Возможности информационной технологии анализа нефросцинтиграмм для диагностики дефектов паренхимы почки



Трансплантация почки является оптимальным методом лечения пациентов с терминальной стадией хронической почечной недостаточности [1]. В Самарском центре трансплантации органов и тканей с 2006 года проведено более 349 успешных трансплантаций почки.

Годичная выживаемость ренотрансплантатов, наблюдаемых в Самарском центре трансплантации органов и тканей, составляет 92,5 %, а реципиентов — 97,6 % [2], при этом своевременная диагностика постренотрансплантационных осложнений является основой успешного ведения пациентов.

Золотым стандартом при определении состояния почечного трансплантата является биопсия органа, но ее применение ограничено требованиями к проведению и риском возникновения осложнений, поэтому разработка и совершенствование неинвазивных методов скрининга состояния пересаженной почки является актуальной задачей. Несмотря на последние достижения медицинской науки и практики, многие диагностические проблемы, возникающие при трансплантации, еще не решены, в связи с чем лучевые исследования в диагностике функциональной и морфологической оценки состояния пересаженной почки занимают ведущее место [3].

Очаговые нарушения распределения нефротропного радиофармпрепарата (РФП) в пересаженной почке часто регистрируются при сцинтиграфии ренотрансплантата [4], но не определено их влияние на функционально состояние пересаженного органа. Данные дефекты отмечаются при поражении почечной паренхимы различными патологическими процессами, в частности: нарушение кровоснабжения ткани, острый канальцевый некроз, отторжение трансплантата, пузырно-мочеточниковый рефлюкс, инфекции мочевыделительной системы и последствия биопсии.

Цель исследования — оценка возможности компьютерной технологии для получения комплекса параметров распределения нефротропного индикатора в паренхиме почки путем анализа яркостных и геометрических характеристик сцинтиграмм при пороговой обработке.

Материалы иметоды. Обследование реципиентов проводилось с помощью радионуклидных и лабораторных методов, которые выполнялись в отделе лучевой диагностики и лаборатории клиник Самарского государственного медицинского университета, а также в Самарском областном клиническом онкологическом диспансере. Динамическая сцинтиграфия пересаженной почки была выполнена 58 реципиентам, средний возраст пациентов — 37,7 лет. Были проведены статистические расчеты, обработка и анализ радионуклидных изображений с помощью разработанной «Программы для радионуклидной диагностики очаговых изменений паренхимы почки». Радионуклидная визуализация почечного трансплантата выполнялась с РФП 99^mТс «Технемаг» на планарной гамма-камере МВ-9100 и MB-9200 фирмы «Gamma Muvek» и однофотонном эмиссионном компьютерном томографе «Ifinia Hawkeye» GE.

После инъекции РФП в память компьютера записывается серия снимков в два этапа в динамическом режиме с различной частотой кадров (рис.1). Исследование длится 20 минут.

Рис. 1. Динамическая сцинтиграфия ренотрансплантата

Дальнейший анализ сцинтиграмм был проведен с помощью научной разработки, использующейся для диагностики очаговых нарушений паренхимы почки (рис. 2).

В программу загружались данные радионуклидного исследования, а затем проводилась пороговая обработка изображения (рис. 3).

Программа обладает следующими возможностями:

‒ расчет комплекса параметров распределения нефротропного индикатора в паренхиме почки путем анализа геометрических и яркостных характеристик сцинтиграмм при пороговой обработке (рис. 4);

‒ выведение комплекса параметров распределения нефротропного индикатора в почке в таблицу (рис. 5) и заключение.

Рис. 2. Интерфейс программы для радионуклидной диагностики очаговых изменений паренхимы почки

Рис. 3. Результаты пороговой обработки изображений

Рис. 4. Геометрическая и яркостная характеристики сцинтиграмм

Рис. 5. Значения параметров распределения индикатора

Была проведена оценка работы программы при распознавании дефектов. Исследования на тестовых объектах и изображениях с различной степенью очагов показали, что значения яркостно-геометрических характеристик позволяют выделить типы очагового поражения почек. Полученные результаты свидетельствуют о правильной работе алгоритмического и программного обеспечения программы (рис. 6).

Рис. 6. Пример работы программы на фантоме с локальными изменениями яркости

Результаты исследования. Очаговые нарушения распределения нефротропного РФП в паренхиме трансплантированной почки наблюдались у 42 (82,6 %) пациентов, из которых у 21 % реципиентов были выявлены слабовыраженные нарушения распределения, у 24,6 % — умеренно выраженные, в 29,7 % случаев — значительно выраженные, в 7,2 % — резко выраженные дефекты накопления индикатора (рис. 7).

Рис. 7. Типы распределения радионуклидных изображений пациентов по выраженности накопления РФП в паренхиме почки

Проведена оценка взаимосвязи между уровнем креатинина и скоростью клубочковой фильтрации (СКФ) в плазме крови и геометрической и яркостной характеристиками сцинтиграмм. Выявлены умеренные корреляции (r от 0,26 до 0,5) изучаемых параметров (табл. 1).

Таблица 1

Взаимосвязь креатинина иСКФ со значениями характеристик сцинтиграмм ренотрансплантата

Характеристики изображений,%		Лабораторные параметры
		Креатинин	СКФ
Площадь	30	rs = -0,29*	rs = 0,39*
	40	rs = -0,31*	rs = 0,41*
	50	rs = -0,29*	rs = 0,35*
	60	rs = -0,26*	rs = 0,3*
	70	rs = -0,25*	rs = 0,26*
	80	rs = -0,21*	rs = 0,22*
Яркость	30	rs = -0,29*	rs = 0,39*
	40	rs = -0,3*	rs = 0,4*
	50	rs = -0,26*	rs = 0,32*
	60	rs = -0,24*	rs = 0,27*
	70	rs = -0,22*	rs = 0,22*
	80	rs = -0,24*	rs = 0,23*
Достоверность корреляций: *p < 0,05

Установлена наиболее значимая корреляция (р<0,05) между СКФ и геометрической и яркостной характеристиками сцинтиграмм при пороге, равном 40 % (корреляция Спирмена (r_s) = 0,38 и r_s = 0,41 соответственно).

Полученные данные иллюстрируют следующие клинические случаи.

Реципиенту 53-лет выполнена динамическая реносцинтиграфия (рис. 8). Выявлено усиление дефектов в паренхиме ренотрансплантата.

Рис. 8. Реносцинтиграммы пациента 53 лет

Результаты обработки сцинтиграмм с помощью применяемой программы объективно подтверждают данную клиническую картину: снизились геометрические и яркостные показатели (рис. 9).

Рис. 9. Результаты обработки сцинтиграмм пациента 53 лет с помощью программы

Реципиенту 49-лет выполнена динамическая реносцинтиграфия (рис. 10). Выявлено отсутствие изменений в распределении нефротропного индикатора в паренхиме почечного трансплантата.

Рис.10. Реносцинтиграммы пациента 49 лет

Результаты обработки сцинтиграмм с помощью данной программы подтверждают полученные данные: не изменились значения площади и яркости изображений (рис. 11).

Рис. 11. Результаты обработки сцинтиграмм пациента 49 лет с помощью программы

Выводы. Разработанная компьютерная программа для диагностики очаговых нарушений паренхимы почки позволяет:

‒ сформировать независимую оценку наличия или отсутствия очаговых изменений паренхимы почки.

‒ объективизировать состояние паренхимы почечного трансплантата с помощью яркостных и геометрических характеристик сцинтиграмм;

‒ определять функциональное состояние почки с помощью предложенных параметров;

‒ обеспечить надежный количественный анализ распределения радиофармпрепарата при сцинтиграфии почек;

‒ способствовать стандартизации и расширению диагностических возможностей радионуклидных исследований почек.

Литература:

1. Ayaz, S. Evaluation of the effects of recipient/donor gender on early/late postoperative renal graft functions by renal scintigraphy / S. Ayaz, E. A. Gencoglu, G. Moray, M. Y. Gozukara, M. Haberal // ExpClin Transplant. — 2014. — Vol. 12, № 6. — Р. 510–514.
2. Низамова, Р. С. Выживаемость больных после трансплантации почки / Р. С. Низамова, А. В. Колсанов, Б. И. Харитонов, А. Л. Иванчиков, Б. И. Яремин, И. А. Бордовский, Е. А. Боряев // В сборнике: Современные методы лечения урологических заболеваний. Под редакцией Низамовой Р. С. — Самара, 2013. — С. 146–147.
3. Гайдель, А. В. Метод анализа цифровых нефросцинтиграмм на основе яркостных и геометрических характеристик изображений / Гайдель А. В., Храмов А. Г., Капишников А. В., Колсанов А. В., Пышкина Ю. С. // Компьютерная оптика. — 2017. — Т. 41, № 1. — С. 103–109.
4. Пышкина, Ю. С. Взаимосвязь морфологических и функциональных параметров нефросцинтиграфии у реципиентов с пересаженной почкой в посттрансплантационном периоде / Ю. С. Пышкина // Аспирантский вестник Поволжья. — Самара, 2013. — № 1–2. — С. 131–133.