Методы лучевой диагностики лёгких и сердца

ГОУ ВПО Ивановская Медицинская Государственная Академия

Росздрава России

Кафедра онкологии, лучевой

диагностики и лучевой терапии

Реферат

Методы лучевой диагностики лёгких и сердца

Выполнил студент 4 курса

6 группы лечебного ф-та

Боев М. А.

Иваново 2011

Введение

Легкие — один из самых частых объектов лучевого исследования.

О важной роли рентгенолога в изучении морфологии органов дыхания и распознавании патологических процессов свидетельствует тот факт, что принятые классификации многих заболеваний, например пневмоний, туберкулеза, саркоидоза, пневмокониозов, злокачественных опухолей, в большой мере основаны на рентгенологических данных. Известно также, что скрыто протекающие поражения легких выявляют при проверочных флюорографических обследованиях населения. С развитием компьютерной томографии значение рентгенологического метода в диагностике болезней легких еще более возросло. С ее помощью удается выявить самые ранние изменения в органах грудной полости. Важное место в оценке функциональной патологии легких, в частности нарушений капиллярного кровотока в них, занял радионуклидный метод.

Показания к рентгенологическому исследованию легких весьма широки: повышение температуры тела, кашель, выделение мокроты, одышка, боли в груди, кровохарканье и многие другие патологические состояния.

Методы лучевой диагностики легких

Функциональная система дыхания состоит из множества звеньев, среди которых особое значение имеют системы легочного (внешнего) дыхания и кровообращения. Усилиями дыхательной мускулатуры вызываются изменения объема грудной клетки и легких, обеспечивающие их вентиляцию.

Вдыхаемый воздух благодаря этому распространяется по бронхиальному дереву, достигая альвеол. Естественно, нарушения бронхиальной проходимости ведут к расстройству механизма внешнего дыхания. В альвеолах происходит диффузия газов через альвеолярно-капиллярную мембрану. Процесс диффузии нарушается как при поражении стенок альвеол, так и при нарушении капиллярного кровотока в легких.

По обычным рентгенограммам, произведенным в фазы вдоха и выдоха, и при рентгеноскопии можно составить ориентировочное представление о механике дыхательного акта и вентиляции легких. При вдохе передние концы и тела ребер поднимаются, межреберные промежутки расширяются, диафрагма опускается (особенно за счет ее мощного заднего ската).

Легочные поля увеличиваются, а прозрачность их возрастает. При необходимости все эти показатели могут быть измерены. Более точные данные получают при КТ. Она позволяет определить размеры грудной полости на любом уровне, вентиляционную функцию легких в целом и в любых их отделах. По компьютерным томограммам можно измерить поглощение рентгеновского излучения на всех уровнях (произвести денситометрию) и тем самым получить суммарные сведения о вентиляции и кровенаполнении легких.

Нарушения проходимости бронхов вследствие изменения их тонуса, накопления мокроты, отека слизистой оболочки, органических сужений наглядно отражаются на рентгенограммах и компьютерных томограммах.

Различают три степени нарушения бронхиальной проходимости — частичное, Типы нарушения бронхиальной проходимости и связанные с ними изменения в легких. а — частичное закрытие правого главного бронха и гиповентиляция правого лег- кого; б — частичное вентильное закрытие и обтурационная эмфизема легкого; в — полное закрытие и ателектаз легкого. клапанное, полное и соответственно три состояния легкого — гиповентиляцию, обтурационную эмфизему, ателектаз. Небольшое стойкое сужение бронха сопровождается снижением содержания воздуха в вентилируемой этим бронхом части легкого — гиповентиляцией. На рентгенограммах и томограммах данная часть легкого слегка уменьшается, становится менее прозрачной, рисунок в ней усиливается вследствие сближения сосудов и полнокровия. Средостение на вдохе может немного смещаться в сторону гиповентиляции.

При обтурационной эмфизем е воздух во время вдоха, когда бронх расширяется, проникает в альвеолы, но при выдохе не сразу может выйти из них. Пораженная часть легкого увеличивается и становится светлее окружающих отделов легкого, особенно в период выдоха. Наконец, при полном закрытии просвета бронха возникает полная безвоздушность — ателектаз . Воздух уже не может проникнуть в альвеолы. Оставшийся в них воздух подвергается рассасыванию и частично заменяется отечной жидкостью.

Безвоздушный участок уменьшается и обусловливает интенсивную однородную тень на рентгенограммах и компьютерных томограммах. При закупорке главного бронха возникает ателектаз всего легкого. Закупорка долевого бронха ведет к ателектазу доли. Непроходимость сегментарного бронха завершается ателектазом сегмента. Субсегментарные ателектазы обычно имеют форму узких полосок в разных отделах легочных полей, а дольковые — округлых уплотнений диаметром 1 1,5 см.

Однако основным лучевым способом исследования физиологии и выявления функциональной патологии легких стал радионуклидный метод — сцинтиграфия. Она позволяет оценить состояние вентиляции, перфузии и легочного капиллярного кровотока, причем получить как 181качественные, так и количественные показатели, характеризующие поступление газов в легкие и их выведение, а также обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью в легочных капиллярах.

С целью исследования капиллярного легочного кровотока производят перфузионную сцинтиграфию, вентиляции и бронхиальной проходимости — ингаляционную сцинтиграфию. При обоих исследованиях получают радионуклидное изображение легких. Для выполнения перфузионной сцинтиграфии пациенту внутривенно вводят «меченные» частицы (микросферы или макроагрегаты). Попадая в кровоток, они уносятся в правое предсердие, правый желудочек и затем в систему легочной артерии. Размер частиц 20—40 мкм, что препятствует прохождению их через капиллярное русло. Практически 100 % микросфер застревает в капиллярах и испускает гамма-кванты, которые регистрируют с помощью гамма-камеры. Исследование не оказывает влияния на самочувствие пациента, поскольку из кровотока выключается лишь незначительная часть капилляров. У человека в легких имеется приблизительно 280 млрд капилляров, тогда как для исследования вводят всего 100—500 тыс. частиц. Через несколько часов после инъекции белковые частицы разрушаются энзимами крови и макрофагами.

С целью оценки перфузионных сцинтиграмм проводят качественный и количественный анализ. При качественном анализе определяют форму и размеры легких в 4 проекциях: передней и задней прямых, правой и левой боковых. Распределение РФП но легочным полям должно быть равномерным.

При количественном анализе оба легочных поля на экране дисплея делят на три равные части: верхнюю, среднюю и нижнюю. Суммарное накопление РФП в обоих легких принимают за 100 %. На компьютере рассчитывают относительную радиоактивность, т.е. накопление РФП в каждом отделе легочного поля, отдельно левого и правого. В норме соответственно правому легочному полю регистрируется более высокое накопление — на 5—10 %, причем концентрация РФП по полю увеличивается сверху вниз. Нарушения капиллярного кровотока сопровождаются изменением указанных выше соотношений в накоплении РФП по полям и отделам легких.

Ингаляционную сцинтиграфию проводят с использованием инертных газов. В закрытую систему спирографа вводят воздушно-ксеноновую смесь. Используя загубник и носовой зажим, создают замкнутую систему спирограф — пациент. После достижения динамического равновесия на гамма-камере записывают сцинтиграфическое изображение легких и затем проводят его качественную и количественную обработку так же, как перфузионного. Участки нарушения вентиляции легких соответствуют местам сниженного накопления РФП. Это наблюдается при обструктивных поражениях легких: бронхите, бронхиальной астме, локальном пневмосклерозе, раке бронха и др.

Для ингаляционной сцинтиграфии применяют также аэрозоли 99т Тс. При этом 1 мл РФП активностью 74—185 МБк вводят в распылитель ингалятора. Динамическую регистрацию производят со скоростью 1 кадр в 1 с в течение 15 мин. Строят кривую активность — время. На первом этапе исследования определяют состояние бронхиальной проходимости и вентиляции, при этом можно установить уровень и степень обструкции. На втором этапе, когда РФП диффундирует в кровяное русло через альвеолярно-капиллярную мембрану, оценивают интенсивность капиллярного кровотока и состояние мембраны. Измерение региональной легочной перфузии и вентиляции можно выполнить и путем внутривенного введения радиоактивного ксенона, растворенного в изотоническом растворе натрия хлорида, с последующей регистрацией очищения легких от ксенона на гамма-камере.

Методы лучевой диагностики сердца

Наряду с ультразвуковой диагностикой в последнее время бурно развивались радионуклидные методы исследования сердца и сосудов. Среди этих методов необходимо выделить три: равновесную вентрикулографию (динамическая радиокардиография), радионуклидную ангиокардиографию и перфузионную сцинтиграфию. Они позволяют получить важную, подчас уникальную информацию о функции сердца, не требуют катетеризации сосудов, их можно выполнять как в покое, так и после функциональных нагрузок. Последнее обстоятельство наиболее важно при оценке резервных способностей сердечной мышцы.

Равновесная вентрикулография является одним из наиболее распространенных методов исследования сердца. С ее помощью определяют насосную функцию сердца и характер движения его стенок. Объектом исследования служит, как правило, левый желудочек, но разработаны специальные приемы и для изучения правого желудочка сердца. Принцип метода состоит в регистрации серии изображений в памяти компьютера гамма-камеры. Эти изображения получаются от гамма-излучения РФП, введенных в кровь и длительно находящихся в кровотоке, т.е. не диффундирующих через стенку сосудов. Концентрация таких РФП в кровеносном русле длительное время остается постоянной, поэтому принято говорить, что исследуется кровяной пул (от англ. pool — лужа, бассейн) Наиболее простой способ создания кровяного пула введение в кровь альбумина. Однако белок все же расщепляется в организме, а освободившийся при этом радионуклид покидает кровяное русло, и радиоактивность крови при этом постепенно падает, вследствие чего снижается точность исследования. Более адекватным способом создания стабильного радиоактивного пула оказалась метка эритроцитов пациента. С этой целью ему предварительно вводят в вену небольшое количество пирофосфата — около 0,5 мг. Он активно абсорбируется на эритроцитах. Через 30 мин внутривенно вводят 600 МБк Тс-пертехнетата, который моментально соединяется с абсорбированным эритроцитами пирофосфатом. При этом получается прочное соединение. Заметьте, что мы впервые столкнулись с методикой радионуклидного исследования, при которой РФП «приготовляют» в организме пациента.

Прохождение радиоактивной крови по камерам сердца регистрируется в памяти компьютера с помощью электронного устройства, называемого триггером. Он «привязывает» сбор информации с детектора гамма-камеры к электрическим сигналам электрокардиографа. Собрав информацию о 300—500 кардиоциклах (после полного разведения РФП в крови, т.е. стабилизации кровяного пула), компьютер группирует их в серию изображений, главными из которых являются отражающие конечно-систолическую и конечно-диастолическую фазы. Одновременно создается несколько промежуточных изображений сердца на протяжении кардиоцикла, например каждые 0,1 с.

Подобная процедура формирования медицинских изображений из большой серии необходима, чтобы получить достаточную «статистику счета», при которой результирующие изображения будут иметь достаточно высокое качество, необходимое для анализа. Это касается любого анализа — и визуального, и компьютерного.

В радионуклидной диагностике, как и во всей лучевой диагностике, действует главное правило «качества достоверности»: сбор возможно большего количества информации (квантов, электрических сигналов, циклов, образов и др.).

Равновесная вентрикулография может быть использована для выявления ограниченных нарушений сократительной способности левого желудочка: локальных дискинезий, гипокинезии, акинезии. С этой целью изображение желудочка делят на несколько сегментов — от 8 до 40. Для каждого сегмента изучают перемещение стенки желудочка при сокращениях сердца. Немалую ценность представляет равновесная вентрикулография для обнаружения пациентов, у которых снижены функциональные резервы сердечной мышцы. Такие люди образуют группу высокого риска развития острой сердечной недостаточности или инфаркта миокарда. Им проводят это исследование в условиях дозированной велоэргометрической нагрузки, чтобы обнаружить участки стенки желудочка, которые не справляются с нагрузкой, хотя в спокойном состоянии пациента отклонений не наблюдается.

Подобное состояние называют стресс-индуцированной миокардиограммной ишемией.

Равновесная вентрикулография дает возможность вычислить фракцию регургитации, т.е. величину обратного выброса крови при пороках сердца, сопровождающихся недостаточностью клапанного аппарата. Достоинством метода является и то, что исследование можно вести длительно, в течение нескольких часов, изучая, например, влияние лекарственных средств на деятельность сердца.

Радионуклидная ангиокардиография — метод чередования первого прохождения РФП по камерам сердца после быстрого внутривенного введения его в небольшом объеме (болюсе).

Обычно применяют Тс-пертехнетат активностью 4—6 МБк на I кг массы тела в объеме 0,5—1,0 мл. Исследование проводят на гамма-камере, оснащенной высокопроизводительным компьютером. В память компьютера записывается серия изображений сердца во время прохождения по нему РФП (15—20 кадров в течение не более 30 с). Затем, выбрав «зону интереса» (обычно это область корня легкого или правого желудочка), анализируют интенсивность излучения РФП. В норме кривые прохождения РФП по правым камерам сердца и через легкие имеют вид одного высокого крутого пика. При патологических состояниях кривая уплощается (при разбавлении РФП в сердечных камерах) или удлиняется (при задержке РФП в камере).

При некоторых врожденных пороках сердца происходит сброс артериальной крови из левых камер сердца в правые. Такие шунты (их называют левоправые) бывают при дефектах в перегородке сердца. На радионуклидных ангиокардиограммах левоправый шунт выявляется как повторный подъем кривой в «зоне интереса» легких. При других врожденных пороках сердца венозная кровь, еще не обогащенная кислородом, вновь поступает, минуя легкие, в большой круг кровообращения (праволевые шунты). Признак такого шунтирования на радионуклидной ангиокардиограмме — появление пика радиоактивности в области левого желудочка и аорты до того, как максимум радиоактивности будет зарегистрирован в области легких. При приобретенных пороках сердца ангиокардиограммы позволяют установить степень регургитации через митральное и аортальное отверстия. 246Перфузионную сцинтиграфию миокарда применяют главным образом для исследования миокардиального кровотока и в определенной степени — для суждения об уровне метаболизма в сердечной мышце Ее проводят с препаратами Т1-хлорид и «Тс-сесамиби». Оба РФП проходя по сосудам, питающим сердечную мышцу, быстро диффундируют в окружающую мышечную ткань и включаются в метаболические процессы, имитируя при этом ионы калия. Таким образом, интенсивность накопления указанных РФП в сердечной мышце отражает объем кровотока и уровень метаболических процессов в сердечной мышце.

Накопление РФП в миокарде происходит довольно быстро и достигает максимума через 5—10 мин. Это позволяет провести исследование в различных проекциях. Нормальное перфузионное изображение левого желудочка на сцинтиграммах имеет вид однородной подковообразной тени с центральным дефектом, который соответствует полости желудочка. Возникающие при инфаркте зоны ишемии при этом будут отображаться как участки с пониженной фиксацией РФП. Более наглядные и, главное, достоверные данные при изучении миокардиальной перфузии могут быть получены при использовании однофотонной эмиссионной томографии.

В последние годы интересные и важные физиологические сведения о функционировании сердечной мышцы стали получать при использовании в качестве РФП ультракороткоживущих позитронизлучающих нуклидов, например "F-DG, т.е. при применении двухфотонной эмиссионной томографии. Однако пока это возможно только в отдельных крупных научных центрах.

Новые возможности в оценке функции сердца появились в связи с совершенствованием компьютерной томографии, когда стало реальностью выполнение серии томограмм с короткими выдержками на фоне болюсного введения рентгеноконтрастного вещества. В вену локтевого сгиба автоматическим шприцем вводят 50—100 мл неионного контрастного вещества — омнипака или ультрависта. Сравнительный анализ срезов сердца с использованием компьютерной денситометрии позволяет определить движение крови в полостях сердца на протяжении сердечного цикла.

Особенно ощутимо продвинулась компьютерная томография в исследовании сердца в связи с созданием электронно-лучевых компьютерных томографов. Подобные аппараты позволяют не только получать большое количество снимков с очень короткой экспозицией, но и создавать имитацию динамики сердечных сокращений в реальном времени и даже выполнять трехмерную реконструкцию движущегося сердца.

Другой не менее динамично развивающийся метод исследования функции сердца — магнитно-резонансная томография. Благодаря высокой напряженности магнитного поля и созданию нового поколения высокопроизводительных компьютеров появилась возможность собирать нужную для реконструкции изображения информацию за очень короткие промежутки времени, в частности анализировать конечно-систолическую и конечно-диастолическую фазы сердечного цикла в режиме реального времени.

В распоряжении врача имеется немало лучевых способов оценки сократительной функции сердечной мышцы и миокардиального кровотока. Однако, как бы ни стремился врач ограничиваться неинвазивными методи247ками, у ряда больных приходится использовать более сложные процедуры, связанные с катетеризацией сосудов и искусственным контрастированием полостей сердца и коронарных сосудов,— рентгенологическую вентрикулографит и коронарографию.

Вентрикулография необходима потому, что она обладает более высокими, чем другие методы, чувствительностью и точностью при оценке функции левого желудочка. Это особенно относится к выявлению нарушений локальной сократимости левого желудочка. Сведения о регионарных расстройствах миокарда необходимы для определения тяжести ишемической болезни сердца, оценки показаний к оперативным вмешательствам, транслюминальной ангиопластике коронарных артерий, тромболизису при инфаркте миокарда. Кроме того, вентрикулография позволяет объективно оценить результаты нагрузочных и диагностических проб при ишемической болезни сердца (теста предсердной стимуляции, велоэргометрической пробы и др.).

Рентгеноконтрастное вещество вводят в объеме 50 мл со скоростью 10—15 мл/с и выполняют киносъемку. На кинокадрах отчетливо отображаются изменения тени контрастного вешества в полости левого желудочка. При внимательном рассмотрении кинокадров удается заметить выраженные нарушения сократимости миокарда: отсутствие движения стенки на каком-либо участке или парадоксальные движения, т.е. выбухание в момент систолы.

Абсолютным противопоказанием к коронарографии является непереносимость контрастного вещества. Относительными противопоказаниями считают тяжелые поражения внутренних органов: печени, почек и др. Коронарографию можно производить только в специально оснащенных рентгенооперационных блоках, которые обеспечены всеми средствами восстановления сердечной деятельности. В некоторых случаях введение контрастного вещества (а его приходится вводить несколько раз в каждую венечную артерию, если применять функциональные пробы) может сопровождаться брацикардией, экстрасистолией, а иногда и временной поперечной блокадой сердца и даже фибрилляцией. Помимо визуального анализа коронарограмм, проводят их компьютерную обработку. Для анализа контуров тени артерий выделяют на дисплее только очертания артерии. При стенозе строят график стеноза.