Consilium medicum начало :: поиск :: подписка :: издатели :: карта сайта

Кардиологический вестник  
Том 02/N 1/2007 ОБЗОР

Роль мультиспиральной компьютерной томографии в диагностике кальциноза коронарных артерий


И.С.Федотенков, Т.Н.Веселова, С.К.Терновой, В.Е.Синицын

Институт клинической кардиологии им. А.Л.Мясникова, Москва

В многочисленных исследованиях показано, что выраженность кальциноза коронарных артерий имеет тесную связь с тяжестью коронарного атеросклероза, вероятностью развития гемодинамически значимых стенозов коронарных артерий и риском возникновения коронарных осложнений. Основные работы по изучению коронарного кальциноза и определению нормативных показателей были выполнены с помощью электронно-лучевой томографии (ЭЛТ). Мультиспиральная томография (МСКТ) заменила ЭЛТ в исследованиях сердца и коронарных артерий. Установлено, что данные МСКТ коррелируют с результатами ЭЛТ, а воспроизводимость результатов этих методов примерно одинакова. Быстрое развитие МСКТ обусловило повышение частоты использования этого метода для ранней диагностики атеросклероза коронарных артерий.
Ключевые слова: коронарный атеросклероз, кальциноз коронарных артерий, мультиспиральная компьютерная томография, электронно-лучевая томография.

I.S. Fedotenkov, T.N. Veselova, S.K. Ternovoy, V.E. Sinitsyn
A.L. Myasnikov Institute of Clinical Cardiology, Moscow

Role of multislice computed tomography in the diagnosis
of coronary arterial calcification

It has been shown that coronary artery calcinosis has close relationship with severity of coronary atherosclerosis, presence of significant stenotic lesions and probability of cardiac events. Most of the trials, evaluating normal ranges of coronary calcium and its prognostic value were done with electron-beam tomography (EBCT). In modern medicine multislice computed tomography (MSCT) has replaced EBCT for coronary imaging. Recent studies have proven that coronary calcium score values, determined with MSCT, correlate closely with EBCT data. Calcium score values, obtained with EBCT and MSCT, have good reproducibility. Rapid development of MSCT resulted in increased usage of this diagnostic modality for early diagnosis of coronary atherosclerosis.
Key words review: coronary atherosclerosis, coronary artery calcificatiion, multislice computed tomography, electron-beam tomography.

Атеросклероз коронарных артерий и ишемическая болезнь сердца (ИБС) являются самыми распространенными причинами смерти и инвалидизации населения экономически развитых стран мира.
   В России от сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) ежегодно умирают 1,3 млн человек, из них около 600 тыс. человек – от ИБС. При этом в отличие от тенденций, наблюдающихся в развитых странах мира, в России смертность от ССЗ увеличивается. В общей структуре смертности в России в 2000 г. ССЗ являлись причиной смерти в 55,3% случаев [1]. За последние 15 лет наибольший прирост заболеваемости ССЗ зафиксирован у лиц молодого и среднего возраста.
   "Золотым стандартом" для оценки состояния коронарного русла, по-прежнему, является коронароангиография. К сожалению, данная методика не может быть выполнена всем пациентам, нуждающимся в ней, и тем более использоваться для скринингового исследования.
   Раннее, доклиническое выявление пациентов с коронарным атеросклерозом и высоким риском развития коронарных осложнений является важнейшей задачей кардиолога. Для ее выполнения необходимо внедрение новых неинвазивных методов диагностики.
   В последние годы большое число публикаций было посвящено кальцинозу коронарных артерий как важному предиктору коронарного атеросклероза [2–4]. Для выявления кальциноза коронарных артерий использовали рентгенографию органов грудной клетки, флюорографию, пошаговую и спиральную компьютерную томографию (КТ), магнитно-резонансную томографию, чреспищеводную и трансторакальную эхокардиографию, внутрикоронарное ультразвуковое исследование, электронно-лучевую томографию (ЭЛТ) и мультиспиральную КТ (МСКТ). Теперь установлено, что для количественной оценки уровня кальциноза коронарных артерий возможно использование лишь ЭЛТ и МСКТ.
   Основные исследования по изучению кальциноза коронарных артерий были проведены с помощью ЭЛТ. Магистральным путем развития КТ сегодня является МСКТ. Ряд специалистов ставят под сомнение возможность использования показателей, полученных с помощью ЭЛТ, для МСКТ.   

МСКТ
   
Первая система МСКТ была установлена в 1998 г. Рентгеновское излучение при МСКТ генерируется вращающейся рентгеновской трубкой, при этом веерообразный пучок рентгеновского излучения проходит через тело пациента и попадает на параллельные ряды детекторов, после чего происходит процесс реконструкции изображения [5, 6].
   МСКТ имеет два режима томографии – объемный (мультиспиральный) и пошаговый. При объемном режиме стол аппарата находится в постоянном движении с фиксированной скоростью при одновременном постоянном вращении системы "трубка-детекторы" (гентри). При пошаговом режиме движения стола он при каждом повороте трубки перемещается поступательно на толщину среза. При пошаговом режиме возможно использование проспективной синхронизации с электрокардиографией (ЭКГ). Пошаговый режим томографии часто применяют для выявления и оценки коронарного кальциноза. При проспективной синхронизации последовательные срезы получают в определенную фазу сердечного цикла, триггером включения трубки служит сигнал ЭКГ (зубец R). Лучевая нагрузка при проспективной синхронизации низкая (2,0–3,0 мЗв – такая же, как у ЭЛТ).
   При ретроспективной кардиосинхронизации исследование коронарных артерий и сердца выполняют в мультиспиральном режиме, одновременно с регистрацией ЭКГ. Затем отбирают изображения, соответствующие заданной фазе сердечного цикла. При таком подходе используют преимущества МСКТ: тонкие (до 0,5 мм) срезы и высокое временное разрешение (до 85 мс). Данную методику обычно применяют для выполнения неинвазивной коронарографии, при этом требуется внутривенное введение 100–150 мл контрастного вещества. Недостатком метода является большая лучевая нагрузка (до 10 мЗв).   

Количественный анализ кальциноза коронарных артерий
   
Степень кальциноза коронарных артерий может быть количественно выражена с помощью кальциевого индекса (КИ). Показано, что КИ имеет тесную взаимосвязь с тяжестью коронарного атеросклероза, наличием гемодинамически значимых стенозов коронарных артерий и риском развития коронарных осложнений [7–10].
   В системах ЭЛТ и МСКТ преимущественно используется подсчет КИ по методике Агатсона (A.Аgatson), предложенной в 1990 г. [11]. КИ вычисляют путем умножения площади кальцинированного поражения коронарной артерии на условный фактор плотности. Фактор плотности вычисляют по пиковой плотности зоны кальциноза, выражаемой в единицах Хоунсфилда – G.Hounsfield (HU). Он принимается за 1 ед. для кальцинатов плотностью 130–199 HU, 2 ед. – для кальцинатов плотностью 200–299 HU, 3 ед. – для кальцинатов плотностью 300–399 HU, 4 ед. – для кальцинатов плотностью 400 HU и более. Суммарный КИ вычисляется как сумма индексов, определенных на всех томографических срезах.
   Данный алгоритм имеет ограничения, высокую зависимость от соотношения "сигнал/шум" на изображениях и нелинейность увеличения КИ с возрастанием содержания кальция. Алгоритм расчета КИ по Агатсону был разработан для систем ЭЛТ, использующих пошаговый режим с толщиной среза 3 мм. Поэтому при использовании его на системах МСКТ с объемным режимом томографии и тонкими срезами необходимо использовать корректирующие коэффициенты. Для преодоления этих ограничений предложены более перспективные методы, такие как объемный КИ и оценка массы фосфата кальция [12].
   Алгоритм подсчета объемного КИ был предложен T.Callister и соавт. [13]. Объемный КИ определяют с помощью программного обеспечения томографа полуавтоматически, используя метод изотропной интерполяции. При этом автоматически выделяют и суммируют объемные элементы изображений с плотностью, соответствующей плотности фосфата кальция (более 130 HU). Доказано, что объемный КИ более воспроизводим, чем КИ, рассчитанный по методу Агатсона [14]. Однако и этот алгоритм имеет ограничения: существует возможность ложного преувеличения размеров кальцината и, кроме того, рассчитываемый объем кальция зависит от выбранного порога плотности.
   H.Yoon и соавт. разработали алгоритм подсчета массы фосфата кальция [15]. Суммарная масса фосфата кальция исчисляется в миллиграммах, т.е. в абсолютной величине. Для подсчета массы фосфата кальция необходима калибровка томографа с помощью калибровочного фантома. Данный алгоритм характеризуется наилучшей воспроизводимостью результатов [12, 16].   

Сравнение результатов количественного определения КИ коронарных артерий методами ЭЛТ и МСКТ
   С внедрением в клиническую практику систем МСКТ появилась возможность массового проведения томографических исследований сердца. Вместе с тем некоторые авторы высказывали сомнения в возможности переноса опыта ЭЛТ по изучению коронарного кальциноза на МСКТ.
   Были проведены исследования возможностей КТ, ЭЛТ и МСКТ для количественной оценки кальциноза коронарных артерий. При обследовании 70 пациентов сравнивали односпиральную КТ с ЭЛТ при подсчете КИ [17]. Значимой разницы между этими методами при анализе коэффициентов межтестовой вариации при анализе кальцинированных бляшек с плотностью не ниже 130 HU обнаружено не было. Межтестовый коэффициент вариации значимо отличался при анализе КИ, оценке бляшек плотностью от 90 HU [17].
   В исследовании по сравнению эффективности МСКТ и ЭЛТ в выявлении коронарного кальциноза и оценке КИ была показана высокая корреляция между данными двух методов [14]. При низких значениях КИ (<100 ед. Агатсона) вариабельность достигала 32%. В связи с тем что число пациентов с КИ менее 100 ед. было незначительным, суммарный уровень корреляции оказался высоким. При проведении подобного исследования особенностью было использование определения объемного КИ, которое значительно повышало уровень корреляции между МСКТ и ЭЛТ (r=0,99). Средний коэффициент вариации составил 17%. Из 99 пациентов, включенных в исследование, 26 имели КИ менее 100 ед., а коэффициент вариации КИ между МСКТ и ЭЛТ был практически одинаковым для групп с КИ выше и ниже 100 ед. [18].
   Еще в одном исследовании, включавшем 78 пациентов, проводили сравнение МСКТ и ЭЛТ при определении КИ у пациентов со значениями этого показателя не более 400 ед. Для подгруппы пациентов с КИ больше 11 ед. разница в его значениях, определенных с помощью двух методов, составляла от 15 до 30%. Для подгруппы с КИ менее 11 ед. разница составляла от 65 до 67,9%. Был сделан вывод, что корреляция между МСКТ и ЭЛТ является высокой, но при КИ менее 11 ед. расхождения между данными МСКТ и ЭЛТ являются значимыми [19].
   Примеры сопоставления ЭЛТ и МСКТ изображений, показывающие практически полное совпадение их данных, приведены на рисунке.   

Сопоставление данных МСКТ и ЭЛТ пацента с коронарным кальцинозом: а – метод МСКТ. Суммарный КИ=435 ед. В стволе, проксимальном и среднем сегментах левой коронарной артерии определяются кальцинаты; б – метод ЭЛТ. Суммарный КИ=415 ед. В стволе, проксимальном и среднем сегментах левой коронарной артерии определяются кальцинаты.


Воспроизводимость результатов ЭЛТ и МСКТ при определении КИ
   
Высокая воспроизводимость определения КИ необходима для наблюдения за развитием атеросклероза и оценки результатов его лечения (например, статинами). Вариабельность данных ЭЛТ и МСКТ при определении КИ может быть обусловлена следующими факторами:
   • частичным объемным эффектом, возникающим в случае, если в срез попадает лишь небольшая часть кальцината;
   • артефактами из-за нарушений синхронизации получения срезов с ЭКГ вследствие нарушений сердечного ритма;
   • артефактами от движений коронарных артерий, приводящими к "размыванию" контуров кальцинированной бляшки;
   • различиями между результатами разных исследователей и компьютерными программами в определении зон коронарного кальциноза и величины КИ.
   В исследовании L.Bielak и соавт. показано, что до 50% мелких коронарных кальцинатов могут не выявляться при проведении повторной ЭЛТ через 1–2 дня [20].
   Проведено многоцентровое исследование по сравнению воспроизводимости результатов исследования КИ методами ЭЛТ и МСКТ, в которое был включен 6841 пациент, у 3355 из них были обнаружены кальцинаты в проекции коронарных артерий. Данные первой и второй МСКТ совпали в 96% случаев. Коэффициент вариации величины КИ, определенной при парных исследованиях, составил для ЭЛТ-систем 15,8%, для МСКТ-систем 16,9%. Отмечена более высокая воспроизводимость объемного КИ по сравнению с КИ, рассчитанном по методу Агатсона. Исследователи сделали вывод, что вопроизводимость результатов МСКТ эквивалентна воспроизводимости данных ЭЛТ [3]. В другом исследовании получены данные о вариабельности данных МСКТ в определении КИ. Она составила 11–16% [21].
   Для улучшения воспроизводимости методик подсчета КИ требуются дальнейшие исследования. Вероятно, это будет достигнуто путем улучшения синхронизации с ЭКГ при проведении МСКТ, стандартизации программ подсчета КИ и увеличения скорости сбора данных при МСКТ, что уменьшит частоту и выраженность получения артефактов. Так, в 2006 г. появились сообщения о первом клиническом опыте использования систем с 256 рядами детекторов [5].
   Основополагающие работы по изучению кальциноза коронарных артерий были выполнены с помощью ЭЛТ. В настоящее время, когда МСКТ заменяет ЭЛТ при исследованиях сердца и коронарных артерий вообще и определении КИ в частности, необходима адаптация методик определения КИ для этих систем. Результаты, полученные с помощью ЭЛТ в отношении границ норм КИ, стандартизованные по полу и возрасту [12, 22, 23], могут быть использованы и для интерпретации данных МСКТ. В то же время все чаще применяются более новые алгоритмы количественного анализа кальциноза коронарных артерий, поскольку они обладают большей воспроизводимостью и точностью.
   С быстрым ростом числа систем МСКТ расширяется применение этого метода в кардиологической практике [24, 25]. Уже опубликованы рекомендации по интерпретации результатов определения КИ с помощью ЭЛТ и МСКТ [2, 23]. Развитие МСКТ определяет новые требования к обучению специалистов по лучевой диагностике и кардиологов. Томография сердца и коронарных сосудов для большинства из них является новой областью, требующей специальной профессиональной подготовки.

Литература
1. Ю.Шевченко, О.Щепин. Смертность населения РФ в 1999 г. Мед. курьер. 2001; 1–2.
2. Терновой С.К., Синицын В.Е., Гагарина Н.В. Неинвазивная диагностика атеросклероза и кальциноза коронарных артерий. М.: Атмосфера, 2003.
3. Detrano CR, Anderson M, Nelson J et al. Coronary calcium measurements: Effect of CT scanner type and calcium measure on rescan reproducibility – MESA study. Radiology 2005; 236: 477–84.
4. Raggi P, Callister TQ, Cooil B et al. Identification of patients at increased risk of first unheralded acute myocardial infarction by electron-beam computed tomography. Circulation 2000; 101: 850–5.
5. Календер В. Компьютерная томография. М.: Техносфера, 2006.
6. Терновой С.К., Синицын В.Е. Развитие компьютерной томографии и прогресс лучевой диагностики. Тер. арх. 2006; 1: 10–2.
7. Синицын В.Е., Воронов Д.А., Морозов С.П. Степень кальциноза коронарных артерий как прогностический фактор осложнений сердечно-сосудистых заболеваний без клинических проявлений: результаты метаанализа. Тер. арх. 2006; 9: 22–6.
8. Kondos GT, Hoff JA, Sevrukov A et al. Electron-beam tomography coronary artery calcium and cardiac events: a 37-month follow-up of 5635 initially asymptomatic low- to intermediate-risk adults. Circulation 2003; 107 (20): 2571–6.
9. Kragel AH, Reddy SG, Wittes JT et al. Morphometric аnalysis of composition of atherosclerotic pkaques in the four major epicardial arteries in acute myocardial infarction and in sudden coronary death. Circulation 1989; 80: 1747–56.
10. Rumberger JA, Simons DB, Fitzpatrick LA et al. Coronary artery calcium areas by electron beam computed tomography and coronary atherosclerotic plaque area: a histopathologic correlative sludy. Circulation 1995; 92: 2157–62.
11. Agatson AS, Janovitz WR, Hildner FJ et al. Quantification of coronary artery calcium using ultrafast computed tomography. J Am Coll Cardiol 1990; 15: 827–32.
12. Coronary Radiology. Ed.M.Oudkerk, Springer, Berlin, 2004.
13. Callister TQ, Cooil B, Raya SP et al. Coronary artery disease: improved reproducibility of calcium scoring with an electron-beam CT volumetric method. Radiology 1998; 208: 807–14.
14. Detrano CR, Anderson M, Nelson J et al. Coronary calcium measurements: Effect of CT scanner type and calcium measure on rescan reproducibility – MESA study. Radiology 2005; 236: 477–84.
15. Yoon HC, Goldin JG, Greaser LE et al. Interscan variation in coronary artery calcium calcification in a large asymptomatic patient population. Am J Roengenol 2000; 174: 803–9.
16. Ulzheimer S, Kalender WA. Assesment of calcium score performance in cardiac computed tomography. Eur Radiol 2003; 13: 484–97.
17. Goldin JG, Yoon HC. Spiral versus electron-beam CT for coronary artery calcium scoring. Radiology 2001; 221 (1): 213–21.
18. Knez A, Becker CR, Becker A. Determination of coronary calcium with multi-slice spiral computed tomography: a comparative study with electron-beam CT. Int J Cardiovasc Imaging 2002; 18: 295–303.
19. Stanford W, Brad H, Burns T et al. Coronary artery calcium quantification at multi–detector row helical CT versus electron-beam CT. Radiology 2004; 230: 397–402.
20. Bielak LF, Kaulmann RB, Moll PP et al. Small lesions in the heart identified at electron beam CT: calcificalion or noise? Radiology 1994; 192: 631–6.
21. Ohnesorge BM, Becker CD, Kopp AF et al. Reproducibility of coronary calcium scoring with EBCT and ECG-gated multi-slice spiral CT. Radiology 2000; 217: 233.
22. Колотая Н.В., Синицын В.Е., Терновой С.К Электронно-лучевая компьютерная томография коронарных артерий – новые возможности диагностики ишемической болезни сердца и коронарного атеросклероза. Тер. арх. 1999; 9: 61–6.
23. Rumberger JA, Brundage BH, Rader DJ, Kondos G. Electron beam computed tomographic coronary calcium scaning: a review and quidelines for use in asymptomatic persons. Mayo Clin Proc 1999; 74: 243–52.
24. Синицын В.Е., Устюжанин Д.В. Мультиспиральная компьютерная томография: исследование коронарных артерий. Бол. сердца и сосудов. 2006; 1: 20–4.
25. Терновой С.К., Синицын В.Е. Развитие компьютерной томографии и прогресс лучевой диагностики. Тер. арх. 2006; 1: 10–2.



В начало
/media/cardio/07_01/45.shtml :: Saturday, 30-Jun-2007 21:03:10 MSD
© Издательство Media Medica, 2000. Почта :: редакция, webmaster