Nowoczesna diagnostyka

Diagnostyka choroby niedokrwiennej serca- 16-to warstwowa spiralna tomografia komputerowa

Wielowarstwowa spiralna tomografia komputerowa (Multislice Computed Tomography – MSCT) umożliwia nieinwazyjne obrazowanie serca i tętnic wieńcowych. Koronarografia metodą MSCT dorównuje obrazom tt. wieńcowych, uzyskanym za pomocą tomografii strumienia elektronów (Electron Beam Computed Tomography – EBCT). Przewyższa także koronarografię rezonansu magnetycznego (Coronary Magnetic Resonance Angiography – CMRA). Wzrost jakości otrzymywanych obrazów – dzięki wprowadzeniu systemów 16- i więcej warstwowych – pozwala na ocenę dystalnych odcinków naczyń wieńcowych. Szczególnie przydatnymi własnościami MSCT są możliwość scharakteryzowania składu blaszki miażdżycowej oraz ocena rzeczywistej wielkości odcinków referencyjnych.


Na pełne badanie serca metodą MSCT składają się obliczenia współczynnika zwapnień w tętnicach wieńcowych (calcium scoring), koronarografia oraz ocena funkcji i morfologii serca. Metoda calcium scoring (CS) pozwala na ocenę ryzyka choroby wieńcowej i może być stosowana jako metoda przesiewowa. Koronarografia MSCT pozwala na przedstawianie tętnic wieńcowych za pomocą różnorodnych typów rekonstrukcji, np. MIP, MPR i VR. Możliwa jest również ilościowa ocena zwężeń, oparta o analizę poprzecznego pola przekroju światła naczynia. Ocena funkcji lewej komory opiera się o ilościową analizę metodą 3D zrekonstruowanych serii przekrojów w osi krótkiej serca. Umożliwia to otrzymywanie dokładnych i powtarzalnych wyników oraz ich graficzną prezentację, np. w postaci trójwymiarowych modeli.
Dynamiczny rozwój MSCT związany z wprowadzaniem systemów o większej liczbie detektorów pozwala przypuszczać, że metoda ta w przyszłości zastąpić może inwazyjną koronarografię diagnostyczną.


 

Wprowadzenie w 1993 r. 2-warstwowej spiralnej tomografii komputerowej do diagnostyki obrazowej miało duże znaczenie kliniczne, podobnie jak zastosowanie od 1998 r. jej 4- i więcej warstwowej odmiany (Multislice Computed Tomography – MSCT) . Znaczna poprawa jakości otrzymywanych obrazów – względem standardowej tomografii komputerowej, w połączeniu z zaawansowanymi metodami rekonstrukcji – przyczyniła się istotnie do lepszej diagnostyki wielu schorzeń. Postęp w dziedzinie informatyki medycznej umożliwił przetwarzanie olbrzymich ilości danych obrazowych, dzięki wprowadzeniu prostych w obsłudze i wydajnych narzędzi programowych, instalowanych na szybkich stacjach roboczych.
Podstawowe praktyczne zalety badań wykonywanych metodą MSCT były szczególnie widoczne podczas diagnostyki układu krążenia (badania naczyniowe). Są one następujące:
– skrócenie czasu obrazowania,
– redukcja artefaktów,
– zmniejszenie ilości podawanego środka kontrastowego,
– zwiększenie rozdzielczości przestrzennej obrazów wtórnych,
– lepsze możliwości tworzenia rekonstrukcji wysokiej jakości,
– objęcie większego obszaru ciała podczas jednego wdechu.

Dzięki znacznie skróconemu czasowi obrazowania, wysokiej jakości obrazów oraz dzięki możliwości zastosowania bramkowania sygnałem EKG – pozwalającej na uniknięcie artefaktów związanych z ruchem serca – MSCT szybko znalazło zastosowanie w diagnostyce kardiologicznej.
W Polsce pierwsze badanie serca metodą MSCT zostało przeprowadzone w październiku 2000 r., w Ośrodku Diagnostyki i Rehabilitacji Chorób Serca i Płuc w KSS im. Jana Pawła II w Krakowie, przez zespół pod kierownictwem dr. Mieczysława Pasowicza.


 

Badanie serca metodą MSCT można podzielić na 3 główne części:
1) globalna ocena uwapnienia tt. wieńcowych – tzw. Calcium Scoring,
2) koronarografia metodą MSCT,
3) badanie funkcji i morfologii serca.

Główne ograniczenia tej metodyki są następujące:
– brak zwapnień nie wyklucza istnienia miękkiej blaszki miażdżycowej;
– blaszki uwapnione są na ogół stabilniejsze w porównaniu z blaszkami miękkimi, więc w grupie pacjentów o pośrednim współczynniku uwapnienia istnieć może większe ryzyko występowania ostrego zespołu wieńcowego;
– stwierdzone w MSCT miejsce zwapnienia nie musi odpowiadać miejscu zwężenia stwierdzonemu podczas koronarografii, co może odpowiadać za niską swoistość metody;
– ogólne nasilenie miażdżycy nie odpowiada bezpośrednio za ostry epizod wieńcowy, który najczęściej wywołuje pojedyncza niestabilna blaszka miażdżycowa ulegająca pęknięciu.

W przeciwieństwie do koronarografii MCST, metoda CS nie wymaga zastosowania środka kontrastowego.


 

Koronarografia MSCT

Podstawowym protokołem akwizycji jest spiralne zbieranie danych, połączone z nagrywaniem zapisu EKG. Rekonstrukcja przekrojów, która odbywa się po zebraniu danych przez tomograf, jest zsynchronizowana z sygnałem EKG, nagranym podczas akwizycji. Taki sposób zbierania danych nazywamy bramkowaniem retrospektywnym (retrospective gating).
Do oceny naczyń wieńcowych niezbędne jest otrzymanie wyjściowych obrazów poprzecznych przekrojów przez klatkę piersiową o jak najwyższej jakości. Ponieważ liczba artefaktów związanych z ruchem serca jest najmniejsza w rozkurczu, w praktyce do oceny naczyń wieńcowych wykorzystuje się rekonstrukcje w fazie 70–85 proc. cyklu pracy serca (RR).
Ważnym aspektem badania jest zapewnienie odpowiedniej rozdzielczości wysokokontrastowej. Związane jest to z optymalizacją stosunku sygnału do szumu (S/N), ponieważ otrzymywanie cieńszych warstw powoduje jego wzrost i konieczność podania większej dawki promieniowania dla utrzymania jakości obrazu. Ponieważ, jak wyżej wspomniano, najważniejszy do oceny naczyń wieńcowych jest obraz serca w rozkurczu, producenci wprowadzili możliwość modelowania dawki promieniowania, tak aby wykorzystywana była ona głównie na zbieranie danych podczas rozkurczu. Jest to uzyskiwane poprzez sprzężenie z układem zbierającym sygnał EKG. W ten sposób staje się możliwa redukcja dawki, pochłoniętej przez pacjenta podczas padania z 6 mSV nawet do 3,5 mSV. Dla porównania: dawka promieniowania podczas koronarografii jest 3-krotnie większa.


 

Stosowane techniki rekonstrukcji to m.in.:
MIP – Maximum Intensity Projection
Jest to technika 3D, rekonstrukcja uzyskiwana jest przez sumowanie najbardziej wysyconych kontrastem miejsc w osi długiej naczynia, rejestrowanej przez równoległy układ promieni.


VR – Volume Rendering
Jest to technika 3D, tworzona w oparciu o matematycznie obliczane modele powierzchni, zawierające piksele o wartości współczynnika osłabienia (jH) powyżej wartości progowej (threshold) zadanej przez użytkownika 


MPR – Multiplanar Reformating
Jest to technika 2D, umożliwiająca tworzenie obrazów przekrojów zebranej objętości w dowolnej płaszczyźnie oraz tworzenie rekonstrukcji przekrojów po krzywej, co jest szczególnie przydatne w prezentacji podłużnych przekrojów przebiegającego w wielu płaszczyznach naczynia
Możliwe jest również przeprowadzenie tzw. wirtualnej angioskopii tętnic wieńcowych. 


Wiele rekonstrukcji wykonuje się w sposób półautomatyczny; po ręcznym określeniu początkowego i końcowego odcinka tętnicy wieńcowej oraz jej identyfikacji. Oprogramowanie samo śledzi przebieg naczynia i dokonuje jego odtworzenia na płaszczyźnie, bądź w trójwymiarowym rzucie wraz z bryłą serca.
Z reguły jednak konieczna jest częściowa odręczna korekta tworzonych obrazów, a cała procedura tworzenia zestawu rekonstrukcji jest pracochłonna i długotrwała (ok. 1 godz.).


 

Na podstawie dotychczasowych wstępnych doniesień, jako wskazania do diagnostyki choroby wieńcowej w MSCT, można przyjąć:
1. wczesną diagnostykę choroby wieńcowej, przy zastosowaniu CS jako metody przesiewowej;
2. konieczność wykluczenia istotnego hemodynamicznie zwężenia:
– przed poważnym niekardiochirurgicznym zabiegiem operacyjnym,
– u pacjentów z nietypowym bólem zamostkowym;
3. niejednoznaczny wynik próby wysiłkowej;
4. alternatywę do próby wysiłkowej lub koronarografii u pacjentów:
– z wynikiem CS 100–399,
– ze świeżo rozpoznaną kardiomiopatią z grupy niskiego i średniego ryzyka choroby wieńcowej;
5. alternatywę dla koronarografii, w ośrodkach bez możliwości interwencji;
6. ocenę jakościową i ilościową oraz kontrolę blaszek miażdżycowych;
7. określenie nietypowego układu naczyń wieńcowych;
8. kontrolę po zabiegach przezskórnej rewaskularyzacji;
9. kontrolę po zabiegach pomostowania tętnic wieńcowych (CABG).

 


 

Ocena funkcji serca

Ponieważ zebranie danych do rekonstrukcji tętnic wieńcowych obejmuje przekroje przez całe serce, MSCT umożliwia również ocenę grubości ścian oraz funkcji skurczowej lewej komory. W tym celu wykorzystywana jest akwizycja protokołem wieńcowym, ale rekonstruowanych jest znacznie więcej faz. W zależności od potrzeby można zrekonstruować przekroje poprzeczne przez serce, nawet w kilkunastu fazach, w celu późniejszej dokładnej jakościowej i ilościowej oceny funkcji i struktur serca.

Otrzymywane wyniki analiz przedstawiane są w postaci wykresów i tabel oraz modeli 3D, ilościowo opisujących m.in.:
a) globalnie, dla całej lewej komory:
– masę mięśnia lewej komory [g],
– EDV [ml], ESV [ml], SV [ml], EF [proc. ],
– PER [EDV/s], PFR [EDV/s];
b) odcinkowo, dla standardowych 6 segmentów każdego przekroju w osi krótkiej:
– średnią grubość ściany w każdej z 13 faz – Wall Thickness [mm],
– ruchomość ściany – Wall Motion [mm],
– grubienie ściany – Wall Thickening [proc. przyrostu grubości względem diastole].


 

Obecnie można już stwierdzić, że dynamiczny rozwój MSCT umożliwił obrazowanie tt. wieńcowych w sposób doskonalszy od innych nieinwazyjnych metod, takich jak koronarografia CMR, czy tomografia pojedynczego strumienia elektronów (EBCT). Duża powtarzalność metody, wysoka jakość otrzymywanych obrazów oraz krótki czas akwizycji danych pozwala przypuszczać, że koronarografia MSCT po pokonaniu opisanych powyżej ograniczeń, wkrótce może zastąpić koronarografię klasyczną i stać się kluczowym nieinwazyjnym narzędziem diagnostycznym choroby wieńcowej.


 

Piśmiennictwo

1. Pacho R i wsp. Wczesna nieinwazyjna ocena drożności tętnicy dozawałowej po pierwotnej angioplastyce wieńcowej powikłanej zjawiskiem no-reflow. Kardiologia po Dyplomie 2003, 2, 6: 97-100.
2. Pasowicz M i wsp. Niedrożność stentu w prawej tętnicy wieńcowej rozpoznana na podstawie badania MSCT. Kardiologia po Dyplomie 2004, 3, 3: 9-12.
3. Zagrodzka M i wsp. Zastosowanie koronarografii metodą wielorzędowej tomografii komputerowej w ocenie drożności pomostu tętniczego u pacjenta z niejednoznacznym wynikiem koronarografii. Kardiologia po Dyplomie 2004, 3, 2: 74-8.
4. Yang PC i wsp. Koronarografia rezonansu magnetycznego. Kardiologia po Dyplomie 2004, 3, 5: 37-47.
5. Kownacki Ł. Komentarz do artykułu „Koronarografia rezonansu magnetycznego”. Kardiologia po Dyplomie 2004, 3, 5: 48-50.
6. Pasowicz M. Diagnoza za szklanym parawanem. Kardiologia po Dyplomie 2004, 3, 3: 19-23.
7. Hecht HS. Znaczenie tomografii komputerowej strumienia elektronów w nowoczesnej diagnostyce miażdżycy. Kardiologia po Dyplomie 2002, 1: 29-38.
8. Pacho R. Komentarz do artykułu „Znaczenie tomografii komputerowej strumienia elektronów w nowoczesnej diagnostyce miażdżycy”. Kardiologia po Dyplomie 2002, 1: 39.
9. Achenbach S, Giesler T, Ropers D, et al. Detection of Coronary Artery Stenoses by Contrast-Enhanced, Retrospectively Electrocardiographically-Gated, Multislice Spiral Computed Tomography. Circulation, May 2001; 103: 2535-8.
10. Martijn S, et al. Dynamic Multislice Computed Tomography of Left Ventricular Function. Circulation, Feb 2004; 109: 25e-26.
11. Storto ML, et al. Multislice Spiral Computed Tomography for In-Stent Restenosis. Circulation, Apr 2002; 105: 2005.
12. Pannu HK, et al. Current Concepts in Multi-Detector Row CT Evaluation of the Coronary Arteries: Principles, Techniques, and Anatomy. Radiographics 2003; 23: S111-S125.
13. Jurgens KU, et al. Multi-Detector Row CT of Left Ventricular Function with Dedicated Analysis Software versus MR Imaging: Initial Experience. Radiology 2004; 230: 403-10.
14. De Feyter PJ, Nieman K. New coronary imaging techniques: what to expect? Heart 2002; 87: 195-7.
15. Nieman K, Rensing BJ, van Geuns RJ, et al. Non-invasive coronary angiography with multislice spiral computed tomography: impact of heart rate. Heart 2002; 88 (5): 470-4.
16. Morin RL, Gerber TC, McCollough CH. Radiation dose in computed tomography of the heart. Circulation 2003; 18, 107 (6): 917-22.
17.Leber AW, Knez A, Becker C, et al. Non-invasive intravenous coronary angiography using electron beam tomography and multislice computed tomography. Heart 2003; 89 (6): 633-9.
18. Nieman K, Cademartiri F, Lemos PA, et al. Reliable noninvasive coronary angiography with fast submillimeter multislice spiral computed tomography. Circulation 2002; 15; 106 (16): 2051-4.
19. Arampatzis CA, et al. Detection of a Vulnerable Coronary Plaque. Circulation 2003; 108: e34-e35.
20. Nieman K, et al. Left Main Rapamycin-Coated Stent: Invasive Versus Noninvasive Angiographic Follow-Up. Circulation 2002; 105: e130-e131.
21. Leber AW, Knez A, Becker A, et al. Accuracy of multidetector spiral computed tomography in identifying and differentiating the composition of coronary atherosclerotic plaques: a comparative study with intracoronary ultrasound. J Am Coll Cardiol 2004; 43 (7): 1241-7.

lek. Łukasz Kownacki
II Zakład Radiologii Klinicznej
Akademii Medycznej w Warszawie
kierownik II Zakładu
prof. dr hab. med. Bogdan Pruszyński

dr hab. med. Ryszard Pacho
II Zakład Radiologii Klinicznej
Akademii Medycznej w Warszawie

prof. dr hab. med. Grzegorz Opolski
kierownik I Katedry i Kliniki Kardiologii
Akademii Medycznej w Warszawie

 

 

 

Ostatnio dodane