PLoS ONE: Stomaco virtuale CT non avanzata con seconda generazione, a doppia energia CT: pronuncia Study

Estratto

Obiettivi

Per confrontare il vero non-enhanced (TNE) e -avanzate non (VNE) set virtuali di dati in pazienti che hanno subito gastrica preoperatoria CT dual-energy (DECT) e di valutare il potenziale di riduzione della dose di radiazioni omettendo una scansione TNE.

Metodi

un totale di 74 pazienti sono stati sottoposti DECT gastrica. Le dosi medie valori Ct, lunghezza, qualità di immagine e di radiazione efficace per le immagini VNE e TNE sono stati confrontati.

Risultati

Non c'era differenza statistica di spessore massimo di tumori gastrici e del diametro massimo allargata linfonodi tra i TNE e immagini VNE (p > 0,05). Le differenze medie di valore CT tra TNE e VNE sono statisticamente significative per tutti i tipi di tessuto, fatta eccezione per le misure di attenuazione dell'aorta (P < 0,05), ma le differenze assolute erano sotto 10 HU. rumore più basso è stato trovato per immagini VNE di immagini TNE (P < 0,01). La qualità delle immagini di VNE era diagnostico, ma inferiore a quello del TNE (P < 0.01). La riduzione della dose ottenuta omettendo l'acquisizione TNE era 21,40 ± 4,44%.

Conclusione

scansione VNE possono potenzialmente sostituire TNE come parte di un multi-fase preoperatoria gastrica protocollo di imaging messa in scena con conseguente risparmio in dose di radiazioni

Visto:. Shi L, Yan F, Pan Z, Liu B, Liu H, Wang B, et al. (2014) Stomaco virtuale CT non-Enhanced con seconda generazione, a doppia energia CT: uno studio preliminare. PLoS ONE 9 (11): e112295. doi: 10.1371 /journal.pone.0112295

Editor: Juri G. Gelovani, Wayne State University, Stati Uniti d'America

Ricevuto: 12 gennaio 2014; Accettato: 9 ottobre 2014; Pubblicato: 13 Nov 2014

Copyright: © 2014 Shi et al. Questo è un articolo ad accesso libero distribuito sotto i termini della Creative Commons Attribution License, che permette l'uso senza restrizioni, la distribuzione e la riproduzione con qualsiasi mezzo, a condizione che l'autore originale e la fonte sono accreditati

Finanziamento:. Questo lavoro è stata sostenuta da fondo di Shanghai, la scienza e la tecnologia di sviluppo (n 134119a5900), ingegnere medico croce soggetti (n YG2012MS48), e NSFC (n ° 81.171.312). I finanziatori avevano alcun ruolo nel disegno dello studio, la raccolta e l'analisi dei dati, la decisione di pubblicare, o preparazione del manoscritto

Competere interessi:. Autore Bo Liu è impiegato da Siemens assistenza sanitaria ed è responsabile del manoscritto lucidatura. Tutti gli autori hanno dichiarato che non esistono interessi in competizione. Nessun supporto, sia finanziario o la fornitura di attrezzature o di attrezzature e simili era stata data dalla cura Siemens sanitaria o di un terzo ai partner clinici per quanto riguarda lo studio descritto in questo articolo. Ciò non toglie l'aderenza degli autori di PLoS ONE politiche sui dati e la condivisione di materiale.

Introduzione

Multi-detector tomografia computerizzata (MDCT) è uno degli strumenti diagnostici più utilizzati per la pre messa in scena Valida dei pazienti con cancro gastrico. flusso di lavoro MDCT standard included true (TNE), fase arteriosa non migliorata, e la fase venosa portale. La pratica clinica per la rilevazione e la messa in scena di masse gastrici utilizzando CT necessario eseguire la scansione immediatamente seguita da una acquisizione contrasto migliorato un TNE linea di base, in quanto dipendeva dalla valorizzazione diffusa e ispessimento della lesione [1], [2]. Tuttavia queste tre fasi standard di scansione normalmente derivano una grande quantità di dose di radiazioni che potrebbero essere dannose per i pazienti sia in stadiazione preoperatoria o in follow-up.

a doppia energia Tomografia Computerizzata (DECT) è una tecnica di imaging che promettente fornisce una migliore caratterizzazione tissutale rispetto alla tomografia computerizzata single-energia [3] - [5]. Sulla base di due acquisizioni CT sincroni allo stesso tempo, questa tecnologia consente la differenziazione e l'identificazione di materiali con differenti assorbimenti a raggi X su bassa tensione ed alta tubo [4]. Questa tecnica può differenziare attenuazione dei materiali con grandi numeri atomici quali agenti di contrasto a base di iodio. Sulla base della ricostruzione di insiemi di dati ad alta e bassa kV dai dati grezzi, lo iodio potrebbe essere estratto da una TAC a doppia energia con mdc e (VNE) insiemi di dati virtuali non migliorate possono essere generati utilizzando il tre DE algoritmo di post-elaborazione decomposizione -material, che era basato sul presupposto di tessuto bersaglio costituito da tre diversi materiali di base. Nella TAC addome, è ipotizzato che il contrasto migliorato tessuto addominale aveva tre materiali base: tessuti molli, grassi, e di iodio [4], [6]. La generazione di VNE e iodio mappa di distribuzione non solo ha sottolineato l'apporto di sangue locale per l'identificazione della lesione, ma ha anche consentito di evitare una TNE, che potrebbe salvare la dose per il paziente, che possono beneficiare, sia in fase di stadiazione preoperatoria e oncologica follow-up.

Gli studi precedenti hanno proposto che VNE potrebbe potenzialmente sostituire scansioni TNE; Tuttavia, la maggior parte degli studi hanno utilizzato la prima generazione di scanner dual-energia [7] - [12]. Questi scanner dual-source di prima generazione hanno la limitazione di un ristretto campo di vista. Inoltre, a causa di un spettri sovrapposizione energia tra 100 e 140 kV, questi scanner dovevano essere azionato a 80 a 140 kV, con conseguente impossibilità di utilizzare nell'addome a causa di una bassa profondità di penetrazione e di indurimento del fascio artefatti [13]. Gli scanner a doppia sorgente di seconda generazione recentemente introdotte avevano superato sopra i problemi di attuazione di un campo più grande di vista (33 cm), che ha permesso più pazienti di prendere Scan Dual CT energia, e un filtro di latta, che riduce la sovrapposizione dei raggi X spettri [3 ], [14] - [16]. Tuttavia, c'erano ancora pochi studi che hanno utilizzato gli scanner a doppia sorgente CT seconda generazione che aveva valutato VNE è stato pubblicato [11] - [12], e al meglio delle nostre conoscenze, non appartiene a nessuno studio precedente è stato fatto per confrontare il qualità della VNE e TNE immagini sul cancro allo stomaco.

lo scopo di questo lavoro è stato quello di confrontare qualitativamente e quantitativamente la qualità dell'immagine e il rumore di TNE e insiemi di dati VNE negli stessi pazienti sottoposti DECT visita pre-operatoria gastrica e per valutare il potenziale riduzione della dose di radiazioni omettendo una scansione TC TNE durante tecnica dual CT energia.

Materiali e Metodi

I pazienti

Lo studio è stato approvato dal nostro Comitato Etico dell'Ospedale (Ruijin Ospedale Affiliato a Shanghai Jiaotong University School of Medicine, ha coinvolto nel comitato etico della ricerca umana), No 2009-34. Il consenso informato è stato ottenuto da ogni paziente prima di imaging. I partecipanti hanno fornito il loro consenso informato scritto in questo studio. Da aprile a settembre 2011, 74 pazienti (55 uomini, età media di 63 anni ± 11 [deviazione standard], la gamma di 37-85 anni, 19 donne, età media di 61 anni ± 11, gamma di 27-85 anni) sono stati sottoposti DECT per la stadiazione preoperatoria del cancro gastrico. Tutti i pazienti sono stati confermati istopatologico con carcinoma gastrico da biopsie gastriche endoscopiche.

CT scan protocollo

Tutte le scansioni sono state eseguite utilizzando una seconda generazione, dual-source multi-detector CT scanner (Siemens Somatom Definizione Flash, Siemens Medical Solutions, Forchheim, Germania). Ogni paziente che aveva durante la notte digiuno bevuto 1000-1500 ml di acqua di rubinetto poco prima di CT per consentire distensione gastrica. Tutti i pazienti sono stati sottoposti totale di 3 fasi di TAC. In primo luogo, una scansione non potenziato che copre l'intero stomaco è stata effettuata con la seguente impostazione: 120 kV, fare riferimento a 200 mAs, 128 × 0,6 millimetri di collimazione e un passo di 0,6. Successivamente, un centinaio di millilitri di un mezzo di contrasto iodato non ionico (370 Ultravist, Schering, Berlino, Germania) è stato somministrato attraverso la vena antecubitale a 3 ml /sec con ago calibro 20 attraverso un iniettore automatico. scansioni con intensificazione di contrasto a doppia energia sono stati eseguiti a fase arteriosa (incluso l'intero stomaco) e la fase venosa portale (incluso l'intero addome e pelvi, dalle cupole diaframmatica al margine anale) utilizzando la modalità a doppia energia, che sono stati acquisiti a 40 s e 70 s dopo la somministrazione di agenti di contrasto, rispettivamente. Le scansioni DE sono state acquisite le tensioni del tubo a 100 e 140 kVp con filtro stagno, utilizzando i valori di mAs di riferimento di 230 e 178, rispettivamente. La collimazione era di 32 × 0,6 mm e il passo era 0,6. Tutte le acquisizioni sono stati ottenuti con tubo in tempo reale modulazione corrente (CARE Dose 4D, Siemens Medical Solutions) del software.

CT Immagine Post-processing

I dati grezzi DE sono stati ricostruiti utilizzando un kernel morbido convoluzione ( D30f), e tre diverse serie di immagini sono state generate: 100 immagini kV, immagini Sn140 kV, e immagini misti con rapporto di 0,5 con spessore fetta e un intervallo di 1,5 mm. Le immagini sono state poi trasferite in una stazione di lavoro di post-elaborazione DE (syngo MMWP, versione 2008A; Siemens Medical Solutions). immagini DE sono stati elaborati con l'applicazione "Fegato VNC" per generare mappa di distribuzione di iodio indicato come sovrapposizione di immagini a colori e VNE (Fig. 1). Axial TNE e VNE immagini sono state ricostruite utilizzando uno spessore di taglio e un intervallo di 5 mm. Per generare immagini VNE, sono stati applicati valori di attenuazione standard di tessuti molli e grassi utilizzati dal sistema (Fig. 2).

Image Analysis

Per ogni paziente, valori CT sono stati registrati in quattro anatomica regioni sia su TNE e immagini VNE: parete gastrica, fegato, grasso retroperitoneale e aorta addominale ponendo una regione circolare di interesse (ROI) in ogni sito anatomico TNE e immagini VNE derivato dal arteriosa (VNE _{a) e fasi venosa portale (VNE P). Tre misure sono state registrate sullo stesso sito anatomico (tranne aorta) alla stessa porzione di ottenere un valore medio. In tutti i siti anatomici, una dimensione costante della ROI di circa 1,5 cm ^{2 è stata mantenuta tranne parete gastrica. Il ROI compreso tutto spessore della parete gastrica è stato messo al antro per ottenere il valore CT. Se la lesione è situato nella antro dello stomaco, è stato utilizzato il cardias. Nei pazienti in cui una maggiore DECT rilevato tumori gastrici o ingrossamento dei linfonodi erano visibili nelle immagini non-enhanced, sono stati misurati i valori di attenuazione CT e spessore massimo o di diametro. deviazioni standard del grasso retroperitoneale sono stati misurati per determinare il rumore dell'immagine utilizzando una regione di interesse con 1 cm 2 nella zona.}}

Due radiologi esperti addominali, che sono stati accecati da TNE, VNE _{a e VNE acquisizione P, si accede la qualità delle immagini di tre serie di immagini non-enhanced in consenso. In primo luogo, un sistema di punteggio scala di grado cinque punti è stato utilizzato per segnare la qualità immagini di TNE gastrica e immagini VNE come riportato in precedenza [7]: 1 = non valutabile, non valutabile a causa di artefatti gravi o qualità cattiva immagine; 2 = scarsa, scarsa qualità delle immagini a causa di importanti manufatti che ostacolano una completa valutazione parenchima epatico; 3 = sufficiente, immagine di qualità sufficiente che permettono una buona fiducia nella valutazione delle immagini; 4 = buono, immagine di buona qualità con i manufatti minori; segnare 5 = eccellente, immagine di ottima qualità, senza artefatti. immagini VNE con punteggi di 3 o superiore sono stati considerati accettabili per scopo la diagnosi; quelli con i punteggi di 4 o più sono stati considerati come aventi la possibilità di sostituire le immagini TNE. In secondo luogo, la copertura di anatomia rilevante dalle immagini generate VNE è stato notato come un intervallo di percentuale di anatomia esclusa (1 = anatomia nessuno escluso, 2 = 1-25% esclusi, 3 = 26-50%, 4 = 51-75%, 5 = > 75%), al fine di valutare l'influenza di BMI sulle immagini VNE}

Radiation Dose Stima

per ciascuna delle tre fasi, il prodotto della dose di lunghezza (DLP, mGy. cm) sono stati registrati. dosi di radiazioni efficaci (in millisievert) sono stati calcolati per ogni fase utilizzando il metodo proposto dal gruppo di lavoro europeo per le Linee Guida sui criteri di qualità in CT, applicando la seguente relazione: E = DLP × coefficiente di conversione k, dove il coefficiente di conversione k addominale è 0,015 mSv /mGy cm [17]. La dose efficace di un protocollo a tre fasi (TNE CT, arterioso e venoso portale maggiore CT) è stata confrontata con quella di un protocollo a doppia fase (DE arteriosa e venosa portale fasi) per calcolare la percentuale di riduzione della dose.

analisi statistica

l'analisi statistica è stata effettuata utilizzando il software SPSS versione 14.0 (SPSS Inc., Chicago, iL, USA). variabili quantitative sono stati espressi come media ± SD. Student a due code t test per campioni appaiati è stata eseguita per confrontare la differenza di valore di CT, rumore dell'immagine, dose di radiazioni al paziente, la qualità dell'immagine, spessore massimo di tumori gastrici e diametro massimo dei linfonodi tra TNE e le due serie di immagini VNE, rispettivamente, e la differenza tra VNE _{A e VNE p immagini. Un valore di p≤0.05 indicato una differenza statisticamente significativa.}

Risultati

lunghezza, valore CT e il rumore

Sixty-tre tumori gastrici in 63 pazienti e 112 linfonodi ingrossati in 20 pazienti sono stati rilevati sulle immagini DECT avanzate. Non c'era differenza statistica di spessore massimo di tumori gastrici e diametro massimo di ingrossamento dei linfonodi tra i TNE e immagini VNE, e nessuna differenza tra i VNE _{A e VNE P immagini (p > 0,05), ma minore rumore sono stati trovati per le immagini VNE di immagini TNE, e VNE immagini P avuto il rumore più basso (P < 0,01). Tutti i valori di rumore di immagine registrati sono stati riassunti nella tabella 1.}

Anche se le differenze di valore medio CT tra TNE e VNE per paziente erano statisticamente significative per tutti i tipi di tessuto, fatta eccezione per le misure di attenuazione dell'aorta, le differenze assolute erano ancora in 10 HU. Non c'era differenza statistica nei valori CT di tutti i tipi di tessuto tra le due serie di immagini VNE TC, fatta eccezione per le misure di attenuazione dell'aorta (p > 0,05). I valori medi di CT e P-valori sono riportati nella tabella 1.

La differenza dei valori CT tra TNE e VNE _{A era sotto 15 HU in 100%, 98,6%, 96,4%, ed era sotto 10 HU nel 96,8%, 87,7%, 94,6% dei tumori gastrici, parete dello stomaco e linfa allargata nodi misure, rispettivamente (Fig. 3a). La differenza di valore CT tra TNE e VNE P era sotto 15 HU a 95,2%, 100%, 90,2%, ed era sotto 10 HU nel 87,3%, 86,3%, 86,6%, rispettivamente (Fig. 3b).}

i punteggi di qualità delle immagini soggettive dei tre serial non-enhanced immagine CT (TNE, VNE _{A e VNE P) erano 4,93 ± 0,3, 4,15 ± 0,7 e 4,4 ± 0,6, rispettivamente. Tutte le immagini VNE sono stati classificati come punteggio 3 o superiore, che indica che tutte le immagini VNE erano accettabili a scopo di diagnosi (Fig. 4). La qualità dell'immagine di entrambe le immagini VNE era inferiore a quella delle immagini TNE (P < 0,01), mentre la qualità delle immagini di VNE P era superiore a quello di VNE A (P < 0,01). Sixty-due (83,8%, 62/74) VNE immagini A e settantuno (95,9%, 71/74) VNE p immagini sono state considerate come aventi la possibilità di sostituire le immagini TNE da due radiologi esperti addominali (Tabella 2). Superamento manufatto rilevato a livello gas-liquido era più evidente nelle immagini VNE di immagini TNE in 3 casi (Fig. 5). Inoltre, solo una serie di dati VNE esclusi anatomia rilevante che è stato segnato 2 (1-25% esclusa) (Fig. 6).}

Radiation Dose

Le dosi efficaci calcolate erano rispettivamente 2,54 ± 0,79 mSv (range 1,61-6,40 mSv), 3,16 ± 0,91 mSv (range1.79-6.86 mSv), e 6.21 ± 1.63 mSv (3,08-8,99 mSv) per una vera fase non avanzata, DE arteriosa e fase venosa portale. Per un protocollo a tre fasi, la dose totale media era 11.92 ± 2.34 mSv (range 7,65-18,48 mSv), mentre un protocollo bifasica eroga una dose media effettiva di 9.37 ± 1.89 mSv (range 4,90-16,53 mSv). La riduzione della dose ottenuta omettendo il vero non-enhanced acquisizione era 21,40 ± 4,44% (range 15,01-38,24%; P < 0,01).

Discussione

L'immagine TNE è necessaria nel gastrica TAC preoperatoria per tre motivi. Innanzitutto, il tumore gastrici e dei linfonodi richiedono un valore CT non maggiore basale per calcolare l'aumento di contrasto, che è particolarmente critico nel valutare se linfonodi regionali rappresentano metastasi locali o meno. In secondo luogo, migliorando metastasi epatiche possono perdere nelle immagini avanzata [18]. . In terzo luogo, la calcificazione e l'emorragia di tumore possono anche essere perse nelle immagini avanzate [19]

CT doppia energia dell'addome offre due vantaggi rispetto a CT Single-energia: una migliore qualità di immagine del miglioramento del contrasto stessa [10] e la capacità di generare immagini VNE. Rispetto alle immagini TNE con rumore dell'immagine in basso, le immagini sono VNE con inferiori, ma la qualità delle immagini diagnostiche. Ciò è dovuto alla particolare immagine di filtraggio e smoothing indotta dall'algoritmo post-processing [7]. Pertanto, radiologi possono distinguere adeguatamente entrambi i tipi di immagini. Come i nostri risultati hanno rivelato le attenuazioni simili e caratteristica morfologica tra le immagini VNE e TNE sul rilevamento del cancro gastrico, VNE rischia di essere considerato come un sostituto per le scansioni TNE. Quando confrontato con un protocollo a tre fasi, un approccio a doppia fase che comprende arteriosa e venosa portale fasi riduce la dose efficace media del 21,4%. Questo è inferiore ai dati precedentemente pubblicati sul fegato e immagini renali, dove una riduzione del dosaggio tra il 30% e il 35% è stata descritta [7], [8], [10], come la scansione fase venosa portale incluso tutto l'addome e del bacino, dalle cupole diaframmatica al margine anale nel nostro studio. DE di imaging in pazienti con tumori gastrici è la possibilità di ridurre la dose di radiazioni efficace somministrata al paziente e anche per risparmiare tempo indagini.

I nostri risultati suggeriscono che VNE _{P immagini avevano punteggio superiore rispetto alle immagini soggettivo VNEA . Va notato che gli autori precedenti hanno dimostrato VNE immagini A di essere superiore dalla prima generazione DSCT [8], e VNE P sia meglio 2a generazione DSCT [12]. La ragione può essere dovuto al fatto che la serie derivata arteriosa necessaria una fase di post-elaborazione aggiuntivo; sono state acquisite come fette spesse 1 mm e dovevano essere 'ispessita' per creare virtuali 2 fette mm [12]. Certamente l'uso di fasi di post-elaborazione aggiuntive ha il potenziale di degradare le immagini. C'è poco da scegliere tra il portale e la serie arteriosa derivata, tuttavia, si consiglia l'uso delle VNE immagini P nel corso degli VNE A Immagini a causa delle leggermente meglio oggettivi e soggettivi risultati e la ridotta post-processing tempo}

Come maggiore FOV del rivelatore più piccolo, che è 33 cm nella seconda DSCT generazione, il nostro studio suggeriscono anatomia rilevante è ritenuto essere esclusi solo in un caso.; in questo caso, che è stato considerato minimo ed era < il 25%. Inoltre, un ulteriore vantaggio del DECT gastrico è che, a seguito della posizione mediana dello stomaco e le posizioni di metastasi linfatica nell'addome, minore FOV difficilmente influenzato TC preoperatoria gastrica.

Tuttavia, con l'attuale tecnologia DECT ha diversi limiti. In primo luogo, come autori precedenti hanno dimostrato, calcio non è tra i tre materiali (tessuti molli, iodio, e grasso) analizzati nel processo di decomposizione. Questa limitazione può essere potenzialmente problematico soprattutto per il rilevamento del carcinoma gastrico mucinoso [20], [21], ma può essere superato utilizzando un altro algoritmo di post-elaborazione che analizza calcio, iodio, e tessuti molli [7]. In secondo luogo, algoritmi di filtraggio dedicati possono essere utilizzati per ridurre il rumore delle immagini, ma ancora una volta, può essere più difficile da risolvere piccole strutture [22]. Terzo, per ridurre ulteriormente la dose di radiazioni da TC, la lesione può essere situato sulle immagini TNE per definire l'intervallo minimo di scansione possibile in fase arteriosa; Inoltre, il paziente può bere più acqua o modificare la posizione dopo scansione TNE, se non abbastanza distensione parete gastrica e lesione sono stati trovati in immagini TNE. Omettendo di scansione TNE renderà questi impossibile. Infine, superamento manufatto rilevato a livello gas-liquido era più evidente nelle immagini VNE. Anche se questo tipo di manufatto non ha alterato la qualità dell'immagine, ma potrebbe rappresentare un trabocchetto importante in alcuni casi. Dal momento che questo non era tra gli obiettivi del nostro studio, è necessaria un'ulteriore analisi.

Il nostro studio ha diversi limiti. Fu eseguita per dimostrare la qualità delle immagini VNE, e non mostrare le capacità del DECT nella precisione della stadiazione preoperatoria del cancro gastrico. Pertanto, il valore diagnostico di diversi tipi di visualizzazione delle informazioni DE, compreso codifica a colori della distribuzione iodio, non è stato valutato in questo studio. Ulteriori ricerche dovrebbero essere raccomandato per mostrare se DECT aiuterà raffigurano e la stadiazione preoperatoria con precisione nel cancro gastrico. In secondo luogo, non abbiamo valutare le prestazioni di immagini VNE nel rilevare lesioni epatiche che è un percorso importante di carcinoma gastrico metastatico. Tuttavia, nelle precedenti relazioni, immagini VNE mostrano una qualità comparabile con quella delle immagini TNE, e il potenziale per sostituire TNE come parte di un protocollo di imaging multifase fegato [8], [10], [12]. In terzo luogo, dal momento che nessun calcificazioni nei tumori allo stomaco è stato trovato in nostri dati, la limitazione di sottrazione di calcio dall'algoritmo Fegato VNC non poteva essere valutato.

Conclusioni

La nostra prima esperienza con i non virtuale gastrica immagini -Enhanced utilizzando CT dual-source di seconda generazione dimostra risultati promettenti. immagini virtuali non-enhanced generati sia da arteriosa o immagini in fase venosa portale forniscono valori di attenuazione e di parametri morfologici vicino alle vere immagini non-enhanced, e dimostrano una buona qualità dell'immagine. Sarà potenzialmente possibile omettere scansione TNE come parte di un multifase stadiazione preoperatoria gastrica e il follow-up protocollo di imaging di studio, con conseguente riducendo in modo significativo la dose di radiazioni.

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