Аннотация.
Цифровые рентгеновские изображения органов грудной клетки людей без патологии кровообращения (условная «норма») и пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы (приобретенные пороки сердца) обрабатывались на компьютере. А именно, проводилась кардиометрия по методике, разработанной авторами. Всего было обследовано более 120 человек.
Полученные в результате количественные показатели, отражающие состояние размеров и формы сердца и крупных сосудов, позволяют объективно разделить «норму» и «патологию». Кроме того, с помощью этих показателей, возможно достоверно разделять патологические изменения сердечно-сосудистой тени при разных формах приобретенных пороков сердца.
Сравнение результатов кардиометрии до и после оперативного лечения пациентов с приобретенными пороками сердца позволяет объективно оценивать эффективность проведенной операции. Это достигается с помощью электронного архива диагностических изображений и повышает эффективность рентгенологического исследования. Возможность передачи этих изображений посредством современных средств связи позволяет перейти к использованию дистанционного консультирования (принципы телемедицины).
Распространенность среди населения болезней сердечно-сосудистой системы, а именно приобретенных пороков сердца, очень велика. Эти патологии приводят к инвалидности и часто к смерти больных (4). Их раннее выявление имеет большое значение для выбора тактики лечения и прогноза жизни больного. В диагностике предпочтение отдается безопасным для пациента и наиболее диагностически точным методам. В настоящее время для выявления патологии сердечно-сосудистой системы применяется множество лучевых методов, с помощью которых возможно оценивать размеры, функцию и структуру сердца и крупных сосудов.
Так, ультразвуковое исследование сердца и магистральных сосудов позволяет достаточно верно визуализировать внутрисердечную анатомию и определить гемодинамические показатели, поэтому эти задачи при рентгенологическом исследовании кардиологических больных на современном этапе не ставятся. Но, не смотря на это, значение рентгеновского метода в диагностике сердечно-сосудистых заболеваний по-прежнему актуально, так как с его помощью удается сделать доступными для оценки малый круг кровообращения и относительные размеры отделов сердца и крупных сосудов.
Простое рентгенологическое исследование, которое всегда было и остается абсолютно необходимым и обязательным методом диагностики заболеваний сердца и сосудов, дает возможность оценить состояние органов грудной клетки, начиная с костного скелета и заканчивая собственно сердцем (5). При этом оно позволяет выявить сопутствующие заболевания, в частности заболевания легких, которые могут влиять на результаты хирургических вмешательств на сердце и сосудах и даже быть противопоказанием к ним. Стандартная обзорная рентгенограмма органов грудной клетки – наиболее доступный и широко распространенный, имеющий минимум противопоказаний и достаточную информативность метод диагностики болезней сердца и сосудов.
С ее помощью имеется возможность установить или предположить предварительный диагноз, осуществлять контроль за состоянием сердца и легких в ближайшем послеоперационном периоде, оценивать результат операции. Очень важно и то, что на одном снимке исследователь может одновременно визуально оценивать и интерпретировать теневую картину, которую создают сосуды малого круга кровообращения, сердце и связанные с ним крупные сосуды.
Цифровые рентгеновские изображения органов грудной клетки, выполненные в прямой проекции, в настоящее время считаются более предпочтительными для оценки теневой картины сердца и крупных сосудов в виду явных преимуществ цифрового рентгеновского изображения перед традиционным аналоговым (пленочным) (1). Программное обеспечение позволяет проводить различные измерения на цифровом изображении – линейные расстояния, площади участков любой конфигурации, углы, а получаемые численные значения можно использовать для оценки формы, величины и положения сердца и относящихся к нему крупных сосудов (2).
Кроме того, изображение в цифровом виде может анализироваться компьютером при помощи специальных программ без участия человека, что придает определенную объективность получаемым результатам, так как роль человеческого фактора сводится к минимуму – исследователь только запускает программу, контролирует и направляет работу вычислительной машины, не вмешиваясь в сам процесс. Учитывая современные тенденции в практическом здравоохранении в направлении развития цифровой беспленочной рентгенографии (6) и несомненные преимущества технологии получения, обработки и хранения цифрового рентгеновского изображения (2,8), мы чтобы показать возможность практического применения свойств цифровых методов рентгенологии в диагностике заболеваний сердца и сосудов поставили своей целью:
1. Разработать оригинальную методику кардиометрии, способную более полно отражать рентген-морфологические критерии на теневой картине сердца и крупных сосудов.
2. Применяя такую методику, проводить количественную оценку состояния сердечно-сосудистой тени для разделения ее на «норму» и «патологию».
3. Получить кардиометрические показатели состояния тени сердца и крупных сосудов при разных формах приобретенных пороков сердца.
Материал и методы.
Рентгенологическое обследование проводилось с помощью малодозового сканирующего аппарата “Новорент“, который объединен локальной компьютерной сетью с выходом в госпитальную компьютерную сеть для дальнейшей передачи данных по отделениям (3). Обработка получаемого цифрового изображения осуществлялось на компьютере с помощью программного обеспечения "Дигирент".
Цифровая рентгенография выполнялась при вертикальном положении обследуемого, на спонтанном дыхании, направление хода рентгеновского излучения было дорсо-вентральное.
Предлагаемая нами методика заключается в следующем:
1. На обзорной цифровой рентгенограмме органов грудной клетки определяется вид положения сердца по измерению угла наклона длинника сердечной тени.
2. Обзорная цифровая рентгенограмма органов грудной клетки разделяется на сегменты («зоны интереса», секторы) по определенной схеме, при этом вычисляется их площадь.
3. Внутри каждого сегмента выделяется участок, относящийся к срединной тени, и определяется его площадь.
4. Вычисляются отношения площадей участков срединной тени к площадям соответствующих сегментов. При этом рассматриваются множество вариантов – сумма площадей участков срединной тени к сумме площадей сегментов (возможно судить о размере и форме всей сердечно-сосудистой тени); отдельные отношения внутри сосудистых и сердечных сегментов.
5. Получаемые относительные числовые величины соотносятся с типом телосложения (положение сердца), возрастом и полом исследуемого и обобщаются в зависимости от его состояния (есть или нет патология сердечно-сосудистой системы, известная предварительно).
Выделять сегменты изображения, которые будут анализироваться, мы предлагаем следующим образом:
1. Вначале проводится срединная линия тела – через середину остистых отростков позвонков.
2. Затем, перпендикулярно к ней, горизонтальная линия на уровне нижних краев грудинно-ключичных соединений.
3. Далее к срединной линии справа проводятся два перпендикуляра – через атриовазальный и кардиодиафрагмальный углы, слева три – через точку пересечения 1 и 2 дуг, через атриовазальный и кардиодиафрагмальный углы.
4. Из верхушек легких ведутся линии – справа до середины нижнего перпендикуляра, слева – до места пересечения нижнего перпендикуляра с боковой стенкой грудной клетки.
Рис.1.
Ограниченные этими линиями четырехугольники и есть требуемые нам сегменты (сектора). Справа их два – верхний(5) содержит правую тень сосудистого пучка, нижний(4) включает в себя тень правого предсердия. Три сегмента слева – в верхний(1) входит тень аорты, в средний(2) – тень легочного ствола и левой легочной артерии, в нижний(3) – тени ушка левого предсердия и левого желудочка. На рис.1 представлена цифровая рентгенограмма органов грудной клетки, разделенная на сектора по вышеописанному алгоритму.
Рис.2.
На рис.2 представлен окончательный вид изображения, на котором выделены участки сердечно-сосудистой тени, находящиеся внутри секторов.
Визуально определяемые изменения размеров и формы сердечно-сосудистой тени мы подтверждаем численными значениями измеряемых нами областей на цифровой рентгенограмме и в качестве их оценки используем показатель отношения площадей в этих областях.
Всего обследовано более 120 пациентов, из них с ППС- 90.
Обсуждение.
В настоящее время широкое распространение цифровой рентгенографии и возможность интерактивной обработки рентгенограмм органов грудной клетки открывают возможность в практической работе перейти от интуитивно-эмпирического способа оценки изменений размеров и формы сердечно-сосудистой тени к объективному методу измерения кардиометрических характеристик сердца и крупных сосудов в целом и сравнения их отделов между собой. При разработке оригинальной методики кардиометрии мы опирались на следующие положения (7):
1. Тень неизмененного сердца в передней прямой проекции имеет форму косо расположенного неправильного овала, длинный диаметр которого направлен справа сверху налево и вниз. Форма овала может варьировать в зависимости от высоты стояния диафрагмы при различных типах телосложения.
Положение сердца в грудной клетке определяется углом наклона длинника сердечной тени, соединяющего правый атриовазальный угол с верхушкой сердца, к горизонтальной линии – поперечнику грудной клетки. При нормостенической конституции сердце расположено косо, и угол наклона колеблется от 430 до 480, при астенической с вертикально расположенным сердцем – угол наклона равен 49-560, при гиперстенической с горизонтальным расположением сердца угол наклона составляет 39-420.
2. В передней прямой проекции срединная тень в норме имеет неправильно треугольную форму с образующимися по левому и правому контурам более или менее закругленными выступами в легочные поля, которые принято называть дугами, и располагается асимметрично – смещена больше влево от срединной линии тела. На правом контуре различают две дуги – первая (верхняя) более плоская, образована за счет верхней полой вены и восходящей аорты, вторая дуга (нижняя) более выпуклая – контур правого предсердия. По левому контуру дифференцируются четыре дуги – первая сверху относится к аорте (ее дуга и нисходящая часть), вторая – дуга легочной артерии (в образовании ее участвуют легочный ствол и левая легочная артерия), третья дуга образуется ушком левого предсердия (очень незначительная, в норме может не определяться и часто объединяется с четвертой дугой), четвертая – дуга левого желудочка. Первая дуга справа и первая и вторая дуги слева ограничивают тень сосудистого пучка. Вторая дуга правого контура и третья и четвертая дуги левого контура определяют тень сердца. В местах перехода сосудистой тени в сердечную выделяются правый и левый атриовазальные углы. Кардиодиафрагмальные углы образуются пересечением с куполами диафрагмы - справа второй дуги, слева четвертой дуги. Оценивая степень проступания контуров срединной тени в легочные поля, можно судить о величине сердца (его полостей) и крупных сосудов.
3. Рентгеноморфологическими критериями нормы и патологии сердца и примыкающих к нему крупных сосудов являются их размеры и форма. Патологические процессы, приводящие к нарушениям в работе сердечно-сосудистой системы, получают отражение на рентгеновской картине срединной тени, вызывая изменение ее формы, величины и положения. Как известно, размеры сердца определяются в основном степенью кровенаполнения его полостей или увеличением остаточного объема крови. Гипертрофия миокарда сопровождается меньшим, а дилатация полостей сердца большим увеличением размеров последнего. Рентгенологическая диагностика гипертрофии миокарда основывается на симптоме закругления дуг (изменение формы сердечной тени), а дилатации полостей сердца – на признаках увеличения размеров сердечной тени. Патологические изменения диаметров крупных сосудистых стволов в сторону увеличения приводят к закруглению и большей выраженности дуг сосудистой тени.
Использовать кардиометрические показатели, принятые в классической кардиорентгенологии, нам представляется нецелесообразным по ряду причин. Во-первых, они разрабатывались применительно к телерентгенограммам – снимкам, сделанным при большом фокусном расстоянии (это расстояние между излучателем и приемником изображения, проекционное увеличение при этом минимально).
Во-вторых, для их вычисления использовались линейные измерения, которые не в полной мере учитывали форму и величину сегментов срединной тени. При получении цифровых рентгенограмм фокусное расстояние составляет 1м, а геометрические искажения не более - 3,0%. Компьютерная обработка позволяет формировать теневую картину снимаемого объекта, размеры которой близки к его истинным размерам. Кроме того, имеется возможность выделять участок изображения любой конфигурации и получать численное значение его площади. Это имеет большое значение для оценки величины и в некоторой степени и формы анализируемой части рентгеновской картины, так как эти параметры в большей мере определяются площадью, чем линейными размерами. Так же как и в кардиометрии нам представляется рациональным получать относительные величины.
С помощью предложенной методики кардиометрии нами обрабатывались цифровые обзорные рентгенограммы органов грудной клетки лиц, заведомо не страдающих сердечно-сосудистой патологией (условная «норма»), и пациентов с различными видами приобретенных пороков сердца. Были получены относительные числовые показатели, а именно значения отношений площадей фрагментов срединной тени к площадям секторов, включающих их в себя, для всех 5 основных секторов, для сердечно-сосудистой тени в целом и ее левой и правой половин. Эти результаты представлены на рис.3.
Рис.3.
По оси Х распределены – столбцы 1-5 - сектора, в которых проводились измерения; столбцы 6 отражают всю сердечно-сосудистую тень, 7 - левую и 8 - правую ее половины.
По оси Y отложены значения отношений площадей в секторах, для всей тени и ее половин.
Как видно из данных, представленных на рис.1, значения отношений площадей для условной нормы наглядно отличаются от подобных при ППС практически во всех секторах (исключение составляют 1 и 2 секторы), а также для сердечно-сосудистой тени в целом и ее половин. Разнятся также и значения отношений площадей при различных формах приобретенных пороков сердца, что дает возможность в дальнейшем проводить их разделение, используя многофакторный анализ. Кроме того, на основе предложенной методики можно проводить кардиометрические измерения в динамике (до операции и после) и таким образом объективизировать результаты оперативного лечения.
Выводы.
1. Сравнение отношений площадей в отдельных секторах на изображениях «нормальных» и «патологических» сердечно-сосудистых теней позволяет объективно, в терминах доказательной медицины, оценивать характер изменений размеров и формы сердца и крупных сосудов при приобретенных пороках сердца.
2. Использование количественных показателей, получаемых в процессе интерактивной компьютерной обработки цифрового рентгеновского изображения органов грудной клетки, позволяет объективно разделить состояние сердечно-сосудистой тени на «норму» и «патологию».
3. Эти показатели также позволяют достоверно разделять патологические изменения сердечно-сосудистой тени при разных формах приобретенных пороков сердца.
4. Количественные показатели состояния сердечно-сосудистой тени могут быть использованы при динамическом наблюдении пациентов с патологией сердца и крупных сосудов, объективизируя эффективность лечебных мероприятий.
5. Диагностическая эффективность рентгенологического исследования значительно повышается при использовании легкодоступного электронного архива диагностических изображений.
6. Передача диагностических изображений современными средствами связи открывает возможность более широко использовать дистанционное консультирование (принципы телемедицины).
Литература.
1.Антонов О.С., Антонов А.О., Третьяков В.П., Штарк М.Б. Цифровая рентгенография (опыт практического применения) // Автометрия, 1996.- № 6.
2.Антонов О.С., Антонов А.О., Еникеева Р.И., Виноградова Е.В. Система получения, обработки, хранения и передачи диагностических изображений. Компьютерная технология работы рентгеновского отделения // Радиология – практика, 2001.- № 3.
3.Антонов О.С., Антонов А.О., Еникеева Р.И., Третьяков В.П ., Калачев И.В ., Нечев С.М. Реализация и внедрение программно-аппаратного комплекса для развития телемедицинских систем в Сибири и на Дальнем Востоке // Сборник тезисов научно-практической конференции «Инновации в охране здоровья людей» ЗДРАВЭКСПО-СИБИРЬ 2001г.
4.Караськов А.М. Проблемы кардиохирургии Сибири и Дальнего Востока // Патология кровообращения и кардиохирургия, 2001.- № 1.
5.Низовцова Л.А., Багаева Н.Г. Выявление нелегочной патологии методом цифровой рентгенографии при скрининговых исследованиях органов грудной клетки // Вестник рентгенологии и радиологии, 2002.- № 3.
6.Портной Л.М. Современные проблемы рентген-службы практического здравоохранения РФ и пути их решения // Вестник рентгенологии и радиологии, 2002.- № 3.
7.Рабкин И.Х. и др. Рентгенокардиометрия. Ташкент: Медицина, 1975.
8. K.F.Kamm The future of digital imaging // The British Journal of Radiology, 1997.- Vol.70.
