Скенер при храносмилателна патология: каква техническа еволюция през последните години, какви граници ?

Какви са текущите критерии за качество на КТ на корема ?
Как да ограничим (и в кои ситуации) облъчването, свързано с итеративни скенери ?
Какви перспективи за подобрение на скенера и какво бъдеще в сравнение с други техники за изображения ?

Въведение

Целта на тази статия е да обясни настоящите критерии за качество на коремен томоденситометричен преглед (или скенер за англосаксонци), да обясни начините за ограничаване на излагането на йонизиращо лъчение, свързани с тези изследвания, и да обсъди перспективите за технически подобрения на тази технология и бъдещето на тази в сравнение с други методи за изображения.

Настоящи критерии за качество на коремна томография

За разлика от стандартната рентгенография, където има ясно определени критерии за качество, в компютърната томография тези критерии не съществуват. Всъщност качеството на CT изображението зависи от навиците, чувствителността на наблюдателя и експертизата на зрителя; следователно е много субективно. Вътрешното качество на изображението в действителност е многопараметрично: зависи по-специално от KVolt (киловолта) mAS (милиампера в секунда) въртящ момент, прилаган към тръбата, техниката на получаване, сложните процеси на реконструкция и филтриране. Фигура 1 обобщава различните параметри, влияещи върху качеството на изображението [1]. Трябва да се отбележи, че броят на лентите не влияе пряко върху качеството на изображението, противно на общоприетата поговорка; в действителност, колкото повече ленти за откриване има машината, толкова по-голям обем се придобива за дадено време. Следователно техниката е интересна за покриване на много големи полета или за бързо протичане (предимно сърдечно изобразяване).

Така че няма такова нещо като „перфектна“ картина. За да бъдем по-конкретни, бихме могли да кажем, че качественият томоденситометричен преглед е този, който отговаря на въпроса на клинициста: следователно този въпрос трябва да бъде добре зададен и протоколът, извършен от техника по рентгенология и рентгенолога, трябва да бъде адаптиран към търсенето на поставения отговор . Ако прегледът отговаря на това изискване, той също трябва, за да се счита за качествен, да изложи пациента възможно най-малко на йонизиращо лъчение. Наистина съществува баланс между качествено изображение, тоест с много сигнал, необходим за точна диагноза, и дозата, получена от пациента. По принцип, колкото по-висока е дозата, толкова по-малко шумно ще бъде изследването [2].

Кодексът за обществено здраве транспонира с указ от 24 март 2003 г. Европейска директива 97/43 EURATOM за максимално допустимата доза по вид на изследване; за коремен преглед това е 650 mGy/cm (milli Grey на сантиметър), а за изследване на таза 450 mGy/cm [3]. Всички машини, които понастоящем се предлагат на пазара, позволяват да останат доста под тези максимални прагове. Тези прагове се разбират от преминаване и поради това е необходимо да се добавят, в случай на изследване, проведено по време на портална и късна фаза, например два пасажа.

За да приключим тази глава, можем да кажем, че в момента няма лоши машини на пазара. От друга страна, понякога има повреди във веригата, която преминава от клиницист до рентгенолог чрез техник, което води до преглед с лошо качество.

Фигура 1. Различни фактори, участващи в качеството на CT изображение

Как да ограничим облъчването, свързано с итеративни скенери ?

За да отговорите на този въпрос, първо е необходимо да въведете някои важни понятия:

В медицинските изображения говорим за излагане на йонизиращо лъчение, а не на лъчение, като първото е доброволно, а второто е неволно! Така че космическата радиация е облъчване, докато рентгеновият лъч излага пациента на йонизиращо лъчение.
Две биологични явления са свързани с йонизиращото лъчение: определен тъканен ефект от прага на дозата (това е Хирошима например) и така наречените вероятностни или стохастични, случайни ефекти. За ниски дози, като например при изобразяване, може да се посочи само вероятност от радиационно-индуцирани лезии за даден индивид (ако изключим изключителните случаи на масивна експозиция, описани наскоро при лъчетерапия или при ендоваскуларни процедури).

Към днешна дата епидемиологичните изследвания не са успели да докажат връзка между изследванията с компютърна томография и индуцираната от радиация патология. Въпреки това е доказано, че съществува връзка между ранния рак на гърдата и многократното наблюдение с мамография, ако това е започнало много рано в живота на жените с висок риск от рак [4]. Следователно рискът от радиационно-индуциран рак вероятно не е нулев.

Понастоящем се приема, че няма праг на дозата, под който да няма ефект на йонизиращо лъчение. Въз основа на тези (научно слаби, трябва да се каже), ICRP (Международната комисия за радиобиологична защита) публикува рискови коефициенти за смърт от рак; 5% на сиверт (S), получени за общата популация с максимално допустима доза през живота от 70 mSv (или 20 mSV годишно) [5]. Ако считаме, че дозата на компютърно томографско изследване е близо 10 mS и че във Франция са извършени 7,5 милиона компютърни томографски изследвания през 2007 г., тези данни очевидно са много тревожни. Изчисленията обаче се извършват, без да се отчита възрастта на пациента, като очевидно рискът при детето не е същият като при възрастен човек, без наистина да се знае значението на 5% напреднали и без претегляне между рисковете и ползите. [ 6].

Така или иначе, нашата цел, като лекари и служители в общественото здравеопазване, очевидно трябва да бъде да защитим населението от прекомерна експозиция. Намаляването на доставената доза също е в основата на технологичното развитие, предложено от производителите. За първи път бяха използвани механични техники, с адаптивни щитове, чиято форма и размер се модулират според морфологията на пациента. Съществуват и системи, които позволяват дозата да се намали с около 30%, когато тръбата минава пред гърдите, което намалява експозицията на тази област, която е много чувствителна към йонизиращо лъчение.

Най-новият, но и най-значим напредък е въвеждането на нов тип реконструкция на изображението, итеративна реконструкция [7]: след откриването на техниката на скенера от сър Хаунсфийлд, изображенията бяха реконструирани чрез задна проекция. Итеративното възстановяване е по-сложно от математическа гледна точка и беше невъзможно да се извърши преди последните постижения в изчисленията. Методът се състои в възстановяване на изображението чрез последователни хипотези, наречени итерации. Има няколко различни техники в зависимост от производителя. Всички тези методи позволяват много значително да се намали дозата, доставена на пациента, тъй като те подобряват съотношението сигнал/шум на изображенията, дори тези, които първоначално са шумни. Всички машини, предлагани в момента на пазара, предлагат този метод и поради това той се използва рутинно при коремни прегледи. Тези методи също така позволяват да се ограничат металните артефакти (известни като армировка на гредата), които са били наблюдавани при филтрираната реконструкция (фиг. 2) [8].

Бъдещето, което вече присъства на машините от последно поколение, е итеративна реконструкция в трите посоки на космоса; все още малко дълъг в изчислителното време, предвид сложността на използваните алгоритми (40 до 1 час на преглед през 2014 г.), тази техника позволява дозата да бъде намалена до такова ниво, че дозата на коремната томография на корема да стане еквивалентна на тази на фронтален ASP (рентгенова снимка на корема без подготовка), т.е. приблизително 1 mS за един пасаж (фиг. 3).

Въпреки всички предлагани технологични решения, основният фактор на експозиция остава пряко свързан с лекотата и бързината на придобиване на съвременни скенери. Повторението на придобиванията, тяхната последователност за един и същ пациент, може много значително да увеличи получената доза: когато изследването на целия корем продължи няколко секунди, изглежда лесно да се повтори серията, без реална допълнителна диагностична подкрепа. Рентгенологът и техникът му трябва да контролират това изкушение, което той ще направи още по-лесно, когато разбере целта, търсена от извършения преглед. Ако той е виновен, че е извършил максимум придобивания, извършени по подразбиране, за да може да интерпретира изследването a posteriori, без да рискува да е пропуснал време на изпита, той също е виновен, че не е обяснил ясно какво се търси, тъй като в в този случай може да се предложи възможно най-пълното проучване. Следователно е от съществено значение всеки преглед да бъде планиран рационално, в зависимост от клиничните показания: трябва ли да се инжектира? Трябва ли да правите разфасовки преди инжектиране? Ако да, в коя част на региона да се изследва? В целия регион за изследване? Наистина ли са полезни късните съкращения? И т.н.

Освен това тук трябва да се помни, че най-добрият начин за ограничаване на дозата, доставяна на пациента, е да се ограничи броят на изследванията с компютърна томография, тъй като неизпълненият преглед очевидно е свързан с нулева доза. За това сега имаме техники на заместване, като ЯМР или контрастен ултразвук, две техники без облъчване, до които става все по-лесен достъп.

A B

Фигура 2. Сравнение на едно и също изображение, реконструирано чрез филтрирана задна проекция (A) и чрез итеративна реконструкция (B).
Артефактите, свързани с тазобедрената протеза, се намаляват итеративно

A B C

Фигура 3. Коронална реконструкция на 2 изображения, получени от същия пациент с дивертикуларен сигмоидит (стрелка). А. Изследване, проведено в пълна доза, т.е. 10 mSv. Изображения на проф. Пиер Александър Полети, HUG
Б. Изследване, проведено при 1.2mSV (30 mAs, итеративна реконструкция на ASIR тип 40%).
В. Същото изображение, но реконструирано с итерация, наречена VEO (необходими са 40 минути изчисления).

Какви перспективи за подобрение на скенера и какво бъдеще в сравнение с други техники за изображения

Технологичният напредък в компютърната томография е много бърз и това развитие се наблюдава особено през последните години. Два основни типа насоки са разработени от производителите [9], ако забравим напредъка по отношение на изложеното на йонизиращо лъчение вече обсъдено:

отидете още по-бързо, за да ограничите артефактите за движение;
да получите повече информация за по-добра диагноза.

Върви по-бързо

Продължаването по-бързо позволява да се ограничат артефактите на движението, което очевидно е важно при сърдечните образи, но също и при абдоминалните или педиатричните образи.

Според производителите са предложени няколко технологии. По този начин някои скенери имат две тръби с два реда детектори, което прави възможно преминаването по-бързо, тъй като всяка тръба пресича половин обиколка, за да получи изображение, а не вече цяла обиколка (фиг. 4). При друг производител стойката е поставена на въздушна възглавница, която ограничава триенето и постига време на въртене от 0,27 секунди/оборот. И накрая, производителят предлага много широка лента от 320 детектора, което позволява да се покрие голяма анатомична зона с едно завъртане. Тези приложения са разработени главно за сърдечни образи, но позволяват на коремното ниво да извършват безплатни дихателни изследвания, без артефакти на движение [9].

Фигура 4. Схема на двутръбен скенер

Още повече информация

Въпреки че тези техники изглеждат обещаващи, те все още не са напълно валидирани и остават в процес на оценка [12].

Фигура 5. Сравнение на 2 изображения, едното стандартно (A), другото реконструирано
използвайки спектрални изображения
с рентгенов лъч, използващ напрежение 55 KeV (B). Уловът
на периферния контраст на тази метастаза (бяла стрелка) е ясно по-добре видима на изображението
при 55 KeV, отколкото на стандартното изображение. Изображения на д-р Ваудано, Оспедале Сан Джовани Боско, Торино

Какво бъдеще в сравнение с други техники за изображения ?

Скенерът заема централно място в изследването на корема, тъй като не е много чувствителен към артефакти на движение, позволявайки изследване на почти цялото тяло за кратки срокове, с лесна достъпност. Мястото му трябва логично да бъде изядено от ЯМР, който сега позволява изследване на цялото тяло или фокусирано изследване (ЯМР на таза, черния дроб или панкреаса и т.н.), с диагностични показатели, поне еквивалентни на тези на скенера. Оказва се, че достъпността във Франция остава ограничена до тази техника и че за онкологичната част ЯМР все още не позволява задоволително изследване на белия дроб. Следователно скенерът остава избраният преглед в онкологията за проследяване на пациентите. От друга страна, за изследване на черния дроб или панкреаса или на сондата извън спешното положение, трябва да се предпочита ЯМР, тъй като до ден днешен, дори и технологията да прогресира, скенерът остава облъчващ преглед, чиито показатели за диагностика са еднакви или по-нисък от ЯМР. Контрастният ултразвук може да бъде допълнителна техника в случай на затруднения при достъпа до ЯМР, по-специално при изследване на черния дроб, където неговата ефективност за характеризиране на увреждане на черния дроб вече е добре демонстрирана.

Заключение

КТ остава основен изпит при изследване на корема и в храносмилателната онкология. Той трябва да се вписва в обхвата на настоящите технически възможности, и по-специално с ЯМР и контрастен ултразвук, техники, които не са облъчващи.

Техническият прогрес е непрекъснат и сам по себе си оправдава технологично наблюдение и програма от технически и научни инвестиции за здравни структури.

Препратки

Cook Cook, Hilton S, Papanicolaou N. Перспективи за дозата на облъчване при образна диагностика на корема. Образи на корема 2013; 38 (6): 1190-6.
Fuentes-Orrego JM, Sahani DV. КТ с ниски дози в клиничната диагностика. Експертно становище по медицинска диагностика 2013; 7 (5): 501-10.
Dixon AK, Goldstone KE. КТ на корема и Директивата за Евратом. Европейска радиология 2002; 12 (6): 1567-70.
Giannakeas V, Lubinski J, Gronwald J, Moller P, Armel S, Lynch HT, et al. Мамографски скрининг и риск от рак на гърдата при носители на мутация BRCA1 и BRCA2: проспективно проучване. Изследване и лечение на рак на гърдата 2014; 147 (1): 113-8.
ICPR. Публикация 60. Оксфорд, Великобритания; Pergamon Press: 1991: параграф 15.
Иванов В.К., Кащеев В.В., Чекин С.Ю., Меняйло А.Н., Пряхин Е.А., Циб А.Ф. и др. Оценка на доживотния риск от рак, свързан с множество CT сканирания. J Радиологична защита (официален вестник на Обществото за радиологична защита) 2014; 34 (4): 825-41.
Andersen HK, Jensen K, Berstad AE, Aalokken TM, Kristiansen J, von Gohren Edwin B, et al. Избор на най-добрата реконструкционна техника в коремната компютърна томография: систематичен подход. J Компютърна асистирана томография 2014.
Brook OR, Gourtsoyianni S, Brook A, Mahadevan A, Wilcox C, Raptopoulos V. Спектрална CT със софтуер за намаляване на метални артефакти за подобряване на видимостта на тумора в близост до златни фидуциални маркери. Радиология 2012; 263 (3): 696-705.
Pelc NJ. Последни и бъдещи указания в КТ образите. Ann Biomedical Engineering 2014; 42 (2): 260-8.
Cui Y, Gao SY, Wang ZL, Li XT, Sun YS, Tang L, et al. Кой трябва да бъде рутинният режим на реконструкция на напречно сечение при спектрално КТ изобразяване: монохроматичен или полихроматичен? Br J Radiol 2012; 85 (1018): e887-90.
Marin D, Boll DT, Mileto A, Nelson RC. Състояние на техниката: двуенергиен КТ на корема. Радиология 2014; 271 (2): 327-42.
Yamada Y, Jinzaki M, Hosokawa T, Tanami Y, Abe T, Kuribayashi S. Абдоминална CT: интра-индивидуално сравнение между виртуални монохроматични спектрални и полихроматични 120-kVp изображения, получени по време на същото изследване. Eur J Radiol 2014; 83 (10): 1715-22.

Шестте силни страни

Няма критерий за качество на томоденситометричното изображение, но изследването на качеството е това, което отговаря на зададения въпрос, като същевременно е възможно най-малко облъчващо.
Получената доза не трябва да надвишава 650 mGy на сантиметър за КТ на коремната кухина (на проход).
Най-добрият начин за намаляване на дозата, получена от пациента, е да не се прави ненужен преглед.
Приносът на спектралното изображение в компютърната томография дава възможност за по-добро характеризиране на контрастните подобрения и за ограничаване на броя на пасажите.
Торако-коремно-тазовият скенер остава централният преглед за лечение на пациенти с храносмилателна онкология.
ЯМР на цялото тяло, ЯМР на черния дроб, коликите или тънките черва или таза и контрастната ехография (главно черен дроб) са алтернативни методи на КТ сканирането.

Френска асоциация
на Продължаващо медицинско образование
в Хепато-гастро-ентерология