооптическим усилителем, телевизионными мониторами и камерой для полипроекционной кинематографии с частотой не менее 15 кадров в секунду.
Для точного расчета необходимого объема раствора контрастного вещества, а также скорости его введения были использованы выведенные формулы в соответствии с предлагаемым способом. Получили следующие показатели:
- масса тела пациентки равнялась 24 кг,
- объем раствора контрастного вещества К рассчитывался по формуле К=am,
- значение объемного коэффициента определили из прилагаемой таблицы 1, в данном случае 3,6,
- объем раствора контрастного вещества получился равным 86,4 мл.
Далее была определена скорость введения контрастной смеси с использованием предлагаемой формулы. Так как исследование выполнялось путем введения контраста из верхней полой вены, а областью интереса являлась правая легочная артерия, то время Т (время задержки флюорографии) было выбрано равным 1,5 секунды (в соответствии с таблицей 3). Таким образом, скорость введения контрастной смеси была равна 13,3 мл/сек. Время между началом введения раствора контрастного вещества и началом вращения рентгеновской трубки (Т) 1,5 секунды. Была выполнена РА с последующим трехмерным моделированием. Только после построения 3D модели удалось наиболее полно визуализировать область сужения, которая наилучшим образом была доступна исследованию в левой косой проекции (23°) с краниальной ангуляцией (48°). Область стеноза представляла собой сужение, более выраженное в сагиттальной плоскости, и имела более сложную анатомическую картину, с неровными краями, что не удавалось выявить при двухмерной ангиокардиографии.
Пример 2
Пациентка 5 лет, с диагнозом общий артериальный ствол, состояние после радикальной коррекции общего артериального ствола, стеноз и кальциноз дистального отдела кондуита, стеноз устьев обеих легочных артерий.
Масса тела пациентки на момент исследования была равна 31 кг. Перед выполнением операции заявляемым способом были определены два параметра (как описано выше), и получили следующие показатели: К=93; время Т (время задержки флюорографии - время между началом введения раствора контрастного вещества и началом вращения рентгеновской трубки) было выбрано равным 1,5 секунды (в соответствии с таблицей 3). Далее при помощи основной формулы определили скорость введения контрастной смеси V=15 мл/сек.
Таким образом, предлагаемый способ заключается в получении качественных ротационных ангиокардиограмм, которые могут далее использоваться в трехмерном моделировании у пациентов с различными врожденными пороками сердца и сосудов.