Intervariabilita v radiografické fluoroskopické technice u pacientů s idiopatickou skoliózou (IVIS)

Předkládaná studie si klade za cíl vyhodnotit, zda je LFT adekvátní jako klinický rentgenový snímek pro počáteční hodnocení a/nebo následné sledování AIS hodnocením kvality obrazu, spolehlivosti a shody a měřením dávky záření.

Materiály a metody Návrh studie Tato studie byla rozdělena na dvě části: část experimentální a část klinickou. Cílem experimentální části bylo vyhodnotit fyzikální vlastnosti kvality obrazu a pozorovatelsky vyhodnotit LFT a ORT pomocí dětského trupového fantomu a změřit radiační zátěž. Kvalita obrazu byla také hodnocena u rentgenových snímků dvou "3D-printed" modelů skoliotických páteří (3DPS), kde byla stanovena shoda a spolehlivost pro LFT a ORT. Cílem klinické části bylo zhodnotit inter-rater spolehlivost skutečných klinických vyšetření pro LFT rentgenové snímky AIS z naší ambulance. V ideálním případě by „shoda“ měla být stanovena na klinickém rentgenovém snímku pomocí technik LFT i ORT. To by však vyžadovalo „současné“ dvojité vyšetření, tedy vystavení účastníků nadměrné radiaci. To bylo považováno za eticky neživotaschopné; místo toho jsme provedli dvojitá vyšetření na 3DPS. Spolehlivost a shoda byly hodnoceny podle návrhu Langensiepena a kol.2 Tato studie byla vyhodnocena a schválena místním etickým výborem pro výzkum (číslo časopisu: 17025334).

Nastavení zobrazovacího systému LFT a ORT Vyšetření byla provedena buď v posteroanteriorní nebo anteroposteriorní projekci pro ORT a LFT, v daném pořadí. Pacient stál čelem k zesilovači obrazu/detektoru nebo radiační trubici s nataženými kyčlemi a koleny a s chodidly ve vzdálenosti 10 cm od sebe. Dvě olověné zástěry byly umístěny v mezilopatkové (mamární) a sakrální (genitální) oblasti. Vzdálenosti k radiační trubici (zdroj k detektoru) byly 100 cm pro LFT a 230 cm pro ORT. Pro LFT byly nutné dva snímky hrudní a bederní páteře k pokrytí torakolumbální páteře. Pro ORT byla potřeba pouze jedna expozice. LFT byla provedena na systému DelftDI D2RS s fluoroskopickou expozicí 4 pulzy za sekundu/snímek za sekundu a ORT byla provedena pomocí digitálního systému Carestream DRX-Evolution s automatickým řízením expozice. Byly hodnoceny následující parametry akvizice: potenciál zkumavky (85 kVp, hustota nastavená na nízkou pro LFT a 71 kVp, hustota nastavená na 0 pro ORT), oba s mřížkou, pomocí manuálních expozic (LFT) a automatizovaného řízení expozice výběru mA (ORT) a žádná další filtrace pro LFT a další filtrace (1 mm Al + 0,1 mm Cu) pro ORT. Velikost pixelu 0,139 mm pro ORT poskytuje maximální rozlišení 3,6 lp/mm. Velikost pixelu 0,159 mm pro LFT poskytuje maximální rozlišení 3,1 lp/mm.

Hodnotitelé V experimentální části bylo provedeno hodnocení na základě pozorovatele jednou 3 hodnotiteli. Hodnotitel 1 byl zkušený (22letá praxe) dětský ortoped, hodnotitel 2 byl zkušený (16letá praxe) dětský ortoped a hodnotitel 3 byl reportující rentgenograf s 10letou praxí. Hodnotitel 1 provedl všechny analýzy pro primární fyzikální vlastnosti. Pro 3DPS byla měření CA a klasifikace podle Nashe a Moe (NM) provedena třikrát jako jednotlivá sezení s odstupem alespoň 1 týdne. V klinické části byly klinické rentgenové snímky analyzovány v jediném sezení hodnotiteli 1 a 2. Hodnotitelé byli zaslepeni vůči identitě pacienta a klinickým informacím. Všechna vyhodnocení snímků byla provedena na systému PACS (Impax 6.4.0, Agfa ® HealthCare, Mortsel, Belgie) na 3megapixelové zobrazovací stanici 3 hodnotiteli samostatně.

Část 1. Hodnocení kvality obrazu zobrazovacích systémů LFT a ORT Dětský trupový fantom Pediatrický celotělový fantom "PBU-70" byl rentgenologicky vyšetřen na kvalitu obrazu. Vybrali jsme pouze fantomové torzo 4letého dítěte s výškou 105 cm s celotělovými antropomorfními rozměry v životní velikosti se zapuštěnými náhradami měkkých tkání syntetické kostry, plic, jater, mediastina a ledvin (fantom ).16 Provedli jsme 25 radiografických vyšetření oběma technikami, kdy byl fantom umístěn a přemístěn pro každý záznam.

Dva 3D tištěné modely AIS Rentgenové snímky dvou 3DPS s malou a těžkou lumbální skoliózou byly zaznamenány pomocí obou technik. Oběma technikami jsme provedli 1 sadu rentgenových snímků. Tři hodnotitelé provedli 3 měření CA a NM s odstupem alespoň 1 týdne. Spolehlivost mezi a uvnitř hodnotitelů pro tři hodnotitele byla posouzena pomocí analýzy mezitřídní korelace, stejně jako středního absolutního rozdílu (MAD), standardní chyby měření (SEM) a Bland-Altmanových grafů pro průměrné rozdíly s další analýzou pro systematické rozdíly. Přesnost jsme definovali z přímého měření úhloměrem pro lékařské účely. To bylo považováno za náhradní měřítko celkové přesnosti. Fantom a 3DPS jsou zobrazeny na obrázku 1 a rentgenové snímky jsou zobrazeny na obrázku 2.

Obrázek 1. Dětský celotělový fantom "PBU-70" a jeden ze dvou 3D tištěných modelů skoliózy.

Obrázek 2. Rentgenové snímky s použitím LFT (tmavší snímky) a ORT (jasnější snímky) 3D tištěných modelů skoliózy (čtyři vlevo nahoře) a fantomu (dva vpravo nahoře). Rentgenové snímky (ORT) skoliózy s oblastmi zájmu (dole vlevo) a klinické LFT rentgenové snímky (dole vpravo).

Primární fyzikální charakteristiky hodnocení kvality obrazu: šum, kontrast a SNR Zkoumali jsme zobrazovací charakteristiky LFT a ORT rentgenových snímků fantomu a dvou 3DPS. Bylo hodnoceno 25 po sobě jdoucích rentgenových snímků fantomu za použití obou technik. Objektivními primárními fyzikálními charakteristikami byly kontrast, náhodný šum, poměr signálu k šumu a poměr kontrastu k šumu. Kontrast byl definován jako relativní rozdíl signálu mezi dvěma předem definovanými umístěními kostěné páteře a okolní přilehlou tkání páteře, jmenovitě čtvercovou zájmovou oblastí páteře, kde byly zahrnuty horní a dolní pedikly a koncové ploténky. , spolu s podobnou oblastí zájmu přilehlé měkké tkáně, kde nebyla zahrnuta žádná kostní měkká tkáň (viz obrázek 2). Náhodný šum byl definován jako kolísání signálu na obrázku při rovnoměrné expozici, vyjádřené směrodatnou odchylkou.14,17 SNR byl definován jako poměr signálu (definovaného jako signál objektu) dělený směrodatnou odchylkou (pozadí).17 CNR byl definován jako poměr signálu (definovaného jako rozdíl signálu objektu a pozadí) dělený směrodatnou odchylkou (pozadí). Obrázek 2 ukazuje tyto oblasti zájmu a rentgenové snímky fantomu, 3DPS a klinické rentgenové snímky s použitím LFT.

Metody hodnocení kvality obrazu založené na pozorovateli pomocí viditelnosti anatomických struktur Z etických důvodů jsme prováděli hodnocení na základě pozorovatele pouze na snímcích z fantomu a 3DPS, protože jsme nechtěli pacienty vystavovat dvojitému vyšetření ORT a LFT . Pro srovnání kvality obrazu jsme použili dvě metody založené na pozorovateli, a to skóre obrazových kritérií (ICS) a analýzu vizuálního třídění (VGAS).14,18 Porovnali jsme referenční snímek LFT se všemi 25 snímky ORT a snímek ORT se všemi 25 snímky LFS. Referenční snímky byly vybrány náhodně.14 Pomocí ICS byla stanovena absolutní úroveň kvality obrazu konkrétních struktur vyhodnocením konkrétní struktury ve srovnání se stejnou strukturou v referenčním snímku pozorovatelem; tudíž rozhodovací práh pozorovatele byl konstantní. Úkolem pozorovatele bylo rozhodnout, zda je konkrétní struktura vizuálně reprodukována lépe1 nebo méně vizuálně reprodukována ve srovnání s referenční (0) (kritérium). ICS pro bederní (L3) a hrudní (Th6) obratle jsme vypočítali jako ICS=∑Ii=1∑Cc=1 ∑Oo=1 Fi,c,o IxCxO kde Fi,c,o = splnění kritéria c pro obrázek já a pozorovatel o. Fi,c,o = 1, pokud je splněno kritérium c; jinak Fi,c,o = 0, I = počet snímků, C = počet kritérií a O = počet pozorovatelů. Počet snímků hodnocených pro LFT i ORT byl 25 (I = 25), počet hodnotitelů byl 3 (O = 3) a počet kritérií byl 6 pro hrudní páteř a 7 pro bederní páteř (C = 6 pro hrudní páteř a C = 7 pro bederní páteř) v souladu se zvolenými kritérii CEC.

Vzhled jsme také klasifikovali pomocí metody VGA odstupňováním viditelnosti specifických anatomických struktur mezi snímky dvou radiografických technik podle Månssona.18 Viditelnost byla odstupňována podle pětistupňové škály: jasně horší viditelnost konkrétní struktury na snímku ve srovnání se stejnou strukturou na referenčním snímku (-2), mírně horší než (-1), rovna (0), mírně lepší než (+1) nebo jasně lepší než (+2). Vypočítali jsme VGAS pro bederní (L3) a hrudní (Th6) obratle jako VGAS=∑Ii=1∑Ss=1 ∑Oo=1 Gi,s,o IxSxO kde Gi,s,o = klasifikace (-2, - 1, 0, +1 nebo +2) pro obraz i, strukturu s a pozorovatele o; I = počet obrázků; S = počet struktur; a O = počet pozorovatelů. Počet snímků hodnocených pro LFT i ORT byl 25 (I = 25), počet hodnotitelů byl 3 (O = 3) a počet kritérií byl 6 pro hrudní páteř a 7 pro bederní páteř (C = 6 pro hrudní páteř a C = 7 pro bederní páteř) v souladu se zvolenými kritérii CEC. Specifické hodnocené (vertebrální) struktury byly v souladu s evropskými směrnicemi o kritériích kvality pro diagnostické radiografické snímky v letech 1990 a 1996.19-21 Kritéria CEC bederní páteře, 1990, byla zvolena pro hrudní hodnocení snímků, protože se soustředila na kostní struktury páteře a přilehlé měkké tkáně. Pro bederní hodnocení byla zvolena kritéria CEC bederní páteře, 1996, protože zahrnovala také hodnocení sakroiliakálních kloubů.

Dávka záření Záznamové systémy LFT a ORT měřily součin oblasti dávky (DAP) integrovaným DAP metrem a ty byly uloženy se snímky. Ke stanovení efektivních dávek záření byly použity výpočty Monte Carlo pomocí softwaru pro rentgenovou dozimetrii (PCXMC, verze 2.0; Stuk, Helsinki, Finsko). To bylo založeno na zaznamenaném DAP a hlavní velikosti pacienta fantomu, jakož i na technických a geometrických expozičních parametrech.

Část 2: Hodnocení AIS rentgenových snímků pomocí LFT pro klinickou spolehlivost Klinické rutinní rentgenové snímky s použitím LFT Nízkodávkovaná skiaskopická technika byla naší pravidelnou rutinní klinickou radiografickou metodou pro AIS po dobu 3 let. Mezi účastníky bylo zahrnuto sto třicet šest dospívajících pacientů s AIS. Poměr pohlaví F:M byl přibližně 2:1. Průměrný věk byl 13,4 let (rozmezí 6-17). Získali jsme 342 LFT snímků 136 pacientů s AIS. Dva nezávislí hodnotitelé provedli měření šesti radiografických parametrů jednou a samostatně, kde byli zaslepeni klinickými daty a předchozími hodnoceními. Parametry byly CA, úroveň horních a dolních obratlů použitá pro stanovení CA, NM a úhly Metha na levé a pravé straně u vrcholových obratlů. Tabulka 1 ukazuje rentgenové charakteristiky účastníků. Obrázek 2 znázorňuje standardní klinické rentgenové snímky LFT.

Stůl 1. Rozdělení účastníků podle klasifikace King a Moe. Typ 1: deformita ve tvaru "S", při které jsou obě křivky strukturální a protínají CSVL (střední čáru), přičemž bederní křivka je větší než hrudní křivka. Typ 2: deformita ve tvaru písmene „S“, při níž jsou obě křivky strukturální a protínají CSVL, přičemž hrudní křivka je větší nebo rovna bederní křivce. Typ 3: velká hrudní křivka, ve které je pouze hrudní křivka strukturální a protíná CSVL. Typ 4: dlouhá hrudní křivka ve tvaru "C", ve které je pátý bederní obratel centrován nad křížovou kostí a čtvrtý bederní obratel je nakloněn do hrudní křivky. Typ 5: dvojitá hrudní křivka.

Dextro konvexní Sinistro konvexní Typ 1 7 29 Typ 2 10 0 Typ 3 24 5 Typ 4 22 28 Typ 5 2 1 Nezařaditelné 8 Statistické analýzy Spolehlivost byla hodnocena pomocí mezitřídního korelačního koeficientu (ICC). V části 1 ze dvou modelů 3DPS byla inter- a vnitřní spolehlivost pro CA a NM hodnocena pomocí dvoucestného smíšeného modelu pro konzistenci pro 3 hodnotitele pro jejich 3 samostatná měření. Shoda byla definována jako MAD, SEM a Bland-Altmanovy grafy pro průměrné rozdíly s dodatečnými analýzami jednosměrného t-testu a logistické regrese pro významné a systematické rozdíly. V části 2 klinického hodnocení byla jednotlivá měření CA a dalších 5 radiografických parametrů dvou hodnotitelů hodnocena pomocí dvoucestného smíšeného modelu ICC pro absolutní shodu pro spolehlivost mezi hodnotiteli.

Spolehlivost mezi a uvnitř hodnotitelů hodnocená ICC byla zvažována s následujícími limity shody: špatná; 0,0-0,20 mírné; 0,21-0,40 veletrh; 0,41-0,60 mírný; 0,61-0,80 podstatný; a 0,81-1 téměř dokonalé. Byly provedeny nezávislé výběrové t-testy nebo Mann-Whitney neparametrické testy pro rozdíly v SNR a CNR, rozdíly v kvalitě obrazu a dávce záření. To záviselo na tom, zda byla přítomna normální distribuce. To bylo testováno testy Kolmogorov-Smirnov a Shapiro-Wilk a vyhodnocením QQ grafů. Za významný výsledek jsme považovali p-hodnotu <0,05. ICC a další statistická vyhodnocení byla provedena pomocí IBM SPSS Statistics, verze 22 (IBM©, Chicago, IL, USA).