Способ диагностики стенозов коронарных артерий

Способ диагностики стенозов коронарных артерий

Реферат

Изобретение относится к медицине, точнее к кардиологии, и может найти применение при лечении сердечно-сосудистых заболеваний.

Сердечно-сосудистые заболевания, а именно ишемическая болезнь сердца (ИБС) и ее осложнения, являются самой частой причиной смертности и стойкой утраты трудоспособности населения экономически развитых стран. На их долю приходится наибольшее число случаев внезапной смерти. В последние годы наблюдается тенденция к омоложению данной патологии. ИБС является следствием атеросклероза коронарных артерий. Причем треть инфарктов миокарда возникает непосредственно в результате окклюзии коронарной артерии. Разрыв не закупоривающей бляшки можно предвидеть лишь с трудом. Несмотря на наличие риска, у такого больного может отсутствовать симптоматика. Общепринятые кардиологические тесты зачастую оказываются отрицательными или сомнительными. Единственным надежным методом визуализации коронарных артерий и количественной оценки коронарного стеноза у таких пациентов до последнего времени считалась селективная коронарная ангиография. Однако с этим методом связан риск серьезных осложнений. При этом большое количество пациентов, которым она выполняется, в дальнейшем не нуждается ни в ангиопластике, ни в аортокоронарном шунтировании.

В связи с этим в последние годы широкое применение получили неинвазивные методы диагностики заболеваний коронарных артерий, особенно на ранних стадиях их развития. К ним относится способ электронно-лучевой томографии (ЭЛТ), описанный в работе Achenbach S. et al. Value of electron-beam computed tomography for the noninvasive detection of high-grade coronary-artery stenosis and occlusion. N. Engl. J. Med. 1998; 339:1964-1971.

Этот способ характеризуется высоким временным разрешением (время получения одного среза составляет 50-100 мс) и потому обладает значительным потенциалом в качестве скрининга для распознавания стенозов в коронарных артериях. Недостатком же ЭЛТ является то, что при ней осуществляется только проспективная (последовательная) синхронизация с ЭКГ, в связи с чем получение изображения возможно только в одну, заранее установленную фазу сердечного цикла. Однако хорошо известно, что каждая коронарная артерия имеет свой характер движения на протяжении сердечного цикла, и если исследование выполняется только в одну фазу, то отчетливо можно визуализировать только ту коронарную артерию, которая в данный момент менее всего подвижна. Изображение остальных коронарных артерий, как правило, бывает искажено двигательными артефактами. Кроме того, ЭЛТ обладает относительно низким пространственным разрешением. Все это снижает информативность ЭЛТ и соответственно ее диагностическую ценность.

Более близким к предлагаемому по технической сущности является использование для диагностики стенозов коронарных артерий многослойной спиральной компьютерной томографии (МСКТ). Такое исследование осуществляется в условиях внутривенного введения неионного контрастного вещества путем непрерывного сканирования области сердца одновременно с регистрацией ЭКГ на одной задержке дыхания в течение 35-40 секунд, после чего выполняется ретроспективная реконструкция изображений коронарных артерий в определенную фазу сердечного цикла. Следует отметить, что по сравнению с ЭЛТ МСКТ характеризуется более низким временным разрешением (до 125 мс), но качество изображения коронарных артерий заметно выше благодаря более высокому отношению сигнал/шум, пространственному разрешению и возможности ретроспективного гейтинга наряду с проспективным ЭКГ-триггером. В связи с этим в последние 2-3 года МСКТ используется как неинвазивный метод для определения степени кальциноза и диагностики стенотических поражений коронарных артерий, а также для оценки проходимости аутовенозных шунтов и стентов.

Таким исследованиям посвящен целый ряд работ. Известен способ, описанный в работах Achenbach S. et al., Circulation 2000; 102:2823-2828, и Circulation 2001; 103:2535-2538. Исследование проводилось традиционным методом на 4-срезовом компьютерном томографе с переносом триггера на 10% длительности сердечного цикла и последующим выполнением ретроспективных реконструкций. При этом у большой части пациентов отмечалась удовлетворительная визуализация ветвей левой главной и левой передней нисходящей коронарных артерий при задержке триггера на 70% и 80% длительности сердечного цикла, а левой огибающей и правой коронарных артерий - на 50%. У некоторых из них частота сердечных сокращений (ЧСС) достигала 115 уд/мин, что заметно снижало качество визуализации коронарных артерий, но исследования проводились без использования бета-блокаторов.

В исследовании Корр A.F. et al. (Coronary arteries: retrospectively ECG-gated multi-detector row CT angiography with selective optimization of the image reconstruction window. Radiology 2001; 221:683-688) также не применялись бета-блокаторы для уменьшения ЧСС пациента. При этом лучшая визуализация левой передней нисходящей артерии отмечалась в интервале 60%-70% длительности сердечного цикла, левой огибающей - 50%, правой коронарной артерии - 40%, что примерно соответствовало результатам вышеупомянутого исследования. Этот же автор в последующем исследовании (Корр A.F., Angio C.T.: Heart and coronary arteries. Eur: J. of Radiology 2003; Suppl.1, 45: 32-36) уже указывает на необходимость применения бета-блокаторов для уменьшения ЧСС пациента, улучшающих визуализацию артерий. Однако, как и предыдущие исследователи, не дает дополнительных рекомендаций по оптимизации условий ретроспективных реконструкций изображений. Известен способ МСКТ (Hong С. et al., Radiology 2001; 220:712-717), авторы которого отметили, что уменьшение ЧСС приводит к значительному уменьшению количества двигательных артефактов и улучшению качества визуализации коронарных артерий. Поэтому для уменьшения ЧСС они применяли бета-блокаторы за 1 час до исследования. Задержку триггера они устанавливали на 50% или 60% длительности сердечного цикла для различных ветвей коронарных артерий с переносом его на 10%. Однако изучением влияния ЧСС на выбор задержки триггера авторы не занимались. Вместе с тем известно, что каждая коронарная артерия совершает различный характер движения во время сердечного цикла, который существенно зависит от ЧСС, даже если она меньше 70 уд/мин.

В исследовании Giesler Т. et al., Noninvasive Visualization of Coronary Arteries Using Contrast-Enhanced Multidetector CT AJR 2002; 179:911-916) сделана попытка изучения влияния ЧСС на выбор задержки триггера и выявлено, что при ЧСС, равной 70 уд/мин и менее, удовлетворительная визуализация коронарных артерий отмечалась в более позднюю фазу сердечного цикла (задержка триггера на 70% и 80%), а при ЧСС более 70 уд/мин (бета-блокаторы для уменьшения ЧСС авторы не использовали) - в более раннюю фазу (задержка триггера на 50%). Однако рекомендаций о величине задержки триггера для каждой коронарной артерии в зависимости от ЧСС пациента авторы не дают и не применяют бета-блокаторы для ее уменьшения, что, как известно, значительно снижает качество визуализации. Кроме того, удовлетворительная визуализация правой коронарной артерии была выявлена авторами при различных величинах триггерного интервала (40%, 50%, 70% и 80%) практически с одинаковой частотой. Эти результаты не вполне согласуется с данными литературы, свидетельствующими о том, что в правой коронарной артерии отмечается наиболее высокая скорость кровотока, поэтому ее изображение наиболее часто бывает искажено двигательными артефактами (Nieman К. et al. Lancet 2001, 357:599-603). Тем не менее данное исследование, на наш взгляд, можно рассматривать как одно из перспективных направлений в изучении неинвазивной коронарографии.

Известен способ МСКТ (Ropers D. et al., Circulation 2003; 107: 664-666) на 16-срезовом КТ в условиях приема бета-блокаторов для уменьшения ЧСС. Ретроспективные реконструкции изображений выполнялись с установкой задержки триггера на 55% длительности сердечного цикла и переносом его на 10% к началу и к концу сердечного цикла до получения хорошего качества изображения. Однако это исследование так же, как и все известные нам на данный период времени, не выявляет оптимальной величины задержки триггера с учетом индивидуальной ЧСС пациента.

Наиболее близким к предлагаемому является исследование Nieman К. et al., Circulation. 2002; 106: 2051-2054, выполненное на 16-срезовом компьютерном томографе в условиях приема бета-блокаторов с последующей реконструкцией изображений с переносом триггера на 5% и задержкой его на 50%, 55% и 60% длительности сердечного цикла, взятое нами в качестве прототипа. На основании полученных изображений авторы оценивали состояние коронарных артерий и в 86 из 231 изученной артерии выявили стенозирование различной степени. Однако прогностическая точность их исследования, как отмечено в работе, составляет 78%, несмотря на высокую разрешающую способность томографа, которые доступны далеко не всем клиникам. На наш взгляд, недостаточно высокая точность данного исследования связана с тем, что в нем, как и в других известных исследованиях, не учитывается влияние ЧСС на величину задержки триггера. Кроме того, в работе отсутствуют рекомендации об оптимальном значении задержки триггера на основе анализа изображений каждой коронарной артерии, что, несомненно, увеличивает время анализа изображений и сказывается на качестве визуализации.

Таким образом, анализ представленных литературных данных свидетельствует о том, что исследования и полученные в них результаты разноречивы, во всех без исключения отсутствуют рекомендации об условиях ретроспективной реконструкции для каждой коронарной артерии в зависимости от ЧСС пациента и, следовательно, условия МСКТ коронарных артерий все еще недостаточно стандартизированы, что делает диагностику стенозов недостаточно точной.

Техническая задача настоящего изобретения состояла в повышении точности выявления стенозов коронарных артерий за счет повышения качества их визуализации.

Эта задача решена тем, что в известном способе выявления стенозов коронарных артерий, включающем многослойную спиральную компьютерную томографию с последующей реконструкцией и анализом изображений, полученных в диастолическую фазу сердечного цикла, с переносом триггера на 5%, а при частоте сердечных сокращений более 70 уд/мин предварительное введение бета-блокаторов, согласно изобретению, для анализа используют изображения, полученные в интервале 45-65% длительности сердечного цикла, устанавливая задержку триггера при частоте сердечных сокращений менее 60 уд/мин на 50% длительности сердечного цикла, при частоте сердечных сокращений, равной 60-65 уд/мин, - на 55%, при частоте, равной 65-70 уд/мин, - на 60-65% и при частоте более 70 уд/мин - на 45%, и при обнаружении сужения и/или окклюзии в просвете коронарных артерий диагностируют их стеноз.

Целесообразно при ЧСС, равной 65-70 уд/мин, задержку триггера для ствола левой коронарной и левой передней нисходящей артерий устанавливать на 65% длительности сердечного цикла, а для левой огибающей и правой коронарных артерий - на 60%. К предлагаемому нами решению поставленной задачи мы пришли на основе проведенного исследования по изучению возможностей повышения эффективности МСКТ коронарографии путем совершенствования методики обследования пациентов. С этой целью у 123 пациентов, которым по медицинским показаниям была осуществлена инвазивная коронарография, мы предварительно выполнили МСКТ коронарных артерий и комплексное обследование, включавшее ЭКГ, эхокардиографию (ЭхоКГ), суточное мониторирование ЭКГ, стресс-ЭКГ.

У подавляющего большинства пациентов стресс-тесты были отрицательными или сомнительными. При наличии у них нарушений синусового ритма перед МСКТ исследованием в течение нескольких дней проводилась терапия, направленная на его нормализацию. Если эта терапия оказывалась неэффективной, то исследование не проводилось, поскольку такие нарушения ритма, как мерцательная аритмия, фибрилляция предсердий вызывают большое количество двигательных артефактов и делают интерпретацию коронарных артерий практически невозможной. У пациентов с высокой ЧСС (более 70 уд/мин) использовались бета-блокаторы (25-50 мг атенолола перорально за 1 час до МСКТ).

МСКТ выполняли на 4-срезовом томографе Volume-Zoom (Siemens) с использованием ретроспективной реконструкции изображений. Выполнялось непрерывное сканирование с одновременной записью ЭКГ после внутривенного введения контрастного вещества (Ультравист 370 или Омнипак 350 из расчета 1,5-2 мл на 1 кг веса со скоростью 4 мл/с) и продолжалось в течение 35-40 с на одной задержке дыхания с объемом сканирования 120 мм (от бифуркации трахеи до верхушки сердца). На основании полученных данных производили ретроспективные реконструкции (до 10 каждому пациенту), устанавливая относительную задержку триггера в зависимости от ЧСС с помощью переноса его на 5% в интервале от 30% до 70% длительности сердечного цикла и повторяли реконструкции до получения изображений каждой из коронарных артерий, свободных от двигательных артефактов. Анализу подвергали 15 сегментов 4 основных коронарных артерий: ствол левой коронарной артерии (LM), левая передняя нисходящая артерия (LAD), левая огибающая артерия (СХ) и правая коронарная артерия (RCA). Из 492 изученных коронарных артерий у 123 обследованных пациентов получены достаточно качественные для трактовки изображения 453 артерии (92%).

Полученные данные сведены в таблицу. Нами отмечено, что качество визуализации коронарных артерий существенно зависело от правильного выбора задержки триггера. Как правило, он устанавливался от середины сердечного цикла до поздней диастолы и менялся в зависимости от ЧСС пациента. Из приведенной таблицы следует, что при ЧСС пациента менее 60 уд/мин наиболее качественная визуализация каждой из коронарных артерий отмечалась при задержке триггера на 50% длительности сердечного цикла. При ЧСС 60-65 уд/мин хорошая визуализация всех ветвей коронарных артерий чаще была отмечена при задержке триггера на 55%. При ЧСС 65-70 уд/мин хорошая визуализация ствола левой коронарной артерии и левой передней нисходящей артерии отмечалась при задержке триггера на 65%, а левой огибающей и правой коронарной артерий - на 60% длительности сердечного цикла. При ЧСС более 70 уд/мин оптимальной являлась задержка триггера на 45% длительности сердечного цикла. При других значениях задержки триггера хорошая визуализация коронарных артерий отмечалась значительно реже, в подавляющем большинстве случаев их изображение было искажено двигательными артефактами. Заключение о наличии и степени стенозирования коронарных артерий

Таблица
Способ диагностики стенозов коронарных артерий
Задержка триггера
Фаза сердечного цикла	30%	35%	40%	45%	50%	55%	60%	65%	70%
ЧСС	LM
<60	0	0	0	3	24	9	9	3	0
60-65	3	0	0	6	3	9	3	0	0
65-70	0	0	0	5	0	0	5	12	2
>70	0	0	0	15	0	0	6	6	0
Всего	3	0	0	29	27	18	23	21	2
LAD
<60	0	0	0	3	22	9	9	3	0
60-65	2	0	0	6	3	9	2	0	0
65-70	0	0	0	3	0	0	4	10	1
>70	0	0	0	12	0	0	4	4	0
Всего	2	0	0	24	25	18	19	17	1
СХ
<60	0	0	0	0	22	9	9	3	3
60-65	0	0	0	5	0	11	3	2	0
65-70	0	0	2	0	0	0	12	4	0
>70	0	0	1	10	0	0	2	0	0
Всего	0	0	3	15	22	20	26	9	3
RCA
<60	0	0	0	3	14	14	8	2	2
60-65	0	0	0	0	2	15	0	1	0
65-70	0	0	0	0	1	0	10	1	1
>70	0	0	1	5	1	0	0	0	0
Всего	0	0	1	8	18	29	18	4	3

делалось по тем изображениям, на которых их визуализация была оптимальной и не искажена двигательными артефактами. Данные таблицы свидетельствуют о том, что значимыми для анализа оказываются изображения коронарных артерий, полученные в интервале 45-65% длительности сердечного цикла с переносом триггера на 5% и установкой его в вышеуказанные фазы сердечного цикла, оптимальные для каждой коронарной артерии в зависимости от ЧСС пациента, что и стало предметом настоящего изобретения. Такие условия осуществления МСКТ значительно сокращают время исследования и в то же время обеспечивают высокое качество визуализации. По полученным в результате проведенного анализа данным у 34 из 123 обследованных пациентов признаков стенозирования коронарных артерий не выявлено. У 50 пациентов обнаружены атеросклеротические бляшки, не вызывающие гемодинамически значимых сужений сосудов (уменьшение диаметра сосуда менее чем на 50%), и только у 39 пациентов были выявлены гемодинамически значимые стенозы (уменьшение диаметра сосуда более чем на 50%). Сравнительный анализ результатов, полученных нами при МСКТ коронарных артерий, и результатов инвазивной коронарографии показал высокую диагностическую точность (97%) предлагаемого нами неинвазивного метода выявления стенозов. Только у 3 из 39 пациентов с выявленными при МСКТ гемодинамически значимыми стенозами результаты нашего исследования оказались ложноположительными.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что МСКТ в комплексе с другими функциональными исследованиями позволяет с высокой точностью исключить у пациентов гемодинамически значимый стеноз и воздержаться от инвазивной коронарографии. Предлагаемый способ поясняется примерами.

Пример 1. Пациент Ш., 1936 г.р., обратился в отделение ядерной кардиологии ЦНИРРИ с жалобами на боли за грудиной, возникающие при ходьбе через 300-500 метров, купирующиеся в покое или после приема нитроглицерина. Из анамнеза известно, что полгода назад пациент перенес инфаркт миокарда в области заднебазальных отделов левого желудочка.

При ЭхоКГ определялось умеренное увеличение левого и правого предсердий, гипокинезия задней стенки левого желудочка в средней трети. Глобальная сократительная функция миокарда левого желудочка была удовлетворительной.

10.07.03 г. в ЦНИРРИ выполнена МСКТ коронарных артерий. Исходная ЧСС составляла 85 уд/мин, после приема бета-блокаторов (25 мг атенолола перорально за час до исследования) она снизилась до 75 уд/мин. Внутривенно болюсно (со скоростью 4 мл/с) введено 150 мл контрастного вещества Омнипак 350. Выполнено сканирование от бифуркации трахеи до верхушки сердца на одной задержке дыхания в течение 37 секунд. На основании полученных данных выполнена ретроспективная реконструкция с установкой задержки триггера на 45%. Получено изображение полостей сердца и всех коронарных артерий хорошего качества. В дистальном отделе ствола левой коронарной артерии выявлена атеросклеротическая бляшка, преимущественно кальцинированная, вызывающая сужение сосуда менее чем на 50% диаметра. В проксимальном и среднем сегментах передней нисходящей артерии определялось массивное атеросклеротическое поражение, преимущественно кальцинированными бляшками, одна из которых, в среднем сегменте, привела к стенозированию сосуда более чем на 50% диаметра. В дистальном сегменте определялись множественные дефекты заполнения, обусловленные “мягкими” бляшками. В проксимальном сегменте огибающей артерии и в маргинальной ветви выявлены атеросклеротические изменения, обусловленные кальцинированными и “мягкими” бляшками, вызывающими сужение сосудов ≈ на 50% диаметра. В среднем сегменте правой коронарной артерии определялось сужение диаметра сосуда более чем на 50%.

Заключение: КТ картина атеросклероза коронарных артерий, с преимущественным, гемодинамически значимым, поражением левой передней нисходящей и правой коронарной артерий.

Пациенту рекомендовано проведение инвазивной коронарографии для решения вопроса о способе реваскуляризации миокарда. 05.11.03 г. в СПб МАПО (И.б. №2596) выполнена инвазивная коронарография, при которой выявлены следующие изменения. Ствол левой коронарной артерии стенозирован не более 50%. Передняя нисходящая артерия диффузно изменена, в средней трети ее определялся стеноз ≈75%. В проксимальном сегменте огибающей артерии и в маргинальной ветви стенозирование ≈50%. В средней трети правой коронарной артерии стеноз 80%. Эти результаты совпали с выполненной нами МСКТ.

24.12.03 г. в СПб МАПО (И.б. №3059) произведена коронарная ангиопластика и стентирование правой коронарной и левой передней нисходящей артерий.

Пример 2. Пациент Я., 1948 г.р., поступил в ЦНИРРИ 02.12.02 г. (И.б. №3157) с жалобами на перебои в работе сердца, плохую переносимость физической нагрузки, которые беспокоят в течение последнего года. При ЭхоКГ выявлена гипертрофия миокарда левого желудочка. Общая сократительная функция миокарда не снижена, локальных нарушений сократимости не обнаружено.

03.12.02 г. выполнена МСКТ коронарных артерий. Исходная ЧСС составляла 83 уд/мин, после приема бета-блокаторов (50 мг атенолола перорально за час до исследования) она снизилась до 67 уд/мин. Внутривенно болюсно (со скоростью 4 мл/с) введено 150 мл контрастного вещества Омнипак 350. Выполнено сканирование от бифуркации трахеи до верхушки сердца на одной задержке дыхания в течение 35 секунд. На основании полученных данных выполнены ретроспективные реконструкции с установкой задержки триггера на 65% для ствола левой коронарной и левой передней нисходящей артерий и на 60% для левой огибающей и правой коронарных артерий. Получено изображение полостей сердца и всех коронарных артерий хорошего качества. Признаков стенозов ни в одной из коронарных артерий не выявлено.

При стресс-ЭКГ, при чреспищеводном электрофизиологическом исследовании изменений ишемического типа не зарегистрировано. При позитронной эмиссионной томографии выявлены признаки кардиосклероза в передней и боковой стенках левого желудочка, данных за нарушение перфузии миокарда ишемического генеза также не получено.

Данные МСКТ в комплексе с результатами вышеуказанных функциональных методов исследования позволили исключить необходимость выполнения инвазивной коронарографии. За пациентом установлено динамическое наблюдение, даны рекомендации по поводу режима жизни, питания, назначена консервативная терапия. При очередном двухкратном обследовании через 6 месяцев пациент ухудшения самочувствия не отмечал, отрицательной динамики данных инструментальных методов исследования не зарегистрировано.

Предлагаемым способом к настоящему времени проведено обследование 26 пациентов с целью определения показаний к инвазивной коронарографии (помимо 123 пациентов предварительно обследованных перед коронарографией). У 8 человек были выявлены гемодинамически значимые стенозы (сужение диаметра коронарных артерий более чем на 50%), и они направлены на инвазивную коронарографию, результаты которой во всех случаях совпали с нашими заключениями. В дальнейшем этим больным были выполнены ангиопластика (2 больным), ангиопластика и стентирование (4 больным), аортокоронарное шунтирование (2 больным). У 10 человек изменений в коронарных артериях на основе проведенного нами исследования не обнаружено. С помощью дополнительного комплексного обследования у 3 из них диагностирован миокардит, у 4 - Х-синдром и у 3 - нарушение ритма сердца. У 8 из 26 человек, по нашему заключению, диагностированы гемодинамически незначимые стенозы (сужение диаметра коронарных артерий менее чем на 50%). Им рекомендовано динамическое наблюдение у кардиолога. К настоящему времени срок наблюдения за ними составляет 2 года и ухудшения состояния на фоне проводимого им консервативного лечения не выявлено. Предлагаемый способ имеет ряд преимуществ.

1. Является неинвазивным методом диагностики стенозов коронарных артерий, не уступающим по точности инвазивной коронарографии, о чем свидетельствует совпадение результатов МСКТ исследований, проведенных у 123 человек, с результатами выполненной им инвазивной коронарографии в 97%.

2. Позволяет уверенно исключать гемодинамически значимые стенозы и воздерживаться от неоправданного направления больных на инвазивную коронарографию.

3. Содержит рекомендации о величине оптимальной задержки триггера для всех коронарных артерий в зависимости от ЧСС пациента, которые не даны ни в одной из известных работ.

4. Представляет стандартизированные условия исследования коронарных артерий, что позволяет сократить время исследования и повысить качество визуализации.

Способ разработан в отделе лучевой диагностики Центрального научно-исследовательского рентгено-радиологического института совместно с кафедрой рентгенологии Медицинской академии последипломного образования (СПб) и прошел клиническую апробацию в ЦНИРРИ у 26 человек с положительным результатом.

1. Способ диагностики стенозов коронарных артерий, включающий многослойную спиральную компьютерную томографию с последующей реконструкцией и анализом изображений, полученных в диастолическую фазу сердечного цикла, с переносом триггера на 5%, а при частоте сердечных сокращений более 70 уд/мин предварительное введение бета-блокаторов, отличающийся тем, что для анализа используют изображения, полученные в интервале 45-65% длительности сердечного цикла, устанавливая задержку триггера при частоте сердечных сокращений менее 60 уд/мин на 50% длительности сердечного цикла, при частоте сердечных сокращений 60-65 уд/мин - на 55%, при частоте, равной 65-70 уд/мин - на 60-65% и при частоте более 70 уд/мин - на 45%, и при обнаружении сужения и/или окклюзии в просвете коронарных артерий диагностируют стеноз.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при частоте сердечных сокращений, равной 65-70 уд/мин, задержку триггера для ствола левой коронарной и левой передней нисходящей артерий устанавливают на 65% длительности сердечного цикла, а для левой огибающей и правой коронарной артерий - на 60%.