Crea tema personalizzato
0
Studio sperimentale
Scritto da:
AlbertoBonfante
,
08 February 2012
·
0 Visite
Questa è una valutazione retrospettica di studi Angio-TC delle arterie
polmonari effettuati nella pratica clinica presso l’Istituto di Radiologia del
Policlinico GB Rossi, a Verona, prima e dopo l’introduzione di un protocollo a
STUDIO SPERIMENTALE
Questa è una valutazione retrospettica di studi Angio-TC delle arterie polmonari effettuati nella pratica clinica presso l’Istituto di Radiologia del Policlinico GB Rossi, a Verona, prima e dopo l’introduzione di un protocollo a basso kilovoltaggio per lo studio dell’embolia polmonare. Questo protocollo è stato introdotto poiché la tecnica è stata descritta in letteratura come in grado di migliorare il contrast-enhancement e ridurre la dose al paziente.
[G.1] OBIETTIVO
L’obiettivo di questo studio è quello di confrontare un protocollo di Angio-TC delle arterie polmonari a basso kilovoltaggio (80 kV) con un protocollo a voltaggio standard (120 kV) per:
attenuazione del mezzo di contrasto iodato
qualità delle immagini
esposizione alle radiazioni ionizzanti.
[G.2] MATERIALI E METODI
Pazienti
Sono stati studiati 100 pazienti con sospetto clinico di embolia polmonare, ricoverati o provenienti dal Pronto Soccorso. 50 pazienti (33 femmine e 17 maschi) sono stati studiati con protocollo a 80 kV (gruppo A) e 50 (29 femmine e 21 maschi) con protocollo a 120 kV (gruppo b ). Nel gruppo A (80 kV) l’età media dei pazienti al giorno dell’esame alla TC è di 63,7 anni (range 19 - 95 anni) mentre nel gruppo B l’età media è di 67,54 anni (19 - 88 anni).
Criteri per l’idoneità al protocollo a basso kilovoltaggio
Per decidere se sottoporre o meno i pazienti alla scansione con 80 kV sono stati osservati due criteri: le dimensioni del paziente e la capacità del paziente nel portare le braccia in alto. Le dimensioni del paziente influiscono direttamente sulla rumorosità delle immagini, quindi pazienti di grandi dimensioni sono stati sottoposti alla tecnica standard perché il rumore derivante dalla scansione a basso kilovoltaggio avrebbe compromesso la validità diagnostica dell’esame.
La capacità del paziente di portare le braccia sopra la testa influisce invece sulla possibilità di artefatti dovuti a indurimento del fascio; si è quindi scelto di esaminare tutti i pazienti non collaboranti con una tensione di 120 kV in modo da ridurre il più possibile gli artefatti.
Tecnica e parametri di scansione
Ad eccezione dei parametri del tubo RX (kV, mAs e modulazione della dose) tutti gli altri parametri (collimazione, spessore dello strato, pitch, tecnica di scansione, ricostruzione delle immagini, quantità di mezzo di contrasto e velocità di iniezione) sono stati mantenuti costanti per i due protocolli.
Iniezione del mezzo di contrasto
A tutti i pazienti è stato somministrato mezzo di contrasto e.v. per mezzo di un iniettore automatico a doppia siringa “Stellant” (Medrad). La concentrazione del mezzo di contrasto iodato usato (Ultravist, Bayer-Schering Pharma) è di 370 mg/ml. Il volume dell’iniezione è stato deciso in proporzione al peso del paziente. Nonostante la possibilità di diminuire il volume e il flusso dell’iniezione nella scansione a 80 kV, questi parametri sono stati mantenuti costanti in entrambi i protocolli per valutare gli effetti isolati delle variazioni nei parametri del tubo radiogeno. Generalmente vengono iniettati 1,5 ml di m.d.c. x Kg, ma in pazienti con peso >80 Kg non sono mai stati iniettati più di 100 ml di mezzo di contrasto. Questo perché lo studio è focalizzato sulle arterie polmonari e un volume iniettato superiore a 100 ml risulterebbe inutile, oltre ad aumentare il rischio di nefropatia da mezzo di contrasto iodato. Il flusso dell’iniezione di routine è stato 4,5 ml/s, con occasionali variazioni in pazienti con accessi venosi di calibro ridotto.
Analisi delle immagini
Per valutare la densità del mezzo di contrasto iodato e la qualità delle immagini sono state effettuate misurazioni all’interno dei vasi. Tramite l’utilizzo di una ROI (region of interest) sono state misurate l’attenuazione del mezzo di contrasto (in valori HU) e la rispettiva deviazione standard, indice del rumore all’interno della ROI. Per ogni Angio-TC di entrambi i gruppi, sono state misurate densità HU e deviazione standard nel tronco polmonare comune, nelle arterie polmonari destra e sinistra e nell’aorta ascendente; sono stati esclusi i vasi che non contenevano mdc a causa della presenza di emboli o patologia. In seguito è stato calcolato il CNR (contrast to noise ratio), cioè il rapporto segnale / rumore, indice importante nella valutazione della qualità delle immagini. I dati numerici ottenuti dai due gruppi sono stati confrontati mediante t test per dati non appaiati, utilizzando un software commerciale (www.graphpad.com).
Valutazione della dose erogata al paziente
Per valutare l’esposizione alle radiazioni ionizzanti sono stati riportati i valori del CTDI vol e del DLP forniti dalla console della TC per ogni esame di entrambi i gruppi. Poiché questi valori non erano salvati sul PACS prima del 19/01/2010, questi dati erano disponibili per 47 pazienti del gruppo A e per 32 pazienti del gruppo B.
Per avere conferma dell’accuratezza di questi valori sono quindi state effettuate varie misurazioni con dei fantocci dal reparto di Fisica Sanitaria dell’Ospedale Civile Maggiore. I risultati delle misurazioni verranno spiegati nei capitoli successivi.
[G.3] RISULTATI
Enhancement vascolare
Negli esami effettuati con 80 kV (gruppo A), come previsto, si è osservato un generale aumento della densità all’interno dei vasi rispetto agli esami a 120 kV, con elevata significatività statistica. Questo fatto è da considerarsi molto importante perché, oltre a migliorare la valutabilità delle arterie polmonari, aumenta anche il numero dei vasi segmentali e sub-segmentali valutabili.
Tabella 3. Enhancement vascolare.
Figura 7. Grafico dell’enhancement vascolare.
Figura 8. Paziente maschio di 70 anni. Le immagini ottenute a 80 kV dimostrano trombosi a carico dei rami periferici dell’arteria polmonare destra, una buona visione dei rami segmentali e una bassa rumorosità.
Figura 9. Paziente femmina di 79 anni. Le immagini ottenute a 80 kV nel piano sagittale (ricostruzione multiplanare) dimostrano trombosi del ramo periferico e visione dei vasi segmentali, mentre le immagini assiali mostrano le arterie polmonari e i loro rami segmentali e sub-segmentali.
Rumore (deviazione standard)
Il rumore è risultato essere significativamente maggiore negli esami a 80 kV che in quelli a 120 kV. Tuttavia, le immagini risultanti hanno comunque mantenuto la loro validità diagnostica.
Tabella 4. Rumore o deviazione standard (SD).
Figura 10. Grafico del rumore (SD).
Figura 11. Paziente femmina di 84 Anni. Le immagini ottenute a 80 kV (a, b, c, d) dimostrano la presenza di un trombo massivo a carico dell’arteria polmonare sinistra; le immagini ottenute a 120 kV (e, f) presentano una rumorosità inferiore rispetto alle immagini ottenute a 80 kV, mentre la valutabilità delle arterie polmonari è sovrapponibile.
CNR (contrast to noise ratio)
La conferma della validità diagnostica delle immagini ottenute con 80 kV è supportata dal CNR: infatti i valori del CNR di entrambi i protocolli non presentano differenze significative.
Figura 13. Paziente maschio di 24 anni: le immagini ottenute con una tensione di 80 kV consentono un’ottima valutazione dei vasi periferici associata a un basso livello di rumore.
Figura 14. Paziente femmina di 34 Anni. Lo studio Angio-TC delle arterie polmonari a 80 kV consente un’ottima visualizzazione dei rami segmentali e sub-segmentali.
Figura 15. Paziente femmina di 39 Anni. Le immagini Angio-TC a basso kilovoltaggio mostrano una buona qualità in termini di rumore e validità diagnostica dell’esame.
Figura 16. Paziente femmina di 22 anni. Le immagini Angio-TC a 120 kV mostrano una bassa rumorosità e una valutabilità dei vasi sanguigni comparabile a quella delle Angio-TC a basso kilovoltaggio.
CTDI vol Torace
Gli esami effettuati con 80 kV (gruppo A) mostrano una riduzione del CTDI vol superiore al 50% nonostante l’inevitabile aumento dei mAs. È necessario precisare che il CTDI vol del gruppo A rimane invariato per tutti gli esami effettuati a causa della disattivazione del modulatore della dose. Infatti, avendo gli stessi parametri d’esposizione lungo tutta la scansione, il valore del CTDI vol risulterà sempre uguale per tutte le misure effettuate. Nel gruppo B invece, l’utilizzo del modulatore della dose varia il valore dei mAs e di conseguenza il valore del CTDI vol di ogni esame.
DLP Torace
In associazione alla diminuzione superiore al 50% del CTDI vol, anche i valori del DLP della scansione del torace dimostrano una riduzione di oltre il 50%.
Tabella 6. CTDI vol e DLP torace.
Figura 17. Grafico relativo al CTDI vol.
Figura 18. Grafico del DLP (Dose Lenght Product).
[H] RISULTATI DELLE MISURAZIONI SUI FANTOCCI
VERIFICA ACCURATEZZA DEL CTDI
Per avere un’ulteriore conferma dell’accuratezza dei valori dosimetrici forniti dalla console della TC, e quindi della riduzione della dose, il CTDI misurato dal tomografo è stato innanzitutto confrontato con quello misurato sul fantoccio body in PMMA con camera di ionizzazione per entrambi i protocolli.
Tabella 7. Verifica del CTDI.
Come riportato in tabella 7, i valori del CTDI riportati alla console sono da considerarsi attendibili (errore <20%). È inoltre importante osservare che per entrambi i protocolli il valore del CTDI viene sovrastimato. Questo permette di rientrare con un ampio margine di sicurezza negli standard dei Livelli Diagnostici di Riferimento (LDR) proposti dall’Istituto Superiore di Sanità (ISS).
Tabella 8. Livelli diagnostici di riferimento (LDR) in TC.
DOSE EFFICACE AGLI ORGANI
Come previsto, nella scansione a basso kilovoltaggio è stata misurata una notevole riduzione della dose efficace (superiore al 40%), statisticamente significativa (p< 0.0001).
Tabella 9. Dose efficace agli organi.
UNIFORMITA’ DELL’IMMAGINE
Dalle misurazioni dei numeri TC misurati al centro e in periferia si è notato che le immagini delle scansioni effettuate con una tensione di 120 kV sono lievemente migliori rispetto a quelle ottenute con 80 kV.
Tabella 10. Uniformità delle immagini a 80 kV.
Tabella11. Uniformità delle immagini a 120 kV.
RUMORE
A conferma delle misurazioni sulle immagini delle Angio-TC, anche dalle misurazioni delle immagini del fantoccio si osserva un notevole aumento del rumore per le scansioni effettuate a 80 kV (circa 180%).
Tabella 12. Rumore.
RISOLUZIONE SPAZIALE
Sia il metodo soggettivo che il metodo oggettivo dimostrano che entrambi i protocolli presentano una buona e simile risoluzione spaziale.
Tabella 13. Risoluzione spaziale con metodo soggettivo.
Tabella 14. Risoluzione spaziale con metodo oggettivo.
RISOLUZIONE DI CONTRASTO
Le immagini derivanti dalle misurazioni dimostrano un significativo aumento del contrasto per le scansioni effettuate con una tensione di 80 kV.
Tabella 15. Risoluzione di contrasto a 80 e 120 kV.
polmonari effettuati nella pratica clinica presso l’Istituto di Radiologia del
Policlinico GB Rossi, a Verona, prima e dopo l’introduzione di un protocollo a
STUDIO SPERIMENTALE
Questa è una valutazione retrospettica di studi Angio-TC delle arterie polmonari effettuati nella pratica clinica presso l’Istituto di Radiologia del Policlinico GB Rossi, a Verona, prima e dopo l’introduzione di un protocollo a basso kilovoltaggio per lo studio dell’embolia polmonare. Questo protocollo è stato introdotto poiché la tecnica è stata descritta in letteratura come in grado di migliorare il contrast-enhancement e ridurre la dose al paziente.
[G.1] OBIETTIVO
L’obiettivo di questo studio è quello di confrontare un protocollo di Angio-TC delle arterie polmonari a basso kilovoltaggio (80 kV) con un protocollo a voltaggio standard (120 kV) per:
attenuazione del mezzo di contrasto iodato
qualità delle immagini
esposizione alle radiazioni ionizzanti.
[G.2] MATERIALI E METODI
Pazienti
Sono stati studiati 100 pazienti con sospetto clinico di embolia polmonare, ricoverati o provenienti dal Pronto Soccorso. 50 pazienti (33 femmine e 17 maschi) sono stati studiati con protocollo a 80 kV (gruppo A) e 50 (29 femmine e 21 maschi) con protocollo a 120 kV (gruppo b ). Nel gruppo A (80 kV) l’età media dei pazienti al giorno dell’esame alla TC è di 63,7 anni (range 19 - 95 anni) mentre nel gruppo B l’età media è di 67,54 anni (19 - 88 anni).
Criteri per l’idoneità al protocollo a basso kilovoltaggio
Per decidere se sottoporre o meno i pazienti alla scansione con 80 kV sono stati osservati due criteri: le dimensioni del paziente e la capacità del paziente nel portare le braccia in alto. Le dimensioni del paziente influiscono direttamente sulla rumorosità delle immagini, quindi pazienti di grandi dimensioni sono stati sottoposti alla tecnica standard perché il rumore derivante dalla scansione a basso kilovoltaggio avrebbe compromesso la validità diagnostica dell’esame.
La capacità del paziente di portare le braccia sopra la testa influisce invece sulla possibilità di artefatti dovuti a indurimento del fascio; si è quindi scelto di esaminare tutti i pazienti non collaboranti con una tensione di 120 kV in modo da ridurre il più possibile gli artefatti.
Tecnica e parametri di scansione
Ad eccezione dei parametri del tubo RX (kV, mAs e modulazione della dose) tutti gli altri parametri (collimazione, spessore dello strato, pitch, tecnica di scansione, ricostruzione delle immagini, quantità di mezzo di contrasto e velocità di iniezione) sono stati mantenuti costanti per i due protocolli.
Iniezione del mezzo di contrasto
A tutti i pazienti è stato somministrato mezzo di contrasto e.v. per mezzo di un iniettore automatico a doppia siringa “Stellant” (Medrad). La concentrazione del mezzo di contrasto iodato usato (Ultravist, Bayer-Schering Pharma) è di 370 mg/ml. Il volume dell’iniezione è stato deciso in proporzione al peso del paziente. Nonostante la possibilità di diminuire il volume e il flusso dell’iniezione nella scansione a 80 kV, questi parametri sono stati mantenuti costanti in entrambi i protocolli per valutare gli effetti isolati delle variazioni nei parametri del tubo radiogeno. Generalmente vengono iniettati 1,5 ml di m.d.c. x Kg, ma in pazienti con peso >80 Kg non sono mai stati iniettati più di 100 ml di mezzo di contrasto. Questo perché lo studio è focalizzato sulle arterie polmonari e un volume iniettato superiore a 100 ml risulterebbe inutile, oltre ad aumentare il rischio di nefropatia da mezzo di contrasto iodato. Il flusso dell’iniezione di routine è stato 4,5 ml/s, con occasionali variazioni in pazienti con accessi venosi di calibro ridotto.
Analisi delle immagini
Per valutare la densità del mezzo di contrasto iodato e la qualità delle immagini sono state effettuate misurazioni all’interno dei vasi. Tramite l’utilizzo di una ROI (region of interest) sono state misurate l’attenuazione del mezzo di contrasto (in valori HU) e la rispettiva deviazione standard, indice del rumore all’interno della ROI. Per ogni Angio-TC di entrambi i gruppi, sono state misurate densità HU e deviazione standard nel tronco polmonare comune, nelle arterie polmonari destra e sinistra e nell’aorta ascendente; sono stati esclusi i vasi che non contenevano mdc a causa della presenza di emboli o patologia. In seguito è stato calcolato il CNR (contrast to noise ratio), cioè il rapporto segnale / rumore, indice importante nella valutazione della qualità delle immagini. I dati numerici ottenuti dai due gruppi sono stati confrontati mediante t test per dati non appaiati, utilizzando un software commerciale (www.graphpad.com).
Valutazione della dose erogata al paziente
Per valutare l’esposizione alle radiazioni ionizzanti sono stati riportati i valori del CTDI vol e del DLP forniti dalla console della TC per ogni esame di entrambi i gruppi. Poiché questi valori non erano salvati sul PACS prima del 19/01/2010, questi dati erano disponibili per 47 pazienti del gruppo A e per 32 pazienti del gruppo B.
Per avere conferma dell’accuratezza di questi valori sono quindi state effettuate varie misurazioni con dei fantocci dal reparto di Fisica Sanitaria dell’Ospedale Civile Maggiore. I risultati delle misurazioni verranno spiegati nei capitoli successivi.
[G.3] RISULTATI
Enhancement vascolare
Negli esami effettuati con 80 kV (gruppo A), come previsto, si è osservato un generale aumento della densità all’interno dei vasi rispetto agli esami a 120 kV, con elevata significatività statistica. Questo fatto è da considerarsi molto importante perché, oltre a migliorare la valutabilità delle arterie polmonari, aumenta anche il numero dei vasi segmentali e sub-segmentali valutabili.
Tabella 3. Enhancement vascolare.
Figura 7. Grafico dell’enhancement vascolare.
Figura 8. Paziente maschio di 70 anni. Le immagini ottenute a 80 kV dimostrano trombosi a carico dei rami periferici dell’arteria polmonare destra, una buona visione dei rami segmentali e una bassa rumorosità.
Figura 9. Paziente femmina di 79 anni. Le immagini ottenute a 80 kV nel piano sagittale (ricostruzione multiplanare) dimostrano trombosi del ramo periferico e visione dei vasi segmentali, mentre le immagini assiali mostrano le arterie polmonari e i loro rami segmentali e sub-segmentali.
Rumore (deviazione standard)
Il rumore è risultato essere significativamente maggiore negli esami a 80 kV che in quelli a 120 kV. Tuttavia, le immagini risultanti hanno comunque mantenuto la loro validità diagnostica.
Tabella 4. Rumore o deviazione standard (SD).
Figura 10. Grafico del rumore (SD).
Figura 11. Paziente femmina di 84 Anni. Le immagini ottenute a 80 kV (a, b, c, d) dimostrano la presenza di un trombo massivo a carico dell’arteria polmonare sinistra; le immagini ottenute a 120 kV (e, f) presentano una rumorosità inferiore rispetto alle immagini ottenute a 80 kV, mentre la valutabilità delle arterie polmonari è sovrapponibile.
CNR (contrast to noise ratio)
La conferma della validità diagnostica delle immagini ottenute con 80 kV è supportata dal CNR: infatti i valori del CNR di entrambi i protocolli non presentano differenze significative.
Figura 13. Paziente maschio di 24 anni: le immagini ottenute con una tensione di 80 kV consentono un’ottima valutazione dei vasi periferici associata a un basso livello di rumore.
Figura 14. Paziente femmina di 34 Anni. Lo studio Angio-TC delle arterie polmonari a 80 kV consente un’ottima visualizzazione dei rami segmentali e sub-segmentali.
Figura 15. Paziente femmina di 39 Anni. Le immagini Angio-TC a basso kilovoltaggio mostrano una buona qualità in termini di rumore e validità diagnostica dell’esame.
Figura 16. Paziente femmina di 22 anni. Le immagini Angio-TC a 120 kV mostrano una bassa rumorosità e una valutabilità dei vasi sanguigni comparabile a quella delle Angio-TC a basso kilovoltaggio.
CTDI vol Torace
Gli esami effettuati con 80 kV (gruppo A) mostrano una riduzione del CTDI vol superiore al 50% nonostante l’inevitabile aumento dei mAs. È necessario precisare che il CTDI vol del gruppo A rimane invariato per tutti gli esami effettuati a causa della disattivazione del modulatore della dose. Infatti, avendo gli stessi parametri d’esposizione lungo tutta la scansione, il valore del CTDI vol risulterà sempre uguale per tutte le misure effettuate. Nel gruppo B invece, l’utilizzo del modulatore della dose varia il valore dei mAs e di conseguenza il valore del CTDI vol di ogni esame.
DLP Torace
In associazione alla diminuzione superiore al 50% del CTDI vol, anche i valori del DLP della scansione del torace dimostrano una riduzione di oltre il 50%.
Tabella 6. CTDI vol e DLP torace.
Figura 17. Grafico relativo al CTDI vol.
Figura 18. Grafico del DLP (Dose Lenght Product).
[H] RISULTATI DELLE MISURAZIONI SUI FANTOCCI
VERIFICA ACCURATEZZA DEL CTDI
Per avere un’ulteriore conferma dell’accuratezza dei valori dosimetrici forniti dalla console della TC, e quindi della riduzione della dose, il CTDI misurato dal tomografo è stato innanzitutto confrontato con quello misurato sul fantoccio body in PMMA con camera di ionizzazione per entrambi i protocolli.
Tabella 7. Verifica del CTDI.
Come riportato in tabella 7, i valori del CTDI riportati alla console sono da considerarsi attendibili (errore <20%). È inoltre importante osservare che per entrambi i protocolli il valore del CTDI viene sovrastimato. Questo permette di rientrare con un ampio margine di sicurezza negli standard dei Livelli Diagnostici di Riferimento (LDR) proposti dall’Istituto Superiore di Sanità (ISS).
Tabella 8. Livelli diagnostici di riferimento (LDR) in TC.
DOSE EFFICACE AGLI ORGANI
Come previsto, nella scansione a basso kilovoltaggio è stata misurata una notevole riduzione della dose efficace (superiore al 40%), statisticamente significativa (p< 0.0001).
Tabella 9. Dose efficace agli organi.
UNIFORMITA’ DELL’IMMAGINE
Dalle misurazioni dei numeri TC misurati al centro e in periferia si è notato che le immagini delle scansioni effettuate con una tensione di 120 kV sono lievemente migliori rispetto a quelle ottenute con 80 kV.
Tabella 10. Uniformità delle immagini a 80 kV.
Tabella11. Uniformità delle immagini a 120 kV.
RUMORE
A conferma delle misurazioni sulle immagini delle Angio-TC, anche dalle misurazioni delle immagini del fantoccio si osserva un notevole aumento del rumore per le scansioni effettuate a 80 kV (circa 180%).
Tabella 12. Rumore.
RISOLUZIONE SPAZIALE
Sia il metodo soggettivo che il metodo oggettivo dimostrano che entrambi i protocolli presentano una buona e simile risoluzione spaziale.
Tabella 13. Risoluzione spaziale con metodo soggettivo.
Tabella 14. Risoluzione spaziale con metodo oggettivo.
RISOLUZIONE DI CONTRASTO
Le immagini derivanti dalle misurazioni dimostrano un significativo aumento del contrasto per le scansioni effettuate con una tensione di 80 kV.
Tabella 15. Risoluzione di contrasto a 80 e 120 kV.
