PLOS ONE: Estómago virtual CT-no mejorada con segunda generación, Energía Dual-CT: A Preliminary Study

Extracto

Objetivos

Para comparar la verdad no mejorado (TNE) y (VNE) conjuntos que no son avanzadas virtuales de datos de los pacientes que se sometieron a TC preoperatoria gástrica de energía dual (DECT) y para evaluar el potencial de reducción de la dosis de radiación al omitir un análisis TNE.

Métodos

un total de 74 pacientes fueron sometidos a DECT gástrico. Se compararon los valores de Ct, longitud, calidad de imagen y de radiación efectiva dosis medias de VNE y TNE imágenes.

Resultados

No hubo diferencia estadística en grosor máximo de los tumores gástricos y diámetro máximo del ampliada los ganglios linfáticos entre el TNE y las imágenes VNE (P > 0,05). Las diferencias medias entre el valor CT TNE y VNE fueron estadísticamente significativas para todos los tipos de tejidos, excepto para las mediciones de atenuación de la aorta (P < 0,05), pero las diferencias absolutas eran menores de 10 UH. un ruido más bajo fue encontrado para las imágenes que VNE imágenes TNE (P < 0,01). La calidad de imagen de VNE era de diagnóstico, pero menor que la de TNE (P < 0,01). La reducción de la dosis lograda por la omisión de la adquisición TNE fue 21.40 ± 4.44%.

Conclusión

Barrido VNE potencialmente pueden reemplazar TNE como parte de un protocolo preoperatorio gástrica multifase de imagen puesta en escena con el consiguiente ahorro en dosis de radiación

Visto:. Shi L, Yan M, Pan Z, B Liu, Liu H, Wang B, et al. (2014) Estómago virtual CT-Enhanced no con la segunda generación, Energía Dual-TC: un estudio preliminar. PLoS ONE 9 (11): e112295. doi: 10.1371 /journal.pone.0112295

Editor: G. Juri Gelovani, Wayne State University, Estados Unidos de América

Recibido: 12 Enero, 2014; Aceptado: 9 Octubre 2014; Publicado: 13 Noviembre 2014

Derechos de Autor © 2014 Shi et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan

Financiación:. Este trabajo fue apoyado por el fondo de la ciencia y el desarrollo tecnológico Shanghai (núm 134119a5900), Ingeniero Médico cruz sujeto (Nº YG2012MS48), y la SNCF (Nº 81171312). Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito

Conflicto de intereses:. Autor Liu Bo es empleado de Siemens atención de la salud y es el responsable del manuscrito pulido. Todos los autores han declarado que no existen intereses en competencia. No hay soporte, ya sea financiera o suministro de equipo o equipos y similares había sido dada por el cuidado de la Salud de Siemens o de un tercero para los socios clínicos en relación con el estudio descrito en este artículo. Esto no altera la adhesión de los autores a PLoS ONE políticas en los datos y materiales de uso compartido.

Introducción

Multi-detector de tomografía computarizada (MDCT) es una de las herramientas de diagnóstico más ampliamente utilizado para la pre estadificación preoperatoria de los pacientes con cáncer gástrico. TCMD flujo de trabajo estándar incluido (TNE), fase arterial no mejorada verdad, y la fase venosa portal. La práctica clínica para la detección y la estadificación de masas gástricas utilizando CT requiere un TNE línea de base escanear seguida inmediatamente por una adquisición contraste mejorado, ya que depende de la mejora difusa y engrosamiento de la lesión [1], [2]. Sin embargo, estas tres fases de exploración estándar normalmente se derivan de una gran cantidad de dosis de radiación que podría ser perjudicial para los pacientes, ya sea en la estadificación preoperatoria o en el seguimiento.

energía dual Tomografía computarizada (DECT) es una técnica de imagen que prometedora proporciona una mejor caracterización de los tejidos en comparación con la tomografía computarizada de energía simple [3] - [5]. Sobre la base de dos adquisiciones CT síncronos, al mismo tiempo, esta tecnología permite la diferenciación e identificación de materiales con diferentes absorciones de rayos X de baja tensión y alta del tubo [4]. Esta técnica puede diferenciar la atenuación de los materiales con grandes números atómicos, tales como agentes de contraste a base de yodo. Sobre la base de la reconstrucción de conjuntos de datos de alta y baja kV de los datos en bruto, yodo podría ser extraído de un TC de energía dual de contraste mejorado y (VNE) conjuntos de datos virtuales que no son avanzadas se pueden generar utilizando los tres descomposición -material dE algoritmo de post-procesamiento, que se basa en el supuesto de tejido diana que consiste en tres diferentes materiales de base. En la tomografía computarizada del abdomen, se supuso que el tejido abdominal contraste mejorado tenía tres materiales de base: los tejidos blandos, grasa, y yodo [4], [6]. La generación de VNE y mapa de distribución de yodo no sólo hizo hincapié en el riego sanguíneo local para la identificación de la lesión, pero también permitió evitar una TNE, lo que podría salvar la dosis para el paciente, que podrían beneficiarse durante tanto para la estadificación preoperatoria y seguimiento oncológico.

Los estudios previos han propuesto que VNE puede reemplazar potencialmente exploraciones TNE; Sin embargo, la mayoría de los estudios usaron la primera generación de escáneres de doble energía [7] - [12]. Estos escáneres de doble fuente de primera generación tienen la limitación de un estrecho campo de visión. Además, debido a una superposición espectros de energía entre 100 y 140 kV, estos escáneres tuvieron que ser operado a 80 y 140 kV, lo que resulta en la incapacidad para ser utilizado en el abdomen debido a una profundidad de penetración y el endurecimiento del haz bajas artefactos [13]. Los escáneres de doble fuente de segunda generación introducidas recientemente habían superado por encima de los problemas de aplicación de un campo de visión mayor (33 cm), lo que permitió a más pacientes a tomar doble escaneo CT de energía, y un filtro de estaño, lo que reduce la superposición de los espectros de rayos X [3 ], [14] - [16]. Sin embargo, todavía hay pocos estudios que han utilizado los equipos de TC de doble fuente de segunda generación que habían evaluado VNE se ha publicado [11] - [12], y con lo mejor de nuestros conocimientos, en la actualidad ningún estudio previo se ha hecho para comparar la calidad de las imágenes y VNE TNE sobre el cáncer de estómago.

el objetivo de este trabajo fue comparar cualitativa y cuantitativamente la calidad de la imagen y el ruido de TNE y conjuntos de datos VNE en los mismos pacientes que se sometieron a examen preoperatorio DECT gástrica y a evaluar el potencial de reducción de la dosis de radiación al omitir un escaneo CT TNE durante la técnica de doble CT energía.

Materiales y Métodos

Los pacientes

El estudio fue aprobado por el Comité de Ética del hospital (Ruijin Hospital Afiliado a Shanghai Jiaotong University School of Medicine, que participan en la investigación del comité de ética humana), n ° 2009-34. Se obtuvo consentimiento informado de cada paciente antes de formación de imágenes. Los participantes dieron su consentimiento informado por escrito en este estudio. De abril a septiembre de 2011, 74 pacientes (55 hombres, con una edad media de 63 años ± 11 [desviación estándar], el rango de 37-85 años; 19 mujeres, con una edad media de 61 años ± 11, el rango de 27-85 años) fueron sometidos a DECT para la estadificación preoperatoria del cáncer gástrico. Todos los pacientes fueron confirmados histopatológicamente con carcinoma gástrico mediante biopsias gástricas endoscópicas.

TC protocolo

Todas las exploraciones se realizaron con una segunda generación, de doble fuente multi-detector de escáner de tomografía computarizada (Siemens Somatom Definition flash, Siemens Medical Solutions, Forchheim, Alemania). Cada paciente que había ayunado durante la noche bebió 1000-1500 ml de agua del grifo, poco antes de la TC para permitir la distensión gástrica. Todos los pacientes fueron sometidos a 3 fases total de tomografía computarizada. En primer lugar, un análisis no mejorada que cubre todo el estómago se realizó con la configuración siguiente: 120 kV, mAs referencia 200, 128 × 0,6 mm de colimación y un paso de 0,6. Posteriormente, cien mililitros de un agente de contraste yodado no iónico (370 Ultravist; Schering, Berlín, Alemania) se administró a través de la vena antecubital a 3 ml /s usando aguja de calibre 20 a través de un inyector automático. exploraciones con contraste de energía dual se realizaron en la fase arterial (incluido todo el estómago) y la fase venosa portal (incluido todo el abdomen y la pelvis, de las cúpulas diafragmáticas al margen anal) usando el modo de doble energía, que fueron adquiridas en 40 s y 70 s después de la administración de agentes de contraste, respectivamente. Las exploraciones DE fueron adquiridas con los voltajes de tubo a 100 y 140 kVp con filtro de estaño, utilizando los valores de referencia de mAs de 230 y 178, respectivamente. La colimación fue de 32 × 0,6 mm y el terreno de juego fue de 0,6. Todas las adquisiciones fueron obtenidos con el tubo en tiempo real modulación de corriente (Cuidado DOSIS 4D, Siemens Medical Solutions) de software.

CT Post procesamiento de imagen

Los datos en bruto DE fueron reconstruidos utilizando un kernel de convolución suave ( D30f), y tres series diferentes de imágenes se generaron: 100 imágenes kV, Sn140 kV imágenes, y las imágenes mezcladas con relación de 0,5 con un grosor de corte y un intervalo de 1,5 mm. Las imágenes fueron luego transferidos a una estación de trabajo de post-procesamiento DE (Syngo MMWP, versión 2008A, Siemens Medical Solutions). DE imágenes fueron procesadas por la aplicación "Hígado VNC" para generar un mapa de distribución de yodo se muestra como superposición de imágenes en color y VNE (Fig. 1). Axial TNE y VNE imágenes se reconstruyeron utilizando un espesor de corte y un intervalo de 5 mm. Para generar imágenes VNE, se aplicaron los valores de atenuación de los tejidos blandos y la grasa estándar utilizados por el sistema (Fig. 2).

Análisis de Imagen

Para cada paciente, los valores de CT se registraron en cuatro anatómica regiones tanto en TNE y las imágenes VNE: la pared gástrica, hígado, grasa retroperitoneal y la aorta abdominal mediante la colocación de una región circular de interés (ROI) en cada sitio anatómico para TNE y las imágenes VNE derivado de la arterial (VNE _{a) y fases de la vena porta (VNE P). Tres mediciones se registraron en el mismo sitio anatómico (excepto aorta) en la misma división para obtener un valor medio. En todos los sitios anatómicos, un tamaño constante del retorno de la inversión de aproximadamente 1,5 cm ^{2 se mantuvo a excepción de la pared gástrica. El retorno de la inversión incluyendo espesor total de la pared gástrica se puso al antro para obtener el valor CT. Si la lesión se encuentra en el antro del estómago, se utilizó el cardia. En pacientes en los que una mayor DECT detecta tumores gástricos o los ganglios linfáticos agrandados eran visibles en las imágenes no avanzadas, se midieron sus valores de atenuación de TC y máximo espesor o diámetro. También se midieron las desviaciones estándar de la grasa retroperitoneal para determinar el ruido de la imagen usando una región de interés de 1 cm 2 en la zona.}}

Dos radiólogos experimentados abdominales, que fueron cegados a la TNE, VNE _{A y VNE P adquisición, accedido a la calidad de imagen de los tres conjuntos de imágenes no avanzadas en el consenso. En primer lugar, se utilizó un sistema de puntuación de la escala de grado de cinco puntos para calificar la calidad de las imágenes y las imágenes TNE gástrico VNE como se informó anteriormente [7]: 1 = no evaluable, no evaluable debido a los artefactos graves o mala calidad de la imagen; 2 = deficiente, la mala calidad de la imagen debido a las importantes artefactos que dificultan una evaluación completa parénquima hepático; 3 = suficiente, imagen de calidad suficiente que permita una buena confianza en evaluación de la imagen; 4 = bueno, la imagen de buena calidad con artefactos de menor importancia; anotar 5 = excelente, la imagen de excelente calidad sin artefactos. VNE imágenes con una puntuación de 3 o superior se consideran aceptables para fines de diagnóstico; aquellos con puntuaciones de 4 o más se considera que tienen el potencial de reemplazar las imágenes TNE. En segundo lugar, la cobertura de la anatomía relevante por las imágenes generadas VNE se observó como un rango de porcentaje de la anatomía excluido (1 = anatomía sin excluidos, 2 = 1-25% excluido, 3 = 26-50%, 51-75% = 4, 5 = > 75%), con el fin de evaluar la influencia del IMC en las imágenes VNE}

dosis de radiación Estimación

para cada una de las tres fases, el producto dosis-longitud (DLP, mGy. cm) se registraron. Las dosis de radiación efectiva (en milisieverts) se calcularon para cada fase utilizando el método propuesto por el Grupo de Trabajo Europeo de Directrices sobre criterios de calidad en la TC, aplicando la siguiente relación: E = DLP × coeficiente de conversión k, donde el coeficiente abdominal k conversión es 0,015 mSv /mGy cm [17]. La dosis eficaz de un protocolo de fase triple (TNE CT, arterial y portal CT mejorada venosa) se comparó con la de un protocolo de dos fases (DE fases arterial y venoso portal) para calcular el porcentaje de reducción de la dosis.
análisis

estadística

el análisis estadístico se realizó utilizando el software SPSS versión 14.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, EE.UU.). Las variables cuantitativas se expresan como media ± desviación estándar. Student de dos colas prueba t para muestras apareadas se realizó para comparar la diferencia de valor CT, el ruido de imagen, la dosis de radiación a los pacientes, la calidad de imagen, el grosor máximo de los tumores gástricos y diámetro máximo de los ganglios linfáticos agrandados entre TNE y los dos conjuntos de imágenes VNE, respectivamente, y la diferencia entre VNE _{A y VNE P imágenes. Un valor de p = 0.05 indica una diferencia estadísticamente significativa.}

Resultados

longitud, el valor CT y el ruido

Sesenta y tres tumores gástricos en 63 pacientes y 112 ganglios linfáticos agrandados en 20 pacientes fueron detectados en las imágenes DECT mejoradas. No hubo diferencia estadística en grosor máximo de los tumores gástricos y diámetro máximo de los ganglios linfáticos agrandados entre la TNE y las imágenes VNE, y no hay diferencia entre la VNE _{A y VNE P imágenes (P > 0,05), pero menor el ruido se han encontrado imágenes que VNE imágenes TNE, y VNE p imágenes tenido el ruido más bajo (P < 0,01). Todos los valores de ruido de imagen grabados se resumen en la tabla 1.}

A pesar de las diferencias de valor medio de CT entre TNE y VNE por paciente fueron estadísticamente significativas para todos los tipos de tejidos, excepto para las mediciones de atenuación de la aorta, las diferencias absolutas eran aún menores de 10 años HU. No hubo diferencia estadística en los valores de CT de todos los tipos de tejido entre los dos conjuntos de imágenes VNE CT, excepto para las mediciones de aorta de atenuación (P > 0,05). valores de CT y P-valores medios se dan en la Tabla 1.

La diferencia de los valores de TC entre TNE y VNE _{A fue de menos de 15 HU en el 100%, 98,6%, 96,4%, y estaba bajo 10 HU en el 96,8%, 87,7%, 94,6% de los tumores gástricos, pared del estómago y nódulos linfáticos agrandados mediciones, respectivamente (Fig. 3a). La diferencia de valor de CT entre TNE y VNE p fue menor de 15 HU en el 95,2%, 100%, 90,2%, y estaba bajo 10 UH en el 87,3%, 86,3%, 86,6%, respectivamente (Fig. 3b).}

los subjetivas puntuaciones de calidad de imagen de los tres seriales no avanzadas de imágenes CT (TNE, VNE _{A y VNE P) fueron 4,93 ± 0,3, 4,15 ± 0,7 y 4,4 ± 0,6, respectivamente. Todas las imágenes fueron calificados como VNE puntuación de 3 o superior, lo que indica que todas las imágenes VNE eran aceptables para los fines de diagnóstico (Fig. 4). La calidad de imagen de las dos imágenes VNE fue menor que la de las imágenes de TNE (P < 0,01), mientras que la calidad de imagen de VNE P fue mayor que la de VNE A (P < 0,01). Sesenta y dos (83,8%, 62/74) VNE imágenes A y setenta y un (95,9%, 71/74) VNE p imágenes se considera que tienen el potencial de reemplazar las imágenes TNE por dos radiólogos experimentados abdominales (Tabla 2). El rebasamiento artefacto detectado en el nivel de fluido de gas era más evidente en las imágenes que VNE imágenes TNE en 3 casos (Fig. 5). Además, sólo un conjunto de datos VNE excluidos anatomía relevante que se marcó 2 (1-25% excluido) (Fig. 6).}

dosis de radiación

Las dosis efectivas calculadas fueron respectivamente 2,54 ± 0,79 mSv (rango de 1,61 a 6,40 mSv), 3,16 ± 0,91 mSv (mSv range1.79-6.86), y 6,21 ± 1,63 mSv (3,08 a 8,99 mSv) por la verdadera fase no mejorada, dE arterial y la fase venosa portal. Para un protocolo de triple fase, la dosis media total fue de 11,92 ± 2,34 mSv (rango 7,65 a 18,48 mSv), mientras que un protocolo de dos fases proporciona una dosis media efectiva de 9,37 ± 1,89 mSv (rango de 4,90 a 16,53 mSv). La reducción de la dosis lograda por la omisión de la verdadera adquisición no mejorada fue 21,40 ± 4,44% (rango de 15,01 a 38,24%; P < 0,01).

Discusión

es necesario La imagen TNE en el gástrico TC preoperatoria por tres razones. En primer lugar, el tumor gástrico y los ganglios linfáticos agrandados requieren un valor CT no mejorada de línea de base para calcular la mejora del contraste, que es especialmente crucial en la estimación de si los ganglios linfáticos regionales representan metástasis locales o no. En segundo lugar, mejora de las metástasis hepáticas pueden pasarse por alto en imágenes mejoradas [18]. . En tercer lugar, la calcificación y hemorragia del tumor también pueden pasarse por alto en imágenes mejoradas [19]

La TC de energía dual del abdomen proporciona dos ventajas en comparación con CT-único de la energía: mejora de la calidad de la imagen de la mejora del contraste en sí [10] y la capacidad de generar imágenes VNE. En comparación con las imágenes TNE con ruido de la imagen inferior, las imágenes son con VNE más bajo, pero la calidad de imagen de diagnóstico. Esto es debido al filtrado de imágenes particular y suavizado inducida por el algoritmo de post-procesamiento de [7]. Por lo tanto, los radiólogos pueden discriminar de manera fiable los dos tipos de imágenes. Como nuestros resultados revelaron las atenuaciones similares y característica morfológica entre VNE y TNE imágenes en la detección de cáncer gástrico, VNE es probable que ser considerado como un reemplazo para las exploraciones TNE. Cuando se compara con un protocolo de triple fase, un enfoque de doble fase que incluye fases arterial y venosa portal reduce la dosis eficaz en un promedio de 21,4%. Esto es inferior a los datos publicados anteriormente sobre el hígado y las imágenes renales, donde se ha descrito una reducción de la dosis de entre 30% y 35% [7], [8], [10], como la exploración fase venosa portal incluido todo el abdomen y la pelvis, de las cúpulas diafragmáticas al borde anal en nuestro estudio. DE proyección de imagen en pacientes con tumores gástricos es el potencial de reducir la dosis efectiva de radiación administrada al paciente y también para ahorrar tiempo de investigación.

Nuestros resultados sugieren que VNE _{P imágenes tenían mayor puntuación subjetiva de imágenes VNEA . Cabe señalar que los autores anteriores han demostrado VNE imágenes Un ser superior por la TCDF 1ª generación [8], y VNE P para ser mejor por la 2da generación de la TCDF [12]. La razón puede ser debido al hecho de que la serie arterialmente derivado requiere una etapa de post-procesamiento adicional; fueron adquiridos como rodajas gruesas 1 mm y necesitaba ser 'espesado' para crear virtuales 2 rebanadas mm [12]. Ciertamente, el uso de etapas adicionales de procesamiento posterior tiene el potencial de degradar las imágenes. Hay poca diferencia entre el portal y la serie arterial derivada, sin embargo, se recomienda el uso de los VNE imágenes P sobre los VNE imágenes A causa de los resultados ligeramente mejores objetivos y subjetivos y la reducción de post-procesamiento tiempo}

a medida que el mayor campo de visión del detector más pequeño, que es de 33 cm de la segunda generación de la TCDF, nuestro estudio sugiere se consideró anatomía relevante a ser excluidos en un solo caso.; en este caso que se considera mínimo y fue < 25%. Por otra parte, una ventaja adicional de DECT gástrico es que, como resultado de la posición media del estómago y las ubicaciones de metástasis linfáticas en el abdomen, el campo de visión más pequeño apenas se ve afectada la TC preoperatoria gástrico.

Sin embargo, con la actual tecnología DECT tiene varias limitaciones. En primer lugar, como autores anteriores han demostrado, el calcio no se encuentra entre los tres materiales (tejidos blandos, yodo, y grasa) analizados en el proceso de descomposición. Esta limitación puede ser potencialmente problemático especialmente para la detección de carcinoma gástrico mucinoso [20], [21], pero se puede superar mediante el uso de otro algoritmo de post-procesamiento que analiza calcio, yodo, y el tejido blando [7]. En segundo lugar, algoritmos de filtrado dedicados pueden ser utilizados para reducir el ruido de la imagen, pero de nuevo, puede ser más difícil de resolver estructuras pequeñas [22]. En tercer lugar, para reducir aún más la dosis de radiación de la exploración CT, la lesión puede ser localizado en las imágenes TNE para definir el alcance de detección mínimo posible en la fase arterial; Además, el paciente puede beber más agua o cambiar la posición después de la exploración TNE, si no lo suficientemente bueno distensión pared gástrica y la lesión se encontraron en imágenes TNE. La omisión de exploración TNE hará que éstos imposible. Finalmente, superando artefacto detectado en el nivel de fluido de gas era más evidente en las imágenes VNE. Aunque este tipo de artefacto no ha deteriorado la calidad de imagen, pero podría representar un escollo importante en algunos casos. Como esto no fue uno de los objetivos de nuestro estudio, se requiere un análisis más detallado.

Nuestro estudio tiene varias limitaciones. Se llevó a cabo para probar la calidad de las imágenes VNE, y no mostrar las capacidades de DECT en la exactitud de la estadificación preoperatoria del cáncer gástrico. Por lo tanto, el valor diagnóstico de diferentes tipos de visualización de la información DE, incluyendo la codificación de color de la distribución de yodo, no se evaluó en este estudio. Las investigaciones futuras deberían recomendarse para demostrar si DECT ayudará representan y la estadificación preoperatoria con precisión en el cáncer gástrico. En segundo lugar, que no evaluó el desempeño de las imágenes VNE en la detección de lesiones en el hígado, que es una ruta importante de cáncer gástrico metastásico. Sin embargo, en los informes anteriores, las imágenes VNE muestran una calidad comparable con la de las imágenes de TNE, y el potencial para reemplazar TNE como parte de un protocolo de múltiples fases de formación de imágenes del hígado [8], [10], [12]. En tercer lugar, ya que no calcificación en los tumores de estómago fue encontrado en nuestros datos, la limitación de la sustracción del calcio por el algoritmo de hígado VNC no pudo ser evaluada.

Conclusiones

Nuestra experiencia inicial con la no Gástrica Virtual -Mejora de imágenes utilizando la segunda generación TC de doble fuente demuestra resultados prometedores. Virtuales imágenes no avanzadas generadas a partir de ya sea arterial o venoso portal imágenes de fase proporcionan valores de atenuación y los parámetros morfológicos cercanas a las verdaderas imágenes no avanzadas, y demuestran una buena calidad de imagen. Será potencialmente posible omitir exploración TNE como parte de una clasificación preoperatoria gástrico multifase y protocolo de seguimiento de formación de imágenes de estudio, lo que resulta en la reducción de forma significativa la dosis de radiación.

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