а) Артефакты ослабления. Артефакты могут возникать на любом из этапов сканирования, т.е. они могут быть связаны с факторами со стороны пациента или появляются на этапе получения, реконструкции и обработки изображений.
1. Проблема. Основной причиной артефактов при радионуклидном ПИМ является ослабление потока фотонов в теле человека, обычно обусловленное крупным телосложением, наличием дополнительной ткани молочных желез у женщин, выраженной мышечной диафрагмы у мужчин или сканированием с опущенными вниз руками (рис. 1-3).
Рисунок 1. 99mТс-ОФЭКТ перфузионное исследование в покое и при нагрузке пациентке 70 лет, обследуемой по поводу атипичной боли в груди. Виден небольшой, малой интенсивности, фиксированный дефект перфузии в средней и апикальной части передне-перегородочной стенки. При исследовании в условиях гейтинга (здесь не представлено) изменений сократимости и толщины стенки в этой области не обнаружено, что позволяет судить о наблюдаемом дефекте перфузии как об артефакте ослабления тканью молочной железы
Рисунок 2. Исследования в покое (А) и после нагрузки (B), выполненные в положении на спине, пациентка 56 лет. Отмечается снижение интенсивности свечения нижней стенки. При исследовании в условиях гейтинга (здесь не представлено) изменений сократимости и толщины стенки в этой области не выявлено. При исследовании в положении на животе (верхний ряд на рис. B) интенсивность свечения нижней стенки возрастает, что подтверждает ослабление излучения в положении на спине, связанное с диафрагмой
Рисунок 3. Опущенные вниз руки вовремя стресс-сканирования ведут к ослаблению излучения и снижению интенсивности свечения (стрелки)
Ткань молочных желез обычно снижает эффективность подсчета накопленного изотопа в передней и боковой стенках левого желудочка, что зависит от размеров и положения молочных желез. Чаще эти т.н. дефекты перфузии выглядят фиксированными, однако изменение положения молочных желез (особенно левой) при сканировании в покое и во время нагрузки может привести к появлению явного обратимого дефекта перфузии (см. рис. 1).
Ослабление нижней стенки чаще наблюдается у мужчин и связано с ослаблением излучения диафрагмой (см. рис. 2).
2. Выявление артефакта. Внимательный анализ исходных плоскостных и проекционных изображений достаточно легко позволяет обнаружить артефакты связанные с ослаблением излучения тканью молочной железы или диафрагмы. Также необходимо локализовать эти артефакты на изображениях, полученных в покое и во время нагрузки, для подтверждения их идентичной локализации.
3. Возможные решения. Если потенциальной причиной фиксированного дефекта перфузии на изображениях является ослабление излучения тканью молочной железы, то возможными выходами из ситуации могут быть гейтинг-ОФЭКТ, повторное сканирование и коррекция ослабления.
3.1 Гейтинг-ОФЭКТ. Появление радиофармпрепаратов на основе технеция-99m (99mTc) и гейтинг-ОФЭКТ стало значительным достижением, позволяющим дифференцировать артефакты ослабления тканью молочной железы от рубца миокарда.
Нормальное регионарное утолщение и сократимость сердечной стенки подтверждает тот факт, что видимый фиксированный дефект перфузии является артефактом ослабления, тогда как выявление изменения сокращения сердечной стенки подтверждает действительный дефект перфузии (дремлющий миокард или рубец).
3.2 Повторное сканирование. Если положение молочных желез на изображениях в покое и при нагрузке меняется, то при повторном сканировании можно надеяться на решение этой проблемы. Использовать фиксирующие грудь приспособления не рекомендуется, поскольку они могут увеличивать вероятность появления различных артефактов ослабления.
Сканирование в положении на животе помогает справиться с артефактами от диафрагмы, однако артефакты от передней грудной стенки в этом положении только усиливаются, поэтому у женщин такое сканирование не рекомендуется.
3.3. Увеличение дозы радиофармпрепарата. Общее ослабление излучения, связанное с крупным телосложением пациента, можно компенсировать за счет увеличения дозы радиофармпрепарата или за счет применения двухдневного протокола сканирования.
Некоторые специализированные сканеры, используемые для ОФЭКТ сердца, позволяют выполнять исследование в вертикальном, полугоризонтальном и горизонтальном положении. В вертикальном положении артефакт ослабления тканью молочной железы появляется в нижне-верхушечной области, а не в области передней стенки, как обычно.
Стресс-сканирование в положении на спине, дополняющее сканирование в вертикальном положении, поможет дифференцировать артефакты от настоящих дефектов перфузии (которые будут видны и на вертикальных, и на горизонтальных изображениях).
3.4 Программное обеспечение. Алгоритмы большинства доступных сегодня полуколичественных программ основаны на сравнении полученных данных о перфузии с базами данных, содержащими специфичные по полу пределы нормальных значений с поправкой на артефакты ослабления. Однако оптимальным решением было бы измерение степени ослабления и его коррекция.
3.5 Коррекция ослабления. Коррекция ослабления (КО) — оптимальный способ устранения артефактов ослабления на изображениях. Ослабление мягких тканей достаточно точно измеряется и корректируется на основании трансмиссионной карты, создаваемой с использованием линейного источника радиоактивного излучения (чаще всего это гадолиний-135 [135Gd]) обычными сканерами, или трансмиссионной карты, создаваемой гибридными сканерами (ОФЭКТ или ПЭТ-КТ).
Трансмиссионное и эмиссионное сканирования обычно проводятся последовательно, поэтому в ходе исследования важен такой момент, как сопоставление (ко-регистрация) эмиссионных и трансмиссионных изображений. Если ко-регистрации не происходит, используется специальное программное обеспечение, выравнивающее серии изображений, формирующее новую карту ослабления и на ее основе новую реконструкцию эмиссионных изображений.
Если заранее известно, что ослабление излучения будет значительным, например, у пациентов с крупным телосложением или при сканировании с опущенной вдоль тела левой рукой, то можно сразу отдать предпочтение ПЭТ ПИМ. ПЭТ основана на обнаружении фотонов со сходными энергетическими характеристиками и обеспечивает более высокое по сравнению с ОФЭКТ пространственное и временное разрешение.
Благодаря этому принципу ослабленные фотоны не учитываются сканером и могут отсеиваться, ослабление на изображениях будет выглядеть парадоксально выше, и всегда потребуется КО. В отличие от ОФЭКТ, КО при ПЭТ не зависит от глубины источника и более надежна.
б) Движения пациента:
1. Проблема. Движения пациента во время ПИМ — важный и частый источник артефактов при ОФЭКТ и ПЭТ ПИМ. Движения могут быть вертикальными, горизонтальными (из стороны в сторону) и комплексными. Также движения могут быть постепенными и прерывистыми. Смещение на полпикселя не приводит к появлению видимых дефектов, тогда как смещение на один пиксель уже определяется на изображениях, но может не иметь клинического значения. Смещение на два и более пикселя приводит к появлению клинически значимых артефактов.
С появлением новых кардиоцентрических сканеров процесс сканирования стал быстрым, появилась возможность сканирования в более комфортном для пациента положении, что позволило снизить частоту артефактов, связанных с движениями пациента. Движения пациента во время трансмиссионного сканирования также могут стать источником значительных артефактов.
2. Выявление артефактов движения:
2.1 Традиционные ОФЭКТ сканеры типа Ангера. При традиционной ОФЭКТ изображения получают во временной последовательности с использованием мультикадрового сканирования (пошагового или непрерывного) сериями из 32-34 кадров, получаемых от каждого детектора, с общим числом 60-64 кадра. Анализ ротационных проекционных изображений позволяет обнаружить движения пациента, особенно вертикальные и комплексные. Синограмма может лучше визуализировать горизонтальные движения, а линограмма обеспечивает более детальную информацию о движении (рис. 4).
Рисунок 4. (А) Синограмма, отражающая движения при сканировании в положении на спине (стрелка). В положении на животе (B) аналогичный артефакт отсутствует
2.2 Кардиоцентрические ОФЭКТ сканеры и ПЭТ. Обнаружить движения пациента во время сканирования на новых кардиоцентрических ОФЭКТ сканерах (например, D-SPECT, GE Alcyone) еще сложней, как и на ПЭТ сканерах, режим сканирования у которых непрерывный, а подсчет фотонов ведется одновременно в режиме томографии (не как при построении множественных проекционных изображений). Поскольку изображения генерируются не в мультикадровом формате, ротационные проекционные изображения для выявления движений пациента использовать нельзя.
По этим же причинам сложно обнаружить движения пациента при ПЭТ ПИМ, за исключением случаев, когда изображения генерируется в динамическом или списочном режиме. При динамическом сканировании движение можно обнаружить при воспроизведении множества динамических изображений в форме видеофайла. Анализ синограммы или паннограммы (D-SPECT) также может выявить признаки движения пациента.
2.3 Трансмиссионное сканирование. Движения во время трансмиссионного сканирования обнаруживаются при тщательном анализе трансмиссионных изображений. КТ-трансмиссионное сканирование выполняется быстро и обычно не приводит к появлению артефактов движения (за исключением резких и неожиданных движений, связанных, например, с чиханием или кашлем у пациента). Радионуклидное трансмиссионное сканирование в больше степени подвержено появлению артефактов движения, однако обнаружить изменения, связанные с этими движениями, чрезвычайно сложно.
3. Возможные решения. Для предотвращения движений пациента во время исследования очень важно правильно проинструктировать пациента. Если несмотря на это пациент все же двигался во время исследования, сканирование ОФЭКТ в идеале должно быть выполнено повторно.
Если предотвратить движения невозможно, в таких ситуациях используются методы программной автоматической или полуавтоматической коррекции, которые позволяют минимизировать выраженность артефактов движения, однако не идеально. Лучше всего эти программы справляются с вертикальными движениями. Движения из стороны в сторону приводят к появлению более сложных артефактов, коррекция которых может оказаться безуспешной.
Сканирование в положении на животе помогает минимизировать подвижность пациента. Если говорить о ПЭТ, необходимо уделить максимум внимания пациенту с тем, что минимизировать его подвижность во время сканирования. В настоящее время предложено новое программное обеспечение, позволяющее корректировать артефакты движения на динамических ПЭТ-изображениях.
Артефакты вследствие движений пациента во время трансмиссионного сканирования невозможно корректировать программным способом, поэтому в случае выраженного снижения качества исследования может понадобиться повторное сканирование.
в) Артефакты несоответствия трансмиссии и эмиссии. Алгоритмы КО на ОФЭКТ и ПЭТ ПИМ изображениях значительно увеличили возможности коррекции и диагностическую точность этих исследований, однако и они сами по себе не лишены артефактов. Поскольку трансмиссионное и эмиссионное сканирования по определению выполняются последовательно, а разрешение получаемых радионуклидных и КТ-изображений сильно отличается, несоответствия в трансмиссионных и эмиссионных изображениях чаще встречаются при использовании гибридных (40%) по сравнению с радионуклидными (21,4%) методами коррекции ослабления.
1. Выявление артефакта. Наложение трансмиссионных и эмиссионных изображений контролируется вручную или с использованием соответствующего программного обеспечения. Этот анализ проводится в трансаксиальной, сагиттальной и фронтальной плоскостях, поскольку аксиальное и вертикальное смещение сердца может быть связано с изменениями ритма дыхания вследствие гиперемии во время стресс-теста.
Ввиду значительной разницы в коэффициентах ослабления между мягкими тканями и воздухом в легких, если миокард на эмиссионных изображениях будет накладываться на ткань легких на трансмиссионных изображениях, на результирующих изображениях могут появляться значительные дефекты перфузии (рис. 5). Эти дефекты обычно видны в области передне-боковой стенки. Артефакты гиперкоррекции чаще встречаются при наличии в зоне исследования плотных объектов, например электродов водителя ритма или автоматического имплантируемого кардиовертера-дефибриллятора.
Рисунок 5. (А) Несоответствие КТ-трансмиссионной 13N-аммоний эмиссионной карты (стрелки), образующей дефект перфузии в боковой стенке на стрессовых изображениях (B). (C) Выравнивание трансмиссионных и эмиссионных изображений с новой реконструкцией решает эту проблему (D). Обратите внимание на интенсивное усиление захвата 13N-аммония в легких у этого пациента, страдающего дисфункцией левого желудочка с фракцией выброса 35%
Такие объекты могут представлять проблему при исследованиях, направленных на поиск «горячих зон», например, при саркоидозе сердца. Металлические протезы сердечных клапанов обычно не представляют проблему, поскольку они располагаются достаточно базально и не перекрывают ткань миокарда.
2. Возможные решения. Различные авторы предпринимали попытки минимизировать выраженность артефактов несоответствия за счет замедления КТ-сканирования, сканирования в конце выдоха и даже сканирования с высокими значениями питча. Результаты этих попыток неоднозначны. Согласно современным рекомендациям, трансмиссионное сканирование следует проводить при свободном спокойном дыхании пациента.
Для коррекции артефактов несоответствия сегодня существует ряд программных решений. Обычно этапы коррекции этих артефактов включают их идентификацию, выравнивание трансмиссионных и эмиссионных изображений, формирование новой карты ослабления и использование ее для реконструкции новых эмиссионных изображений.
г) Субдиафрагмальная активность. Радиофармпрепараты, используемые при ОФЭКТ и ПЭТ ПИМ, выделяются из организма с желчью, поэтому их активность регистрируется в т.ч. в печени и кишечнике. Эта активность может наслаиваться на активность препарата, накапливающегося в сердце, усиливать комптоновское рассеяние или вызывать появление артефакта рампового фильтра.
Комптоновское рассеяние вследствие интенсивной субдиафрагмальной активности препарата может маскировать истинные дефекты перфузии в области нижней стенки левого желудочка (рис. 6), тогда как использование для реконструкции изображения алгоритма обратного проецирования с фильтрацией может создавать картину дефекта перфузии в области нижней стенки и артефакт рампового фильтра.
Рисунок 6. (А) Ротационное проекционное изображение, на котором в проекции сердца (голубая стрелка) видна петля кишки (красная стрелка). На соответствующих перфузионных изображениях (B) вдоль нижне-боковой стенки также видна наслаивающаяся на нее петля кишки
1. Выявление артефакта. Избыточную субдиафрагмальную активность без труда позволяет обнаружить анализ реконструированных статических изображений, а также ротационных проекционных изображений.
2. Возможные решения. При ОФЭКТ сканирование выполняется примерно через 45-60 минут после введения радиофармпрепарата, что позволяет минимизировать наводки, связанные с активностью препарата в кишечнике. Другие способы снижения такой активности включают прием воды или молока, дополнение исследования низкоинтенсивной нагрузкой и введение вазодилятатора, сканирование в положении на животе. Если избыточная субдиафрагмальная активность вызывает появление на изображениях фиксированного дефекта перфузии, дифференцировать этот артефакт от истинного рубца миокарда поможет повторение исследования в условиях гейтинга.
Протоколы итеративной реконструкции повышают качество изображений за счет удаления артефакта рампового фильтра. Сканирование в положении на животе или повторение сканирования через некоторый промежуток времени также может снизить выраженность этого артефакта (см. рис. 6). Если же все описанные меры оказываются неэффективными, возможно повторение исследования, но с использованием радиофармпрепаратов на основе таллия-201 (201Tl).
д) Артефакты получения и реконструкции изображений. Появление артефактов может быть связано с погрешностями, допущенными в ходе получения, реконструкции или вывода изображений. На рисунке 7 показан артефакт, связанный с использованием предустановок для 201Tl при использовании радиофармпрепарата 99mТс сестамиби. Еще одним важным моментом является выравнивание длинных осей изображений, полученных в покое и после нагрузки, поскольку даже небольшие различия этих изображений приводят к появлению на изображениях артефактных обратимых дефектов перфузии.
Рисунок 7. Сканирование с 99mТс сестамиби, выполненное в покое (А) и после нагрузки, с использованием энергетических характеристик для 201Tl (B). (В) Повторное стресс-сканирование с использованием правильных энергетических характеристик позволило устранить артефакт
Те же самые принципы применяются и к количественным параметрам, в т.ч. к полярным координатам, гейтинт-ОФЭКТ для точного определения ФВЛЖ и отношению транзиторной ишемической дилятации (ТИД).
1. Возможные решения. В случаях появления артефактов, связанных с получением изображений, может понадобиться повторное сканирование. Для правильной оценки полярных координат и исключения любой экстракардиальной активности необходимо очень тщательно установить границы исследования сердца. При определении отношения ТИД важно тщательно отбирать базальные и верхушечные срезы. Отношение ТИД, обычно генерируемое программными средствами, не описывается в протоколе исследования в изолированном виде, поскольку оно также определяется визуально.
е) Прочие артефакты. Анализ ротационных проекционных изображений иногда позволяет выявить артефакты, связанные с расположенными рядом с зоной исследования экстракардиальными имплантами, например имплантируемым кардиовертером-дефибриллятором, с аритмией, контролем качества сканера и дисфункцией детектора (рис. 8). Необходимо выявлять на изображениях такие артефакты, как дефекты перегородки, связанные с блокадой левой ножки пучка Гиса, что может быть особенно актуально при стресс-исследовании с физической нагрузкой.
Рисунок 8. Ротационные проекционные изображения, полученные в покое и с нагрузкой, на которых в поле исследования сердца виден имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор (голубые стрелки). На соответствующих синограммах в этом месте излучение отсутствует (красные стрелки)
