A jódkoncentráció és a szkennelési paraméterek hatása a képminőségre, a kontraszthalmozásra és a sugárterhelésre mellkas CT-vizsgálat során

Közösségek - Dózis | 2020. december 06. 22:16 | Utolsó módosítás dátuma - 2021. december 06. 17:49 | Forrás: https://eurradiolexp.springeropen.com/articles/10.1186/s41747-020-00184-z

A kontrasztanyaggal (továbbiakban KA) végzett CT-vizsgálat lehetővé teszi az érrendszer részletes vizsgálatát. Mellkasi CT-k esetében számos vascularis malformatio, úgy, mint aneurysma, vérzés, dissectio kimutatható jódos kontrasztanyag adásával, amely segíti a normál és patológiás viszonyok elkülönítését. Bár a kontrasztos CT az egyik legfontosabb diagnosztikai eszköz, még mindig vannak kihívások az ionizáló sugárzásnak való kitettség és a jódozott KA alkalmazása tekintetében. Az ionizáló sugárzás ismerten karcinogén hatású és összefüggésben áll bizonyos daganatos betegségek kialakulásának kockázatával. Ezért a CT-vel történő képalkotás esetén mindig az ALARA elvet kell szem előtt tartani (as low as reasonably achievable), vagyis ésszerű keretek között a lehető legalacsonyabb dózisra kell törekedni. A beszűkült vesefunkcióval rendelkező betegnél különösen fennáll a jódos KA által okozott akut vesekárosodás kialakulásának kockázata. Mivel a KA térfogatának és a vese KA koncentrációjának pontos hatása még vita tárgyát képezi, elengedhetetlen a rizikó csökkentése a KA optimalizálásával.

A jódkoncentráció és a szkennelési paraméterek hatása a képminőségre, a kontraszthalmozásra és a sugárterhelésre mellkas CT-vizsgálat során

A kontraszthalmozás mértéke nagyon fontos tényező a CT vizsgálat képminőségének meghatározásakor. Ez különösen fontos olyan kis struktúrák értékelésekor, mint például a koszorúerek vizsgálata, vagy metastasisok keresése. Három különböző tényező befolyásolja a kontraszthalmozást: a kontrasztanyag felvétele, a beteg testfelépítése és a kontrasztanyaghoz kapcsolódó tényezők. Legfontosabb ezen utóbbiak közül a jód leadási sebessége (azaz a másodpercenként leadott jód mennyisége) és a betegnek beadott teljes jód dózis. A mellkasi CT esetén a rutinszerűen alkalmazott jód dózis a megfelelő kontraszthalmozás eléréséhez magas (300 mgI/ml vagy efelett) de a magasabb jódkoncentráció önmagában nem eredményez nagyobb k.a. csökkenést, ha a jód leadási sebesség és az össz jóddózis állandó.

Számos tanulmány vizsgálta a „dupla-alacsony” technikák megvalósíthatóságát, amelyek alacsony csőfeszültséget kombinálnak alacsony KA sűrűséggel / térfogattal és / vagy KA koncentrációval az aorta, a koszorúér és a tüdő CT angiográfiájában. Ezek a vizsgálatok többször bizonyították, hogy a „dupla-alacsony” technikák hasznosak a jódterhelés és a sugárzási dózis jelentős csökkentésében. Tudomásunk szerint azonban kevéssé ismert a KA sűrűség / térfogat és a változó csőpotenciálok hatása kifejezetten a mellkas CT vizsgálatok esetén.

Ennek a tanulmánynak a célja a különböző csőfeszültségek mellett alkalmazott KA sűrűség / térfogat variációk hatásának vizsgálata a kontraszthalmozásra, az általános képminőségre és a sugárzási dózisra a mellkasi CT vizsgálatokban.

Módszerek

Az erek szimulálására 7 szívószálat használtunk (0,8 cm átmérőjű és 24 cm hosszú), amelyek sóoldat és jódozott kontrasztanyag keverékét tartalmazták. A szívószálakat körkörösen helyeztük el a fantommellkas tüdő perifériáján. Három fantomméretet használtunk, két lemez (zsír imitálása) segítségével. Az elülső és hátsó lemezt is használva jött létra a nagy fantom (26x31 cm), az elülső lemezt eltávolítva a közepes méretű fantom (23x31 cm), valamint lemezek nélkül a kis méretű fantom (20x27 cm).  CT-sorozatokat hajtottunk végre a General Electric Revolution CT szkennerrel (GE Healthcare, Waukesha, WI, USA).

A fantomokat 70, 80, 100, 120 és 140 kVp csőfeszültséggel pásztáztuk 0,5 s / rotáció mellett. A forgási időt 1 s / fordulatra növeltük, amikor a közepes fantomot 70 kVp-on, a nagy fantomot 70 és 80 kVp-on pásztáztuk. Összesen 30 CT felvételt hajtottunk végre.

Az első 15 felvételt automatikus dózismodulációval, a következő 15 felvételt 7 mGy (kicsi fantom), 10 mGy (közepes fantom) és 17 mGy (nagy fantom) átlagos térfogatú CT dózisindexszel (CTDIvol) szkenneltük, miközben a cső kimenetének rotációnként csaknem állandó szintje volt. A nagy méretű fantom esetében a 70 kVp-os csőpotenciálra csak 13 mGy dózisértéket sikerült elérni.

A kontraszthalmozás értékelése

Jódozott kontrasztanyagot (350 mg I/ml) hígítottunk sóoldattal. A kontrasztanyagot az előre kitöltött 100 ml-es sóoldatot tartalmazó üvegekhez öntöttük. 120 kVp csőfeszültségnél 1,2 ml KA 100 HU javulást eredményezett. Feltételezve a kontrasztanyag és HU közötti arányos kapcsolatot, kiszámítottuk a különböző kontraszthalmozási szintek eléréséhez szükséges kontrasztanyag mennyiséget.

Képminőség értékelés

A képelemzéseket az ImageJ szoftver segítségével végeztük. A méréseket 35-ször (5 × 7) megismételtük minden egyes letapogatásra, valamint a különböző csőpotenciálokra (70–140 kVp) és fantomméretekre vonatkozóan, így összesen 600 kör alakú régiót (ROI) értékeltünk. A képminőséget a kontraszt / zaj arány (CNR) kiszámításával értékeltük. A CE ≥ 200 HU értékű képeket diagnosztikailag elfogadhatónak tekintettük a mellkasi CT-vizsgálatoknál.

Dózis értékelés

A szkenneren kiírt CTDIvol értékét lejegyeztük minden vizsgálat után.

Eredmények

Kontraszthalmozás értékelés

Eredményeink azt mutatják, hogy alacsonyabb KA sűrűség / fajlagos HU alkalmazása alacsonyabb csőpotenciálon (pl. 70 kVp) magasabb diagnosztikai kontraszthalmozást eredményez, mint a 120 kVp-nál. Ezek a különbségek statisztikailag szignifikánsak voltak (p <0,001). Nem volt szignifikáns különbség a mért értékekben a fantomméretek között (p ≥ 0,494).

Képminőség értékelés

A közepes méretű fantom esetében a referencia szintnél (120 kVp, 200 HU) a kontraszt / zaj arány 30-nak adódott, illetve 23-nál kezdődött az állandó CTDIvol érték és dózis moduláció mellett kapott képek esetében. A legalacsonyabb 70 kVp-os csőfeszültségnél eredményeink a kontraszt/zaj arány 80% os növekedését mutatták a 200-HU KA dózismodulációval, összehasonlítva a 120 kVp-os referenciaértékkel. Állandó CTDIvol alkalmazásakor eredményeink azt mutatták, hogy az arány magasabb volt (96%) 200 HU KA esetén 70 kVp feszültségnél, szemben a 120 kVp mellett mért értéknél. A magasabb kontraszt/zaj arány alacsonyabb csőfeszültség mellett az ebben a vizsgálatban elvégzett összes mérésnél megfigyelhető volt, függetlenül a letapogatási technikától és a fantom méretétől.

Az alacsonyabb KA sűrűség / specifikus HU nyomán bekövetkező változások szignifikánsan magasabb kontraszthalmozás és kontraszt-zaj arány értéket eredményeztek (p <0,001). A csőpotenciál megváltoztatásakor azonban nem figyeltünk meg szignifikáns különbségeket (ugyanazon KA sűrűség / fajlagos HU esetén) (p> 0,094).

Sugárzási dózis

Állandó CTDIvol mellett a kis, közepes és nagy fantom sugárzási dózisa 7, 10 és 17 mGy volt a különböző csőpotenciálokon keresztül.

A sugárzási dózis, amikor a közepes méretű fantomra dózismodulációt alkalmaztunk, 10% -os, 19% -os és 39% -os csökkenést mutatott 100 kVp, 80 kVp és 70 kVp esetén, összehasonlítva a referencia cső feszültségével (120 kVp). A nagy fantom esetében a sugárzási dózis 11% -kal, 39% -kal és 60% -kal csökkent 100 kVp, 80 kVp és 70 kVp mellett. Ennek megfelelően 19% -os, 27% -os és 34% -os dóziscsökkenést figyeltünk meg a kis fantom esetében, a megfelelő csőpotenciálokon keresztül.

Vizsgálatunknak számos korlátja van. Fantomvizsgálat lévén a képeken nem szerepelt anatómiai variáció vagy légzés, pulzáció okozta műtermék. Továbbá, a rögzített paraméter-beállítások esetében a CTDIvol érték alacsonyabb volt a 70 és 80 kVp-os csőfeszültségeknél a nagy fantom esetében a technikai korlátok miatt. Mégis, a különböző KA koncentrációk szisztematikus értékelése a különböző fantomméretekben a különböző letapogatási technikák és dózisszintek esetén klinikai körülmények között nem lehetséges a beteget érő sugárterhelés miatt. A vizsgált területeket elválasztó levegő befolyásolta az objektív képminőség kiszámítását, valamint ebben a vizsgálatban nem végeztünk szubjektív képminőség értékelést sem. Ezért a tanulmány eredményeinek teljes értékeléséhez és validálásához klinikai vizsgálatokra van szükség, amelyek objektív és szubjektív képminőség-értékelést egyaránt tartalmaznak, hogy megerősítsék eredményeinket a rutin klinikai ellátásban. Összességében azonban elmondható, hogy eredményeink arra utalnak, hogy az alacsonyabb KA sűrűség alacsonyabb csőfeszültség mellett alkalmazható a klinikai gyakorlatban.

Összefoglalás:

Ebben a tanulmányban a szerzők különböző csőpotenciálokon használt változó sűrűségű kontrasztanyag hatását vizsgálták a mellkas CT teljes képminőségére és a kontraszthalmozás mértékére. Eredményeiben ez a tanulmány kimutatta, hogy az alacsonyabb KA-sűrűségek (specifikus HU) kombinációja alacsonyabb csőpotenciálokkal (pl. 70 kVp) jobb kontraszthalmozást eredményezett (~ 90% -kal magasabb) megtartott képminőség mellett a mellkas CT-k esetében összehasonlítva a 120 kVp-os csőfeszültséggel.

A mellkas CT-vizsgálatokban ezen dupla-alacsony módszer alkalmazásával a KA- sűrűség körülbelül 50% -kal csökkenthető a kontraszt/zaj arány fenntartása mellett. Eredményeink függetlenek a szkennelési technikától és a fantom méretétől. E vizsgálat eredményeinek klinikai validálása szükséges.

Forrás:
Solbak, M.S., Henning, M.K., England, A. et al. Impact of iodine concentration and scan parameters on image quality, contrast enhancement and radiation dose in thoracic CT. Eur Radiol Exp 4, 57 (2020). https://doi.org/10.1186/s41747-020-00184-z

Referálta:
Dr. Soltész Ágnes 
Debreceni Egyetem Kenézy Gyula Egyetemi Kórház Központi Radiológiai Diagnosztika

További cikkek