Диссертация (1139993), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В то время как комптоновское рассеиваниепреобладает в органических веществах с малыми атомными номерами (вмягких тканях) и зависит исключительно от электронной плотностиматериала, фотоэлектрическое поглощение зависит от атомного числаабсорбирующего материала – числа протонов в атомном ядре, Z.Фотоэлектрическое поглощение является главным способом фотонныхвзаимодействий рентгеновских лучей в веществах с высоким атомнымчислом, таких как йод (Z = 53), барий (Z = 56), ксенон (Z = 54) и, в меньшейстепени, кальций (Z = 20) [36, 66, 92].
Таким образом, только элементы свыраженной разницей в показателях Z будут различимы по их спектральнымсвойствам.С использованием методов декомпозиции материала при ДЭКТ можноопределить плотность, эффективное атомное число и другие специфическиеданные. Клинические приложения, использующие указанные возможности,могут быть классифицированы на две категории. Первая категория позволяетоценить концентрацию определенного компонента в смеси. Смесь обычносостоит из двух или более материалов с известным элементарным составом:йод, мягкие ткани и жировая ткань.
Данные возможности могут бытьприменены, например, для количественной оценки контрастного усиления впечени. Вторая категория классифицирует материалы в заданные группы,например, мочевые камни (из мочевой кислоты и Ca-содержащие камни), наоснове эффективного атомного числа или зависящих от плотностиспецифических показателей, например, таких как двухэнергетическоеотношение (ДЭО), двухэнергетическая разность (ДЭР), двухэнергетическийиндекс (ДЭИ).Дляопределенияэлементарнымконцентрациисоставомвсмеситрехматериаловможнотакжесизвестнымиспользоватьтрехкомпонентный алгоритм декомпозиции [76].
На графике на рисунке 5,22где ось Y – это плотность (HU) при 80 кВ, а ось Х – плотность (HU) при 140кВ, изображены плотности трех базовых материалов известных состава иплотности (рис. 5) [76].Рисунок – 5 Изображение трех базовых материалов в зависимости от ихплотности (HU) при низком (ось Y) и высоком (ось X) параметрах кВПри оптимальных условиях, эти материалы должны значительноразличаться, чтобы образовать широкий треугольник на графике.
Далеесоответствующиепарыпоказателейплотности(HU)интересующихматериалов на высоком и низком уровнях напряжения наносятся надиаграмму. В зависимости от их положения на графике можно определить ихсостав или процентное соотношение конкретного материала в смесиотносительно трех заданных базовых веществ. Также воксели могут бытьокрашены в конкретный цвет в зависимости от процентного состава одногоиз трех базовых материалов.При этом один или более базовых материалов могут быть либо усилены,либо подавлены в зависимости от целей исследования.
Уровень шума наизображениях при высоком и низком напряжении, и величина разницы вэффективном атомном числе между базовыми материалами оказываютвлияние на точность дифференцировки материала [71, 76, 36].23В урологической практике применение ДЭКТ используется для оценкисостава мочевых камней и последующего планирования лечебной тактики. Впроцессе исследования возможно определение различных специфическихпоказателей, на основе которых происходит оценка химического составакамней:Плотности(HU)материаланавысокоэнергетическоминизкоэнергетическом изображениях.Двухэнергетический индекс (ДЭИ) = (Х low kV - Х high kV)/(Х low kV+ Х high kV + 2000), где Х low kV – плотность материала в HU при низкомнапряжении, Х high kV – плотность при высоком напряжении [84].Двухэнергетическое отношение (ДЭО) = (плотность материала нанизкоэнергетическомизображении/плотностьнавысокоэнергетическомизображении) [36].Двухэнергетическая разность (ДЭР) = (плотность материала нанизкоэнергетическом изображении – плотность на высокоэнергетическомизображении) [88].Z eff – эффективное атомное число материалаС целью уточнения следует отметить, что в работах, посвященных ролиДЭКТ в диагностике МКБ, материалом является мочевой камень.1.4 Двухэнергетическая компьютерная томография в прогнозированиифизико-химического состава мочевых камнейНовейшие исследованиядемонстрируютэффективность ДЭКТ вдифференцировке камней из мочевой кислоты и Ca-содержащих камней.По результатам метаанализа девяти работ (609 камней у 415 пациентов),выполненного Zheng X.
et al. (2016), в отношении распознавания уратных инеуратныхкамнейчувствительностьс(ОВЧ)помощьюсоставилаДЭКТ0,955,объединеннаяспецифичностьвзвешенная–0,985;диагностическое отношение шансов (ОШ) – 538, AUC – 0,9901 [117]. Длявыявления Ca-содержащих камней показатели составили 0,994, 0,973, 654,8924и 0,9915, соответственно. Также Spek A. et al.
(2016) провели ретроспективноеисследование группы из 64 пациентов с МКБ, чувствительность ДЭКТ(80/140 кВ, 100/140 кВ) в выявлении уратных и неуратных камней составила98% [98]. При этом плотность камней по шкале Хаунсфилда не имелакорреляции с их составом.На настоящий момент исследователей занимает более подробнаяхарактеристика состава камней на основе специфических параметров,определяемых при ДЭКТ и имеющих высокую диагностическую ценность.Однако, отсутствие цельности результатов имеющихся работ не позволяютсделать окончательные выводы о возможностях ДЭКТ в подробной оценкесостава камней. На основании вышеописанных проанализированных работможно отметить недостаточность информации об определенных видахмочевых камней.
Несмотря на высокую достоверность дифференцировкиуратных и Ca-содержащих камней, имеющиеся данные демонстрируютпересечение интервалов некоторых показателей, характерных для камнейразных видов, что негативно сказывается на прогностической способностиметода. Так, выявление струвитных камней при помощи ДЭКТ крайнезатруднительно.
Указанные погрешности, в том числе, связаны с отсутствиемстандартизированного подхода в работах разных исследователей и оченьмалыми выборками.Субклассификация неуратных камней на основе показателя ДЭО имеламестовретроспективномисследованииThomasC.etal.(2010),подтвердившими возможности ДЭКТ: с использованием данного параметраудалось достоверно дифференцировать камни из мочевой кислоты, Caсодержащие и цистиновые камни с высокими показателями чувствительностии специфичности. Исследованию подверглась группа из 40 пациентов (12 изних имели множественные камни), которым проводилась ДЭКТ (80/140 кВ) впредоперационном периоде с последующей инфракрасной спектрометриейполученных после хирургического вмешательства камней [102]. 30 человекимели Ca-содержащие камни (моногидрат оксалата кальция (МОК), n=21;25карбонат апатит, n=2; дигидрат оксалата кальция (ДОК), n=1; кальция фосфат,n=1; ДОК+карбонат апатит, n=3; МОК+карбонат апатит, n=1; МОК+урат(50%/50%), n=1), 5 – цистиновые, 4 – уратные, 1 – струвитный камень.
Составкамней 38 пациентов был верно определен при ДЭКТ, один струвитныйкамень был неверно определен как цистиновый, один Сa-содержащий –неверно определен как смешанный уратный камень. Чувствительность испецифичность для уратов составили 100% и 97%, для цистиновых камней –100% и 97%, для Ca-содержащих камней – 100% и 91%. ДЭО для МОКсоставило 1,42-1,77, для ДОК – 1,50; для карбоната апатита – 1,44-1,53, дляфосфата кальция – 1,46-1,56, для смешанных кальциевых камней – 1,51-1,57,для цистиновых камней – 1,27-1,39, для уратов – 0,88-1,18 и для струвита –1,34.К похожим выводам пришли Acharya S.
et al. (2015), продемонстрировавуспешное применении ДЭКТ в оценке состава различных видов камней invivo, в том числе для более точной характеристики Ca-содержащих камней идля обнаружения устойчивого к ДЛТ МОК [31]. Авторами было проведеноретроспективное исследование группы из 70 человек, которым выполняласьДЭКТ (100/140 кВ), при этом был сделан акцент на дифференцированииразличных типов Ca-содержащих камней. В группе были обнаружены 114камня, 93 из которых являлись Ca-содержащими.
Было отмечено, чтоДЭО≤1,14 явилось характерным для уратных камней, ДЭО≥1,29 – для Caсодержащих камней, а промежуточные значения – для цистиновых камней.Имелись значительные отличия в ДЭО между группой 1 (моногидратоксалата кальция, n = 32), среднее значение 1,376 ± 0,041), группой 2(дигидрат окалата кальций (ДОК) + МОК, n = 51, 1,416 ± 0,048) и группой 3(карбонат-апатит (КА) + ДОК + МОК, n = 10), 1,468 ± 0,038). Следуетотметить, что чистый МОК (группа 1) имел ДЭО значительно более низкоепо сравнению со смешанными Ca-содержащими камнями (группы 2 и 3).ДЭР плотности камней между изображениями низкого и высокого кВ немогли отличить МОК и смешанные камни. При ROC-анализе ДЭО 1,385 для26выявления МОК имел показатель AUC 0,770 (чувствительность 65,6%,специфичность 82%), а значение <1,335 было характерно только для МОК(специфичность 100%).Еще одно исследование, подтвердившее диагностические возможностиДЭКТ с оценкой показателя ДЭО в отношении определения химическогосостава камней, было проведено Hidas G.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
