Диагностическая и интервенционная радиология в клинической онкологии

МАТЕРИАЛЫ IV ЕВРОПЕЙСКОЙ ШКОЛЫ ПО ОНКОЛОГИИ, ПОСВЯЩЕННОЙ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ И ИНТЕРВЕНЦИОННОЙ РАДИОЛОГИИ

М. И. Давыдов, Б. И. Долгушин, И. И. Лабецкий, Н. В. Кочергина,

С. В. Ширяев, Г. Т. Синюкова

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ И ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ РАДИОЛОГИЯ В КЛИНИЧЕСКОЙ ОНКОЛОГИИ

НИИ клинической онкологии ГУРОНЦ им. Н. Н. Блохина РАМН, Москва

Радиология в клинической онкологии играет важную роль. До 60—80% информации, необходимой для принятия решений в онкологии, дает лучевая диагностика. Она основывается на следующих физических явлениях: рентгеновские лучи, поглощаемые тканями; радиочастотное излучение, возникающее при возбуждении непарных ядер атомов в магнитном поле; радиоактивные изотопы, концентрирующиеся в определенных тканях и испускающие ^-излучение; высокочастотные лучи направленных ультразвуковых волн, отражающиеся обратно в направлении датчика. Поэтапное развитие диагностической радиологии представлено следующим образом: прямые аналоговые технологии, непрямые аналоговые технологии, цифровые технологии.

Ключевые слова: лучевая диагностика, онкология.

Radiology plays an important role in clinical oncology. Radiologic diagnosis provides up to 60—80% of information needed to make oncological judgements. It involves the following physical factors: x-rays as absorbed by tissues, radio frequency rays emitted as a result of excitation of unapired atomic nuclei in magnetic field, radioactive isotopes concentrating in specific tissues and emitting gamma-radiation, high-frequency radiation of ultrasound waves reflected backwards to the detector. The progress in diagnostic radiology is as follows: direct analog techniques, indirect analog techniques, digital techniques.

Key words: radiodiagnosis, oncology

Радиология в клинической онкологии играет центральную роль. Достаточно отметить, что 60—80% информации, необходимой для принятия решений в онкологии, дает лучевая диагностика [16]. Первостепенными задачами диагностической радиологии в онкологии являются первичная и уточняющая диагностика опухолей. Первичная диагностика определяет характер патологии. Уточняющая диагностика определяет объем поражения — как местного распространения опухоли, так и отдаленных метастазов. Не менее важной задачей является динамическое наблюдение за опухолевым процессом для оценки эффективности лечения и для выяв-

© Давыдов М. И., Долгушин Б. И., Лабецкий И. И., Кочергина Н. В., Ширяев С. В., Синюкова Г. 1, 2004 УДК 616-006.04-073.75:615.849.1

ления осложнений и побочных явлений. Развитие интервенционной радиологии (ИР), или малой хирургии под лучевым контролем и наведением, также зависит от точной диагностической информации. Повышение качества диагностической и интервенционной радиологии определяется двумя важными составляющими: высоким профессионализмом специалистов и техническим прогрессом, позволяющим вооружить их самыми передовыми технологиями.

Основами современной диагностической радиологии в онкологии являются следующие физические явления: рентгеновские лучи, поглощаемые тканями (рентгеновские исследования); радиочастотное излучение, возникающее при возбуждении непарных ядер атомов в магнитном поле (магнитно-резонансная томография — МРТ); радиоактивные изотопы, концентрирующиеся в определенных тканях

и испускающие ^-излучение (радионуклидная диагностика); высокочастотные лучи направленных ультразвуковых волн, отражающиеся обратно в направлении датчика (ультразвуковое обследование). В основе всех этих методов, за исключением ультразвукового, лежит явление электромагнитного излучения в различных областях энергетического спектра. Ультразвуковая визуализация основана на улавливании колебаний, генерируемых пьезоэлектрическим кристаллом. МРТ, радионуклидные и ультразвуковые исследования стали применяться в медицинской диагностике в 70-80-х гг. ХХ в., рентгеновское излучение было открыто более 100 лет назад. Поэтапное развитие диагностической радиологии представляется следующим образом [5].

Вначале получили распространение прямые аналоговые технологии. При данной технологии окончательное рентгеновское изображение создается непосредственно в среде-детекторе. В качестве среды может использоваться радиографическая пленка, селеновая пластина (электрорентгенография) или флюоресцирующий экран.

Им на смену пришли непрямые аналоговые технологии. Традиционную рентгеноскопию сменила непрямая рентгеноскопия с усилителями изображения и телевизионной техникой. При этом для получения изображения стали использовать электронно-оптическое усиление (ЭУ) и телевизионную видеокамеру.

Цифровые технологии постепенно замещают аналоговые технологии. Все цифровые технологии на начальном этапе были аналоговыми. Интенсивность света на флюоресцентном экране, электрический ток, индуцируемый рентгеновскими лучами в КТ-детекторе или эхосигналом в ультразвуковом датчике, магнетизмом в приемной МР-катушке, — все это аналоговая непрерывная ответная реакция различных тканей на различные физические воздействия. Три последних метода — рентгеновская компьютерная томография (РКТ), ультрасонография и МРТ — считаются цифровыми технологиями, поскольку в них аналоговая ответная реакция (электрический ток) преобразуется в цифровую форму. Цифровые технологии в последнее десятилетие стало возможным применять и для проекционных рентгеновских методик, поэтому понятие «цифровая (или дигитальная) рентгенография» обычно используется в этом узком смысле (применяется с 90-х гг. ХХ в.).

Альтернативная цифровая технология — оцифровка аналоговых видеосигналов, поступающих с телевизионной камеры в системе ЭУ. Цифровое изображение можно вывести на телевизионный экран (цифровая флюороскопия) или сфотографировать малоформатной камерой (цифровая флюорография). Все технологии и методики визуализации с использованием рентгеновских лучей основываются на факте выраженного ослабления рентгеновских лучей разными тканями.

Используемые в полноразмерной радиографии пленки имеют очень высокое пространственное разрешение, если у отображаемых структур есть значительные различия по степени ослабления. Один из главных недостатков пленки — плохое разрешение по контрастности. Возможность радиографической пленки показать детали структуры еще более ослабляется проекционной природой данной технологии,

приводящей к частичному перекрытию структур. Традиционная (планарная) томография может улучшить воспроизведение структурных деталей, но даже томографические изображения содержат размытую информацию от накладывающихся структур, что вносит свой вклад в уменьшение контрастности. При РК1 рентгеновскими лучами экспонируются только тонкие срезы ткани. В результате разрешение по контрастности значительно превышает характеристики проекционных рентгеновских технологий. Технические разработки в области РК1 быстро меняются. Существует уже несколько поколений РК1 Номер поколения (первое, второе, третье и т. д.) связан с типом конструкции системы «трубка — детектор». Сегодня в большинстве томографов используется такая же базовая система «трубка — детектор», как и в РК1 третьего поколения [17]. В последние годы появились новейшие модификации: спиральная и многосрезо-вая (multislice) РКТ При использовании программируемых автоматических инъекторов осуществляется отображение различных фаз кровотока (артериальной, паренхиматозной, венозной) в исследуемой области (РКТ-ангиография), что, бесспорно, повысило диагностическую значимость и роль метода. Наглядность отображения отдельных органов и патологических образований может быть значительно повышена за счет применения различных реконструкций исходных поперечных срезов, в том числе: мультипланарных реконструкций, изображения оттененных поверхностей, техники объемного преобразования, проекции максимальной интенсивности.

Ультразвуковая томография (УЗТ) развивается наиболее интенсивно среди всех лучевых методов радиологии. Внедрение в клиническую практику новых технологий значительно расширяет возможности этого информативного, безопасного и относительно дешевого метода исследований. Однако, несмотря на совершенство современных ультразвуковых диагностических приборов, на получение качественного изображения оказывают отрицательное влияние газ, содержащийся в легких и кишечнике, костные структуры, жировая ткань и т. п. Вместе с тем техническое усовершенствование приборов открывает новые возможности. В настоящее время развитие новых технологий УЗТ идет по следующим основным направлениям: применение методик с использованием эффекта Допплера; интраоперационные ультразвуковые исследования; ультразвуковая лапаро- и торакоскопия; использование гибких зондов-катетеров для ультразвуковой эндоскопии; ультразвуковая томография с использованием контрастных препаратов [3; 4].

Широкий спектр мультичастотных интраоперационных датчиков дает возможность существенно облегчить выбор объема оперативного вмешательства и получить дополнительную информацию, не доступную для традиционных методов интраскопии. Интраоперационные методики исследования позволяют выявить новообразования (особенно в паренхиматозных органах), не определяющиеся при традиционной УЗТ, точно определить местную распространенность опухоли и границы резекции при органосохраняющих операциях [9]. Приобретаемый опыт позволяет постоянно расширять спектр хирургических методов лечения с использованием УЗТ [7; 8]. Использование ла-

пароскопического датчика существенно расширяет возможности врача при эндоскопических вмешательствах — одном из наиболее интенсивно развивающихся направлений хирургии. В отличие от оптического ультразвуковой лапароскоп позволяет оценить внутреннюю структуру органа, выявить не определявшиеся до операции патологические изменения и избежать ранения крупных сосудов. Одним из совершенно новых направлений в эндоскопических ультразвуковых исследованиях является использование сверхтонких зондов-катетеров для внутриполостных исследований. Спектр применения подобных устройств весьма широк. Малый диаметр зонда позволяет проводить его через биопсийный канал оптического бронхо-, гастро-или колоноскопа и помимо осуществления визуального осмотра определять состояние стенки полого органа и окружающих тканей.

МРТ — самый молодой из радиологических методов. Магнитные резонансные томографы могут создавать изображение сечений любой части тела. Ионизирующее излучение не используется, а воздух или кости не являются помехой при визуализации. В сравнении с УЗТ и РКТ данный метод дороже, он более сложен технически и сопряжен с большими трудностями при его освоении [6]. Несмотря на это, МРТ полностью революционизировала некоторые области диагностической радиологии. МРТ имеет значительно больше возможностей для изменения контрастности изображения, чем РКТ и УЗТ Контрастность изображений определяется как параметрами, регулируемыми оператором, так и параметрами, зависящими от свойств отображаемых тканей.

Очень ярко возможности метода проявляются на высокопольных магнитно-резонансных томографах (с напряженностью магнитного поля 1,0—1,5 Тл). В частности, значительно облегчает исследование внедрение в практику скоростных методик, когда для получения серии высококачественных изображений целой анатомической области (например, брюшной или грудной полости) требуется период лишь одной задержки дыхания, т. е. 20—30 с, а не нескольких на протяжении 7—10 мин, как ранее. При этом качество получаемых томограмм и их информативность позволяют решать серьезные диагностические задачи [12].

При исследовании тех областей, где артефакты движения не наблюдаются (область малого таза, головной мозг, конечности), качество и наглядность отображения органов и тканей можно улучшить за счет увеличения времени исследования до 2—6 мин. Бесспорно, что МРТ позволяет наилучшим образом дифференцировать даже незначительное различие тканевых структур. Данное преимущество базируется на возможности построения МРТ-изображений на основе нескольких, совершенно различных физических параметров (в частности, протонной плотности, времени релаксации в режимах Т1 и Т2), что в сочетании с применением разнообразных импульсных последовательностей (протоколов исследования) почти всегда позволяет выявить отличия в отображении нормальных и патологически измененных тканей [15]. Это особенно проявляется при внутривенном введении специальных контрастных препаратов, изменяющих физические параметры исследуемых

тканей (время релаксации и магнитную восприимчивость). Следует напомнить, что все прочие базовые диагностические методы обеспечивают построение изображений на основе лишь одного физического параметра (при УЗТ это эхогенность тканей, при рентгенографии и РКТ — коэффициент поглощения рентгеновских лучей, при радионуклидных исследованиях — регистрация ^-излучения радионуклидов).

К основным достоинствам МРТ следует отнести возможность получения масштабных изображений в любой произвольно определяемой плоскости, что повышает наглядность отображения патологических процессов в сложных анатомических областях и облегчает их топическую диагностику [13]. Трехмерное (объемное) изображение внутри- и внепеченоч-ных желчных протоков, мочевыделительной системы или сосудов головного мозга обеспечивает исключительную демонстративность их взаимоотношений с новообразованиями. МРТ представляется весьма динамично развивающимся методом с самыми широкими перспективами применения [10; 14]. Например, в последнее время МРТ с ингаляцией поляризованного гелия стали применять для исследования состояния легочной ткани, что еще несколько лет назад казалось невозможным.

Радионуклидная диагностика в отличие от перечисленных выше методов (рентгенологического, УЗТ и МРТ) не только отображает анатомо-топографическую структуру исследуемых объектов, но и представляет собой метод функциональной визуализации. Это означает, что радионуклиды и меченые соединения (радиофармпрепараты — РФП) при их введении пациенту деликатно включаются в биологические процессы организма. Регистрация излучения с помощью специальной радиодиагностической аппаратуры в процессе и по окончании распределения радиоактивной метки в организме пациента позволяет количественно оценивать функциональную активность исследуемого объекта и обеспечивает его визуализацию. Поэтому основополагающим принципом комплексной лучевой диагностики различных заболеваний является гармоничное взаимодополнение анатомо-топографиче-ских и функциональных методов визуализации. Базовым принципом ядерной медицины в диагностике новообразований является количественная оценка биологической активности опухолевых очагов.

Радионуклидная диагностика состоит из следующих разделов: Y-сцинтиграфия, позитронная эмиссионная томография (ПЭТ), радиоиммунологический анализ.

Гамма-сцинтиграфия выполняется на эмиссионных томографах (одно-, двух- или трехдетекторных) с помощью Y-излучающих радионуклидов или РФП. Последние получают из специальных генераторов непосредственно в лаборатории радионуклидной диагностики (99mTc), затем с помощью соответствующих наборов ex tempore готовят РФП или нарабатывают на промышленных циклотронах в готовых для употребления формах (67Ga, 201Tl, mIn, 123I, 131I). Преимущество имеют 99mTc и 123I, поскольку энергия излучения этих радионуклидов оптимальна для определения стандартной радиодиагностической аппаратурой. Существует также невизуальная методика оценки распределения

Y-излучающих РФП посредством ^-радиометрии, которая применяется, как правило, интраоперационно и осуществляется с помощью специальных миниатюрных ^-датчиков, измеряющих интенсивность излучения над исследуемым объектом.

ПЭТ является самым передовым направлением ядерной медицины. Она базируется на использовании клинического циклотрона, радиохимического комплекса и позитрон-ного эмиссионного томографа. Поскольку позитронизлу-чающие радионуклиды (18F, UC, 13N и 15O) являются ультракороткоживущими (от 2 мин до 2 ч), циклотрон, на котором они нарабатываются, должен находиться непосредственно в клинике. Радиохимический комплекс обеспечивает синтез и контроль качества нарабатываемых ex tempore РФП. Позитронные томографы снабжены кольцевой детекторной системой, что позволяет собирать информацию в трехмерном пространстве с одновременным сканированием всего тела.

Радиоиммунологический анализ — определение концентрации различных биологических веществ (гормонов, опухолевых маркеров и т. п.) в сыворотке с помощью специальных наборов меченых моноклональных антител. Опухолевые маркеры — антигены злокачественных опухолей, находящиеся на поверхности опухолевых клеток, часть из которых попадает в кровь. Повышение концентрации маркеров, как правило, свидетельствует о прогрессировании онкологического заболевания.

Роль ядерной медицины в комплексной диагностике опухолей за последние два десятилетия претерпела значительные изменения. С внедрением в клиническую практику УЗТ, РКТ и МРТ отпала необходимость в традиционной сцинтиграфической визуализации органов с целью диагностики их очагового поражения. Актуальными остаются радионуклидные исследования, направленные на визуализацию опухолевых очагов. Это направление, получившее название позитивной сцинтиграфии опухолей, базируется на использовании так называемых туморотропных РФП. В зависимости от механизма включения таких РФП в опухоль позитивная сцинтиграфия либо отображает метаболические изменения в опухолевых очагах по сравнению со здоровыми тканями, либо распознает специфические биологические свойства новообразований. Так, при сцинтигра-фии скелета с мечеными фосфонатами остеопластические метастазы в костях визуализируются в виде очагов повышенного минерального обмена. 131I обладает тропностью к йодпоглощающим метастазам рака щитовидной железы. ПЭТ с применением глюкозы или аминокислот, меченных позитронизлучающими радионуклидами, фиксирует злокачественные опухоли и их метастазы как аномальные очаги повышенного углеводного или белкового обмена. Троп-ность меченых моноклональных антител, используемых для иммуносцинтиграфии опухолей, объясняется их сродством к соответствующим опухолевым антигенам.

Успешно применяется также визуализация опухолей, основанная на принципе рецепторного анализа. С этой целью используют меченые аналоги различных биологических веществ (гормонов или пептидов), которые избирательно связываются с соответствующими рецепторами на

клеточной поверхности опухолей. Иллюстрацией этому является применение меченого аналога эстрогена для визуализации эстроген-положительных опухолей молочной железы или радионуклидная диагностика нейроэндокринных опухолей с помощью меченого октреотида, который является аналогом нейропептида соматостатина. Механизм избирательного включения в опухоль ряда РФП (6^а, 201Т1, 99mTc-(V)-DMSA, 99тТс-М1В1 и 1231 или 131I-MIBG) остается не изученным до конца, однако это не препятствует их широкому использованию для диагностики опухолей.

Интервенционная радиология — быстро развивающаяся подспециальность, особенно в сфере онкологии. Она расширяет возможности обычных диагностических методик до активного выполнения терапевтических процедур под контролем методов лучевой интраскопии. Одну из ведущих ролей в становлении ИР сыграл технический прогресс, создавший стимул для появления интервенционных вмешательств под контролем рентгеноскопии, УЗТ, РКТ [11]. Наиболее часто в онкологии выполняются следующие ИР-процедуры: биопсия (аспирационная, браш-биопсия

и щипцовая), дренирование патологических и физиологических жидкостей (затеки, гематомы, абсцессы, кисты, желчь, моча), расширение просвета (дилатация стриктур пищеварительных путей и мочеточников), протезирование трубчатых структур (сосуды, желчные протоки, трахея, мочеточники, пищевод и кишечник), эмболизация или эм-болотерапия (ишемическое и химическое воздействие на опухолевую ткань), анастомозирование (магнитные и пунк-ционные соустья), извлечение инородных тел (оторвавшиеся катетеры в сосудах), установка кава-фильтров для профилактики эмболии во время и после обширных операций у тяжелых онкологических больных, гемостаз (транскате-терная эмболизация кровоточащих сосудов и сосудистых фистул после операций и ИР-манипуляций), прицельное разрушение опухолевой ткани (химио- и радиотермоаблация), восстановление прочности позвонков при их литиче-ском опухолевом поражении (вертебропластика).

В пользу ухода от большой хирургии и общей анестезии в сторону ИР свидетельствует уменьшение количества осложнений, времени пребывания больного в стационаре и стоимости лечения. ИР имеет дополнительное преимущество в легкой повторяемости процедур без большого дополнительного риска. В связи с невозможностью проведения тяжелым и ослабленным больным общей анестезии и полноценного хирургического вмешательства ИР-методики оказываются предпочтительными. Они также могут быть использованы для стабилизации состояния пациентов и улучшения метаболических и функциональных показателей перед предстоящей радикальной операцией. ИР обладает бесспорной привлекательностью и как самостоятельный метод лечения, и для расширения лечебных возможностей у ранее инкурабельных больных.

Эволюция лучевой диагностики в течение последних десятилетий огромна, что в значительной мере связано с внедрением РКТ, УЗТ, МРТ. Эти методы создают секционное изображение, т. е. двухмерное отображение срезов тканей. Однако большинство обследований, проводимых в радио-

логических отделениях, по-прежнему базируется на традиционном проекционном изображении, особенно исследование желудочно-кишечного тракта, скелета, молочной железы, легких. Несомненно преимущество новых методов в изучении паренхиматозных органов и головного мозга. В исследовании других органов РКТ, МРТ и УЗТ являются дополнительными методами, расширяющими возможности визуализации.

Новые компьютерные технологии в последние годы позволили перевести изображения, полученные с помощью почти всех методов медицинской визуализации, в цифровые аналоги, что привело к созданию цифрового радиологического отдела [1; 2]. Осуществилась мечта всех радиологов: возможность свободно манипулировать оцифрованными изображениями как обычными электронными данными с использованием «РАС8» — системы получения, хранения и передачи изображения.

Появление новых методов визуализации, имеющих самые разнообразные диагностические возможности, диктует необходимость подготовки специалистов широкого профиля. Учебный процесс в настоящее время немыслим без создания обучающих компьютерных медицинских систем с использованием персонального компьютера. Создание таких систем ускорит и улучшит качество профессионального обучения по двум причинам. Во-первых, в компьютерных системах использованы знания всех специалистов, участвующих в диагностическом процессе (клинициста, лучевого диагноста и морфолога), т. е. применяется комплексный подход к диагностике опухолей. Во-вторых, в таких системах возможно и удобно осуществлять принципы самообучения и самоконтроля.

ЛИТЕРА ТУРА

1. Беликова Т. П., Лашин В. В. // Мед. радиол. и радиац. безопасность. - 1994. - Т. 39, № 2. - С. 66-72.

2. Беликова Т. П., Лашин В. В. // Там же. - № 4. - С. 57-66.

3. Кривицкий Д. И, Паламарчук В. И. // Клин. хир. - 1990. - № 1. -С. 49-50.

4. Лазарев А. Ф, Лубенников В. А., Голубцов В. Т. и др. // Актуальные вопросы онкологии. - Барнаул, 1996. - С. 91-92.

5. Общее руководство по радиологии // Под ред. Г. Петтерссона. -Нигер, 1995. - С. 1-143.

6. Ринк П. А. Магнитный резонанс в медицине: Пер. с англ. -Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1993 - С. 228.

7. Синюкова Г. Т., Шолохов В. Н, Патютко Ю. И. и др. // Тезисы докл. 2-го съезда онкологов стран СНГ «Онкология 2000», Киев, 2000. - С. 98.

8. Старков Ю. Г., Стрекаловский В. П., Вишневский В. А. идр. // Анн. хир. гепатол. - 1997. - Т. 2. - С. 94-102.

9. Стрекаловский В. П., Старков Ю. Г. Новые технологии в хирургической гепатологии. - СПб., 1995. - С. 63-64.

10. Терновой С. К., Синицын В. Е, Беличенко О. И. и др. // Рос. мед. журн. - 1996. - Т. 3, № 7. - С. 412-420.

11. Тимошин А. Д., Шестаков А. Л., Готье С. В. и др. // Новые технологии в хирургической гепатологии: Матер. 3-й конф. хирургов-гепатологов, Санкт-Петербург, 1995. - С. 69-70.

12. Brown M. A, Semelka R. S. MRI bask principles and application. -New York, 1995. - P. 245-267.

13. Henriksen O. // Acta Radiol. - 1995. - Vol. 35. - P. 96-116.

14. Husband J. E. // Eur. Radiol. - 1996 - Vol. 6. - P. 775-785.

15. MRI of the body. - 2nd ed. - New York, 1992. - P. 345-367.

16. Taverns J. M., Ferrucci J. T. Radiology. - Philadelphia, 1995. -Vol. 1. -P. 1-36.

17. Wegener O. H.Whole body computed tomography. - Oxford, 1993. -245 p.

Поступила 10.06.03