Diagnostický výkon CT s nízkou dávkou pro akutní břišní stavy (DETECT_Acute)

Pozadí Počítačová tomografie (CT) se stala základním nástrojem moderní klinické medicíny. Díky široké dostupnosti byl v posledních desetiletích pozorován rychlý nárůst používání CT zobrazení. Se souvisejícím zvýšením radiační expozice se potenciální zvýšené riziko radiací vyvolaných malignit stalo problémem veřejného zdraví. To platí zejména pro CT vyšetření břicha a pánve, které v současnosti tvoří 50 % kolektivní dávky CT. Vzhledem k tomu, že přínos snížení dávky obecně je kompenzován zhoršením kvality obrazu, je v klinické praxi aspirováno na technologické pokroky ke snížení dávky záření bez snížení kvality obrazu.

Při rekonstrukci obrazu CT je od počátku 70. let dominantním algoritmem techniky rekonstrukce obrazu filtrovaná zpětná projekce (FBP), kterou v roce 2009 doplnily první komerční algoritmy iterativní rekonstrukce (IR).

Nový algoritmus rekonstrukce obrazu hlubokého učení (DLIR) získal klinické schválení v roce 2019 (TrueFidelity, GE Healthcare, Milwaukee, WI). Objevují se také další algoritmy specifické pro dodavatele pro rekonstrukci obrazu hlubokého učení (AiCE, Canon Medical Systems, Otawara, Japonsko). Jak je vysvětleno v technické bílé knize, algoritmus DLIR, který byl trénován s datovými soubory FBP s vysokými a nízkými dávkami napříč případy fantomů a pacientů, se snaží potlačit obrazový šum, aniž by došlo ke snížení kvality obrazu. Použití rekonstrukce obrazu s hlubokým učením prokázalo potenciál pro zlepšení kvality obrazu a snížení dávky bez posunu textury šumu.

U pacientů s akutními abdominálními stavy je CT břicha a pánve považováno za nejlepší diagnostický přístup první nebo druhé linie. Pro tyto pacienty je rychlá a přesná diagnóza velmi důležitá, aby se zabránilo zpoždění léčby a následným komplikacím, jako je perforace gastrointestinálního traktu v případě apendicitidy nebo divertikulitidy. Na druhou stranu je také důležité vyvarovat se zbytečných chirurgických zákroků a s tím souvisejících komplikací. Případný nízkodávkový CT protokol proto musí poskytovat non-inferiorní diagnostický výkon, aby se usnadnila rychlá diagnóza a zabránilo se přeléčení a neprůkazným vyšetřením.

Byly hlášeny slibné výsledky týkající se nízkodávkových CT vyšetření s modelovým IR a snížením dávky až o 75–80 %. Se zavedením DLIR se však zdá být proveditelné ještě další snížení dávky. Naše vlastní výsledky ze studie vnímání kvality obrazu pomocí DLIR ukazují, že snížení dávky až o 92,5 % ve srovnání se standardním CT může zachovat přijatelnou kvalitu diagnostického obrazu (zatím nepublikovaná práce).

Na tomto základě je účelem této studie zhodnotit diagnostickou výkonnost nízkodávkovaného CT s DLIR pro diagnostiku akutních břišních stavů v non-inferiority prostředí s velkou velikostí vzorku poskytované dvěma velkými traumatologickými centry v severní Evropě.

Cíle

Hlavní:

Vyhodnotit diagnostický výkon pro akutní abdominální stavy kontrastního CT s nízkou dávkou s DLIR „TrueFidelity“ (TF) ve srovnání se standardním CT s plnou dávkou.

Sekundární:

Hodnotit technickou a vnímanou kvalitu obrazu (kvalitativní i kvantitativní).

Etika

Schválení bude získáno od regionální etické komise a pověřence pro ochranu údajů institucí.

Od všech účastníků bude získán písemný informovaný souhlas. Tento projekt bude v souladu s Helsinskou deklarací.

Rizika Minimální rizika existují kvůli mírnému zvýšení radiační expozice. Dodatečná radiační zátěž ve výši 27,5 % je v rámci národní variace radiační zátěže z CT vyšetření provedených pro odpovídající klinické úkoly. Výzkumníci odhadli průměrnou dodatečnou efektivní dávku na 1,5 mSv, což odpovídá přibližně 4 měsícům přirozené radiační expozice v Norsku (4,1 mSv/rok). Dodatečná radiační expozice se promítá do teoretického nadměrného celoživotního rizika smrtelné rakoviny vyvolané zářením mezi 0,004 – 0,03 %. Klinická rizika z této expozice jsou považována za minimální/nevýznamná.

Materiál a metody Studie bude registrována na ClinicalTrials.gov před zahájením. Metody a výsledky studie budou uvedeny v souladu s prohlášením Standards for Reporting of Diagnostic Accuracy Studies (STARD) z roku 2015. Je třeba poznamenat, že řídící skupina STARD-AI připravuje rozšíření specifické pro AI. Pokud budou tyto pokyny STARD-AI zveřejněny před koncem studie, budou také výsledky hlášeny v souladu s tímto dokumentem. Pro kompenzaci specifických prvků AI, které nejsou řešeny ve STARD, se budou vyšetřovatelé v případě potřeby spoléhat na kontrolní seznam pro umělou inteligenci v lékařském zobrazování (CLAIM), který je vytvořen podle směrnice STARD.

Pilotní projekt Bude proveden pilotní projekt zahrnující 10 pacientů rozdělených rovným dílem mezi Oslo a Odense, aby bylo možné otestovat logistiku studie a upravit úroveň radiační dávky nízkodávkovaného CT.

Protokol vyšetření / zobrazení Vyšetření budou prováděna podle místních rutinních postupů a zavedených protokolů CT (CT skener: GE Revolution).

Kromě CT se standardním vyšetřovacím protokolem bude provedeno nízkodávkové CT vyšetření nepřesahující 30 % radiační dávky standardního CT. Nízkodávkové CT snímky budou rekonstruovány s vysokou TF. Nízkodávkové CT bude provedeno přímo po standardním CT, aby se předešlo zkreslení z rozdílů v načasování kontrastní fáze.

Místo a místní studijní populace Studie bude provedena jako multicentrická studie zahrnující Oslo a Odense s prospektivním sběrem dat.

Odhadovaná celková studovaná populace bude rovnoměrně rozdělena mezi obě nemocnice.

Vyhodnocení snímku Nízkodávkované CT nebude použito pro diagnostické účely nebo léčbu pacienta. Vyhodnocení a porovnání snímků bude prováděno odděleně od klinického rutinního pracovního postupu.

Všechna nízkodávková CT vyšetření budou nezávisle hodnocena dvěma rezidentními radiology a dvěma zkušenými radiology specializovanými na abdominální radiologii s více než 10letou praxí v abdominálním CT. Čtenáři budou zaslepeni pro všechny informace z předchozích vyšetření, primární CT zprávu, jakýkoli nález ostatních čtenářů, veškeré informace související s léčbou a pro konečnou diagnózu.

Budou mít přístup ke klinickým doporučením a laboratorním testům provedeným před původním CT vyšetřením. Vyhodnocení obrazu bude prováděno v klinickém prostředí radiologů pomocí diagnostických monitorů.

Ve výsledné analýze bude diagnóza pro každého pacienta z CT s nízkou dávkou porovnána s původní radiologickou diagnózou založenou na CT s plnou dávkou.

Pro souhlas intra čtenáře bude každému čtenáři dvakrát předložen náhodný výběr z 10 % případů.

Technická kvalita obrazu je hodnocena umístěním oblastí zájmu (ROI) v homogenním segmentu portální žíly, přilehlé normální aortě jaterního parenchymu, ve svalech erector spinae a v podkožním tuku. Bude vypočítán poměr kontrastu k šumu (CNR).

Kvalita vnímaného obrazu bude hodnocena nejméně dvěma radiology na stupnici Likertova typu podle kritérií kvality obrazu založených na evropských pokynech pro kvalitu obrazu při CT břicha.

Statistika Pro analýzu studijních dat bude použit speciální statistický software jako Stata a SPSS. Hladina významnosti alfa bude nastavena na 5 % a budou použity 95% intervaly spolehlivosti. Kappa statistika bude použita pro mezi a intra čtenářskou dohodu. Pro hodnocení kvality obrazu bude použita logistická regrese. Pro hodnocení numerických proměnných budou použity vhodné parametrické nebo neparametrické testy. Diagnostický výkon bude definován oblastí pod křivkou, senzitivitou, specificitou, pozitivní a negativní prediktivní hodnotou. Významné rozdíly v senzitivitě a specificitě určí McNemarův test.

Výpočet výkonu a velikost vzorku K prokázání noninferiority, pokud jde o diagnostický výkon nízkodávkovaného CT ve srovnání se standardním CT, bude použit design studie noninferiority. Vyšetřovatelé odhadli citlivost standardního CT na 90 %. Prevalence akutních břišních stavů s viditelným korelátem na standardním CT se odhaduje na 70 % mezi všemi doporučeními splňujícími kritéria pro zařazení. Rozpětí non-inferiority 10 % pro senzitivitu bylo považováno za klinicky přijatelné, tj. pravděpodobnost pozitivních nálezů na CT s nízkou dávkou v případě pozitivního standardního CT byla předpokládána 90 %.

S_L = Pravděpodobnost (pozitivní CT s nízkou dávkou | pozitivní standardní CT)

0-hypotéza byla definována jako:

S_L < 90 %

Alternativní hypotéza pak byla definována jako:

S_L > 90 % Pro identifikaci jednostranného 6% rozdílu (zvýšení) od okraje non-inferiority se silou 80 % a hladinou alfa významnosti 5 %, vyšetřovatelé odhadli požadované pacienty s pozitivním CT nálezem na n= 116 (binominální rozdělení). Celkový počet potřebných pacientů byl poté vypočten na 116/0,7=166.