Контрастные средства в лучевой диагностике

Контрастные средства используются во всех областях медицинской радиологии - рентгенографии, компьютерной и магнитно – резонансной томографии и ультразвуковом исследовании.

В начале своего использования рентгеновское излучение применялось лишь для областей тела, где имелись естественные контрасты (грудная клетка, костная система). Однако, многие биологические ткани имеют одинаковую рентгеновскую плотность и для их визуализации начали использовать искусственное контрастирование.

Для получения дифференцированного изображения тканей в организм вводят вещества, которые сильнее поглощают излучение (рентгенпозитивные) или слабее (рентгеннегативными).

Существует два различных способа контрастирования - прямое механическое введение контрастного вещества в полость органа (в пищевод, желудок, кишечник, желчные пути, полость матки, кровеносные сосуды или полости сердца); введение контрастного вещества в кровяное русло, после чего происходит аккумуляция и выделение данного вещества определенными органами (мочевыделительной системой и желчными путями).

В рентгенологической практике применяют такие контрастные вещества как препараты сульфата бария (исследование желудочно – кишечного тракта), йодосодержащие растворы органических соединений – ионные, неионные (контрастирование кровеносных сосудов, сердца, мочевыделительной системы), йодированные масла (исследование бронхов, полости матки, свищевых ходов), газы – азот, кислород.

В спиральной компьютерной томографии используются аналогичные контрастные препараты, как и при рентгенологическом исследовании, за исключением сульфата бария и газов, которые лишь создают артефакты при данном исследовании.

Магнитно-резонансная томография - самая молодая из радиологических методик - на заре использования данного метода считалось, что естественная контрастность между различными тканями исключает необходимость применения подобных веществ. Однако, вскоре было обнаружено, что контрастное разрешение при получении изображения может быть существенно улучшено различными средствами.

С помощью контрастных средств повышают в той или иной степени магнитные особенности тканей. Контрастные средства, используемые при магнитно–резонансном исследовании, подразделяются на парамагнитные и супермагнитные - парамагнитные контрастные средства - магнитные ионы гадолиния, хрома, никеля, железа, марганца; суперпарамагнитные контрастные средства – окись железа.

Эра использования эхоконтрастных препаратов в ультразвуковой диагностике началась в 1968 году, когда при оценке параметров ударного выброса и длительности раскрытия створок аортального клапана во время исследования сердца в М-режиме ввели в полость левого предсердия индоциан зеленый.

Усиление ультразвукового сигнала было обусловлено присутствием свободных микропузырьков газа, образующихся в момент инъекции, а также содержащихся в растворе препарата. Но лишь в 1980 году, в широкую клиническую практику стал внедрятся метод контрастирования с помощью химических средств.

Все применяемые в ультразвуковой диагностике контрастные вещества являются жидкостными с высокой вязкостью и плотностью или содержат микропузырьки газа, стабилизированные различными способами и компонентами.

1. Желатиноподобные препараты («Гелифундол», «Гемацел»). Данные препараты обладают значительной плотностью и высокой вязкостью – они в основном сняты с производства из–за частых аллергических реакций.
2. Препараты обладающие высокой вязкостью и плотностью - ионные (сорбитол, декстроза, ренографин-76), неионные («Иопрамид»). Широкого распространения данные эхоконтрастные средства в клинической практике не получили по причине относительно высокой токсичности, а также недостаточно четкого эхоконтрастирования.
3. Альбуминоустойчивые микросферы («Альбунекс») - микрочастицы человеческого альбумина в водном растворе декстрозы. Применение данного препарата ограничено из-за низкой контрастирующей способности.
4. Препараты на основе галактозы («Эховист» ,«Левовист») состоящие из микропузырьков газа, которые стабилизированы галактозой. Широко используются в клинической практике для проведения контрастного ультразвукового исследования различных органов и систем.
5. Препараты на основе высокоплотных газов («Эхогена», «Имаген», «Соновью»). Сложные органические соединения, которые образуют микропузырьки газа при температуре тела. Обладают значительной проникающей способностью – образующиеся микропузырьки настолько малы, что проникают через эндотелий в интерстициальное пространство. К особенностям «Соновью» следует отнести высокую устойчивость микропузырьков к давлению. Данный препарат обладают низкой токсичностью, высокой стабильностью, зафиксирован низкий процент аллергических реакций при использовании данной группы препаратов.
6. Препараты на основе биополимеров («Соновист») относится к препаратам третьего поколения контрастных средств. Препарат состоит из заполненных газом микросфер средний диаметр которых составляет1 мкм. Оболочка микропузырька состоит из тончайшего слоя саморазрушающегося полимера. Препарат стабилен в течение нескольких часов и избирательно накапливается в печени и селезенке.

Качество визуализации и информативность ультразвуковых исследований значительно возрастает с применением контрастных веществ, а некоторые ультразвуковые методики поднимаются на качественно новый уровень визуализации:

1. Энергетический допплер. Применяется для регистрации низкоскоростного потока, чаще всего для изучения сосудов сердца. При этом методе в цвете кодируется не средняя величина допплеровского сдвига, а интеграл амплитуд всех эхосигналов, что дает возможность получать изображение кровеносного сосуда на значительном протяжении и визуализировать сосуды даже очень небольшого диаметра. На полученном изображении отображается плотность эритроцитов в заданном объеме.
2. Метод нативной тканевой гармоники или вторичной гармоники. В основе метода лежит анализ сигнала, который является результатом нелинейного распространения ультразвука. С увеличением глубины амплитуда основного отраженного сигнала уменьшается, при этом увеличивается амплитуда второго отраженного эхосигнала. Соответственно, чем больше глубина сканирования тканей, тем меньше информации несет основное отражение и больше второе. Таким образом, выделяется вторая, более информативная на большой глубине гармоника, что приводит к значительному улучшению качества изображения. Данный метод значительно повышает информативность исследований у тучных пациентов в кардиологии, при исследовании глубоко залегающих объектов - аорты, нижней полой вены, почечных артерий, подвздошных артерий и вен.

Новые возможности ультразвука в сочетании с контрастными веществами значительно увеличили информативность исследования, что позволяет расширить область применения ультразвука в медицине, сделать его более конкурентоспособным с другими методами лучевого исследования.

Применение эхоконтрастных препаратов для исследования сердца позволяет более точно визуализировать структуру сердца, его сосудистую систему, исследовать гемодинамику.

Контрастные вещества в сочетании нативной тканевой гармоникой улучшают визуализацию внутрисердечных тромбов, дефектов межжелудочковой и межпредсердной перегородки, пороки клапанов, нарушение движения стенок при ишемической болезни сердца.

В флебосографии контрастные вещества значительно облегчают диагностику тромбозов, несостоятельность венозных клапанов, варикозное расширение вен, позволяет провести функциональную оценку диализных шунтов, проводить мониторинг пациентов при литической терапии.

Ультразвуковое исследование находится на первом месте при обследовании печени из–за своей доступности, дешевизны и простоты проведения. Однако, диагностика небольших опухолевых поражений печени и исследование низких скоростных потоков крови ограничиваются особенностями ультразвука, а использование контрастных препаратов может решить данную проблему.

Рекомендуется проводить контрастирование при подозрении на очаговые поражения (гепатоцеллюлярная карцинома, метастазы, аденомы, гемангиомы, узловая гиперплазия, узлы регенерации при циррозе), диффузных изменениях печени (цирроз печени, портальная гипертензия, хронические гепатиты, тромбозы сосудов печени).

Проведение ультразвукового исследования с контрастными веществами укорачивает время поиска кровеносных сосудов печени у всех, даже тучных, пациентов, что позволяет оценить морфологические характеристики новообразований, а также оценить степень злокачественности процесса.

Отдельно следует отметить применение контрастных препаратов для повышения качества оценки состояния венозной системы печени, в частности портальной системы.

При транскраниальном ультразвуковом сканировании значительно повышается качество визуализации структур мозга и интракраниальных сосудов при малых ультразвуковых окнах, а также для уточнения диагноза интракраниальных стенозов.

Существуют отдельные попытки применения контрастных средств в эходиагностике при нарушении мозгового кровообращения, а также проведения динамического наблюдения за процессом лечения.

Широко применяются эхоконтрастные препараты при диагностике различных видов патологии почек. Основным диагностическим направлением является дифференциальная диагностика опухолей почек, кроме того данный метод используется как вспомогательный при постановке диагноза - стеноз почечной артерии, тромбоз почечной вены.

В гинекологии использование контрастных средств рассматривают как равноценную замену рентгеноскопическому исследованию при исследовании состояния эндометрия, а также проходимости фаллопиевых труб, что является одним из важных этапов обследования женщин страдающих бесплодием. Используют данный метод также при диагностике кист яичника и гиперплазии эндометрия.

Одним из существенных недостатков допплеровского метода, при исследовании сосудистой системы предстательной железы, является невозможность получать изображение мелких сосудов с малой скоростью кровотока, что очень важно при данном виде исследования. Применение контрастных веществ значительно повышает чувствительность трансректального ультразвукового исследования за счет значительного усиления нормального сосудистого рисунка в железе, улучшает визуализацию патологических сосудов. Контрастное усиление помогает выявить изменения сосудистого рисунка, при злокачественном поражении железы - уточнить характер сосудов, их ход, диаметр.

Молочная железа относится к плохо васкуляризированным органам, что значительно затрудняет поиск и выявление внутриопухолевых сосудов и дифференциальную диагностику доброкачественного или злокачественного процесса. В связи с этим контрастное усиление при подобных исследованиях является чрезвычайно актуальным - злокачественное новообразование характеризуется наличием большего количества кровеносных сосудов, чем при доброкачественных опухолях. Применение контрастных веществ значительно увеличивает диагностическую точность подобных исследований.

Ведущие компании по производству и разработке лучевого диагностического оборудования значительное внимание уделяют ультразвуковым технологиям с применением метода контрастирования.

Крупнейший европейский производитель и разработчик диагностического лучевого оборудования - компания «Еsaote» разработала и внедрила в область контрастной ультразвуковой визуализации технологию – «Contrast Tuned Imaging» (CnTI™).

Технология Contrast Tuned Imaging (CnTI™) применяется во всех режимах ультразвукового сканирования – допплеровских и В – режимах в режиме реального времени.

Наиболее оптимально использовать контрастные вещества второго и третьего поколения, принцип действия которых основан на циркуляции в крови микрочастиц, обладающих акустическими свойствами - способность усиливать отраженный ультразвуковой сигнал.

После введения эхоконтрастных веществ в кровяное русло, микропузырьки газа под воздействием ультразвукого излучения, в определенный момент, разрываются и генерируют своеобразный акустический сигнал с определенными частотными характеристиками.

Технология CnTI™ основывается на:

1. Низком механическом индексе ультразвуковой волны, что позволяет введенным микропузырькам существовать более продолжительный срок, то есть значение акустического давления остается неизменным в ходе всего обследования и позволяет проводить исследование вне зависимости от расположения исследуемых органов и систем – разной глубины, фокусировки).
2. Селективной автоматической подстройке на акустический сигнал контрастного вещества и фильтрации всех неподходящих для исследования сигналов.
3. Оптимизации процесса обмена передачи данных, а также на более совершенных пьезоэлементах.

Метод прост и безопасен, не требует специальной подготовки ни пациента, ни врача. Исследование проводится без дополнительных затрат времени.

Таким образом, технология «Contrast Tuned Imaging» (CnTI™) разработанная компанией «Esaote» является значительным вкладом в развитие методов контрастного ультразвукового исследования, востребованная и широко применяется в клинической практике.