Сравнительная оценка результатов количественного анализа ультразвукового исследования с контрастным усилением и патоморфологии в определении степени неоангиогенеза в атеросклеротических бляшках

Аннотация:

Инсульт является наиболее распространенным и тяжелым заболеванием среди сосудистых поражений головного мозга. Так, среди причин смерти инсульт занимает третье место в мире, а по причинам инвалидизации - первое. В структуре мозговых инсультов ведущее место занимает ишемический инсульт. Основными причинами развития ишемического поражения головного мозга при атеросклерозе являются нарушение гемодинамики вследствие сужения или полной обструкции артерии, а также ишемия в результате эмболии в дистальные отделы артериального русла. Возможность развития эмболии определяется не только степенью стеноза, но и структурой атеросклеротической бляшки (АСБ). На сегодняшний день одним из наиболее эффективных методов предупреждения острых нарушений мозгового кровообращения (ОНМК) является оперативное лечение (стентирование, каротидная эндартерэктомия (КЭЭ)) атеросклеротического стеноза сонных артерий как наиболее частой причины развития полушарных ОНМК. Показаниями к проведению КЭЭ являются клинические проявления сосудисто-мозговой недостаточности, степень каротидного стеноза, структурная характеристика АСБ. Оценка степени стеноза пораженной брахиоцефальной артерии (БЦА), а также наличие клинических проявлений в виде сосудисто-мозговой симптоматики в настоящее время служат одними из важнейших показателей в оценке риска ишемического инсульта и являются определяющими критериями в выборе тактики лечения. Однако при стенозах, не сопровождающихся стойкой или преходящей неврологической симптоматикой в течение последних б мес (асимптомных стенозах), степень стеноза сама по себе не является достаточно специфичным признаком в оценке риска возникновения инсульта. По данным эпидемиологического исследования, проведенного A. Rodgers et al. (2004), наибольшее число сердечно-сосудистых осложнений выявлено именно у бессимптомных пациентов. КЭЭ показана пациентам с симптомными и асимптомными стенозами от 60 и 70% соответственно при всех типах АСБ, а при наличии нестабильной АСБ - от 50 и 70% соответственно. В настоящее время одним из основных неинвазивных методов диагностики поражения БЦА является дуплексное сканирование. Помимо определения степени стеноза дуплексное сканирование позволяет провести анализ структурных особенностей АСБ, гемодинамических изменений, оценить эмболоопасность бляшки. В свою очередь, морфология АСБ оказывает существенное влияние на механизм ее повреждения в ходе формирования атеротромботических осложнений. В зависимости от риска распада бляшки характеризуются как стабильные и нестабильные. По данным морфологического исследования нестабильные АСБ состоят из ядра с высоким содержанием липидов, представленного атероматозными массами, инфильтрированными макрофагами, могут иметь внутриочаговое кровоизлияние, изъязвленную покрышку, а также, что немаловажно, имеют вторичную васкуляризацию (новообразованную сосудистую систему). После проведенных многочисленных исследований установлено, что неососуды являются ключевым компонентом атеросклероза, повышенная неоваскуляризация АСБ связана с внутриочаговыми кровоизлияниями, развитием острых ишемических нарушений. В проведенных сравнениях среди пациентов с симптомным и бессимптомным течением заболевания выяснилось, что у первых наблюдается значительно более высокий уровень васкуляризации бляшек. Таким образом, наличие высокой плотности собственных сосудов внутри бляшки является новым маркером и прогностическим фактором кровоизлияния и разрыва бляшки, который может быть предиктором симптомов ОНМК. Выделены ультразвуковые признаки нестабильности бляшек: гипоэхогенная АСБ или гетерогенная АСБ с преобладанием гипоэхогенного компонента, неровная или изъязвленная поверхность бляшки, наличие анэхогенного или гипоэхогенного участка, локально гемодинамически значимый стеноз более 70%. Стабильная бляшка, в свою очередь, характеризуется ровной покрышкой без нарушения ее целостности. Однако традиционная комбинация ультразвуковых режимов исследования (В-режим сканирования, импульсноволновой режим оценки спектра допплеровского сдвига частот, цветовое и энергетическое картирование кровотока) не позволяет оценить неоваскуляризацию АСБ, так как не может визуализировать сосуды размером меньше 100 мкм. Внедрение новой технологии с введением ультразвуковых контрастных препаратов (УЗКП) позволило решить эту задачу, так как контрастная визуализация используется как для разделения сигналов от микропузырьков и тканей, так и для выявления сигналов от сосудов до 40 мкм, обеспечивая улучшенную оценку распространенности ангиогенеза. В последние годы в зарубежной и отечественной литературе появились многочисленные публикации о применении ультразвукового исследования с контрастным усилением (КУУЗИ) в диагностике каротидного стеноза. Однако на сегодняшний день методика количественной оценки накопления УЗКП находится на этапе становления, стандартизации обсчета полученных параметров не существует. В основном для этих целей используется УЗКП Соновью (основной компонент - гексафторид серы).Целью данного исследования явилось изучение возможностей КУУЗИ с количественным анализом в диагностике степени неоангиогенеза АСБ на основании морфологически верифицированных данных. Проведен ретроспективный анализ результатов исследования 50 пациентов со стенозирующим атеросклерозом сонных артерий, проходивших обследование и лечение в ГБУЗ "Научно-исследовательский институт - Краевая клиническая больница №1 имени профессора С.В. Очаповского" Министерства здравоохранения Краснодарского края (г. Краснодар) в 2016-2017 гг. Объем исследования пациентов, помимо клинического осмотра неврологом и кардиологом, включал: комплексное ультразвуковое исследование БЦА по общепринятым методикам и с введением УЗКП, проведение эхокардиографии, ангиографии БЦА, компьютерной томографии головного мозга. В соответствии с существующими показаниями пациенты прооперированы в объеме односторонней КЭЭ с последующим гистологическим исследованием препарата сосудистой стенки. Прооперировано 50 пациентов, которым выполнено 50 КЭЭ. Критериями включения пациентов в группу исследования являлись: 1) выявленный каротидный стеноз 60-99% (оценку степени стеноза производили двумя методами: первый европейский метод оценки степени стеноза (ECST), основанный на данных изображения АСБ в В-режиме и (или) режиме цветового допплеровского картирования; второй метод - на ультразвуковых допплерографических критериях, которые соответствуют ангиографическим стенозам, измеренным методом NASCET), 2) АСБ всех типов, 3) протяженность АСБ не более 40 мм, 4) фракция выброса левого желудочка не менее 45%, 5) отсутствие недостаточности правых отделов сердца и (или) повышенного легочного давления, 6) отсутствие искусственных клапанов сердца, 7) отсутствие высокой степени аортального стеноза (во избежание снижения выраженности контрастирования). Средний возраст пациентов составил 53-69 лет. Ультразвуковое исследование проводилось на аппарате Acuson S2000 (Siemens, Германия) мультичастотным линейным датчиком (5-10 МГц) с помощью режима работы с УЗКП Cadens при низком механическом индексе (Ml - 0,06). Дуплексное сканирование БЦА включало в себя В-режим сканирования, импульсноволновой режим оценки спектра допплеровского сдвига частот, цветовое и энергетическое картирование кровотока. В качестве контрастного агента использовался УЗКП Соновью (Bracco Swiss S.A., Швейцария), который вводился внутривенно болюсно через периферический катетер 21G, установленный в кубитальную вену, в объеме 2,0-2,5 мл в соответствии с рекомендациями EFSUMB. Чтобы минимизировать вероятность морфологических изменений АСБ, исследование проводилось непосредственно накануне операции (за 1-5 ч до проведения КЭЭ) после получения предварительного информированного согласия пациента. Ни одного осложнения, связанного с введением УЗКП, в процессе исследования не было. Исследовались: степень каротидного стеноза, структура, состояние поверхности и неоваскуляризация АСБ. Длительность КУУЗИ не превышала 10 мин. Визуализация осуществлялась посредством беспрерывного сбора данных в фиксированном положении датчика. Исследование записывалось до инъекции УЗКП, после его введения в течение 180 с (рис. 1), а также после разрушения микропузырьков препарата в течение 90 с. Поступление УЗКП непосредственно в область каротидного стеноза у всех пациентов регистрировалось с 10-20-й секунды после инъекции УЗКП. Контраст-специфичные режимы исследования основаны на использовании нелинейных сигналов, что позволяет надежно разделять линейные сигналы, возникающие от тканей, и нелинейные сигналы, возникающие от микропузырьков УЗКП. Данное программное обеспечение дает поток видеоданных, позволяющих оценить амплитуду сигнала кривой, которая пропорциональна мощности отраженного сигнала, локальной концентрации УЗКП и времени интенсивности. В процессе постобработки полученного изображения оценивались появление и распространение УЗКП в различных частяхАСБ: в неососудах, в изъязвленных частях покрышки, в зонах кровоизлияний. После изучения всей площади АСБ в областях с наиболее выраженной васкуляризацией (зоны максимального содержания УЗКП) проводился анализ накопления контраста по максимально доступной для измерения площади АСБ. Площадь поверхности интересующих регионов составляла от 4,5 до 50 мм2. После построения кривой "время-интенсивность" и анализа всей кинопетли для выполнения измерений выбирали 5 наиболее информативных зон (сопоставляя кривую графика и визуальную картину накопления УЗКП, при этом могли использоваться соседние кадры) с ограничением интервала по времени от 5 до 15 с. Трассировка АСБ выполнялась, не захватывая просвет сосуда и не выходя за пределы сосудистой стенки. После этого получали общий процент накопления УЗКП, усредненный относительно площади АСБ (Реак%) (рис. 2, 3). После трассировки контура бляшки получали график с нормализованными параметрами, полученными во время выбранного параметрического анализа - Gamma Variate (случайная величина гаммы). Для проведения количественного анализа нами использовались все параметры, предложенные производителем оборудования. Список параметров включал (см. рис. 3): пик интенсивности (Peak) (ПЕИ) - наивысшее значение интенсивности, соответствующее экстремуму кривой "время-интенсивность" и моменту наибольшего контрастного усиления в артериальной фазе; пик интенсивности (Реак%) (%) - пик интенсивности накопления УЗКП, усредненный относительно площади АСБ; время до пика интенсивности (Тр (timeto peak) или ТТР (time to peak)) (с) - время достижения пикового значения; площадь под кривой (AUC (area under curve)) (% s) - площадь под кривой "времяинтенсивность" (комбинированный параметр, рассчитывающийся на основе линейных данных, измеряющийся в произвольных единицах интенсивности (ПЕИ) и представляющий собой сумму всех одномоментных уровней контрастного усиления (интеграл I единичных ПЕИ/с)); среднее время транзита (МТТ (mean transit time)) (с) - момент времени, соответствующий разделению площади под кривой (AUC) на две равные части; площадь (Area) (мм2) - площадь области исследования. Для дальнейшего анализа в указанной площади мы использовали средние показатели из проведенных 5 измерений. Анализнакопления УЗКП проводился по максимально доступной площади АСБ. При патоморфологическом исследовании АСБ, полученные при КЭЭ, фиксировались в 10% -м растворе формалина в течение 24 ч. Обызвествленные бляшки дополнительно выдерживались в стандартизованном декальцинирующем растворе "SoftiDee" в течение 3-4 суток в зависимости от степени выраженности обызвествления. Проводка тканевых фрагментов осуществлялась в автомате для гистологической проводки карусельного типа STP-120 с использованием изопропилового спирта. АСБ исследовались полностью, резка материала производилась серийно поперечными срезами толщиной 3-4 мм с использованием ротационного микротома Microm НМ 340Е. Полученные тканевые срезы толщиной 4 мкм окрашивались гематоксилин-эозином по Ван Гизону. Оценка морфологических изменений в образцах производилась с использованием светового микроскопа Nicon ECLIPSE Е200 LED с системой компьютерной визуализации Nicon. При микроскопическом исследовании кроме стандартного алгоритма, включающего в себя такие параметры, как структура липидного ядра (рис. 4), состояние покрышки АСБ, наличие кровоизлияний, состав и выраженность воспалительного инфильтрата (рис. 5), наличие очагов дистрофического обызвествления, проводилась оценка степени выраженности вторичной васкуляризации АСБ (указывалась при микроскопическом описании). Васкуляризация бляшки условно была разделена на 4 степени. При микроскопии в исследуемом образце отмечались 10 различных полей зрения (10 ПЗ) малого (х200) увеличения. Наличие сосудов на площади более 1/4 одного поля зрения позволяло считать поле зрения положительным (+) (рис. 6). При наличии менее 3 положительных полей зрения (<3/10 ПЗ) АСБ считалась слабо васкуляризованной (1-я степень). Васкуляризация при показателе от 3 до 7 (3-7/10 ПЗ) считалась умеренной (2-я степень). При наличииболее 7 положительных полей зрения (>7/10 ПЗ) степень васкуляризации образца считалась высокой (3-я степень). В случае, когда мелкие сосуды в препарате не определялись либо определялись единичные разрозненно лежащие капилляры, при микроскопическом описании указывалось "васкуляризация не определяется" (0-я степень) (рис. 7). Участки некроза с вовлечением сосудистой стенки не позволяли достоверно судить о васкуляризации, поэтому в обсчет не входили. Статистическая обработка и анализ полученных данных проводились при помощи пакета прикладных программ Statistica 6 и SPSS 17.0. Основными методами анализа служили методы непараметрической статистики. Количественные признаки представлены в виде медианы, интерквартильного размаха (25-75-й процентили), минимального и максимального значений. Результаты считались достоверными при Р < 0,05. У всех пациентов для определения пороговых значений ряда параметров КУУЗИ был проведен ДОС-анализ. По степеням неоангиогенеза АСБ распределились следующим образом: 0-я степень - 4 случая, 1-я степень - 17 случаев, 2-я степень - 18 случаев, 3-я степень 11 случаев. Ввиду малочисленности группы с 0-й степенью неоангиогенеза сравнение различных параметров с этой группой не проводилось. Однако результаты, полученные при 0-й степени неоангиогенеза, использовались для корреляционного анализа и ДОС-анализа. Учитывая то, что наличие неоангиогенеза в АСБ является предиктором ее нестабильности, нами был проведен корреляционный анализ между значениями изучаемых параметров и степенью неоангиогенеза по данным патоморфологического исследования. Полученные результаты представлены в табл. 1. Сильная корреляционная связь неоангиогенеза выявлена с Peak, умеренная - с Реак% и AUC, слабая - с МТТ. Для изучения влияния размеров АСБ, полученных при трассировке по максимально доступной для измерения площади АСБ, на результаты КУУЗИ проведен корреляционный анализ показателя Area (мм2) (площадь области исследования) с другими показателями кривой. Результаты представлены в табл. 2. Площадь АСБ не коррелировала ни с одним из показателей накопления УЗКП. Также площадь АСБ не коррелировала со степенью неоангиогенеза (см. табл. 1). При сравнительном анализе показателей Area (мм2) при разных степенях неоангиогенеза, подтвержденных морфологически, статистически значимых различий выявлено не было (рис. 8). Таким образом, размеры АСБ (площадь) не влияют как на характеристики накопления УЗКП, так и на степень неоангиогенеза. Учитывая полученные результаты проведенного корреляционного анализа, при котором установлено наличие достоверной связи значений показателей Peak, Peak%, AUC и МТТ с неоангиогенезом, нами проведен сравнительный анализ указанных ранее параметров в зависимости от степени неоангиогенеза (табл. 3). Значения показателей кривой Реак%, Peak, AUC и МТТ, полученных при КУУЗИ АСБ, между 1-й и 2-й степенями неоангиогенеза имели статистически значимые различия при Р < 0,005, между 1-й и 3-й степенями неоангиогенеза - при Р < 0,001. Однако достоверные различия значений между 2-й и 3-й степенями неоангиогенеза имели место по двум параметрам: Peakи AUC (Р < 0,05). Таким образом, значения показателей Peak и AUC более достоверно отражают изменения АСБ в зависимости от степени неоангиогенеза. Как было указано выше, сравнения с 0-й степенью неоангиогенеза не проводились ввиду малочисленности данной группы. Учитывая данные, полученные при сравнительном анализе значений показателей кривой КУУЗИ, для определения оптимальных пороговых значений в дифференциации степеней неоангиогенеза был проведен ДОС-анализ для показателей Peak и AUC. Полученные результаты представлены в табл. 4 и на рис. 9. Согласно полученным данным чувствительность метода для Peak и AUC при определении 2-й степени неоангиогенеза была одинаковой (88,9%), однако специфичность была выше для AUC на 5,9 % (82,4 против 76,5%) (пороговое значение Peak 11,6 ПЕИ, AUC - 59% s). В определении 3-й степени неоангиогенеза чувствительность при выборе AUC была выше и составила 72,7 против 63,6% для Peak, но при этом специфичность для Peak была значительно выше AUC и составила 94,4 против 77,8%. Таким образом, в определении степени неоангиогенеза АСБ при КУУЗИ необходимо учитывать значения как Peak, так и AUC. Рост и распространение незрелых хрупких неососудов в теле АСБ может дестабилизировать бляшку, приводя к развитию местного кровотечения и являясь независимым прогностическим фактором внутриочагового кровоизлияния и разрыва бляшки. В работе P.R. Moreno et al. отмечена положительная корреляционная связь между плотностью микрососудов и разрывом АСБ, степенью выраженности инфильтрации макрофагов в области покрышки и плеч АСБ и кровоизлияниями в АСБ. В то же время не было выявлено корреляционной связи между плотностью микрососудов в области основания АСБ с ее разрывом и кровоизлияниями.Полученные нами данные свидетельствуют о том, что размеры АСБ (ее площадь) не влияли как на характеристики накопления УЗКП, так и на степень неоангиогенеза (Р > 0,05). Таким образом, этот показатель не может быть использован в качестве критерия определения стабильности/нестабильности АСБ. КУУЗИ БЦА включено в рекомендации от 2011 г. European Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology (EFSUMB). Возможности КУУЗИ были отмечены многочисленными работами. Однако на сегодняшний день не накоплен достаточный опыт для систематизации данных количественного анализа. V. Rafailidis et al., D. Russell показали, что при оценке характеристик АСБ КУУЗИ предоставляет более точную информацию, связанную с признаками дестабилизации бляшки, в частности по неоваскуляризации АСБ. Однако предложенные ранее способы оценки микрососудов в АСБ в большинстве своем являются качественными и полуколичественными. Так, в работе F. Shah et al. использовался качественный способ оценки, в котором авторы выделили 3 степени васкуляризации, которые определялись визуально: отсутствие сосудов - 0, умеренная васкуляризация - 1, выраженная васкуляризация - 2, а при наличии пульсирующего сосуда в АСБ - 3. Р.Т. Huang et al., используя тот же качественный способ оценки, предложили классификацию неоваскуляризации АСБ, основанную на 4 степенях: 1 - отсутствие васкуляризации, 2 - васкуляризация артериальной стенки, 3 - васкуляризация артериальной стенки и плеча АСБ, 4 - обширная васкуляризация АСБ. Учитывая разные подходы к методологии количественной оценки накопления УЗКП, есть трудности в интерпретации данных (каждый производитель оборудования предлагает свое оригинальное программное обеспечение), поэтому многообразие предложенных методов не позволяет их сравнивать между собой. С течением времени, по мере развития технологий и накопления опыта различными исследователями, появилось понимание в необходимости специального программного обеспечения. На настоящий момент ряд авторов использовали рабочие станции, в которых были загружены программы для количественного обсчета накопления УЗКП; ряд производителей не предоставляли программное обеспечение для количественного анализа, и исследователи были вынуждены применять разные пакеты, в которых присваивались собственные названия оцениваемым параметрам. Полуколичественные методы оценки неоваскуляризации в АСБ проводились с использованием специализированного программного обеспечения. Так, A. Hoogi et al., оценив результаты 22 пациентов, разработали алгоритм, позволяющий определять область неоваскуляризации относительно общей площади бляшки, соотношение между которыми может быть использовано в качестве критерия нестабильности АСБ. Следует признать, что использование этих способов оценки имеет высокую операторзависимость и значительный субъективизм в интерпретации результатов. Другая исследовательская группа J. Shalhoub et al., изучая диагностические возможности КУУЗИ, разработала свою методику количественной оценки задержки микропузырьков УЗКП в АСБ на 6-й минуте после введения УЗКП (в так называемую позднюю фазу), предположив, что микропузырьки задерживаются в области воспаления в АСБ, и пришла к выводу, что интенсивность накопления УЗКП в поздней фазе отражает биологическую картину воспаления и неоангиогенеза в АСБ. Полученные авторами данные мы не можем сравнить со своими, так как у нас были разные методологии проведения исследования. Несколько позже К. Saito et al. в числе первых провели количественную оценку микроциркуляции в АСБ. Особенностью их работы являлось изучение отдельных частей АСБ (ядро, плечи АСБ). Авторами анализировались полученные кривые "времяинтенсивность". В качестве референтного метода использовалось морфологическое исследование. Особенностью исследования являлась методология расчета накопления УЗКП, при которой авторы получали усиление интенсивности (Дб) (в нашем исследовании Peak, ПЕИ), которое рассчитывалось путем вычитания базовой линии из пиковых интенсивностей в ядре, плече АСБ и просвете сосуда. Полученные нами данные сопоставимы с результатами этихавторов, которые на основании показателя усиления интенсивности (у нас Peak) делают заключение о возможности использования КУУЗИ в оценке неоваскуляризации. Одной из последних работ, посвященных количественному анализу, является работа А.О. Чечеткина и соавт. Авторами была получена достоверная корреляционная связь данных КУУЗИ с абсолютным количеством микрососудов при патоморфологическом исследовании АСБ. При проведении КУУЗИ и анализа 27 АСБ разработан собственный подход к количественной оценке неоваскуляризации АСБ. В нашем исследовании была проведена оценка результатов КУУЗИ с количественным анализом накопления УЗКИ в АСБ и выполнено сравнение полученных результатов с данными морфологического исследования. Для решения задач, поставленных в исследовании, нами была разработана патоморфологическая классификация степени выраженности вторичной васкуляризации АСБ (указывалась при микроскопическом описании). Полученные результаты наглядно демонстрируют, что КУУЗИ АСБ при каротидном стенозе позволяет дифференцировать разные степени неоваскуляризации АСБ, что подтверждается данными морфологии. Выраженное накопление УЗКП в АСБ может быть предиктором риска эмболизации и кровоизлияния в АСБ. Кроме того, на наш взгляд, применение количественного анализа сокращает зависимость от оператора и служит для более надежного сравнения результатов, что согласуется с литературными данными. Применение УЗКП открывает новые возможности ультразвукового метода в диагностике АСБ за счет выявления неоваскуляризации. Согласно полученным данным сильная корреляционная связь неоангиогенеза выявлена с Peak, умеренная - с Реак% и AUC, слабая - с МТТ. Размеры АСБ (площадь) не связаны ни с характеристиками накопления УЗКП, ни со степенью неоангиогенеза. Значения показателей кривой Peak% , Peak, AUC и МТТ, полученных при КУУЗИ АСБ, между 1-й и 2-й степенями неоангиогенеза имели статистически значимые различия при Р < 0,005, между 1-й и 3-й степенями неоангиогенеза - при Р < 0,001. Однако достоверные различия значений между 2-й и 3-й степенями неоангиогенеза имели место только по двум параметрам: Peak и AUC (Р < 0,05). При проведении ROC-анализа были выявлены информативные тесты для дифференциации 2-й и 3-й степеней неоангиогенеза. Чувствительность параметра Peak (пороговое значение 11,6 ПЕИ) для определения 2-й степени неоангиогенеза составила 88,9%, специфичность - 76,5%, площадь под кривой - 0,907; параметра AUC (пороговое значение 59% s) - 88,9%, 82,4%, 0,887. Чувствительность параметра Peak (пороговое значение 23,5 ПЕИ) для определения 3-й степени неоангиогенеза составила 63,6%, специфичность - 94,4%, площадь под кривой 0,826; параметра AUC (пороговое значение 95%s) - 72,7%, 77,8%, 0,742. Полученные результаты позволяют надеяться, что по мере накопления опыта исследований, стандартизации методики, разработки алгоритмов сортировки артефактов метод КУУЗИ займет свое место в перечне диагностических методик при обследовании пациентов с каротидным стенозом и сможет играть важную роль в выборе тактики лечения и повышении эффективности хирургических вмешательств.

Авторы:

Издание: Ультразвуковая и функциональная диагностика
Год издания: 2018
Объем: 17с.
Дополнительная информация: 2018.-N 1.-С.43-59. Библ. 39 назв.
Просмотров: 68