Диагностика тромбоэмболии лёгочной артерии по неконтрастной 4D-КТ с использованием количественных показателей перфузии, полученных обработкой изображений

Почему важно быстрее обнаруживать тромбы в лёгких

Тромбоэмболия лёгочной артерии — сгустки крови, которые внезапно блокируют сосуды в лёгких — может привести к смерти в течение нескольких часов, но её симптомы часто имитируют гораздо более распространённые болезни. В настоящее время золотым стандартом для обнаружения таких сгустков является исследование с введением контрастного вещества, которое некоторым пациентам противопоказано. В этом исследовании изучается новый способ выявления опасных тромбов, использующий только стандартные неконтрастные КТ-снимки, снятые в динамике дыхания (вдох и выдох), что потенциально открывает диагностику тромбов для большего числа пациентов и ускоряет принятие решений в загруженных отделениях неотложной помощи.

Обычный скан с скрытой дополнительной информацией

Сегодня большинству пациентов с подозрением на тромбоэмболию лёгочной артерии выполняют КТ-ангиографию лёгких с йодсодержащим контрастом, который подчёркивает сосуды в лёгких. Этот тест быстр и точен, но имеет недостатки: аллергические реакции на контраст, повышенный риск для людей с нарушениями функции почек и дополнительная лучевая нагрузка на грудную клетку — особенно важно для молодых пациентов. Альтернативы, такие как сцинтиграфия или магнитно-резонансная томография, могут быть эффективны, но работают медленнее, доступны не круглосуточно и часто требуют специализированных мощностей. Между тем во многих больницах уже выполняют четырёхмерную КТ (4DCT) — просто серию обычных КТ-изображений лёгких, снятых во время дыхания пациента. Авторы поставили вопрос: не содержат ли эти рутинные неконтрастные снимки достаточно информации о кровотоке в лёгких, чтобы без контраста диагностировать тромбы?

«Прослушивание» кровотока через движение при дыхании

Когда тромб перекрывает лёгочную артерию, участок лёгкого за перекрытием получает гораздо меньше крови. Авторы опирались на предыдущие работы, показывающие, что при тщательном измерении того, как кажущийся «массив» лёгочной ткани меняется между КТ при вдохе и выдохе, можно оценить объём крови, протекающей через каждый участок — величину, известную как перфузия. С помощью инструментов обработки изображений и автоматизированной сети для сегментации долей лёгкого они разделили каждое лёгкое на пять анатомических долей и вычислили, насколько изменилась масса в каждой доле между фазами дыхания. Меньшие изменения соответствовали худшему кровоснабжению. Чтобы сделать результаты пригодными для клиники, исследователи преобразовали эти непрерывные измерения в простой показатель перфузии для каждой доли лёгкого.

Преобразование сложных изображений в простой балл

В исследование вошли 123 пациента из отделения неотложной помощи, у всех из которых в пределах 48 часов были выполнены как обычная КТ-ангиография с контрастом, так и неконтрастная 4D-КТ. Заключения рентгенологов по контрастным сканам использовали в качестве эталона истинного наличия тромбоэмболии. Для каждой из пяти долей каждого пациента авторы искали числовые пороговые значения, которые наилучшим образом разделяли доли с нормальной перфузией и доли с предполагаемыми дефицитами перфузии. Каждая доля, значение перфузии в которой было ниже порога, помечалась как «низкофункционирующая», и эти пять бинарных флагов просто суммировали, получая диагностический счёт от 0 до 5. В этой схеме счёт ниже 2 считался признаком отсутствия эмболии, счёт выше 2 — наличия эмболии, а ровно 2 считался неустановочным. При подходе leave-one-out — тестируя каждого пациента с порогами, выведенными на остальных — модель правильно классифицировала случаи с точностью 72%, чувствительностью 75% (ловя большинство истинных эмболий) и специфичностью 69% (правильно исключая большинство случаев без эмболии) при учёте неустановочных результатов.

Что показывают шаблоны по долям

Помимо общего счёта, команда проанализировала, какие доли лёгких чаще демонстрировали низкую перфузию у пациентов с тромбами. В среднем у пациентов с эмболией четыре из пяти долей имели явно более низкие значения перфузии, чем у тех, у кого тромбов не было, что подтверждает, что метод отражает реальные физиологические изменения. Некоторые шаблоны — специфические сочетания поражённых долей — встречались только у пациентов с эмболией, тогда как другие наблюдались только у пациентов без эмболии. Интересно, что одна доля мало отличалась между группами, и низкая перфузия только в ней часто давала ложную тревогу. Эти наблюдения указывают, что будущие модели могут взвешивать доли по-разному или использовать пространственные шаблоны для дополнительного уточнения предсказаний, особенно по мере появления больших и более разнородных наборов данных.

Перспективы и дальнейшие шаги для более безопасной диагностики тромбов

Для неспециалиста итог таков: работа демонстрирует возможность обнаружения признаков тромбоэмболии лёгочной артерии, используя только неконтрастные КТ и математический анализ, без введения контраста и без «чёрного ящика» искусственного интеллекта. Метод сводит богатые 4D-изображения лёгких к понятному баллу по долям, который врачи могут интерпретировать, и который также может дать честный ответ «не уверен», когда доказательств недостаточно. Хотя пилотное исследование невелико и ограничено артефактами изображений, обнадеживающая чувствительность и специфичность предполагают, что при доработке и валидации на больших наборах снимков с задержкой дыхания этот подход может превратиться в практичный и быстрый инструмент для выявления опасных тромбов у пациентов, у которых сейчас мало безопасных вариантов визуализации.

Цитирование: Kuo, HT., Liu, YK., Chaki, D. et al. Diagnoses of pulmonary embolism from non-contrast 4DCT using image processing-derived quantitative perfusion scores. npj Biomed. Innov. 3, 29 (2026). https://doi.org/10.1038/s44385-026-00065-x

Ключевые слова: тромбоэмболия лёгочной артерии, перфузия лёгких, неконтрастная КТ, 4D-КТ визуализация, экстренная диагностика