RU2620758C1

RU2620758C1 - Method for quantitative determination of microvessels in atherosclerothic plaque of carotid arteries

Info

Publication number: RU2620758C1
Application number: RU2016128440A
Authority: RU
Inventors: Маринэ Мовсесовна Танашян; Анна Николаевна Евдокименко; Андрей Олегович Чечеткин; Людмила Дмитриевна Друина; Татьяна Сергеевна Гулевская
Original assignee: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр неврологии" (ФГБНУ НЦН)
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2017-05-29

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention can be used to detect the number of microvessels (MV) in an atherosclerotic plaque (ASP) of carotid arteries. An ultrasound survey is performed with introduction of a contrast agent and recording of duplex scanning of carotid arteries within no more than 5 minutes. 20 frames are identified which are located at the same distance from each other, starting from the first frame of contrast appearance in the plaque. The ASP area is determined in each frame. The image is magnified 1.5-2 times and the number of MV is visually counted within the allocated plaque area. The MV number is summed up in all frames and divided by the total ASP area in all frames, determining the density of MV location per 1 cm of ASP.

EFFECT: method provides high reliability and accuracy of determination of the microvessels number in the atherosclerotic plaque of the carotid arteries due to objective calculation of the microvessels number, as well as an ability to distinguish microvessels from calcium inclusions.

3 dwg, 3 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к ангионеврологии и сосудистой хирургии, и может быть использовано для количественного расчета микрососудов (МС) в атеросклеротической бляшке (АСБ) сонных артерий с помощью дуплексного сканирования (ДС) с введением контрастного вещества.The invention relates to medicine, in particular to angioneurology and vascular surgery, and can be used for the quantitative calculation of microvessels (MS) in an atherosclerotic plaque (ASB) of the carotid arteries using duplex scanning (DS) with the introduction of a contrast agent.

Атеросклеротическое поражение сонных артерий является ведущей причиной атеротромботического и гемодинамического подтипов ишемического инсульта (Джибладзе Д.Н. Патология сонных артерий и проблема ишемического инсульта (клинические, ультразвуковые и гемодинамические аспекты) / Под ред. Д.Н. Джибладзе. - М.: НИИ неврологии РАМН, 2002. - 207 с.). На сегодняшний день, помимо наличия или отсутствия очаговой неврологической симптоматики, степень стеноза брахиоцефальных артерий остается главным показателем, на основании которого оценивается риск развития острого нарушения мозгового крозообращения и определяется дальнейшая тактика лечения (Национальные рекомендации по ведению пациентов с заболеваниями брахиоцефальных артерий / «Ангиология и сосудистая хирургия». - 2013. - Т. 19 (приложение). - №2). Помимо степени стеноза артерий, как правило, уточняется локализация, протяженность, состояние поверхности и эхоструктура АСБ. Данная информация играет важную роль при определении как показаний к реконструктивному хирургическому вмешательству, так и вида его выполнения.Atherosclerotic lesions of the carotid arteries are the leading cause of atherothrombotic and hemodynamic subtypes of ischemic stroke (Dzhibladze D.N. Pathology of the carotid arteries and the problem of ischemic stroke (clinical, ultrasound and hemodynamic aspects) / Edited by D.N. Dzhibladze. - M.: Research Institute of Neurology RAMS, 2002 .-- 207 p.). Today, in addition to the presence or absence of focal neurological symptoms, the degree of stenosis of the brachiocephalic arteries remains the main indicator, on the basis of which the risk of developing acute cerebrovascular accidents is assessed and further treatment tactics are determined (National guidelines for the management of patients with diseases of the brachiocephalic arteries / “Angiology and Vascular surgery. ”- 2013. - T. 19 (appendix). - No. 2). In addition to the degree of arterial stenosis, as a rule, the localization, extent, surface condition and echostructure of the ASB are specified. This information plays an important role in determining both indications for reconstructive surgery and the type of its implementation.

Известно, что формирование АСБ происходит в несколько этапов. В результате прогрессирования патологического процесса в участках отложения липидов разрастается молодая соединительная ткань, что ведет к образованию фиброзных бляшек, в центре которых формируется липидное ядро, представляющее собой скопление атгроматозных масс (липидно-белкового детрита). Вокруг липидного ядра возникает зона соединительной ткани, богатая клеточными элементами (макрофагами, пенистыми и гладкомышечными клетками, Т-лимфоцитами), коллагеном и эластическими волокнами (Верещагин Н.В., Моргунов В.А., Гулевская Т.С. Патология головного мозга при атеросклерозе и артериальной гипертонии / Под ред. Н.В. Верещагина, В.А. Моргунова, Т.С. Гулевской. - М.: Медицина, 1997. - 288 с.). В то же время происходит васкуляризация очага атеросклеротнческого поражения.It is known that the formation of CRS occurs in several stages. As a result of the progression of the pathological process, young connective tissue grows in the areas of lipid deposition, which leads to the formation of fibrous plaques, in the center of which a lipid core is formed, which is an accumulation of atgromatous masses (lipid-protein detritus). Around the lipid core there is a zone of connective tissue rich in cellular elements (macrophages, foamy and smooth muscle cells, T-lymphocytes), collagen and elastic fibers (Vereshchagin N.V., Morgunov V.A., Gulevskaya T.S. Brain pathology with atherosclerosis and arterial hypertension / Edited by N.V. Vereshchagin, V.A. Morgunov, and T.S. Gulevskoy. - M .: Medicine, 1997. - 288 p.). At the same time, there is a vascularization of the site of atherosclerotic lesion.

Сеть МС (vasa vasorum), окружающих сосуд, необходима для его нормального роста и развития. Однако эти же МС могут иметь значимую роль в развитии патологических процессов, в частности при атеросклеротическом поражении. Наличие новообразованных кровеносных сосудов в АСБ является новым маркером и важным прогностическим фактором ее нестабильности, который может быть связан с развитием симптомов острых нарушений мозгового кровотока. Согласно существующей гипотезе, в растущей АСБ диффузия кислорода уменьшается, что стимулирует ангиогенные факторы роста. Образованные новые сосуды внутри бляшки имеют незрелую структуру. Отсутствие перицитов в этих сосудах может привести к их разрыву с развитием кровоизлияний в бляшке, образованием участков изъязвлений и надрывов покрышки, и, как следствие, попаданию атероматозных масс в кровоток с эмболизацией артерий головного мозга (Alonso A., Artemis D., Hennerici M.G. Molecular Imaging of Carotid Plaque Vulnerability. Cerebrovasc Dis, 2015, vol. 39, №1, pp. 5-12). To есть основным фактором, лежащим в основе трансформации стабильной АСБ в нестабильную, является нарушение целостности ее структуры (Шевченко О.П., Мишнев О.Д., Шевченко А.О. и др. Ишемическая болезнь сердца, М, 2005). На современном этапе весьма важным направлением в оценке нестабильности АСБ, а следовательно, в коррекции стратегии профилактики инсульта является разработка методов как качественного, так и количественного определения МС в структуре АСБ.The network of MS (vasa vasorum) surrounding the vessel is necessary for its normal growth and development. However, these same MSs can have a significant role in the development of pathological processes, in particular with atherosclerotic lesions. The presence of newly formed blood vessels in ASB is a new marker and an important prognostic factor for its instability, which may be associated with the development of symptoms of acute cerebral blood flow disorders. According to the existing hypothesis, in growing ASB, oxygen diffusion decreases, which stimulates angiogenic growth factors. New vessels formed inside the plaque have an immature structure. The absence of pericytes in these vessels can lead to their rupture with the development of hemorrhages in the plaque, the formation of ulceration sites and tears of the tire, and, as a result, the entry of atheromatous masses into the bloodstream with embolization of the arteries of the brain (Alonso A., Artemis D., Hennerici MG Molecular Imaging of Carotid Plaque Vulnerability. Cerebrovasc Dis, 2015, vol. 39, No. 1, pp. 5-12). That is the main factor underlying the transformation of stable ASB into unstable, is a violation of the integrity of its structure (Shevchenko O.P., Mishnev O. D., Shevchenko A.O. et al. Coronary heart disease, M, 2005). At the present stage, a very important direction in assessing the instability of CRS, and therefore, in correcting the strategy for the prevention of stroke, is the development of methods for both qualitative and quantitative determination of MS in the structure of CRS.

Известен метод определения гистотопографического распределения новообразованных сосудов в АСБ артерий, в том числе и сонных, путем иммуногистохимического метода с применением стандартной методики: окраски гематоксилином и эозином, орсеином, импрегнации серебром. Для определения новообразованных сосудов использовали - CD 105 (эндоглин). Данный метод эффективен для определения новообразованных сосудов в АСБ и является чувствительным маркером новообразованных эндотелиальных клеток, эффективным показателем активации и пролиферации МС в бляшках (Мунтяну А.И., Райка М., Зота Е.Г. Иммуногистохимическое изучение роли мастоцитов и макрофагов в процессе ангиогенеза в атеросклеротических бляшках у пациентов с метаболическим синдромом. Архив патологии, Издательство Медиа Сфера (Москва), 2016, т. 78, №2, с. 19-28). Однако выполнение данного метода возможно только после хирургического удаления бляшки из сонных артерий, что не позволяет его использовать как метода оценки нестабильности АСБ на дооперационном этапе, а следовательно, в определении риска развития ишемического инсульта.A known method for determining the histotopographic distribution of newly formed vessels in the ASB of arteries, including the carotid, by the immunohistochemical method using standard methods: staining with hematoxylin and eosin, orsein, impregnation with silver. To determine the newly formed vessels used - CD 105 (endoglin). This method is effective for detecting newly formed vessels in ASB and is a sensitive marker of newly formed endothelial cells, an effective indicator of activation and proliferation of MS in plaques (Munteanu A.I., Raika M., Zota E.G. Immunohistochemical study of the role of mast cells and macrophages in the process of angiogenesis in atherosclerotic plaques in patients with metabolic syndrome. Pathology Archive, Media Sphere Publishing House (Moscow), 2016, v. 78, No. 2, pp. 19-28). However, the implementation of this method is possible only after surgical removal of the plaque from the carotid arteries, which does not allow it to be used as a method for assessing ASB instability at the preoperative stage, and therefore, in determining the risk of developing ischemic stroke.

Другим способом определения неоваскуляризации в АСБ является ультразвуковой метод с введением эхоконтрастного вещества, основными преимуществами которого является малоинвазивность, безопасность и проведение на дооперационном этапе. Вводимые в кровь микропузырьки, заполненные инертным газом, под воздействием ультразвуковой волны демонстрируют особенные акустические свойства, а именно дают сильное отражение ультразвукового сигнала в отличие от эритроцитов и тканей. Микропузырыеи с током крови распределяются в организме так же, как эритроциты, а их размеры препятствуют выходу из сосудистого русла, поэтому вводимый препарат контрастирует исключительно сосуды. Появление мелкоточечных гиперэхогенных сигналов в структуре АСБ указывает на наличие МС. Существуют несколько подходов к оценке неоваскуляризации в структуре АСБ. Для определения степени неоваскуляризации используется градация шкалы от 0 до 3, где 0 - это ее отсутствие, 1 - умеренная степень, 2 - средняя степень и 3 - выраженная степень (Assaf Hoogi, Dan Adam, Aaron Hoffman, Hedviga Kerner, Shimon Reisner, Diana Gaitini Carotid Plaque Vulnerability: Quantification of Neovascularization on Contrast-Enhanced Ultrasound With Histopathologic Correlation. American Journal of Roentgenology. 2011; 196: 431-436). Метод основан на визуальной оценке, где учитывается лишь приблизительное количество МС. Сопоставление с данными патоморфологии заключалось в подтверждении наличия МС в срезах бляшки, определении площади, занимаемой МС, а также в вычислении отношения указанной площади к площади всей АСБ. При этом оценка происходит визуально, не разграничивая МС от участков кальция, который также дает высокоинтенсивный ультразвуковой сигнал. Поэтому очевидным недостатком метода является низкая точность в определении количества МС.Another way to determine neovascularization in ASB is the ultrasound method with the introduction of an echo-contrast substance, the main advantages of which are minimally invasive, safe and preoperative. Microbubbles introduced into the blood, filled with an inert gas, exhibit special acoustic properties under the influence of an ultrasonic wave, namely, they give a strong reflection of the ultrasonic signal in contrast to red blood cells and tissues. Microbubbles with blood flow are distributed in the body in the same way as red blood cells, and their size prevents the exit of the vascular bed, therefore, the administered drug contrasts exclusively with the vessels. The appearance of small-dot hyperechoic signals in the structure of the ASB indicates the presence of MS. There are several approaches to assessing neovascularization in the structure of CRS. To determine the degree of neovascularization, a scale gradation from 0 to 3 is used, where 0 is its absence, 1 is a moderate degree, 2 is an average degree and 3 is a pronounced degree (Assaf Hoogi, Dan Adam, Aaron Hoffman, Hedviga Kerner, Shimon Reisner, Diana Gaitini Carotid Plaque Vulnerability: Quantification of Neovascularization on Contrast-Enhanced Ultrasound With Histopathologic Correlation. American Journal of Roentgenology. 2011; 196: 431-436). The method is based on visual assessment, where only an approximate amount of MS is taken into account. Comparison with the data of pathomorphology consisted in confirming the presence of MS in plaque slices, determining the area occupied by MS, as well as in calculating the ratio of the indicated area to the area of the entire ASB. In this case, the assessment occurs visually, without differentiating the MS from the areas of calcium, which also gives a high-intensity ultrasonic signal. Therefore, an obvious drawback of the method is the low accuracy in determining the amount of MS.

Наиболее близким техническим решением заявленного изобретения является способ выявления МС путем проведения дуплексного сканирования с введением контрастного вещества и построения кривой время-интенсивность. При этом выбирают подходящий кадр, на котором определяют зоны интереса и обводят их, после чего происходит автоматическое построение кривой. Зонами интереса являются просвет сосуда с контрастным препаратом, ядро АСБ и участки бляшки с повышением интенсивности сигнала от МС. Считается, что интенсивность выше в бляшках у симптомных больных в сравнении с асимптомными, что выражается в разных числовых значениях на кривой (Kozue Saito M.D., Kazuyuki Nagatsuka M.D. et al; Contrast-Enhanced Ultrasound for the Evaluation of Neovascularization in Atherosclerotic Carotid Artery Plaques, Stroke., 2014, 45: 3073-3075). Недостатками данного способа является низкая точность. Во-первых, отмечается вся область повышения интенсивности, без выделения кальция, поэтому результат будет завышен. Во-вторых, полученный результат выражается в дБ, при этом конкретное количество МС не подсчитывается, что дает лишь косвенное представление о степени неоваскуляризации.The closest technical solution of the claimed invention is a method for detecting MS by performing duplex scanning with the introduction of a contrast medium and constructing a time-intensity curve. At the same time, a suitable frame is selected, on which zones of interest are determined and circled, after which the curve is automatically constructed. Areas of interest are the lumen of the vessel with a contrast agent, the core of the ASB, and plaque regions with increasing signal intensity from the MS. It is believed that the intensity is higher in plaques in symptomatic patients compared with asymptomatic, which is expressed in different numerical values on the curve (Kozue Saito MD, Kazuyuki Nagatsuka MD et al; Contrast-Enhanced Ultrasound for the Evaluation of Neovascularization in Atherosclerotic Carotid Artery Plaques, Stroke ., 2014, 45: 3073-3075). The disadvantages of this method is the low accuracy. Firstly, the entire area of increase in intensity is noted, without calcium release, so the result will be overestimated. Secondly, the result obtained is expressed in dB, while a specific amount of MS is not calculated, which gives only an indirect idea of the degree of neovascularization.

Технический результат заявленного технического решения заключается в высокой достоверности и точности определения микрососудов в атеросклеротической бляшке сонных артерий.The technical result of the claimed technical solution lies in the high reliability and accuracy of the determination of microvessels in the atherosclerotic plaque of the carotid arteries.

Технический результат достигается тем, что количественное определение МС в АСБ сонных артерий проводят путем ДС сканирования с введением контрастного вещества, при этом в процессе ДС осуществляют запись кинопетли изображения сонных артерий в течение не более 5 мин, затем выявляют 20 кадров, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, начиная с первого кадра появления контрастного вещества в бляшке, определяют площадь АСБ на каждом кадре, после чего изображение увеличивают в 1,5-2 раза и визуально подсчитывают количество МС в пределах выделенной площади атеросклеротической бляшки, после этого суммируют количество МС на всех кадрах и делят на суммарную площадь АСБ на всех кадрах, определяя количество МС на 1 см² АСБ.The technical result is achieved by the fact that the quantitative determination of MS in the ASB of the carotid arteries is carried out by DS scanning with the introduction of a contrast agent, while in the process of DS, a film loop of the image of the carotid arteries is recorded for no more than 5 minutes, then 20 frames located at the same distance are detected from a friend, starting from the first frame of the appearance of contrast medium in the plaque, the area of ASB in each frame is determined, after which the image is enlarged 1.5-2 times and the number of MS in crystals selected area of an atherosclerotic plaque, then summed amount MS on all frames and divided by the total area of CRSs for all frames, determining the number of MS to 1 ^cm2 CRS.

В заявленном способе разработан новый подход к оценке неоваскуляризации АСБ, определяемой при проведении ДС с введением контрастного вещества, состоящий в расчете абсолютного количества МС на 1 см² бляшки. Методика количественного расчета неоваскуляризации бляшки осуществляется следующим образом.In the inventive method, a new approach is developed to assess the neovascularization of ASB, determined when performing DS with the introduction of a contrast agent, consisting in calculating the absolute amount of MS per 1 cm ² plaque. The method of quantitative calculation of plaque neovascularization is as follows.

1. Первым этапом проводят ДС сонных артерий на ультразвуковом приборе, имеющем высокое разрешение в В-режиме, линейным датчиком для оценки периферических сосудов (в нашем случае прибор Philips iU22, датчик L9-3) с оценкой структуры, протяженности и поверхности атеросклеротической бляшки, а также степени стеноза сосуда, к которому она приводит.1. The first stage is the DS of the carotid arteries on an ultrasound device with a high resolution in B-mode, a linear sensor for assessing peripheral vessels (in our case, the Philips iU22 device, sensor L9-3) with an assessment of the structure, extent and surface of the atherosclerotic plaque, and also the degree of stenosis of the vessel to which it leads.

2. Затем во время проведения ДС в меню прибора активируют специальный режим работы с контрастным веществом с низким механическим индексом (в нашем приборе опция Contrast General, МИ 0,06). Это позволяет сохранять целостность микропузырьков контрастного вещества на время, необходимое для проведения диагностической процедуры (до 15 мин).2. Then, during the DS, a special mode of operation with a contrast medium with a low mechanical index is activated in the instrument menu (in our device, the option is Contrast General, MI 0.06). This allows you to maintain the integrity of the microbubbles of the contrast medium for the time required for the diagnostic procedure (up to 15 min).

3. Далее на экран ультразвукового прибора в продольной плоскости сканирования выводят два одинаковых изображения зоны интереса (сонные артерии в месте локализации АСБ), работающих в разных режимах сканирования: на одном в В-режиме, на втором в режиме получения потока крови с контрастом.3. Next, two identical images of the zone of interest (carotid arteries at the localization of the ASB) operating in different scanning modes are displayed on the screen of the ultrasound device in the longitudinal plane of the scan: one in the B-mode, the second in the mode of obtaining blood flow with contrast.

4. Затем через предварительно установленную бранюлю в подкожную вену руки болюсно вводят 2,4 мл контрастного препарата SonoVue, состоящего из микропузырьков, заполненных высокомолекулярным инертным газом гексофторидом серы, и следом болюсно вводят 5 мл 0,9% физиологического раствора.4. Then, 2.4 ml of SonoVue contrast medium, consisting of microbubbles filled with a high molecular weight inert gas of sulfur hexofluoride, are bolus injected into the saphenous vein of the arm through a pre-installed branelyula and then 5 ml of 0.9% saline are bolus injected.

5. После появления гиперэхогенного сигнала от контраста, заполняющего просвет сосудистого русла, и получения четкого изображения контура АСБ путем регулировки интенсивности в серой шкале, направление оси ультразвукового луча устанавливают на боковой край сонных артерий (бифуркация общей сонной и устье внутренней сонной артерии) в месте локализации АСБ. Далее, не смещая датчик с установленного места, медленно производят наклон датчика по направлению к противоположному краю сосудов, что позволяет сканировать всю толщу АСБ в продольной плоскости сканирования. Меняя пошагово угол ультразвукового луча, проводят задержку на каждой новой плоскости сканирования на 5-10 с, что дает возможность при последующей обработке данных исследовать наличие МС в разных ультразвуковых срезах. В процессе дуплексного сканирования запись кинопетли изображения сонных артерий проводят в течение 3-5 мин (оптимальное время четкого заполнения просвета сосуда микропузырьками) с момента введения контрастного средства. Выявляют 20 кадров, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, начиная с первого кадра появления контрастного вещества в бляшке (см. Фиг. 1). Далее определяют площадь атеросклеротической бляшки на каждом кадре.5. After the appearance of a hyperechoic signal from the contrast filling the lumen of the vascular bed, and obtaining a clear image of the ASB contour by adjusting the intensity in the gray scale, the direction of the axis of the ultrasound beam is set on the lateral edge of the carotid arteries (bifurcation of the common carotid and the mouth of the internal carotid artery) at the location ASB. Further, without displacing the sensor from the installed place, the sensor is slowly tilted towards the opposite edge of the vessels, which allows you to scan the entire thickness of the ASB in the longitudinal plane of the scan. By varying the angle of the ultrasonic beam step by step, a delay on each new scan plane is carried out for 5-10 s, which makes it possible to investigate the presence of MS in different ultrasound sections during subsequent data processing. In the process of duplex scanning, the cineloop recording of the image of the carotid arteries is carried out for 3-5 minutes (the optimal time for clearly filling the lumen of the vessel with microbubbles) from the moment the contrast medium is introduced. Identify 20 frames located at the same distance from each other, starting from the first frame of the appearance of contrast medium in the plaque (see Fig. 1). Next, determine the area of atherosclerotic plaques in each frame.

6. После окончания исследования с контрастным веществом сохраненные данные переносят с ультразвукового прибора через сетевой кабель на персональный компьютер, оснащенный рабочей станцией с программным обеспечением QLAB, где в специализированном режиме VPQ (количественный анализ сосудистых бляшек) с покадровой записью видеоклипа производят количественный подсчет МС в структуре АСБ.6. After the study with contrast medium is completed, the stored data is transferred from the ultrasound device through a network cable to a personal computer equipped with a workstation with QLAB software, where in the specialized VPQ mode (quantitative analysis of vascular plaques) with frame-by-frame recording of a video clip, the MS is quantified in the structure ASB.

7. Для оценки количества МС выбирают каждый N-й кадр, где N = номер последнего кадра - номер 1 кадра с момента появления пузырьков в АСБ)/ 20. Полученную величину округляют до целого числа. При этом анализируют 20 кадров.7. To estimate the number of MSs, each Nth frame is selected, where N = number of the last frame — frame number 1 from the moment bubbles appear in the ASB) / 20. The resulting value is rounded to the nearest whole number. At the same time, 20 frames are analyzed.

8. На каждом из 20-ти кадров вручную обводят контур АСБ (см. фиг 2), после чего программное обеспечение QLAB автоматически определяет площадь выделенного фрагмента в квадратных сантиметрах (см²). Затем изображение увеличивают в 1,5-2 раза, что позволяет различить ветвление МС (см. фиг. 3), а именно их ход, после чего визуально рассчитывают их количество в пределах выделенного фрагмента. МС выглядят как мелкоточечные гиперэхогенные включения в структуре АСБ. Для того чтобы отличить МС от включений кальция, имеющих сходную с МС интенсивность свечения при ультразвуковом исследовании с контрастированием, используют соседние кадры: сосуд ветвится, в то время как кальций постоянно находится на одном месте.8. On each of the 20 frames, the ASB loop is manually circled (see FIG. 2), after which the QLAB software automatically determines the area of the selected fragment in square centimeters (cm ² ). Then the image is enlarged by 1.5-2 times, which makes it possible to distinguish the branching of the MS (see Fig. 3), namely their course, after which their number is visually calculated within the selected fragment. MSs look like small-dot hyperechoic inclusions in the structure of ASB. In order to distinguish MS from calcium inclusions, which have a luminous intensity similar to that of MS in contrast-enhanced ultrasound, neighboring frames are used: the vessel branches, while calcium is constantly in one place.

9. Суммарное количество МС на всех 20-ти кадрах делят на сумму площадей АСБ на этих же 20-ти кадрах, получая в результате количество МС на 1 см² бляшки.9. The total number of MS in all 20 frames is divided by the sum of the ASB areas in the same 20 frames, resulting in the number of MS per 1 cm ² plaque.

Каротидная эндартерэктомия была выполнена 20-ти пациентам после проведения как стандартного ДС, так и с введением контрастного вещества SonoVue. Во всех 20 случаях была выполнена количественная оценка плотности расположения МС в АСБ заявленным ультразвуковым и гистохимическим методом с помощью световой микроскопии.Carotid endarterectomy was performed in 20 patients after both standard DS and SonoVue contrast medium. In all 20 cases, a quantitative assessment of the density of the MS in the ASB was performed by the claimed ultrasonic and histochemical methods using light microscopy.

Для гистохимического исследования, выделенные после каротидной эндартерэктомии, бляшки разрезали на поперечные блоки шириной 2-4 мм, фиксировали в 10% растворе формалина и заливали в парафин. С полученных парафиновых блоков делали срезы толщиной 4 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином, а также по методу ван Гизона. Каждый окрашенный препарат сканировали с использованием сканера Aperio АТ2 при увеличении 40х. На полученных изображениях обводили площадь бляшки, определяли диаметр всех расположенных в бляшке МС и подсчитывали количество всех МС, а также МС различного диаметра на 1 см бляшки. Была обнаружена значимая прямая зависимость между результатами заявленного ультразвукового исследования и данными морфологического исследования, касающимися плотности МС диаметром >30 мкм, >40 мкм, >50 мкм, >60 мкм, >70 мкм и >80 мкм в бляшке (см. таблицу 1).For histochemical studies, plaques isolated after carotid endarterectomy, plaques were cut into transverse blocks 2-4 mm wide, fixed in 10% formalin solution and embedded in paraffin. Sections of 4 μm thickness were made from the obtained paraffin blocks, which were stained with hematoxylin and eosin, as well as according to the van Gieson method. Each stained preparation was scanned using an Aperio AT2 scanner at a magnification of 40x. The plaque area was drawn on the obtained images, the diameter of all the MSs located in the plaque was determined, and the number of all MSs, as well as MSs of different diameters per 1 cm of the plaque, was counted. A significant direct correlation was found between the results of the claimed ultrasound examination and the morphological data regarding the density of MS with a diameter of> 30 μm,> 40 μm,> 50 μm,> 60 μm,> 70 μm and> 80 μm in the plaque (see table 1) .

Кроме того, абсолютные значения количества МС, как правило, находились вблизи величины плотности МС диаметром >30 мкм в бляшке, определенной при морфологическом исследовании. Таким образом, заявленный способ ДС с контрастированием может быть надежным методом обнаружения МС диаметром более 30 мкм в АСБ.In addition, the absolute values of the amount of MS, as a rule, were near the density of MS with a diameter of> 30 μm in a plaque determined by morphological examination. Thus, the claimed method of DS with contrast can be a reliable method for detecting MS with a diameter of more than 30 microns in the ASB.

Примеры осуществления способа.Examples of the method.

Пример 1.Example 1

Пациент А., 62 лет. Диагноз: Атеросклероз брахиоцефальных артерий. Дисциркуляторная энцефалопатия. Артериальная гипертония.Patient A., 62 years old. Diagnosis: Atherosclerosis of the brachiocephalic arteries. Encephalopathy. Arterial hypertension.

ДС сонных артерий слева: в бифуркации общей сонной артерии с переходом на устье внутренней сонной артерии визуализируется концентрической формы, гетерогенная с преобладанием гипоэхогенного компонента атеросклеротическая бляшка с ровной поверхностью, протяженностью 18 мм, стеноз общей сонной артерии (ОСА) 50-55%, внутренней сонной артерии (ВСА) 70-75%.DS of the carotid arteries on the left: in the bifurcation of the common carotid artery with a transition to the mouth of the internal carotid artery, a concentric form is visualized, heterogeneous with a predominance of the hypoechoic component, an atherosclerotic plaque with a flat surface, 18 mm long, stenosis of the common carotid artery (OCA) 50-55%, internal carotid arteries (ICA) 70-75%.

ДС с введением контрастного вещества «Соновью»: гиперэхогенный сигнал от контраста в просвете сонных артерий зарегистрирован на 11 секунде от момента введения. На 18 секунде визуализируются первые микрососуды в виде мелкоточечных гиперэхогенных сигналов в АСБ (кадр 238). Запись кинопетли прекращена через 3 мин 45 с в связи с ослаблением гиперэхогенного сигнала от контраста.DS with the introduction of a contrast agent "Sonovia": hyperechoic signal from the contrast in the lumen of the carotid arteries was recorded at 11 seconds from the time of introduction. At 18 seconds, the first microvessels are visualized in the form of small-dot hyperechoic signals in the ASB (frame 238). Cineloop recording was stopped after 3 min 45 s due to weakening of the hyperechoic signal from contrast.

Всего получено 2206 кадров. Начиная с первого кадра появления контраста в бляшке, фиксируем МС. В данном случае это 238 кадр. Таким образом, при выделении 20 кадров учитывается 1968 кадров (2206-238). Для вычисления количества МС выбрано 20 кадров, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Первым анализируемым кадром является кадр 238 (момент появления контраста в АСБ). Каждый следующий кадр отстоит от предыдущего на величину N, равную 1968 (общее количество учитываемых кадров) / 20=98,4=98 (округленная величина). В итоге анализируются следующие кадры: 238, 336, 434, 532, 630, 728, 826, 924, 1022, 1120, 1218, 1316, 1414, 1512, 1610, 1708, 1806, 1904, 2002, 2100.A total of 2206 frames were received. Starting from the first frame of the appearance of contrast in the plaque, we fix the MS. In this case, it is 238 frames. Thus, when allocating 20 frames, 1968 frames (2206-238) are taken into account. To calculate the number of MS selected 20 frames located at the same distance from each other. The first frame to be analyzed is frame 238 (the moment the contrast appears in the ASB). Each next frame is separated from the previous one by an amount N equal to 1968 (total number of frames taken into account) / 20 = 98.4 = 98 (rounded value). As a result, the following frames are analyzed: 238, 336, 434, 532, 630, 728, 826, 924, 1022, 1120, 1218, 1316, 1414, 1512, 1610, 1708, 1806, 1904, 2002, 2100.

На первом 238 кадре и далее также на последующих кадрах визуально обводят контуры АСБ и автоматически вычисляют их площади. Затем изображение увеличивают в 1,5 раза и посчитывают количество МС, в каждом из 20-ти кадров. Результаты исследований указаны в таблице 2.At the first 238 frame and further also at subsequent frames, the contours of the ASB are visually circled and their areas are automatically calculated. Then the image is increased by 1.5 times and the number of MSs is calculated in each of 20 frames. The research results are shown in table 2.

Проведено суммирование количества МС на выбранных кадрах и поделено на сумму площадей бляшки в этих кадрах. В результате получена величина количества МС на 1 см АСБ: (6+8+12+9+7+5+4+9+7+5+5+4+6+8+11+7+8+4+5+6)/(0,43+0,40+0,38+0,46+0,35+0,36+0,38+0,37+0,31+0,30+0,45+0,33+0,34+0,32+0,41+0,44+0,39+0,42+0,40+0,36)=136/7,6=17,89. Далее полученное значение округлено до целого числа - 18 МС на 1 см² АСБ.The number of MS in the selected frames was summed and divided by the sum of the plaque areas in these frames. As a result, the quantity of MS per 1 cm of ASB was obtained: (6 + 8 + 12 + 9 + 7 + 5 + 4 + 9 + 7 + 5 + 5 + 4 + 6 + 8 + 11 + 7 + 8 + 4 + 5 + 6) / (0.43 + 0.40 + 0.38 + 0.46 + 0.35 + 0.36 + 0.38 + 0.37 + 0.31 + 0.30 + 0.45 + 0, 33 + 0.34 + 0.32 + 0.41 + 0.44 + 0.39 + 0.42 + 0.40 + 0.36) = 136 / 7.6 = 17.89. Further, the resulting value is rounded to the nearest whole number - 18 MS per 1 cm ² ASB.

Пример 2.Example 2

Пациент С., 57 лет. Диагноз: Атеросклероз брахиоцефальных артерий, артерий нижних конечностей. Хроническая ишемия нижних конечностей III. Артериальная гипертония.Patient S., 57 years old. Diagnosis: Atherosclerosis of the brachiocephalic arteries, lower limb arteries. Chronic lower limb ischemia III. Arterial hypertension.

ДС сонных артерий справа: в бифуркации общей сонной артерии с переходом на устье внутренней сонной артерии визуализируется концентрической формы, гетерогенная с преобладанием гипоэхогенного компонента, гиперэхогенными включениями и с небольшими участками кальциноза атеросклеротической бляшки с ровной поверхностью, протяженностью 18 мм, стеноз ОСА 35-40%, ВСА 75-80%.DS of the carotid arteries on the right: in the bifurcation of the common carotid artery with a transition to the mouth of the internal carotid artery, a concentric form is visualized, heterogeneous with a predominance of the hypoechoic component, hyperechoic inclusions and with small areas of calcification of the atherosclerotic plaque with a flat surface, 18 mm in length, OCA stenosis of 35-40% , ICA 75-80%.

ДС с введением контрастного вещества «Соновью»: гиперэхогенный сигнал от контраста в просвете сонных артерий зарегистрирован на 6 секунде от момента введения. На 10 секунде визуализированы первые микрососуды в виде мелкоточечных гиперэхогенных сигналов в структуре АСБ. Запись кинопетли прекращена через 4 мин в связи с ослаблением гиперэхогенного сигнала от контраста.DS with the introduction of a contrast agent “Sonovia”: a hyperechoic signal from contrast in the lumen of the carotid arteries was recorded at 6 seconds from the time of administration. At 10 seconds, the first microvessels were visualized in the form of small-dot hyperechoic signals in the structure of the ASB. The recording of the cine loop is stopped after 4 minutes due to the weakening of the hyperechoic signal from the contrast.

Всего получено 2205 кадров. Начиная с первого кадра появления контраста в бляшке, фиксируем МС. В данном случае это 152 кадр. Таким образом, при выделении 20 кадров учитывается 2053 кадра (2205-152). Для вычисления количества МС выбрано 20 кадров, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Первым анализируемым кадром является кадр 152 (момент появления контраста в АСБ). Каждый следующий кадр отстоит от предыдущего на величину N, равную 2053 (общее количество учитываемых кадров) / 20=103. В итоге анализируются следующие кадры: 152, 255, 358, 461, 564, 667, 770, 873, 976, 1079, 1182, 1285, 1388, 1491, 1594, 1697, 1800, 1903, 2006, 2109.A total of 2205 frames were received. Starting from the first frame of the appearance of contrast in the plaque, we fix the MS. In this case, it is 152 frames. Thus, when selecting 20 frames, 2053 frames (2205-152) are taken into account. To calculate the number of MS selected 20 frames located at the same distance from each other. The first frame to be analyzed is frame 152 (the moment the contrast appears in the ASB). Each next frame is separated from the previous one by an amount N equal to 2053 (total number of frames taken into account) / 20 = 103. As a result, the following frames are analyzed: 152, 255, 358, 461, 564, 667, 770, 873, 976, 1079, 1182, 1285, 1388, 1491, 1594, 1697, 1800, 1903, 2006, 2109.

На первом 152 кадре и далее также на последующих кадрах визуально обводят контуры АСБ и автоматически вычисляют их площади. Затем изображение увеличивают в 2 раза и подсчитывают количество микрососудов, в каждом из 20-ти кадров. Результаты исследований указаны в таблице 3.In the first 152 frame and further also in subsequent frames, the ASB contours are visually circled and their areas are automatically calculated. Then the image is enlarged by 2 times and the number of microvessels is counted, in each of 20 frames. The research results are shown in table 3.

Проведено суммирование количества МС на выбранных кадрах и поделено на сумму площадей бляшки в этих кадрах. В результате получена величина количества сосудов на 1 см² АСБ: (4+8+6+5+1+3+3+4+5+4+2+4+3+6+4+5+3+2+2+1)/(0,18+0,17+0,11+0,11+0,10+0,12+0,13+0,13+0,12+0,11+0,12+0,13+0,11+0,14+0,15+0,13+0,17+0,11+0,13+0,14)=75/2,61=28,73. Далее полученное значение округлено до целого числа - 29 МС на 1 см² АСБ.The number of MS in the selected frames was summed and divided by the sum of the plaque areas in these frames. As a result, the value of the number of vessels per 1 cm ² ASB was obtained: (4 + 8 + 6 + 5 + 1 + 3 + 3 + 4 + 5 + 4 + 2 + 4 + 3 + 6 + 4 + 5 + 3 + 2 + 2 +1) / (0.18 + 0.17 + 0.11 + 0.11 + 0.10 + 0.12 + 0.13 + 0.13 + 0.12 + 0.11 + 0.12 + 0 , 13 + 0.11 + 0.14 + 0.15 + 0.13 + 0.17 + 0.11 + 0.13 + 0.14) = 75 / 2.61 = 28.73. Further, the resulting value is rounded to the nearest whole number - 29 MS per 1 cm ² ASB.

Таким образом, заявленный способ обладает высокой достоверностью и точностью в определении количества МС в АСБ сонных артерий, что подтверждается хорошей корреляцией с результатами гистологии, и позволяет выявлять АСБ со значительной неоваскуляризацией, отражающей процессы активного воспаления и роста бляшки, ее нестабильность и, как следствие, повышенный риск развития острого нарушения мозгового кровообращения.Thus, the claimed method has high reliability and accuracy in determining the amount of MS in the ASB of the carotid arteries, which is confirmed by a good correlation with the results of histology, and allows us to identify ASB with significant neovascularization, reflecting the processes of active inflammation and growth of the plaque, its instability and, as a result, increased risk of acute cerebrovascular accident.

Claims

A method for the quantitative determination of microvessels in an atherosclerotic plaque of the carotid arteries, including duplex scanning with the introduction of a contrast agent, characterized in that during the duplex scan, a cineloop image of the carotid arteries is recorded for no more than 5 minutes, then 20 frames located at the same distance to each other are detected from a friend, starting from the first frame of the appearance of contrast medium in the plaque, the area of the atherosclerotic plaque in each frame is determined, after which the image is increased by 1.5-2 times and the number of microvessels within the allocated area of the atherosclerotic plaque is visually counted, after which the number of microvessels in all frames is summed up and divided by the total area of the atherosclerotic plaque in all frames, determining the number of microvessels per 1 cm ^{2 of} atherosclerotic plaque.