Magnetic resonance imaging in the evaluation of pectus excavatum

Gulishe S. Muzafarova; Музафарова Гулише Серверовна; Gulishe S. Muzafarova; Marina V. Vishnyakova; Вишнякова Марина Валентиновна; Marina V. Vishnyakova; Alexander S. Abramenko; Абраменко Александр Сергеевич; Alexander S. Abramenko; Vladimir A. Kuzmichev; Кузьмичев Владимир Александрович; Vladimir A. Kuzmichev; Vladimir V. Gatsutsyn; Гацуцын Владимир Витальевич; Vladimir V. Gatsutsyn

doi:10.17816/DD568087

Магнитно-резонансная томография при воронкообразной деформации грудной клетки

Авторы: Музафарова Г.С.¹, Вишнякова М.В.¹, Абраменко А.С.¹, Кузьмичев В.А.¹, Гацуцын В.В.¹
Учреждения:
1. Московский областной научно-исследовательский клинический институт имени М.Ф. Владимирского
Выпуск: Том 5, № 2 (2024)
Страницы: 167-177
Раздел: Оригинальные исследования
Статья получена: 07.08.2023
Статья одобрена: 22.03.2024
Статья опубликована: 20.09.2024
URL: https://jdigitaldiagnostics.com/DD/article/view/568087
DOI: https://doi.org/10.17816/DD568087
ID: 568087

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Обоснование. Магнитно-резонансная томография чаще применяется для подтверждения факта наличия воронкообразной деформации грудной клетки, а также для оценки компрессионных изменений сердца на этом уровне.

Цель — прицельная предоперационная оценка воронкообразной деформации грудной клетки по данным магнитно-резонансной томографии.

Материалы и методы. Проведена ретроспективная оценка магнитно-резонансной томографии органов грудной клетки у 38 пациентов (30 мужского пола, 8 женского пола). Средний возраст — 19,9 года (±9 лет).

Магнитно-резонансная томография сердца выполнялась на аппарате General Electric Optima MR450w GEM 1,5 Тл с использованием импульсных последовательностей 2D-FIESTA-C с электрокардиографической синхронизацией с функциональной оценкой состояния левого и правого желудочков. Были получены параметры, необходимые для дальнейшего оперативного лечения пациентов по поводу воронкообразной деформации грудины — индекс Галлера, индекс коррекции, угол ротации грудины.

Проведена статистическая обработка полученных данных, поиск взаимосвязи между индексом Галлера, индексом коррекции, углом ротации грудины и фракцией выброса правого желудочка. Значение p <0,05 считали границей статистической значимости.

Результаты. В 92% случаев у пациентов выявлена умеренная и тяжёлая воронкообразная деформация грудной клетки. При поиске взаимосвязи между значениями индекса Галлера и фракцией выброса правого желудочка не было получено статистически значимой корреляции Пирсона (p=0,777 для значений фракции выброса на вдохе и p=0,798 для значений фракции выброса на выдохе). Среднее значение фракции выброса правого желудочка составило 46%.

При статистическом анализе по мере увеличения индекса Галлера (увеличение степени деформации органов грудной клетки) было отмечено увеличение индекса коррекции (p <0,05). Значения угла ротации грудины, потребовавшие модификации оперативного вмешательства (более 15°), были выявлены у 44,7% пациентов.

Заключение. Магнитно-резонансная томография — высокоинформативный метод диагностики при воронкообразной деформации грудной клетки: без лучевой нагрузки и с возможностью подробной предоперационной оценки патологических изменений.

Получены данные о наличии корреляции между значениями индекса Галлера и индекса коррекции (p <0,05). Кроме того, по данным магнитно-резонансной томографии выявлено уменьшение фракции выброса правого желудочка.

Ключевые слова

воронкообразная деформация грудной клетки, магнитно-резонансная томография, фракция выброса правого желудочка, индекс Галлера, индекс коррекции, угол ротации грудины

Полный текст

ОБОСНОВАНИЕ

Воронкообразная деформация грудной клетки (ВДГК, pectus excavatum) — распространённый дефект развития грудной клетки (частота 1:300–1000 новорождённых), клинические проявления которого наиболее часто манифестируют в 10–12 лет и в период пубертатного возраста [1, 2].

При ВДГК происходит формирование различного по глубине и форме западения грудины и передних отделов рёбер. Предполагается, что деформация грудной клетки является результатом аномального развития рёберных хрящей с их чрезмерным ростом, приводящим к прогрессивному смещению грудины. Изменения максимально выражены на уровне прикрепления к грудине IV–VII рёбер. При смещении грудины кпереди диагностируется вентральный тип изменений — килевидная деформация; при смещении грудины кзади — дорзальный тип или воронкообразная деформация [2].

При ВДГК кроме косметического дефекта происходит смещение органов и структур средостения, а также компрессия лёгочной ткани, что может привести к функциональным изменениям со стороны сердца и лёгких и снижению физической активности [3–6].

Для оценки степени деформации и взаимоотношения изменённой грудной стенки с органами средостения широко используется рентгеновская компьютерная томография благодаря своей широкой доступности и быстроте выполнения исследования [3].

Магнитно-резонансная томография (МРТ) тоже используется для подтверждения факта наличия деформации, а также для оценки возможной компрессии сердца [3]. МРТ не обладает лучевой нагрузкой и позволяет получить аналогичный компьютерной томографии объём диагностических данных о состоянии грудины и рёбер. Однако подробные данные об информативности МРТ в оценке параметров, необходимых для планирования оперативного вмешательства, представлены только в единичных источниках [4].

Учитывая важность определения показаний к хирургическому лечению ВДГК, для оценки степени тяжести патологии используют различные показатели: индекс Галлера, индекс коррекции, определение угла ротации грудины.

Для определения индекса Галлера проводят измерения в аксиальной плоскости сканирования. Вычисляют отношение поперечного размера грудной клетки, которое измеряется как максимальное расстояние между внутренней частью рёбер, к переднезаднему размеру (расстояние между передней поверхностью позвоночника и задней пластинкой грудины) [7]. При ВДГК происходит уменьшение переднезаднего размера вследствие западения грудино-рёберного комплекса, что как следствие проводит к увеличению индекса Галлера [8]. Выделяют следующие значения индекса Галлера [8]:

<2,0 — норма;
2,0–3,2 — мягкая ВДГК;
3,2–3,5 — умеренная ВДГК;
>3,5 — тяжёлая ВДГК.

Показанием к проведению хирургической коррекции ВДГК является индекс Галлера более 3,25.

Индекс коррекции — это отношение ожидаемого увеличения деформации грудной клетки после размещения пластины (в формуле — разница между максимальным размером и имеющимся минимальным размером) к максимальному переднему и заднему размеру внутренней грудной клетки, умноженное на 100. Индекс коррекции относительно недавно стал использоваться в определении тактики лечения пациентов с ВДГК [9].

Изучение угла ротации грудины принципиально для пациентов с ВДГК, так как определение выраженности и направленности угла позволяет корректно далее спланировать ход оперативного вмешательства [10].

ЦЕЛЬ

Провести прицельную оценку ВДГК по данным МРТ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Проведено одноцентровое ретроспективное исследование, включавшее оценку МРТ сердца и органов грудной клетки у 38 пациентов.

Критерии соответствия

Критерии включения в исследование:

обследование пациента по поводу воронкообразной деформации органов грудной клетки;
наличие выполненной МРТ сердца и органов грудной клетки;
наличие информированного согласия.

Критерии исключения:

наличие в организме электронных водителей ритма, металлических элементов;
наличие клаустрофобии;
неадекватное поведение пациента.

Описание медицинского вмешательства

МРТ сердца выполнялась в рамках обследования при подготовке к хирургическому лечению, исследования проводились на аппарате General Electric Optima MR450w GEM 1,5 Тл (GE Healthcare, США) с использованием импульсных последовательностей 2D-FIESTA-C. Протокол исследования с электрокардиографической синхронизацией включал функциональную оценку состояния миокарда левого и правого желудочков. Функциональное исследование проводилось с применением стандартных последовательностей получения киноизображений сердца (balanced gradient echo) в стандартных кардиальных осях (длинные 2- и 4-камерные, короткая 2-камерная). Вычисление фракции выброса правого желудочка проводилось на вдохе и на выдохе в полуавтоматическом режиме (с ручной коррекцией полученных значений).

При выполнении исследования функции сердца также были получены параметры, необходимые для дальнейшего оперативного лечения пациентов по поводу воронкообразной деформации грудины — индекс Галлера, индекс коррекции, угол ротации грудины.

Этическая экспертиза

МРТ сердца выполнялась в рамках предоперационного обследования пациентов по запросу клинических специалистов, поэтому при ретроспективной оценке исследований этическая экспертиза не проводилась.

Статистический анализ

Размер выборки, необходимый для исследования, предварительно не рассчитывался. Была проведена статистическая обработка полученных данных с вычислением средних значений и стандартных отклонений измеряемых параметров. Соответствие распределения количественных признаков нормальному оценивалось при помощи критерия Шапиро–Уилка. Связь количественных признаков оценивали при помощи критериев корреляции Пирсона и Спирмена. Приводили значение коэффициента корреляции, границы 95% доверительного интервала и достигнутое значение p. Оценивали двусторонний уровень значимости. Значение p <0,05 считали границей статистической значимости. Анализ проведён в GraphPad Prism 9 (GraphPad Software, США).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

В рамках ретроспективного исследования был проведён анализ данных МРТ сердца и органов грудной клетки 38 пациентов (30 мужского пола, 8 женского пола). Средний возраст составил 19,9 года (±9 лет).

Индекс Галлера

Мы разделили пациентов по степени выраженности индекса Галлера на 3 подгруппы (рис. 1, табл. 1). Пациенты с мягкой ВДГК далее не подвергались оперативному вмешательству. Пациентам с умеренной и тяжёлой деформациями грудной клетки была выполнена коррекция деформации.

Рис. 1. Магнитно-резонансная томография органов грудной клетки на уровне максимальной деформации: a — индекс Галлера 3,1; b — индекс Галлера 3,3; c — индекс Галлера 5,2.

Таблица 1. Распределение пациентов по значению индекса Галлера

	Воронкообразная деформация грудной клетки
	Мягкая	Умеренная	Тяжёлая
Количество пациентов	3	6	29
Среднее значение индекса Галлера	2,8	3,3	5,1
Стандартное отклонение индекса Галлера	0,4	0,1	1,8

При поиске взаимосвязи между значениями индекса Галлера и фракцией выброса правого желудочка не было получено статистически значимой корреляции Пирсона (p=0,777 для значений фракции выброса на вдохе и p=0,798 для значений фракции выброса на выдохе) (рис. 2, табл. 2). Среднее значение фракции выброса правого желудочка составило 46%.

Рис. 2. Отображение наличия или отсутствия взаимосвязи между изучаемыми параметрами. УГР — угол ротации грудины; ФВ ПЖ — фракция выброса правого желудочка.

Таблица 2. Зависимость между значениями переменных (индекс Галлера и угол ротации грудины) и фракцией выброса правого желудочка на вдохе и выдохе

Переменная	Индекс коррекции	Фракция выброса правого желудочка
Переменная	Индекс коррекции	Вдох	Выдох
Угол ротации грудины	R=0,19 p=0,255	R=0,18 p=0,306	R=0 p=0,99
Индекс Галлера	R=0,7 p <0,001	R=–0,05 p=0,777	R=–0,04 p=0,798

Не было выявлено статистически значимой связи между индексом Галлера и углом ротации грудины (p=0,9489).

Индекс коррекции

Среднее значение индекса коррекции по данным нашего исследования составило 31,5 (±11) (рис. 3). При статистическом анализе по мере увеличения индекса Галлера (увеличение степени деформации органов грудной клетки) было отмечено увеличение индекса коррекции, p <0,05 (рис. 4). Так, среднее значение индекса коррекции для пациентов с мягкой ВДГК составило 13, а для пациентов с умеренной и тяжёлой деформацией — 24 и 35 соответственно.

Рис. 3. Магнитно-резонансная томография органов грудной клетки на уровне максимальной деформации: a — индекс коррекции составляет 7%; b — индекс коррекции составляет 32%.

Рис. 4. Отображение корреляции между значениями индекса Галлера и индекса коррекции (p <0,05).

Не было выявлено статистически значимой связи между углом ротации грудины и индексом коррекции (p=0,35), а также между индексом коррекции и фракцией выброса правого желудочка (p=0,1).

Угол ротации грудины

Важным фактором для определения тактики лечения является угол ротации грудины (рис. 5).

Рис. 5. Магнитно-резонансная томография органов грудной клетки на уровне максимальной деформации: a — угол ротации грудины составляет 14,3°; b — угол ротации грудины составляет 31,1°.

Значимым для проведения оперативного вмешательства являлся угол ≥150° — 44,7% общего количества пациентов (табл. 3). Такое положение грудины требовало нестандартной косой установки корригирующей пластины. Положение осуществлялось «навстречу» острому углу грудины с целью последующего её разворота. Таким образом, если острый угол был направлен вправо, корригирующая пластина проводилась из вышележащего межреберья справа, через пик деформации с подворотом грудины, в нижележащее межреберье слева (рис. 6, a). Частота встречаемости данной ротации составила 86% всех случаев поворота грудины. В случае направления острого угла влево (14% всех случаев) корригирующая пластина проводилась из нижележащего межреберья справа, через пик деформации, в вышележащее межреберье слева (рис. 6, b).

Таблица 3. Распределение пациентов по значениям угла ротации грудины

Угол ротации грудины <15°
Количество пациентов	21
Среднее значение угла	10°
Угол ротации грудины >15°
Количество пациентов	17
Среднее значение угла	26°

Рис. 6. Рентгенологическое исследование органов грудной клетки в прямой проекции после коррекции воронкообразной деформации грудной клетки. Положение пластин при направлении угла: a — вправо; b — влево.

ОБСУЖДЕНИЕ

Традиционно для диагностики и анализа параметров при ВДГК используют метод компьютерной томографии, который повсеместно применяется в связи с его распространённостью и большей доступностью [11]. Очевидный недостаток при рентгеновской компьютерной томографии органов грудной клетки — наличие лучевой нагрузки, на уменьшение которой направлена модификация протоколов сканирования на протяжении последних лет [12].

Метод МРТ менее распространён в диагностике ВДГК и занимает больше времени, однако имеет преимущество в связи с отсутствием лучевой нагрузки и возможностью оценки компрессионных изменений сердца.

При прицельной оценке ВДГК в мировой литературе используется большое количество разнообразных индексов. Один из наиболее часто используемых — это индекс Галлера, предложенный для выделения пациентов, которым необходима хирургическая коррекция деформации. Пороговой величиной данного показателя для операции является значение 3,25. Однако на настоящий момент существуют работы, показывающие возможные проблемы, связанные с использованием только индекса Галлера при планировании оперативного вмешательства. Так, индекс Галлера не коррелирует с возрастом, дальнейшими параметрами оперативного лечения и возможными осложнениями после операции [13]. Кроме того, исследование, посвящённое оценке индекса Галлера среди контрольной группы пациентов и пациентов с ВДГК, показало наличие одинаковых числовых значений в обеих группах (пересечение цифрового результата) в 48% случаев [9].

Подобные результаты говорят о необходимости стандартизации данных и внедрении дополнительных индексов для предоперационной и дальнейшей послеоперационной оценки [9, 13, 14]. Подобным индексом стал индекс коррекции: превышение данного значения более чем на 28% является показанием к операции при условии корреляции с индексом Галлера [15]. Индекс коррекции возможно использовать также для сопоставления с послеоперационными результатами.

Полученные в нашем исследовании значения индексов Галлера, коррекции и угла ротации грудины соответствуют клиническому состоянию пациентов, а также данным мировой литературы, посвящённым предоперационной оценке по компьютерной томографии и МРТ деформации грудной клетки [16, 17].

В нашем исследовании среднее значение фракции выброса правого желудочка у пациентов с ВДГК было снижено и составило 46%. Подобные результаты согласуются с данными литературы о том, что при деформациях отмечено снижение фракции выброса правого желудочка [18–20]. Однако при статистическом анализе не было выявлено взаимосвязи между цифровыми значениями индекса Галлера и фракцией выброса, что может быть обусловлено неравномерным распределением пациентов по выраженности степени деформации и требует дальнейшего изучения.

Ограничения исследования

К ограничениям нашего исследования можно отнести его ретроспективный характер, относительно небольшой размер выборки пациентов и неравномерное распределение пациентов по степени нарастания изменений, а также отсутствие сопоставления с золотым стандартом — компьютерной томографией органов грудной клетки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наше исследование показало, что МРТ является высокоинформативным методом диагностики при ВДГК без лучевой нагрузки с возможностью подробной предоперационной оценки патологических изменений.

Были получены данные о наличии корреляции между значениями индекса Галлера и индекса коррекции (p <0,05).

В нашем исследовании для пациентов с ВДГК было характерно уменьшение фракции выброса правого желудочка. Однако числовые значения не коррелировали с индексом Галлера, что может быть обусловлено ограничениями проведённого исследования.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Наибольший вклад распределён следующим образом: М.В. Вишнякова — концепция и дизайн исследования, редактирование текста; Г.С. Музафарова — написание текста, сбор и обработка материалов; А.С. Абраменко — сбор и обработка материалов; В.А. Кузьмичев, В.В. Гацуцын — концепция исследования, редактирование текста.