Индивидуальный подход к КТ сканированию детей

Эксклюзивное интервью

Доналд П. Фраш, профессор радиологии и педиатрии отделения радиологии медицинского центра Дюк.

Хотя протоколы компьютерной томографии предлагают обобщенный шаблон для выполнения сканирования определенных частей тела, с точки зрения индивидуального подхода к исследованию каждого пациента они оставляют желать много лучшего. Показания для обследования, пол пациента и  размер его тела, а также качество изображения, необходимое для постановки точного диагноза, – все эти важные переменные не  всегда принимаются во внимание.

Доктор Доналд П. Фраш с коллегами из медицинского центра Дюк (Duke Medical Center), США, разработал количественный метод, упрощающий персонализацию КТ сканирования с учетом всех перечисленных нюансов. Наше издание встретилось с ним, чтобы узнать подробности ноу-хау, а также поговорить о перспективах клинического внедрения метода.

Есть ли устоявшиеся подходы, применяемые в КТ сканировании пациентов-детей?

Если речь идет о КТ сканировании, одним из главных рисков является радиация. Вторым – применение контраста. Количественные характеристики обеих составляющих достаточно изменчивы. Например, некоторых врачей могут устроить изображения более низкого качества, в каких-то случаях их бывает достаточно для постановки точных диагнозов. Другим нужны высококачественные снимки. Соответственно, доза подаваемой радиации будет варьироваться в зависимости от предъявляемых к результату визуализации требований.

Нет какой-то принятой за догму дозы или неизменного качества изображений. Вам говорят, какой именно по качеству снимок нужен врачу, и вы регулируете процесс КТ сканирования так, чтобы добиться максимально хорошего результата при минимальной радиации. Вот этот гибкий подход к определению параметров – и есть постоянная составляющая в нашей практике.

Другими словами, постоянная составляющая – это ваша ответственность, ваш выбор, как именно проводить сканирование, какие риски минимизировать. Это – освоенные вами передовые технологии и методы КТ сканирования, проверенные практикой и временем. Вот что такое постоянство, а вовсе не повторяющийся из раза в раз набор действий.

Вы и ваши коллеги разработали количественный метод для обеспечения качества сканирования с оптимизацией доз радиации. Какие факторы при этом учитываются?

Наша разработка – пример того, как можно оптимизировать работу радиологов. Модель учитывает все параметры, которые необходимо иметь в виду, выполняя КТ сканирование. Первый вопрос, который должен задать себе специалист: «Что вы ищете? Какое расстройство вы пытаетесь найти?»

Вы же не делаете КТ сканирование живота для любых показаний. В зависимости от того, что вы ищете, КТ сканирование брюшной полости может быть модифицировано. Нет также шаблонного подхода к размеру исследуемой области. Под размером подразумеваю площадь поперечного сечения КТ. С общепринятой точки зрения, он зависит от возраста пациента, но это не совсем правильно, так как у вас могут быть большие молодые люди и маленькие пожилые пациенты. Иногда размер определяется площадью поверхности тела. Иногда возрастом. Это переменные величины. Самое надежное физическое измерение  – толщина пациента.

Имеет значение также пол пациента. Важно при оценке риска исследования, какие именно органы вы сканируете. Девочки, например, могут оказаться более чувствительными к радиации из-за ткани молочной железы.

Наконец, какое качество изображения вы хотите получить. Некоторых может устраивать не очень четкое изображение камней в почках, а кто-то чувствует, что для точного диагноза  это не годится.

Мы взяли все эти составляющие и сложили их вместе. Если вы поменяете дозу, изменится не только риск, но и качество изображения.  Все факторы должны интегрально учитываться для конкретного показания, например, для исследования узла в легких у несовершеннолетнего пациента. В результате вы получаете протокол, учитывающий все нюансы.

Чем отличается такой подход к визуализации от традиционного?

Думаю, что большинство профессионалов в области визуализации – радиологи, технологи, медицинские физики, – и сегодня ответственно относятся к своей работе. Специалисты понимают, что мы используем радиацию, которая может нанести вред. Очевидно, что параметры проводимого исследования нужно менять в зависимости от размера тела пациента, что обследования живота можно варьировать в соответствии с тем, что именно предполагаем обнаружить.

Протоколы не всегда учитывают все эти вещи. В них прописан дифференцированный подход в зависимости от показаний. Если вы ищете небольшое поражение печени, вы действуете иначе, чем в поисках камней в почках или обструкции клапана, и так далее. Но остальным факторам мы уделяем гораздо меньше внимания при корректировке протоколов.

Например, часто не делается никакой перенастройки для исследования молодого человека весом 110 фунтов по сравнению с индивидуумом в 250 фунтов. Либо регулировка проводится неправильно, недостаточно учитываются физические параметры пациента.

Мы же просто признали важность всех этих элементов и создали модель, в которой все они совмещены.  Это своего рода дорожная карта для проведения сканирования с минимальным риском в зависимости от того, какое качество изображения вы хотите получить. Это инструмент, избавляющий радиолога от необходимости проводить тонкие вычисления.  Вот, собственно, для чего нужна эта модель.

Насколько мне известно, аналогов среди протоколов нет. Есть различные настройки одного, двух или трех элементов, но интегральный подход не практикуется. Это – просто протоколы производителя оборудования с некоторыми модификациями, разработанными университетскими группами программистов или отдельными людьми.  Или – установленные производителем при инсталляции оборудования в соответствии с запросами и привычками врачей конкретного лечебного учреждения.

Я не говорю, что это плохо. Зачастую протоколы выполняют свою работу довольно хорошо и дают диагностическую информацию при довольно  разумных дозах. Но наша модель лучше. Она говорит: «ОК! За что именно мы отвечаем, и как мы совместим все эти вещи в одном инструменте, с которым мы будем работать по большому количеству  различных показаний?» Это тонкая настройка, причем – без лишней загрузки специалиста.

Можно будет когда-нибудь применить этот количественный подход в программном обеспечении для сканирования?

Конечно! Нужно будет создать больше протоколов. Потребуется интеграция с производителями, чтобы встроить эту модель либо в новое оборудование, либо инсталлировать ее в уже действующую аппаратуру в качестве устанавливаемой программы. На это уйдет какое-то время.

Но сначала специалисты должны принять эту модель. Люди не любят менять что-то без острой необходимости или дополнительной мотивации. Но однажды широкое медицинское сообщество скажет: «Чтобы отвечать за все, что мы делаем, нам необходимо учитывать все элементы. Исследование  должно  быть персонализированным в зависимости от размера тела пациента. Его параметры должны меняться в зависимости от того, какое качество изображения хочет получить радиолог. Можно ли применять одни и те же методики для 15-летней девочки и 15-летнего мальчика?» Но прежде необходимо, чтобы сообщество признало важность всех этих факторов  и двинулось в этом направлении.

Смогут ли алгоритмы глубинного обучения выбирать индивидуальные дозы для КТ сканирования?

Да, конечно. Если машина сможет научиться тому, что умеют люди. Например, если человек просматривает сотню КТ изображений какой-то патологии и обнаруживает некую закономерность, машина на его месте тоже может сказать: «ОК! У них получалось лучше, когда изображение было такое, и у них получалось хуже, когда изображение было иное», – и вычленить все факторы, влияющие на ухудшение и улучшение результата.

Что должно произойти, чтобы визуализация развивалась в этом направлении?

Потребуется определенная командная работа и сотрудничество. Людям необходимо понять, что это не просто радиологи, которые анализируют КТ изображения. Это целое сообщество, которое вносит большой вклад в цифровизацию, в машинное обучение, в IT, в медицинскую физику и так далее. Необходимо также, чтобы подключились производители оборудования.  Если они не будут в команде, перемены произойдут гораздо медленнее.

Мы создали инструмент, позволяющий радиологу без сложных вычислений проводить КТ сканирование детей с минимальной радиационной нагрузкой в учетом основных переменных факторов.