PLOS ONE: Estômago CT Virtual Não-Aprimorado com Segunda Geração, Dupla Energia-CT: A Preliminary Study

Abstract

Objetivos

Para comparar a verdadeira não-reforçada (TNE) e melhorados não (VNE) cenários virtuais de dados em pacientes submetidos CT gástrico pré-operatória de dupla energia (DECT) e avaliar a redução da dose de radiação potencial omitindo uma varredura TNE.

Métodos

um total de 74 pacientes foram submetidos a DECT gástrico. Os valores Ct, comprimento, qualidade de imagem e de radiação eficaz doses médias para imagens VNE e TNE foram comparados.

Resultados

Não houve diferença estatística na espessura máxima de tumores gástricos e diâmetro máximo de alargada linfonodos entre os TNE e imagens VNE (P > 0,05). A média das diferenças de valor CT entre TNE e VNE foram estatisticamente significativas para todos os tipos de tecidos, excepto para as medidas de atenuação aorta (P < 0,05), mas as diferenças absolutas estavam sob 10 HU. ruído mais baixo foi encontrado para imagens VNE que as imagens de TNE (P < 0,01). A qualidade de imagem de diagnóstico, mas VNE era menor do que a de TNE (P < 0,01). A redução da dose alcançada omitindo a aquisição TNE foi 21,40 ± 4,44%.

Conclusão

Varredura VNE podem potencialmente substituir TNE como parte de um protocolo de imagem encenação multi-fase gástrica pré-operatória com conseqüente economia em dose de radiação

Citation:. Shi L, Yan F, Pan Z, Liu B, Liu H, Wang B, et al. (2014) Estômago Virtual CT Non-Aprimorado com Segunda Geração, Dupla Energia-CT: Um Estudo Preliminar. PLoS ONE 9 (11): e112295. doi: 10.1371 /journal.pone.0112295

editor: Juri G. Gelovani, Wayne State University, Estados Unidos da América

Recebido: 12 Janeiro, 2014; Aceito: 09 de outubro de 2014; Publicação: 13 de novembro de 2014

Direitos de autor: © 2014 Shi et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados

Financiamento:. Este trabalho foi apoiado por fundos da ciência Xangai e desenvolvimento tecnológico (No. 134119a5900), Engenheiro Medical assunto cruz (No. YG2012MS48) e NSFC (No. 81.171.312). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito

CONFLITO DE INTERESSES:. Autor Bo Liu é empregado pela Siemens cuidados de saúde e ele está no comando do manuscrito polimento. Todos os autores declararam que não existem interesses conflitantes. Sem apoio, seja financeira ou de fornecimento de equipamento ou material, etc. tinha sido dado pelo cuidado Siemens Saúde ou um terceiro para os parceiros clínicos no que diz respeito ao estudo descrito neste artigo. Isto não altera a adesão dos autores para PLOS ONE políticas em dados e materiais de compartilhamento.

Introdução

Multi-detector tomografia computadorizada (MDCT) é uma das ferramentas de diagnóstico mais utilizados para o pré staging-cirúrgica de pacientes com câncer gástrico. fluxo de trabalho MDCT padrão incluído, fase verdade não-reforçada (TNE) arterial, e fase venosa portal. A prática clínica para detecção e estadiamento de massas gástricas usando CT exigiu um TNE base digitalizar imediatamente seguido por uma aquisição de contraste, uma vez que dependia do aumento difuso e espessamento da lesão [1], [2]. No entanto, estas três fases padrão de varredura normalmente obter uma grande quantidade de dose de radiação que poderia ser prejudicial para os doentes, quer no estadiamento pré-operatório ou em acompanhamento.

Dual-energia tomografia computadorizada (DECT) é uma técnica de imagem promissora que proporciona uma melhor caracterização tecidual em comparação com a tomografia computadorizada de único da energia [3] - [5]. Com base na aquisição de duas CT síncronos, ao mesmo tempo, esta tecnologia permite a diferenciação e identificação de materiais com diferentes absorções de raios-X relativos à tensão baixa e alta tubo [4]. Esta técnica pode diferenciar atenuação de materiais com grandes números atómicos, tais como agentes de contraste à base de iodo. Com base na reconstrução de conjuntos de dados de alta e baixa kV a partir dos dados brutos, o iodo pode ser extraído a partir, uma tomografia computadorizada de dupla energia com contraste e (VNE) conjuntos de dados melhorados não virtuais podem ser gerados utilizando a três decomposição -Material dE algoritmo de pós-processamento, que foi baseado no pressuposto de tecido alvo que consiste de três materiais de base diferentes. Na tomografia computadorizada do abdômen, suposição foi feita que contraste tecido abdominal tinha três materiais de base: tecidos moles, gordos, e iodo [4], [6]. A geração de VNE e mapa de distribuição de iodo não só enfatizou a irrigação sanguínea local para a identificação da lesão, mas também permitiu evitar um TNE, que poderia salvar dose para o paciente, que pode beneficiar tanto durante estadiamento pré-operatório e seguimento oncológico.

estudos anteriores têm proposto que VNE podem potencialmente substituir scans TNE; no entanto, a maioria dos estudos utilizaram a primeira geração de scanners de dupla energia [7] - [12]. Estes dual-fonte scanners de primeira geração têm a limitação de um estreito campo de visão. Além disso, devido a uma sobreposição de espectros de energia entre 100 e 140 kV, esses scanners teve de ser operado a 80 e 140 kV, resultando na incapacidade para ser utilizado no abdómen devido a uma baixa profundidade de penetração e endurecimento do feixe artefactos [13]. A segunda geração dual-fonte scanners recentemente introduzidas havia superado acima problemas execução um maior campo de visão (33 cm), o que permitiu que mais pacientes a tomar varredura dupla CT de energia, e um filtro de estanho, o que reduz a sobreposição espectros de raios-X [3 ], [14] - [16]. No entanto, ainda havia poucos estudos que utilizaram a segunda geração de scanners CT dupla fonte que tinha avaliado VNE foi publicado [11] - [12], e com o melhor de nosso conhecimento, atualmente nenhum estudo prévio foi feito para comparar o qualidade das imagens VNE e TNE sobre o câncer de estômago.

o objetivo deste trabalho foi comparar quantitativamente e qualitativamente a qualidade da imagem e do barulho da TNE e conjuntos de dados VNE nos mesmos pacientes submetidos DECT exame pré-operatório gástrico e para avaliar a redução da dose de radiação potencial omitindo uma varredura TNE CT durante a técnica de dupla CT energia.

Materiais e Métodos

Os pacientes

O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Hospital (Ruijin Hospital Filiado ao Shanghai Jiaotong University School of Medicine, envolvido no comitê de ética de pesquisa humano), Sem 2009-34. O consentimento informado foi obtido de cada paciente antes de imagem. Os participantes forneceram seu consentimento informado por escrito neste estudo. De abril a setembro de 2011, 74 pacientes (55 homens, idade média de 63 anos ± 11 [desvio padrão] dizer, faixa de 37-85 anos; 19 mulheres, com idade média de 61 anos ± 11, intervalo de 27-85 anos) foram submetidos DECT para estadiamento pré-operatório do câncer gástrico. Todos os pacientes foram histologicamente confirmados com carcinoma gástrico por biópsias gástricas endoscópicas.

TC protocolo

Todos os exames foram realizados utilizando uma segunda geração, dual-source multi-detector tomógrafo (Siemens Somatom Definition Flash, a Siemens Medical Solutions, Forchheim, Alemanha). Cada paciente que tinha durante a noite em jejum bebeu 1000-1500 ml de água da torneira pouco antes de CT para permitir a distensão gástrica. Todos os pacientes foram submetidos a 3 fase total de tomografia computadorizada. Em primeiro lugar, uma varredura não-reforçada que cobre o estômago inteiro foi realizada com a seguinte configuração: 120 kV, referência 200 mAs, 128 × 0,6 mm de colimação e um campo de 0,6. Subsequentemente, cem mililitros de um agente de contraste iodado não iónico (370 Ultravist; Schering, Berlim, Alemanha) foi administrado através da veia antecubital para 3 ml /s usando agulha de calibre 20 através de um injector automático. scans com contraste de energia dupla foram realizadas a fase arterial (incluído o estômago inteiro) e da fase venosa portal (incluído todo o abdome e da pelve, das cúpulas diafragmáticas à beira anal) usando o modo de dupla energia, que foram adquiridos em 40 s e 70 s, após a administração de agentes de contraste, respectivamente. Os exames DE foram adquiridos com as tensões de metro a 100 e 140 kVp com filtro de estanho, utilizando valores de mAs de referência de 230 e 178, respectivamente. O collimation foi de 32 × 0,6 mm e o tom foi de 0,6. Todas as aquisições foram obtidos com o tubo em tempo real modulação de corrente (Cuidados DOSE 4D, a Siemens Medical Solutions) software.

CT pós-processamento

Os dados brutos DE foram reconstruídos usando um kernel macio convolução ( D30f), e três séries diferentes de imagens foram geradas: 100 kV imagens, imagens Sn140 kV, e imagens misturadas com um rácio de 0,5 com uma espessura de corte e um intervalo de 1,5 mm. As imagens foram então transferidos para uma estação de trabalho de pós-processamento DE (syngo MMWP, versão 2008A; Siemens Medical Solutions). imagens DE foram processados ​​pelo aplicativo "Liver VNC" para gerar mapa de distribuição de iodo como sobreposição de cores e imagens VNE (Fig. 1). imagens Axial TNE e VNE foram reconstruídos usando uma espessura de corte e um intervalo de 5 mm. Para gerar imagens VNE, valores de atenuação de tecidos moles e gordura padrão utilizados pelo sistema foram aplicados (Fig. 2).

Análise de Imagem

Para cada paciente, valores de CT foram registradas em quatro anatômica regiões de ambos TNE e imagens VNE: a parede gástrica, fígado, gordura retroperitoneal e aorta abdominal, colocando uma região circular de interesse (ROI) em cada local anatômico para TNE e imagens VNE derivado do arterial (VNE _{a) e fases venosa portal (VNE P). Três medidas foram gravadas no mesmo local anatômico (exceto aorta) ao mesmo fatia para obter um valor médio. Em todos os locais anatômicos, um tamanho constante do ROI de aproximadamente 1,5 cm ^{2 foi mantida, exceto parede gástrica. O ROI incluindo toda a espessura da parede gástrica foi colocada no antro para obter o valor CT. Se a lesão estava localizada no antro do estômago, foi utilizado o cárdia. Em pacientes nos quais reforçada DECT detectados tumores gástricos ou linfonodos aumentados eram visíveis nas imagens não-reforçada, seus valores de atenuação de CT e espessura máxima ou diâmetro foram medidos. desvios-padrão da gordura retroperitoneal também foram medidos para determinar o ruído de imagem usando uma região de interesse com 1 cm 2 na área.}}

Dois radiologistas especialistas experientes, que foram cegos para TNE, VNE _{a e VNE P aquisição, acessado a qualidade de imagem de três conjuntos de imagens não-reforçada em consenso. Em primeiro lugar, um sistema de pontuação escala de notas de cinco pontos foi usada para marcar a qualidade das imagens de TNE gástrica e imagens VNE conforme relatado anteriormente [7]: 1 = não avaliável, não avaliável devido a artefatos graves ou má qualidade de imagem; 2 = pobre, pobre qualidade de imagem devido a grandes artefatos que dificultam uma avaliação completa parênquima hepático; 3 = suficiente, imagem de qualidade suficiente para permitir uma boa confiança na avaliação da imagem; 4 = bom, imagem de boa qualidade com pequenos objetos; marcar 5 = excelente, imagem de excelente qualidade, sem artefatos. imagens VNE com pontuação de 3 ou acima foram considerados aceitáveis ​​para fins de diagnóstico; aqueles com pontuação de 4 ou mais foram consideradas como tendo potencial para substituir as imagens TNE. Em segundo lugar, a cobertura da anatomia relevante pelas imagens VNE gerados foi notado como um intervalo percentual de anatomia excluídos (1 = anatomia não excluídos, 2 = 1-25% excluídos, 3 = 26-50%, 4 = 51-75%, 5 = > 75%), a fim de avaliar a influência do IMC em imagens VNE}

Radiation Dose Estimativa

para cada uma das três fases, o produto de dose-comprimento (DLP, mGy. cm) foram registados. doses efetivas de radiação (em millisieverts) foram calculados para cada fase, utilizando o método proposto pelo Grupo de Trabalho Europeu para obter informações sobre critérios de qualidade em CT, aplicando-se a seguinte relação: E = DLP × coeficiente de conversão k, onde o coeficiente de conversão k abdominal é 0,015 mSv /mGy cm [17]. A dose eficaz de um protocolo de fase tripla (TNE CT, arterial e venosa portal CT melhorado) foi comparada com a de um protocolo de duas fases (DE fases arterial e venosa portal) para calcular a percentagem de redução da dose.
análise

estatística

a análise estatística foi realizada utilizando o software SPSS versão 14.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, EUA). As variáveis ​​quantitativas foram expressas como média ± SD. teste t de Student bicaudal para amostras pareadas foi realizado para comparar a diferença do valor CT, o ruído de imagem, dose de radiação para os pacientes, qualidade de imagem, a espessura máxima de tumores gástricos e diâmetro máximo de linfonodos aumentados entre TNE e os dois conjuntos de imagens VNE, respectivamente, e a diferença entre VNE _{a e VNE P imagens. Um valor de p ≤ 0,05 indicava uma diferença estatisticamente significativa.}

Resultados

Comprimento, valor CT e do ruído

Sessenta e três tumores gástricos em 63 pacientes e 112 linfonodos aumentados em 20 pacientes foram detectados em imagens DECT melhorados. Não houve diferença estatística na espessura máxima de tumores gástricos e diâmetro máximo de linfonodos aumentados entre o TNE e imagens VNE, e não houve diferença entre os VNE _{A e VNE P imagens (P > 0,05), mas menor ruído foi encontrado com imagens VNE que as imagens TNE e VNE imagens de P teve a menor ruído (P < 0,01). Todos os valores de ruído de imagem gravados foram resumidos na tabela 1.}

Embora as diferenças valor médio CT entre TNE e VNE por paciente foram estatisticamente significativas para todos os tipos de tecidos, excepto para as medidas de atenuação aorta, as diferenças absolutas ainda eram menores de 10 anos HU. Não houve diferença estatística nos valores de CT de todos os tipos de tecido entre os dois conjuntos de imagens VNE CT, exceto para medições aorta atenuação (P > 0,05). Os valores médios de CT e P-valores são apresentados na Tabela 1.

A diferença de valores entre CT TNE e VNE _{A era inferior a 15 HU em 100%, 98,6%, 96,4%, e estava sob 10 HU em 96,8%, 87,7%, 94,6% dos tumores gástricos, parede do estômago e linfático aumentado os nós medições, respectivamente (Fig. 3a). A diferença do valor de CT entre TNE e VNE P foi inferior a 15 HU em 95,2%, 100%, 90,2%, e foi inferior a 10 HU em 87,3%, 86,3%, 86,6%, respectivamente (Fig. 3b).}

os escores subjetivos de qualidade de imagem das três séries não-reforçada imagem CT (TNE, VNE _{a e VNE P) foram 4,93 ± 0,3, 4,15 ± 0,7 e 4,4 ± 0,6, respectivamente. Todas as imagens VNE foram classificados como escore 3 ou superior, indicando que todas as imagens VNE eram aceitáveis ​​para fins de diagnóstico (Fig. 4). A qualidade de imagem de ambas as imagens VNE era menor do que a das imagens TNE (P < 0,01), enquanto que a qualidade da imagem de VNE P foi maior do que a de VNE A (P < 0,01). Sessenta e dois (83,8%, 62/74) VNE Imagens de A e setenta e um (95,9%, 71/74) VNE P imagens foram consideradas como tendo potencial para substituir imagens TNE por dois radiologistas experientes (Mesa 2). Overshooting artefato detectado no nível de líquido de gás foi mais evidente em imagens VNE que as imagens de TNE em 3 casos (Fig. 5). Além disso, apenas um conjunto de dados VNE excluídos anatomia relevante que foi marcado 2 (1-25% excluídos) (Fig. 6).}

Radiation Dose

As doses efetivas calculadas foram, respectivamente, 2,54 ± 0,79 mSv (intervalo 1,61-6,40 mSv), 3,16 ± 0,91 mSv (mSv range1.79-6.86) e 6,21 ± 1,63 mSv (3,08-8,99 mSv) para a verdadeira fase não melhorada, dE arterial e fase venosa portal. Para um protocolo de fase tripla, a dose total média foi de 11,92 ± 2,34 mSv (intervalo 7,65-18,48 mSv), enquanto que um protocolo de duas fases proporciona uma dose eficaz média de 9,37 ± 1,89 mSv (gama de 4,90-16,53 mSv). A redução da dose alcançada omitindo o verdadeiro aquisição não-reforçada foi 21,40 ± 4,44% (intervalo de 15,01-38,24%; P < 0,01).

Discussão

A imagem TNE é necessário no gástrica a tomografia computadorizada pré-operatória por três razões. Em primeiro lugar, o tumor gástrico e aumento dos gânglios linfáticos requerem um valor CT não-reforçada linha de base para calcular o realce de contraste, o que é especialmente crucial para estimar se os linfonodos regionais representam metástases locais ou não. Em segundo lugar, melhorando metástases hepáticas podem ser perdidas em imagens realçadas [18]. . Em terceiro lugar, a calcificação e hemorragia do tumor também pode ser desperdiçada em imagens realçadas [19]

CT dupla energia do abdômen oferece duas vantagens em oposição a CT-único da energia: melhor qualidade de imagem do realce de contraste -se [10] e a capacidade de gerar imagens VNE. Comparado com imagens TNE com menor ruído de imagem, imagens VNE estão com menor, mas a qualidade de imagem de diagnóstico. Isto é devido nomeadamente filtragem de imagens e alisando induzida pelo algoritmo de pós-processamento de [7]. Portanto, os radiologistas podem confiantemente discriminar os dois tipos de imagens. Como os nossos resultados revelaram as atenuações semelhantes e característica morfológica entre as imagens VNE e TNE na detecção de câncer gástrico, VNE é susceptível de ser considerado como um substituto para exames TNE. Quando comparado com um protocolo de fase tripla, uma abordagem de fase dupla que inclui fases arterial e venosa portal reduz a dose eficaz por uma média de 21,4%. Este é menor do que os dados anteriormente publicados sobre o fígado e as imagens renais, em que uma redução da dose de entre 30% e 35% tenha sido descrita [7], [8], [10], como a digitalização fase venosa portal incluído todo o abdómen e da pélvis, das cúpulas diafragmáticas à margem anal em nosso estudo. DE imagem latente em pacientes com tumores gástricos é o potencial de reduzir a dose de radiação efetiva entregue ao paciente e também para poupar o tempo de investigação.

Nossos resultados sugerem que VNE _{P imagens tiveram maior pontuação subjetiva do que as imagens VNEA . Deve notar-se que os autores anteriores mostraram <> sub imagens VNE A ser superior pela primeira geração DSCT [8], e VNE P seja melhor pela segunda geração DSCT [12]. A razão pode ser devido ao facto de que a série arterialmente derivado necessário um passo de pós-processamento adicional; Foram adquiridos como fatias grossas 1 mm e precisava ser "engrossada 'para criar virtuais fatias de 2 mm [12]. Certamente, a utilização de passos adicionais de pós-processamento tem o potencial de degradar as imagens. Há pouco a escolher entre o portal e séries arterial derivada, no entanto, recomendamos o uso do Imagens de VNE P sobre a Imagens A VNE por causa dos resultados ligeiramente melhores objetivos e subjetivos, o pós-processamento reduzido tempo}

Como a maior FOV do detector menor, que é de 33 cm no segundo DSCT geração, o nosso estudo sugere anatomia relevante foi considerada a ser excluído em apenas um caso.; neste caso, que foi considerado mínimo e foi < 25%. Além disso, uma vantagem adicional das DECT gástrico é que, como um resultado da posição mediana do estômago e os locais de metástases linfáticas no abdómen, o FOV menor dificilmente afectado pela TC pré-operatória gástrico.

No entanto, com a o presente DECT tecnologia tem várias limitações. Em primeiro lugar, como autores anteriores mostraram, cálcio não está entre os três materiais (tecido mole, iodo e gordura) analisados ​​no processo de decomposição. Esta limitação pode, potencialmente, ser problemático especialmente para a detecção do carcinoma gástrico mucinoso [20], [21], mas que pode ser ultrapassada pela utilização de um outro algoritmo de pós-processamento, que analisa o cálcio, o iodo, e dos tecidos moles [7]. Em segundo lugar, os algoritmos de filtragem dedicado pode ser usado para reduzir o ruído da imagem, mas, novamente, pode ser mais difícil de resolver pequenas estruturas [22]. Em terceiro lugar, para reduzir ainda mais a dose de radiação de varrimento CT, a lesão pode ser localizado em imagens TNE para definir a gama de varrimento mínimo possível na fase arterial; Além disso, o paciente pode beber mais água ou alterar a posição após a digitalização TNE, se parede gástrica não é bom o suficiente e distensão lesão foram encontrados em imagens TNE. Omitindo varredura TNE irá torná-los impossível. Finalmente, ultrapassando artefato detectado no nível de líquido de gás foi mais evidente em imagens VNE. Embora este tipo de artefato não tem prejudicado a qualidade da imagem, mas poderia representar um risco importante em alguns casos. Uma vez que este não estava entre os objetivos do nosso estudo, uma análise mais aprofundada é necessária.

Nosso estudo teve várias limitações. Ele foi realizado para comprovar a qualidade das imagens VNE, e não para mostrar as capacidades do DECT na precisão do estadiamento pré-operatório do câncer gástrico. Portanto, o valor de diagnóstico de diferentes tipos de visualização da informação DE, incluindo um código de cores de distribuição de iodo, não foi avaliada neste estudo. Mais pesquisas devem ser recomendados para mostrar se DECT vai ajudar retratam com precisão e estadiamento pré-operatório em câncer gástrico. Em segundo lugar, não avaliamos o desempenho de imagens VNE na detecção de lesões hepáticas que é uma importante via de cancro gástrico metastático. No entanto, em relatórios anteriores, as imagens VNE mostram uma qualidade comparável com o de imagens TNE, e potencial para substituir TNE como parte de um protocolo multifásico imagiologia do fígado [8], [10], [12]. Em terceiro lugar, uma vez que nenhuma calcificação em tumores de estômago foi encontrado em nossos dados, não foi possível avaliar a limitação da subtração de cálcio pelo algoritmo de fígado VNC.

Conclusões

A nossa experiência inicial com gástrica não virtual imagens Enhanced usando segunda geração CT dual-source demonstra resultados promissores. imagens não-reforçada virtuais gerados a partir de qualquer arterial ou imagens da fase venosa portal fornecer valores de atenuação e parâmetro morfológico perto das verdadeiras imagens não-reforçada, e demonstrar boa qualidade de imagem. Será potencialmente possível omitir varredura TNE como parte de um estadiamento pré-operatório gástrica multifásico e protocolo de acompanhamento imagiologia estudo, resultando em redução significativa da dose de radiação.

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