Tретий глаз диагноста: о развитии методов лучевой диагностики в медицине. На специализированном конгрессе RSNA в Чикаго
Tретий глаз диагноста: о развитии методов лучевой диагностики в медицине
Декабрьским вечером 1895 года Вильгельм Рентген, полгода потративший на загадку «X-лучей», спешил показать их действие своей жене. Он привел ее в лабораторию, попросил положить ладонь на фотографическую пластинку и стал наводить на нее какой-то агрегат. Когда Рентген показал пластину жене, та была в шоке: скелет кисти с тенью двух колечек на безымянном пальце ассоциировался у нее со смертью. До этого ученый тренировался на своей руке и на содержимом деревянных ящиков. С этих первых рентгеновских пластинок началась эра лучевой диагностики. В отличие от первого впечатления г-жи Рентген диагностика визуализации сейчас ассоциируется с жизнью, поскольку часто предотвращает смерть.
Вот уже сто лет в Чикаго собираются радиологи всего мира на специализированный конгресс RSNA (организация, устраивающая это собрание, исторически называется Радиологическим обществом Северной Америки), где производители оборудования для визуализации показывают свои достижения. Почти каждый год компании устраивают феерические премьеры, притом что клиницисты практически удовлетворены тем, что уже сделано: машины работают с высокой производительностью, дают очень четкие изображения, гибридные технологии позволяют быстро и точно ставить диагноз, лучевая нагрузка уменьшается. Тем не менее производители в острой конкурентной борьбе соревнуются в инновациях, а также следуют рыночным тенденциям — обеспечивать машины большим набором компьютерных программ, облегчающих работу врачей, создавать более экономичное оборудование.
Диагностика в пятом измерении
Уже через пять лет после открытия Рентгена X-лучи стали входить в практику, хотя многие медицинские светила весьма скептически относили к возможности их употребления. Физики же и инженеры были вдохновлены открытием и стали искать новые приложения для медицины. Революционные для диагностической визуализации достижения были сделаны в 1950–1970-х годах прошлого века. Неудивительно, что советские физики тоже включились в эту гонку. И, похоже, одними из первых создали метод компьютерной томографии, о чем сообщили в 1957 году. Но Нобелевскую премию за изобретение компьютерной томографии в 1979 году получили англичанин Годфри Хаунсфилд и американец Аллан Кормак.
В основе методов медицинской визуализации лежат хорошо изученные физические явления. Рентген и компьютерная томография используют рентгеновское излучение. МРТ — это использование ядерно-магнитного резонанса (свойство атомных ядер реагировать на внешние магнитные поля); позитронно-эмиссионная томография — позитронный бета-распад (превращение протона в нейтрон, сопровождающееся испусканием позитрона). Все это методы так называемой лучевой диагностики.
Радионуклидные методы лучевой диагностики стали появляться в середине прошлого столетия: сначала гамма-камеры, затем — однофотонные эмиссионные компьютерные томографы. Даже прообраз нынешней вершины радионуклидной диагностики — позитронно-эмиссионный томограф (ПЭТ) — появился в начале 1950-х, но из-за фантастической стоимости не получил широкого распространения, он стал незаменимым в диагностике лишь в начале XXI века. В 1980-х появился метод МРТ.
Методы лучевой диагностики развивались в основном в двух направлениях: во-первых, врачам важно было видеть тело насквозь, всю его анатомию в мельчайших деталях, а во-вторых, они хотели отличать больные ткани от здоровых.
Первые КТ и другие машины для визуализации, несмотря на всю свою революционность, все же были далеки от совершенства. Изображение при довольно высокой лучевой нагрузке оставляло желать лучшего. «Я вспоминаю, как первый раз работал на МР-томографе в 1986 году, после окончания института, — рассказывает руководитель центра лучевой диагностики ФГБУ “Лечебно-реабилитационный центр МЗ РФ” профессор МГУ Валентин Синицын. — Первые томографы появились в СССР в 1984 году. Нынешнее поколение томографов отличается от первых экземпляров как небо от земли».
Последние десять лет принесли огромные изменения в технику для лучевой диагностики, в частности в качество изображений и возможности посмотреть их в объеме. «Мы как будто собираем куб, состоящий из изобразительной информации. И я могу, сидя за компьютером, делать “прозрачными” различные ткани человека, изучать тончайшие детали строения сердца, печени и любых других органов, — продолжает Валентин Синицын. — Никогда еще лучевые изображения не были так близки к реальной анатомии. Мы ее называем виртуальной анатомией. Фактически появилась возможность создать цифровую анатомическую копию любого человека».
Но и трехмерное изображение уже кажется инженерам недостаточным. Теперь с помощью современного оборудования можно изучать функции органов человека, метаболизм и кровоток. Поэтому стали говорить, что рентгенология и радиология из третьего измерения перешли в четвертое и даже в пятое (4D и 5D). К примеру, компания Siemens на RSNA демонстрирует уникальное приложение — Syngo Dyna 4D. Специалист компании показывает на экране, как к привычному трехмерному пространству ангиографа, детально показывающего кровеносные сосуды, добавляется четвертое измерение — временное: теперь видно, как идет кровоток во времени, и врач может отслеживать прохождение контрастного вещества — насколько быстро и до какого уровня заполняются сосуды. Точность диагноза дает возможность так же точно планировать и выполнять лечебные процедуры и операции.
Пятым измерением называют качественную характеристику ткани, которую позволяет делать, в частности, еще один объект гордости компании Siemens — компьютерный томограф с двумя рентгеновскими трубками. «Они позволяют разложить энергию, — объясняет Валентин Синицын. — Ткани по-разному поглощают рентгеновские лучи, и это дает возможность дифференцировать ткани, например отличать раковую опухоль от доброкачественной». Компания Philips в прошлом году демонстрировала похожую новинку — спектральный КТ. Детектор спектральной системы различает фотоны высокого и низкого уровня энергий рентгеновского излучения. Такая же технология появилась и у GE.
Одним из главных трендов последнего десятилетия, по словам руководителя отдела радионуклидной диагностики Института клинической диагностики им. А. Л. Мясникова ФГБУ РКНПК МЗ РФ Владимира Сергиенко, стало создание гибридного оборудования: «Например, совмещают ПЭТ с КТ или ПЭТ с МРТ. Это очень удобно для диагностов. ПЭТ — это биохимия in vivo, она показывает, где есть очаг воспаления или раковая опухоль. Мы видим эту реакцию в виде яркого свечения в какой-то области тела. Но для того, чтобы увидеть, где именно светится, в мельчайших подробностях, нам нужен прибор, великолепно показывающий анатомию — компьютерный или магнитно-резонансный томограф».
В Кливлендском госпитале, больше похожем на шикарную гостиницу, доктор Пабло Рос, глава радиологического отделения университетских госпиталей медцентра Кейза, показывая совмещенный ПЭТ—МРТ, рассказывал, что эта прогрессивная машина позволяет им выжать максимум знаний из состояния пациента. «Вся медицина начинается с диагноза, — говорит Рос. — И мы хотим видеть не только четкие изображения, но гораздо более многочисленные параметры. Это особенно важно для онкологов — понять, что это за опухоль, как она питается, как она развивается, как на нее действует та или иная терапия».
Новейший совмещенный ПЭТ—КТ компании Philips привлек внимание радиологов тем, что аналоговые детекторы в нем впервые были заменены на цифровые. По словам главы направления систем визуализации Philips Джина Сараньезе, это обеспечивает высокое качество изображения, точность количественных показателей по сравнению с аналоговыми системами: «Эта разработка станет настоящим прорывом в технологиях визуализации».
Наряду с четкостью изображений, скоростью работы новых машин производителей и врачей волновали и другие параметры, в частности снижение дозы лучевой нагрузки, упрощение работы с оборудованием. Раньше нужен был компромисс между качеством изображения и дозой лучевой нагрузки. Сейчас, похоже, этот вопрос уже не столь актуален. Генеральный директор департамента «Системы визуализации и терапии» подразделения «Здравоохранение» компании Siemens AG Бернд Монтаг рассказывает, что новые сканеры компьютерных томографов компании почти сравнялись по излучению с рентгеном, который до недавнего времени был предпочтительнее по этому параметру, но уступал по информативности. Использование же новых КТ, по данным исследований, позволяет на 20% уменьшить смертность от рака легких за счет постановки более раннего и точного диагноза. Технология iDose компании Philips позволяет снижать лучевую нагрузку на компьютерных томографах на 80% без ущерба для качества снимков.
Софтовая помощь врачу
«Когда меня спрашивают, что нового ты увидел на последнем RSNA, я иногда затрудняюсь с ответом, — рассказывает Валентин Синицын. — Кажется, что все технологические инновации уже были совершены, и каждый раз оказывается, что нет. В последние годы компании много работали в основном над совмещением технологий, качеством снимков, увеличением пропускной способности, снижением лучевой нагрузки. Мощь машин росла настолько быстро, что уже врач становился узким местом, он был не в состоянии обрабатывать всю информацию, которую продуцировали машины». Представьте, что при сложной патологии нужно получить примерно две тысячи изображений или снимков, которые врач должен внимательно просмотреть. Но врач не машина, он может на мгновение отвлечься и что-то важное пропустить. Эту проблему поняли и компании-производители, и сейчас они уделяют много внимания созданию программного обеспечения. «Теперь есть программы автоматического анализа изображений, — продолжает Синицын. — Помните, как раньше делали кардиограмму? Врач потом вручную считал интервалы, линейкой измерял зубцы. Сейчас все это делает компьютер, который, к примеру, пишет: такой-то зубец может быть признаком наличия рубцовой ткани в сердце». (Конечно, это требует подтверждения другими методами и анализом врача.) Сейчас такие программы созданы для онкологических и кардиологических лучевых исследований. Это направление пока только начинает развиваться и сулит большие перспективы.
Бернд Монтаг говорит, что Siemens примерно половину всех средств, отпущенных на R&D (а это в среднем 10% доходов компании), вкладывает в софт: «Мы работаем над тремя направлениями. Первое — чтобы наши машины умнели и становились более легкими в использовании, помогая быстро и правильно подбирать стратегию лечения в зависимости от диагноза. Второе — программы обработки данных. К примеру, сканируется сердце. Новое программное обеспечение позволяет врачу виртуально раскрыть сердце, посмотреть его изнутри, изучить его досконально. Третье — обработка больших массивов данных. Мы эту программу назвали TeamPlay — командная игра. У нас более ста тысяч диагностических систем по всему миру, каждый день делающих до миллиона исследований. И мы объединяем всю эту информацию в единый пул». Обработка больших массивов данных дает пищу для анализа не только специалистам компаний, но и руководителям клиник, отдельным врачам. «Новое программное обеспечение становится огромным облегчением для врачей, — рассказывает Валентин Синицын. — Я могу кликнуть мышкой и получить в свое распоряжение все снимки конкретного пациента, где бы они ни находились, я могу пользоваться архивами, могу сравнивать их, получая, к примеру, данные, как подействовала терапия».
Представители компаний говорят, что информационное обеспечение в последние годы стало глобальным трендом в отрасли. Не случайно на радиологических конгрессах стало появляться все больше IT-компаний. По словам Бернда Монтага, компании и наращивают свои информационные подразделения, и покупают маленькие компании, и сотрудничают с внешними партнерами в этом направлении.
Еще один глобальный тренд — сближение диагностического оборудования с терапией и хирургией. «С помощью визуализации врачи могут выйти на менее инвазивное вмешательство, — рассказывает Бернд Монтаг. — Я бы даже сказал, что системы визуализации превращаются не только в зрение, но и в мозг, нервную систему терапии». Сейчас под контролем цифровой ангиографии, компьютерной томографии или МРТ делаются многие операции, в частности связанные с сердцем и сосудами, мозгом, когда хирургу важно в процессе иметь перед собой трехмерную картинку. Объемный массив изображений помогает быстрее и точнее поставить стент или новый клапан, которые вводятся через катетер, вырезать опухоль, не затронув здоровые ткани.
Siemens предлагает технологии 3D-печати, которые дают хирургу возможность в точности смоделировать опухоль перед операцией. Philips гордится своей разработкой — альтернативой инвазивной хирургии для удаления новообразований, в частности миомы матки. Метод называется «абляция ультразвуком высокой интенсивности»: фокусированные ультразвуковые волны формируют под контролем МРТ пучок в нужном месте, вызывая некроз патологических тканей и не затрагивая здоровые ткани тела, через которые проходит ультразвук. В будущем планируется расширить применение этого метода для онкологии. Philips и GE уже разработали приложения для больных с костными метастазами, раком молочной железы и раком простаты. Philips заметно укрепляет сегмент интервенционной хирургии. В декабре прошлого года он приобрел компанию Volcano, одного из лидеров внутрисосудистого ультразвукового исследования. Совместные решения позволяют проводить малоинвазивные хирургические операции на сердце и сосудах. По словам гендиректора и председателя совета директоров Philips Франса ван Хаутена, этот сегмент малоинвазивной хирургии, который оценивается в 4 млрд долларов, открывает колоссальные возможности для медицины.
Пора экономить
«На самом деле мировая медицинская индустрия уже не удовлетворяет потребности, а придумывает новые, — говорит Валентин Синицын. — Иногда инженеры что-то придумают, врачи говорят: о, это здорово, а иногда: нет, это нам ни к чему. Тем, кто занимается не только практической медициной, но и исследованиями, конечно, интересны все технические новинки. Для практического здравоохранения важны эффективность, простота, надежность и экономичность». Основные игроки на европейском рынке визуализации, оцениваемом примерно в 24–25 млрд евро, — «большая тройка»: GE, Siemens, Philips; на них приходится почти 80% продаж. На мировом рынке к этой тройке приближается японская Toshiba. По словам специалистов, гранды идут ноздря в ноздрю, острая конкуренция не дает им расслабиться. В каком-то сегменте один выбивается вперед, другие догоняют. Как правило, у каждого из них есть весь набор инноваций, востребованных рынком. Правда, сейчас для индустрии наступает не самый «тучный» период. По данным аналитиков, рынок стагнирует, пик продаж пришелся на 2006–2007 годы, зрелые рынки насытились. К тому же сильно сказались на продажах экономический спад и реформы систем здравоохранения. В этом году ожидается весьма вялый рост на уровне 1–2%, даже развивающиеся рынки, на которые возлагались большие надежды в ближайшее десятилетие, заметно снизили спрос на оборудование для визуализации, рост на нем вместо заветных 20% опустится к значениям ниже 10%.
В 2013 году на глобальное здравоохранение было потрачено около 8 трлн долларов. К 2020 году этот показатель прогнозируется на уровне 12 трлн. По словам главного экономиста компании GE Healthcare Митча Хигаси, нужно предлагать такие инновационные решения, которые будут предотвращать или отсрочивать изнурительные болезни, сокращать время пребывания в больницах и максимально способствовать продлению продуктивных лет жизни.
«Конечно, большие машины вроде ПЭТ—КТ стоят довольно дорого, — говорит Бернд Монтаг. — Но их стоимость обычно не превышает одного процента затрат в финансировании клиники. Зато этот один процент инвестиций оказывает влияние на 70 процентов пациентов. Мы всегда оперируем экономическими выкладками, показывая, что новое оборудование увеличивает пропускную способность, позволяя диагностировать до шести пациентов в час и экономить за счет одной машины 20 тысяч евро в год».
По словам Валентина Синицына, главный экономический запрос от потребителя в нынешние депрессивные годы — экономичное оборудование хорошего качества. Например, Siemens представлял на выставке магнитно-резонансный томограф Magnetom Amira, который значительно дешевле систем класса «премиум», но по качеству практически не отличается от них. При этом компания старается снабжать экономичное оборудование наиболее важным софтом, которым обладают флагманы. Еще одна немаловажная деталь: этот МРТ экономит до 30% электроэнергии в режиме ожидания.
Доктор Пабло Рос говорил, что клиники Кейза тратят довольно много денег на инновационное оборудование для диагностической визуализации. Несмотря на то что компании предоставляют экономическое обоснование выгоды приобретения той или иной новинки, руководство клиник как своими силами, так и с помощью внешних партнеров просчитывает обоснованность покупок. «С помощью новой техники мы добиваемся сокращения расходов, — рассказывает Пабло Рос. — К примеру, если раньше пациенту требовался целый ряд исследований: УЗИ, КТ, ПЭТ—КТ, МРТ, — то сейчас, как правило, их может заменить одно исследование на гибридной установке Philips ПЭТ—МРТ. Мы экономим время, средства, а пациент подвергается меньшей дозе радиации».
В России, к сожалению, расчеты экономической выгоды от применения инновационных методов, в том числе медицинской визуализации, пока практикуются очень редко. «Я как-то был на лекции профессора университета в Лос-Анжелесе, который делал презентацию об экономическом эффекте лучевой диагностики. В частности, он приводил такой пример: при правильной диагностике 30 процентам пациентов можно было бы назначить лекарственную терапию вместо операций на сердце, которые на тот момент стоили 300 тысяч долларов, — рассказывает Владимир Сергиенко. — Мы-то понимаем, что грамотное использование лучевой диагностики в нужном месте и в нужном ритме приносит явную выгоду, ведь никто не будет оспаривать тот факт, что превентивная диагностика и раннее выявление источников болезни позволяют не только спасать жизни, но и проводить правильное лечение взамен перебора как разных методов диагностики, так и дорогостоящих средств». Отчасти из-за нехватки таких расчетов в нашей стране не хватает и самого оборудования. «Для России, где смертность от сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний очень велика, это беда», — считает Сергиенко.
Российские представители мировых компаний замечают, что спрос на технику для визуализации стал заметно сокращаться. Есть, правда, надежда на частный сектор: в стране появляются новые клиники, которые не просто хотят иметь новейшее оборудование, но и хорошо просчитывают экономический эффект от его использования.