Комп’ютерна томографія зі штучним інтелектом та тестування легеневої функції як основні сучасні діагностичні інструменти пульмонолога в діагностиці інтерстиційних захворювань легень

О.К. Яковенко

Професор фізики Вюрцбурзького університету (Баварія, Німеччина) Вільгельм Конрад Рентген (1845-1923) 8 листопада 1895 р. відкрив невідоме до того випромінювання, що рішенням Першого міжнародного з’їзду з рентгенології було названо промінням Рентгена. Винахід Х-променів також належить видатному українському фізику та електротехніку Івану Павловичу Пулюю (1845-1918), який сконструював катодну лампу, названу трубкою Пулюя, а за два роки зробив вакуумну трубку, наповнену розрі­дженим газом. Пропускаючи нею струм, Пулюй отримав катодні промені (потік високо­швидкісних електронів). У 1889 р. Лондонське фізичне товариство надрукувало монографію І. П. Пулюя про катодні промені. Хоча дослідник одержав Х-промені з катодних променів, сфокусованих на фотопластинці, він не усвідомив факту емісії Х-променів, тому пріоритет їх відкриття майже через 7 років після публікації його праць було закріплено за В. К. Рентгеном.

З того часу розпочався розвиток медичної радіології як наукової дисципліни. Своє перше застосування Х-промені знайшли в обстеженні людського тіла [1]. У 1972 р. інженер-електрик сер Годфрі Хаунсфілд винайшов перший сканер комп’ютерної томографії (КТ). Приблизно в той же час фізик Аллан Маклеод Кормак розробив подібну систему, після чого Хаунсфілд і Кормак в 1979 р. розділили Нобелівську премію з фізіології та медицини. Відтоді КТ стала широко використовуваним у медицині методом візуалізації.

КТ-зображення – це двовимірні зображення, які представляють тривимірні фізичні об’єкти. Зображення створюються шляхом перетворення електричної енергії (рухомих електронів) на фотони рентгенівського випромінювання, пропускання фотонів через об’єкт, а потім перетворення виміряних фотонів знову на електрони. Кількість рентгенівських променів, які проходять через об’єкт, обернено пропорційно щільності об’єкта. КТ пропускає рентгенівські фотони через кожну точку об’єкта під різними кутами на 360⁰. Коливання щільності різних частин об’єкта змінюють інтенсивність фотонів, які проходять через об’єкт, залежно від кута, під яким проходить промінь фотонів. КТ-процесор використовує відмінності в переданих вимірюваннях рентгенівських фотонів для створення набору даних, який відтворює 3D-об’єкт на основі різниці в його щільності та відображає послідовні зображення цього набору даних у вигляді 2D-зрізів на плівці чи моніторі [2].

З’явившись у променевій діагностиці в 70-ті роки минулого століття, КТ залишалась чимось ексклюзивним, проте сьогодні це невід’ємна, інтегральна складова амбулаторної та стаціонарної медичної допомоги. Технічні переваги спіральної КТ та об’ємної реконструкції зображення відкривають нові виміри в медичній візуалізації.

КТ – це особливий вид рентгенологічного обстеження, яке проводять за допомогою непрямого заміру ослаблення або стихання рентгенівських променів у різних положеннях навколо пацієнта. Сучасні КТ-томографи з багаторядним розміщенням детекторів відносять до сканерів останнього покоління, де навпроти рентгенівської трубки розміщені не один, а декілька рядів детекторів, що дає можливість значно скоротити час дослі­дження та поліпшити контрастну роздільну здатність. При мультиспіральній КТ (МСКТ) з однорядним і багаторядним розміщенням детекторів збір даних відбувається постійно під час руху столу з пацієнтом всередину гентри. Надалі зібраний обсяг даних сканованих ділянок пацієнта аналізують за допомогою тривимірної реконструкції (проєкція максимальної інтенсивності – МІР, або мультипланарна реконструкція – MPR, або тривимірна реконструкція затінених поверхонь – SSD) з анатомічною орієнтацією та денситометрією (визначенням щільності) тканин людського організму, де кожна тканина має свою щільність [3].

Сучасні МСКТ з високою роздільною здатністю (КТВРЗ) здатні охопити 4096 відтінків сірої шкали, якими представлені різні рівні щільності в одиницях Хаунсфільда (HU), де щільність води прийнята за 0 HU, а повітря – за 1000 HU (рис. 1). На жаль, екран монітора може розрізнити 256 відтінків сірого, а людське око лише 20, тому на практиці використовують комп’ютерні програми, які допомагають якісно визначити щільність тканин людини. При обстеженні органів середостіння та м’яких тканин органів грудної клітки (ОГК) – м’язів, судин та жирової тканини – використовують м’якотканинне вікно або режим із центром на 50 HU та шириною 350 HU, де всі тканини з щільністю менш ніж –125 HU (наприклад, легені) представлені на моніторі чорним кольором, а тканини з щільністю +225 HU – білим (рис. 2).

Рис. 1. Шкала щільності тканин за одиницями Хагемана (HU)

Рис. 2. Режим м’якотканинного вікна. Збільшення внутрішньогрудних лімфатичних вузлів. Саркоїдоз II. 
Власні клінічні спостереження

Якщо необхідно дослідити паренхіму легень, то для кращої візуалізації структури легень та інших радіологічних легеневих патернів використовують легеневе вікно або режим із шириною 2000 HU (рис. 3). Важливо відмітити, що щільність легеневої тканини у здорової людини становить –700+/-200 HU, що важливо враховувати під час обстеження пацієнтів із пульмонологічною патологією [3].

Рис. 3. Режим легеневого вікна. Денситометрія з визначенням одиниць HU. ХО ЗЛ Е (GOLD IV), емфізема легень, дефіцит альфа-1-антитрипсину. 
Власні клінічні спостереження

Обстеження ОГК може проводитися в технічному режимі інспіраторної, експіраторної, постекспіраторної, динамічної експіраторної та об’ємної експіраторної КТВРЗ [4]. Зазвичай КТВРЗ виконують через усі легені під час повного вдиху з використанням тонкої колімації (0,6-1,5 мм) без уведення контрастної речовини. Аксіальні зображення реконструюють із тонкого зрізу товщиною 0,8-1,5 мм та перекриттям (оптимальне перекриття 50%). Часто рекомендують додаткову КТВРЗ при повному безперервному форсованому видиху з використанням скороченої техніки (120 кВ – 20-40 мАс), що особливо корисно для оцінки трахеобронхіального колапсу та захоплення повітря на видиху. Інтерпретацію найкраще виконувати на робочій станції PACS.

Оцінка перекритих аксіальних зображень тонких зрізів у кінорежимі дає змогу легко відстежувати бронхіальні відділи від карини до найменших периферичних бронхів, видимих на КТ. Маніпуляції набором даних у режимі реального часу дають радіологу можливість вибрати оптимальну площину для кращого зображення розподілу та ступеня порушень дихальних шляхів (ДШ). Крім того, багатоплощинні реконструкції з використанням проєкцій мінімальної та максимальної інтенсивності можуть бути корисними для відображення порушень у ДШ.

Проєкція мінімальної інтенсивності (minIP) може виявляти розширення ДШ, дивертикули, фістули, а також ступінь захоплення повітря на видиху, в тому числі при емфіземі. Проєкція MIP підкреслює вогнища мукоїдного закупорення, невеликі центрилобулярні вузлики та деревоподібні помутніння у формі бруньок.

Методи об’ємної візуалізації (КТ-бронхографія) здатні сегментувати межу просвіту та стінки ДШ і можуть бути корисні для виявлення незначних змін їх калібру та полегшення розуміння складних трахеобронхіальних аномалій, а віртуальна бронхоскопія забезпечує візуалізацію внутрішньої поверхні трахео­бронхіального дерева та може краще відображати тонкі аномалії слизової оболонки, такі як неоплазія та гранулематозне захворювання [5].

Легеневий малюнок, який візуалізується в легеневому режимі КТВРЗ, представлений бронхіальним деревом, судинами та легеневим інтерстицієм (ЛІ). ЛІ – це сполучна тканина, яка забезпечує структурну підтримку всіх анатомічних компонентів легені (наприклад, бронхів, бронхіол, кровоносних і лімфатичних судин та альвеол). Його можна загалом поділити на той, що є безперервним із середостінням, або центральний інтерстицій (ЦІ), і той, що є безперервним із плеврою, або периферичний інтерстицій (ПІ). ЦІ поділяють на той, що оточує бронхи та центральні судини, – перибронховаскулярний інтерстицій, і той, що оточує вторинні легеневі часточкові бронхіоли та артеріоли, – центрилобулярний інтерстицій. ПІ також поділяють на той, що забезпечує підтримку плеврального мезотелію, – субплевральний інтерстицій, і той, що проходить уздовж міжчасточкових перегородок (тобто по периферії вторинної легеневої часточки), – міжчасточковий інтерстицій. Зрештою, інтерстицій, який з’єднує ЦІ і ПІ, називається внутрішньочасточковим інтерстицієм (ВЧІ).

Класичні аномалії КТВРЗ, що відображають кожен компартмент інтерстицію, добре описані. До прикладу, стовщення перибронховаскулярного інтерстицію часто проявляється як потовщення стінки бронхів або утворення перибронхіальної манжети (периваскулярне потовщення також можна виявити за допомогою контрастних дослі­джень), потовщення центрилобулярного інтерстицію проявляється у вигляді центрилобулярних вузликів. Слід зазначити, що центрилобулярні вузлики можуть являти собою не інтерстиційний процес, а радше судинну (наприклад, гранулематоз) або бронхіальну аномалію при бронхіоліті. На жаль, надійна диференціація між інтерстиційними та іншими центрилобулярними вузликами не завжди можлива.

Потовщення міжчасточкового інтерстицію проявляється як потовщення міжчасточкової перегородки. Потовщення субплеврального інтерстицію проявляється у вигляді потовщення фісури. Потовщення ВЧІ проявляється на КТВРЗ як помутніння за типом матового скла, але в більшості останнє являє собою альвеолярне заповнення, наприклад, інфекцію (рис. 4) та альвеолярну кровотечу (рис. 5, 6). Потовщення міжчасточкової перегородки може бути ізольованою знахідкою або бути пов’язане з іншими візуалізаційними ознаками дифузного захворювання легень. Вузлове потовщення перегородки може виникати при лімфогенному карциноматозі (ЛК) та саркоїдозі, однак ЛК також може проявлятися гладеньким потовщенням перегородки (рис. 7) [4].

Рис. 4. Дифузний білатеральний патерн матового скла. СНІД. Пневмоцистна пневмонія. Власні клінічні спостереження

Рис. 5. Патерн матового скла внаслідок дифузного альвеолярного крововиливу з капіляритом. Синдром Гудпасчера, anti-GBM (+). 
Власні клінічні спостереження

Рис. 6. Патерн матового скла. Легенева кровотеча в нижній частці лівої легені. 
Власні клінічні спостереження

Рис. 7. Патерн вузликового потовщення, матового скла з потовщенням міжчасточкових перегородок. ЛК. Рак шлунка. 
Власні клінічні спостереження

У клінічній практиці ураження ЛІ визначається як група інтерстиційних захворювань легень (ІЗЛ), за яких у патологічний процес можуть залучатися судини, бронхіальне дерево та плевра. Тому для якісної діагностики ІЗЛ радіолог повинен ідентифікувати та охарактеризувати знахідки на КТВРЗ відповідно до сучасної номенклатури, які можуть охоплювати такі радіологічні патерни, як вузлики та мікровузлики, кісти (рис. 8, 9), емфізематозні псевдокісти, сіт­часті зміни або ретикуляція, cтільникові зміни або сотова легеня, мозаїчне згасання, лінійне помутніння, помутніння за типом матового скла, потовщення міжчасточкової перегородки, бронхоектази та консолідація (рис. 10) [6].

Рис. 8. Мультикістозні легені. Хронічна еозинофільна пневмонія, гістологія (+).
Власні клінічні спостереження

Рис. 9. Мультикістозні  легені. Лівобічний хільозний випіт. Лімфангіолейоміоматоз (ЛАМ).
Власні клінічні спостереження

Рис. 10. Радіологічні патерни при різних ІЗЛ [6]

Знання та розуміння анатомії легень дає змогу визначити анатомічний розподіл цих аномалій, що також важливо для проведення відповідної диференційної діагностики [4].

У 2024 р. члени товариства Флейшнера склали глосарій термінів для торакальної візуалізації, який замінює попередні глосарії, опубліковані, відповідно, у 1984, 1996 та 2008 рр. Останній глосарій зосере­джений на термінах, що мають клінічне значення, та на тих, значення яких може сприйматися як розпливчасте або неоднозначне. Як і в попередніх версіях, метою цього глосарію є стандартизація термінології з торакальної радіології для оптимізації спілкування між радіологами та клініцистами. Крім того, цей глосарій має на меті сприяти більш точному використанню термінології, яка все більше потрібна для структурованої звітності та точного пошуку у великих базах даних [7]. Незважаючи на стандартизацію термінології для торакальної радіо­логії, у пацієнтів з ІЗЛ та іншою легеневою патологією використання базових даних КТВРЗ залишається складним завданням.

Сучасні діагностичні підходи для покращення виявлення захворювань, моніторингу та точного прогнозування захворювання використовують комп’ютерні діагностичні інструменти, засновані на штучному інтелекті (ШІ), які можуть бути використані в комп’ютерній медицині, особливо в спеціальностях, що базуються на візуалізації, таких як радіологія [8].

Наразі активно розвивається новий напрям у цифровій обробці КТ-зображень – радіоміка, що знаходиться на межі різних наук (радіології, інформатики та математичної статистики). Недоступну для неозброєного ока додаткову інформацію з КТВРЗ можна отримати за допомогою математичної обробки та створення сегментованих гістограм, які дають змогу порівнювати та аналізувати патологічні зміни в тканинах при різних захворюваннях.

Науковці ДУ «Національний інститут фтизіатрії і пульмонології ім. Ф. Г. Яновського НАМН України» для аналізу КТ-зображень грудної клітки вже не один рік використовують програму Dragonfly від Object Research Systems (Монреаль, Канада), яка виконує мікрорентгенівський структурний аналіз дослі­джуваних тканин (рис. 11), що, своєю чергою, дає змогу виявляти особливості змін паренхіми легень при пневмонії, асоційованій із COVID-19, з її наслідками [9].

Рис. 11. Гістограма патерну матового скла на аксіальному зрізі КТВРЗ із застосуванням програми Dragonfly. Тяжка пневмонія, асоційована з COVID-19, 7-ма доба

Протягом останніх п’яти років спостерігають експоненційне зростання кількості пристроїв для радіології, схвалених FDA, здебільшого завдяки багатообіцяючим результатам, які забезпечує ШІ. Компанія Siemens уже інтегрувала ШІ у своє програмне забезпечення для автоматичної ідентифікації та кількісної оцінки зон інтересу в легенях, де функції програмного забезпечення спочатку пропонують сегментацію легеневої тканини, а потім надають результати сегментації часток легень, виявлення та вимірювання уражень. У пацієнтів, які страждають на COVID-19, програмне забезпечення може аналізувати помутніння за типом матового скла та консолідацію, виявляючи інші аномалії, і цю функціональність слід використовувати для діагностики ІЗЛ [8].

Аналіз КТВРЗ за допомогою ШІ для встановлення діагнозу ІЗЛ можна розділити на декілька етапів (рис. 12). Спочатку сегментація різних анатомічних структур, а потім виявлення, характеристика та кількісна оцінка патологічних закономірностей за допомогою глибоких і радіомічних ознак. Найбільш інформативні ознаки виявляють та аналізують з урахуванням клінічних результатів, у тому числі діагнозу та прогресування захворювання [8].

Рис. 12. Етапи встановлення діагнозу ІЗЛ [8]

Кількісна оцінка патологічних змін інтерстиційної тканини легень на КТВРЗ (рис. 13, а) та візуалізація за допомогою радіальних гістограм (рис. 13, б) дають змогу краще ідентифікувати радіологічні патерни та їх локалізацію для встановлення діагнозу ІЗЛ.

Рис. 13. Кількісна оцінка патологічної інтерстиційної тканини легень на КТВРЗ (а) і візуалізація за допомогою радіальних гістограм (б). Випадок 1 – типова звичайна інтерстиційна пневмонія (ЗІП/UIP) із сітчастою структурою (помаранчевий колір) та стільниковою структурою (червоний колір); випадок 2 – патерн матового скла (фіолетовий) без легеневого фіброзу) [8]

Історія ІЗЛ починається з 1944 р., коли було вперше описано кілька випадків дифузного інтерстиційного фіброзу легень зі швидко прогресуючим фатальним перебігом (від декількох тижнів до декількох місяців) під назвою «синдром Хаммана–Річа». Наступні дослі­дження показали, що цей синдром слід називати гострою інтерстиційною пневмонією і диференціювати не лише з групою ІЗЛ, які можуть мати гострий початок або являти собою загострення хронічного процесу, а й із гострим ушко­дженням легень (дифузне альвеолярне ушко­дження, гострий респіраторний дистрес-синдром) при багатьох гострих патологічних станах, які трапляються у клінічній практиці [10].

ІЗЛ являють собою групу дифузних захворювань паренхіми легень [11], які можуть розвиватися як у дитячому віці (табл. 1), так і в дорослих (табл. 2), та характеризуються високими показниками захворюваності й смертності, особливо в дитячому віці: при захворюваності 13-16,2 випадку на 100 тис. дітей/рік летальність у розвинених країнах становить від 6 до 19% [12].

Таблиця 1. Класифікація ІЗЛ в педіатрії (DPLD/ILD) [10]

Таблиця 2. Класифікація ІЗЛ у дорослих (DPLD/ILD) [10]

ІЗЛ визначаються як незалежні зміни, що вражають >5% будь-якої зони легень, зокрема такі, як ретикуляція, матове скло, дифузна центролобулярна вузлуватість, неемфізематозні кісти, стільниковий патерн або тракційні бронхоектази. Згідно з проведеними дослі­дженнями, патологічні інтерстиційні зміни в легенях (іnterstitial lung abnormalities) спостерігають приблизно в 2-10% пацієнтів, які були включені в клінічні дослі­дження, та 7% від загальної популяції [11].

Визнано понад 200 ІЗЛ, від надзвичайно рідкісних до відносно поширених. Більшість ІЗЛ характеризуються запаленням або ЛФ в інтерстиційному просторі, основним наслідком чого є порушення газообміну, що призводить до задишки, зниження толерантності до фізичного навантаження зі зниженням якості життя. Результати значно різняться для кожного з ІЗЛ. За деяких станів може відбуватися спонтанна зворотність або стабілізація, але, на жаль, у багатьох людей з ІЗЛ, особливо в осіб із прогресуючим ЛФ (ПЛФ) та дихальною недостатністю, смерть є сумною реальністю [13].

Хоча етіологія деяких ІЗЛ незрозуміла, більшість випадків можна пов’язати з такими факторами, як генетична схильність, вплив навколишнього середовища, зокрема алергенів, токсинів та забрудненого повітря (рис. 14), основні аутоімунні захворювання (рис. 15) або вживання певних ліків (рис. 16) [6].

Рис. 14. Патерн матового скла, мультикістозні легені, тракційні бронхоектази. Синдром Каплана. 
Власні клінічні спостереження

Рис. 15. Патерн ретикуляції, стільниковість, тракційні бронхоектази, матове скло. Системна склеродермія.
Власні клінічні спостереження

Рис. 16. Патерн матового скла, перилобулярне, географічне розташування. Кордароновий пневмоніт. 
Власні клінічні спостереження

ІЗЛ характеризуються багатьма спільними клінічними ознаками: прогресуюча задишка під час фізичного навантаження, непродуктивний кашель, інспіраторна крепітація при аускультації та/або інші аускультативні феномени, легенева артеріальна гіпертензія, рестриктивні вентиляційні зміни зі зниженням показника дифузійної здатності легень (DLCO) при тестуванні легеневої функції (ТЛФ), розширення альвеоло-артеріального градієнта та порушення газового складу крові на тлі виявлених радіологічних аномалій під час проведення КТВРЗ легень [10].

Обговорення

Для встановлення правильного діагнозу ІЗЛ ознаки мають бути диференційовані між собою комплексно за клінічними проявами, рентгенологічними КТ-знахідками, результатами цитологічного дослі­дження бронхоальвеолярного лаважу (БАЛ) та дослі­дження патоморфологічних зразків біопсії легень, якщо остання показана [10], з обов’язковою оцінкою показників легеневої функції [14].

Для групи ІЗЛ характерні рестриктивні вентиляційні розлади у вигляді нормального співвідношення об’єму форсованого видиху за 1-шу секунду (ОФВ1) до функціональної життєвої ємності легень (ФЖЄЛ) – ОФВ1/ФЖЄЛ (>0,70) зі зниженням загальної ємності легень (ЗЄЛ) нижче 5-го процентиля або 80% від прогнозованого значення.

Рестрикцію можна запідозрити, якщо під час проведення спірометрії ФЖЄЛ становить <80% і ОФВ1/ФЖЄЛ >0,70. Тому, якщо лікар під час проведення спірометрії запідозрив вентиляційну недостатність за рестриктивним типом, для підтвер­дження цього порушення необхідно обов’язково виконати плетизмографію, яка є золотим стандартом діагностики рестриктивних змін, асоційованих із легеневою патологією, із наступним визначенням DLCO.

DLCO допомагає оцінити стан пацієнтів з ІЗЛ та слугує раннім індикатором таких станів, як ідіопатичний легеневий фіброз (ІЛФ), ще до появи відхилень під час спірометрії, що допомагає клініцисту відстежувати прогресування захворювання та аналізувати відповідь на терапію, а також прогнозувати смертність (у пацієнтів з ІЛФ зниження DLCO на ≥15% протягом 1 року втричі збільшує ризик смерті до кінця 5-го року, при цьому DLCO є сильнішим предиктором смертності, ніж ФЖЄЛ). DLCO <50% від прогнозованого значення вказує на високий ризик десатурації киснем під час навантаження, що робить визначення DLCO корисним інструментом скринінгу не лише в пацієнтів із ІЗЛ.

Важливо розуміти, що визначення DLCO проводять та інтерпретують разом зі спірометрією та плетизмографією з вимірюванням легеневих об’ємів, що разом утворює діагностичну тріаду ТЛФ. Для визначення очікуваного діапазону показників легеневої функції використовують еталонні рівняння Глобальної ініціативи з дослі­дження функції легень (Global Lung Initiative, GLI), зокрема їх застосовують у сучасних спірометричних системах, таких як безкабінна плетизмографія з визначенням DLCO «PulmOne» (рис. 17) [14].

Рис. 17. Безкабінна плетизмографія MiniBox+ PulmOne. ІЛФ, тяжка рестрикція (FVC44%, TLC55%, DLCO35%), згідно з ERS та ATS.
Власні спостереження

Складність КТ-діагностики ІЗЛ полягає в подібності КТ-змін за різних ідіопатичних інтерстиційних пневмоній, таких як ІЛФ, неспецифічна інтерстиційна пневмонія тощо, що призводить до встановлення помилкового первинного діагнозу ІЗЛ. Наприклад, ІЛФ (рис. 18) плутають із гіперсенситивним пневмонітом (ГП; рис. 19), або навпаки, незважаючи на наявність КТ-відмінностей (табл. 3). Так, за даними одного проспективного дослі­дження, у пацієнтів зі встановленим діагнозом ІЛФ у 43% діагноз був змінений на ГП [15].

Рис. 18. Субплевральна ретикуляція. Стільникові зміни, тракційні бронхоектази в базальних відділах. ІЛФ.
Власні клінічні спостереження

Рис. 19. Матове скло, мозаїчне згасання. Ретикуляція, формування тракційних бронхоектазів. Хронічний ГП з ЛФ.
Власні клінічні спостереження

Таблиця 3. КТ-критерії ЗІП/ІЛФ [4]

На жаль, протягом останнього часу в діагностиці ІЗЛ виникла ще одна діагностична дилема, пов’язана з пандемією COVID-19 [16]. Після COVID-19-асоційованої пневмонії виникає група пост-COVID-19 ІЗЛ зі змінами на КТВРЗ, що відповідають ЛФ (рис. 20), що створює труднощі в постановці діагнозу та проведенні диференційної діагностики справді необоротного ЛФ, фіброзоподібних і нефіброзних змін [17].

Рис. 20. Ретикуляція, матове скло, тракційні бронхоектази. Тяжкий COVID-19. Пост COVID-19 ІЗЛ з формуванням ЛФ (ANA+, дебют неуточненого CЗСТ).
Власні клінічні спостереження

Сімейні лікарі часто діагностують ІЗЛ як хронічне обструктивне захворювання легень (ХОЗЛ), захворювання серця або інші поширені захворювання з подібними симптомами. Так, під час опитування 1583 пацієнтів у США 54,6% повідомили про затримку ≥1 року між появою проблем із диханням і встановленням діагнозу ЛФ. Тому діагноз ІЗЛ має бути підтвер­джений пульмонологом, який працює з радіологом та має досвід диференційної діагностики ІЗЛ, проте саме сімейний лікар відіграє вирішальну роль у визнанні необхідності первинного обстеження зазначеної категорії пацієнтів [18].

Однією з проблем, з якою стикаються сімейні лікарі при визначенні наявності в пацієнта ІЗЛ, є недостатня специфічність симптомів, а­дже задишку й кашель спостерігають при багатьох захворюваннях, які зазвичай виникають у пацієнтів середнього та літнього віку, особливо при ХОЗЛ і серцевій недостатності (СН). Тому всіх пацієнтів із задишкою під час фізичного навантаження протягом ≥6 місяців в анамнезі слід перевіряти на наявність станів, які можуть спричинити задишку, до яких належать хронічна СН, плевральний випіт, «abdominal splinting», анемія та ін. Якщо ці захворювання виключені, пацієнту слід провести ТЛФ та скерувати нa КТВРЗ ОГК, яка є важливою для діагностики ІЗЛ.

Сімейний лікар повинен зібрати вичерпний анамнез у пацієнта із хронічною задишкою, у тому числі розпитати про його трудову історію, оскільки деякі захворювання легень, такі як азбестоз та силікоз, пов’язані з факторами навколишнього середовища, а також виявляються в осіб, які працювали з худобою чи птахами або зазнавали сильного впливу пилу або випарів. Під час збирання анамнезу слід з’ясовувати факт використання ліків, які можуть спричинювати медикаментозні ІЗЛ (наприклад, циклофосфамід, аміодарон та ін.), а наявність таких позалегеневих симптомів, як втома, біль у суглобах зі скутістю, можуть свідчити про системне захворювання сполучної тканини (СЗСТ) з проявами ІЗЛ (табл. 4) [18]. Також, зважаючи на нещодавню пандемію COVID-19, слід проводити ретельну диференційну діагностику із групою пост-COVID-19 ІЗЛ, які також можуть проявлятись дебютом СЗСТ та раніше не встановленим хронічним ІЗЛ [16].

Таблиця 4. Диференційна діагностика ІЗЛ при СЗСТ [4]

Висновки

Враховуючи складність діагностики ІЗЛ, ця група патологій має діагностуватися комісією, до складу якої входить пульмонолог, радіолог і патолог, із залученням суміжних спеціалістів, які обговорюють комбінацію КТ-зображень легень із можливим використанням ШІ, результати плетизмографії з визначенням DLCO, гістологічного дослі­дження, лабораторні маркери СЗСТ та ін., що, своєю чергою, зменшує ймовірність помилкового діагнозу ІЗЛ.

Література

1. Ткаченко М. М. зі спів. З історії розвитку медичної радіології. ABC Діагностики. / № 10 (56)/2008 /Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ.

2. Hermena S, Young M. CT-scan Image Production Procedures. [Updated 2023 Aug 8]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK574548/

3. Matthias Hofer. MD., MPH, MME CT Teaching Manual: A Systematic Approach To CT Reading. MEDIDAK Publisging GmbH, 2010 ISBN978-5–91803-004–2.

4. Santiago Martinez-Jimenez & Melissa L et al. Specialty Imaging: HRCT of the Lung, 2nd Edition. ISBN978-0–323-52477–3

5. Diseases of the Chest, Breast, Heart and Vessels 2019-2022. Diagnostic and Interventional Imaging. IDKD Springer Series. Editors: Juerg Hodler, Rahel A. Kubik-Huch, and Prof. Dr. Gustav K. von Schulthess. Editor Information Cham (CH): Springer; 2019. ISBN-13: 978-3–030-11148–9ISBN-13: 978-3–030-11149–6

6. Althobiani MA, Russell AM, Jacob J, Ranjan Y, Folarin AA, Hurst JR, Porter JC. Interstitial lung disease: a review of classification, etiology, epidemiology, clinical diagnosis, pharmacological and non-pharmacological treatment. Front Med (Lausanne). 2024 Apr 18;11:1296890. doi: 10.3389/fmed.2024.1296890. PMID: 38698783; PMCID: PMC11063378

7. Alexander A. Bankier et al. Fleischner Society: Glossary of Terms for Thoracic Imaging. Radiology 2024; 310(2):232558. https://doi.org/10.1148/radiol.232558

8. Dack, Ethan PhD et al. Artificial Intelligence and Interstitial Lung Disease. Diagnosis and Prognosis.Investigative Radiology 58(8): p 602-609, August 2023.|DOI: 10.1097/RLI.0000000000000974

9. Yakovenko O. K. et al. Determination of dynamics and stage of development of COVID-19 pneumonia based on digital software processing of images of computed tomography of the chest.Infusion & Chemotherapy.1-2022. DOI: 10.32902/2663-0338–2022-1–16-22

10. Yakovenko OK et al. Hypersensitive pneumonitis in the context of differential diagnosis of interstitial lung diseases. © Клінічна імунологія. Алергологія. Інфектологія. Спецвипуск № 1 2018. ISSN2411-2852. www.kiai.com.ua.

11. Tomassetti S, Ravaglia C, Poletti V. Diffuse parenchymal lung disease. Eur Respir Rev. 2017 Apr 26;26(144):170004. doi: 10.1183/16000617.0004-2017. PMID: 28446601; PMCID: PMC9489187

12. Neil J Hime PhD et al. Childhood interstitial lung disease: A systematic review. Pediatric pulmonology. First published: 30 April 2015. https://doi.org/10.1002/ppul.23183

13. Wijsenbeek M, Suzuki A, Maher TM. Interstitial lung diseases. Lancet. 2022 Sep 3;400(10354):769-786. doi: 10.1016/S0140-6736(22)01052-2. Epub 2022 Aug 11. PMID: 35964592.

14. Yakovenko OK et al. Pulmonary function testing as one of the main diagnostic tools of a respiratory specialist. Guidelines of the European Respiratory Society (ERS) and the American Thoracic Society (ATS). © Клінічна імунологія. Алергологія. Інфектологія: 5-6 (154-155)’ 2024. www.kiai.com.ua.

15. Ferran Morell et al. Chronic hypersensitivity pneumonitis in patients diagnosed with idiopathic pulmonary fibrosis: a prospective case-cohort study. Lancet Respir Med. 2013 Nov;1(9):685-94. doi: 10.1016/S2213-2600(13)70191-7

16. Yakovenko OK. et al. Post -COVID-19 interstitial lung disease as a manifestation of the post-COVID-19 syndrome Ukr. Pulmonol. J. 2023;31(2):39-43. DOI: 10.31215/2306-4927–2023-31–2-39–4.

17. Katherine J Myall et al. How COVID-19 interacts with interstitial lung disease. Breathe (Sheff). 2022 Mar;18(1):210158.doi: 10.1183/20734735.0158-2021

18. D Zibrak, J., Price, D. Interstitial lung disease: raising the index of suspicion in primary care. npj Prim Care Resp Med 24, 14054 (2014). https://doi.org/10.1038/npjpcrm.2014.54

Комп’ютерна томографія зі штучним інтелектом та тестування легеневої функції як основні сучасні діагностичні інструменти пульмонолога в діагностиці інтерстиційних захворювань легень

О. К. Яковенко¹, Т.Л. Яковенко^2
1 Волинський національний університет імені Лесі Українки, 2 Клініка алергії та кашлю

Резюме

Складність КТ-діагностики інтерстиційних захворювань легень (ІЗЛ) полягає в подібності КТ-змін за різних ідіопатичних інтерстиційних пневмоній, таких як ідіопатичний легеневий фіброз, неспецифічна інтерстиційна пневмонія тощо, що призводить до помилкового встановлення первинного діагнозу ІЗЛ. Для якісної діагностики ІЗЛ радіолог повинен ідентифікувати та охарактеризувати відповідно до сучасної номенклатури знахідки на КТ-зображеннях легень, зокрема такі, як вузлики та мікровузлики; кісти; псевдокісти; сітчасті зміни, або ретикуляція; cтільникові зміни, або сотова легеня; мозаїчне згасання; лінійне помутніння; помутніння за типом матового скла; потовщення міжчасточкової перегородки; бронхоектази та консолідація. Окрім того, сімейні лікарі часто діагностують ІЗЛ як хронічне обструктивне захворювання легень, захворювання серця або інші поширені захворювання з подібними симптомами, такими як задишка й кашель, які зазвичай виникають у пацієнтів середнього та літнього віку. При підозрі на ІЗЛ слід зібрати вичерпний анамнез, скерувати на КТ легень без уведення контрастної речовини та провести плетизмографію з визначенням дифузійної здатності легень (DLCO). Діагностувати ІЗЛ має комісія, до складу якої входить пульмонолог, радіолог і патолог, із залученням суміжних спеціалістів. Вона обговорює комбінацію КТ-зображень легень із можливим використанням ШІ, результати плетизмографії з визначенням DLCO, гістологічного дослі­дження, лабораторних маркерів системних захворювань сполучної тканини та інших обстежень, що зменшує імовірність помилкового діагнозу ІЗЛ.

Ключові слова: комп’ютерна томографія з високою роздільною здатністю, штучний інтелект, інтерстиційні захворювання легень, радіологічні патерни, тестування легеневої функції, безкабінна плетизмографія з визначенням дифузійної здатності легень, MiniBox+ PulmOne.

Computed tomography with artificial intelligence and pulmonary function testing as the main modern diagnostic tools of a pulmonologist in the diagnosis of interstitial lung diseases

O. K. Yakovenko¹, T.L. Yakovenko ^2
1 Lesia Ukrainka Volyn National University, ² Allergy and Cough Clinic

Abstract

The complexity of CT diagnosis of interstitial lung diseases (ILD) lies in the similarity of CT changes in various idiopathic interstitial pneumonias, such as idiopathic pulmonary fibrosis, nonspecific interstitial pneumonia, etc., which leads to a false initial diagnosis of ILD. For a quality diagnosis of ILD, the radiologist must identify and characterize the findings on CT images of the lungs in accordance with the current nomenclature, in particular those such as nodules and micro-nodules; cysts; pseudocysts; reticular changes, or reticular pattern; honeycomb changes, or honeycomb lung; mosaic attenuation; linear opacity; frosted glass opacity; thickening of the interlobular septa; bronchiectasis and consolidation. In addition, family doctors often diagnose COPD as chronic obstructive pulmonary disease, heart disease, or other common diseases with similar symptoms, such as shortness of breath and cough, which usually occur in middle-aged and elderly patients. When IPF is suspected, a comprehensive medical history should be taken, a non-contrast CT scan of the lungs should be performed, and plethysmography with determination of lung diffusion capacity (DLCO) should be conducted. IPF should be diagnosed by a committee consisting of a pulmonologist, radiologist, and pathologist, with the involvement of related specialists. The committee discusses a combination of CT images of the lungs with the possible use of AI, the results of plethysmography with DLCO determination, histological examination, laboratory markers of systemic connective tissue diseases, and other examinations, which reduces the likelihood of a false diagnosis of ILD.

Key words: high-resolution computed tomography, artificial intelligence, interstitial lung disease, radiological patterns, pulmonary function testing, cabinless plethysmography with DLCO determination, MiniBox+ PulmOne.