Diagnostisk ydeevne af lavdosis-CT til akutte abdominale tilstande (DETECT_Acute)

Baggrund Computertomografi (CT) er blevet et væsentligt værktøj i moderne klinisk medicin. Med udbredt tilgængelighed er en hurtig stigning i brugen af ​​CT-billeddannelse blevet observeret i løbet af de sidste årtier. Med den tilhørende stigning i strålingseksponering er den potentielle øgede risiko for strålingsinduceret malignitet blevet et folkesundhedsproblem. Dette gælder især for CT-scanninger af mave og bækken, som i øjeblikket udgør 50 % af den samlede CT-dosis. Da fordelen ved dosisreduktion generelt opvejes af forringelse af billedkvaliteten, efterstræbes teknologiske fremskridt for at reducere strålingsdosis uden at gå på kompromis med billedkvaliteten i klinisk praksis.

Inden for CT-billedrekonstruktion har filtreret tilbageprojektion (FBP) været den dominerende billedgenopbygningsteknikalgoritme siden begyndelsen af ​​1970'erne, suppleret med de første kommercielle iterative rekonstruktions (IR) algoritmer i 2009.

En ny DLIR-algoritme (deep learning image reconstruction) modtog klinisk godkendelse i 2019 (TrueFidelity, GE Healthcare, Milwaukee, WI). Andre leverandørspecifikke algoritmer til deep learning-billedrekonstruktion dukker også op (AiCE, Canon Medical Systems, Otawara, Japan). Som forklaret af en teknisk hvidbog, der er blevet trænet med højdosis- og lavdosis-FBP-datasæt på tværs af fantom- og patienttilfælde, stræber DLIR-algoritmen efter at undertrykke billedstøj uden at gå på kompromis med billedkvaliteten. Brugen af ​​deep learning billedrekonstruktion har vist potentiale for forbedret billedkvalitet og dosisreduktion uden at ændre støjtekstur.

For patienter med akutte abdominale tilstande anses CT af abdomen og bækkenet som den bedste første- eller andenlinjediagnostiske tilgang. For disse patienter er en hurtig og præcis diagnose af stor betydning for at undgå behandlingsforsinkelse og efterfølgende komplikationer såsom mave-tarmperforation i tilfælde af blindtarmsbetændelse eller divertikulitis. På den anden side er det også vigtigt at undgå unødvendige kirurgiske indgreb og de relaterede komplikationer. En mulig lavdosis CT-protokol skal derfor give en ikke-inferiør diagnostisk ydeevne for at lette hurtig diagnosticering og undgå overbehandling og inkonklusive undersøgelser.

Der er rapporteret lovende resultater vedrørende lavdosis CT-undersøgelser med modelbaseret IR og dosisreduktion på op til 75-80%. Med introduktionen af ​​DLIR synes endnu yderligere dosisreduktion dog mulig. Vores egne resultater fra en undersøgelse af billedkvalitetsopfattelse med DLIR indikerer, at en dosisreduktion på op til 92,5 % sammenlignet med standard CT kan bevare acceptabel diagnostisk billedkvalitet (endnu upubliceret arbejde).

På dette grundlag er formålet med denne undersøgelse at vurdere den diagnostiske ydeevne af lavdosis CT med DLIR til diagnosticering af akutte abdominale tilstande i et non-inferioritetsmiljø med en stor prøvestørrelse leveret af to store traumecentre i Nordeuropa.

Mål

Primær:

For at evaluere den diagnostiske ydeevne for akutte abdominale tilstande med kontrastforstærket lavdosis CT med DLIR "TrueFidelity" (TF) sammenlignet med standard fulddosis CT.

Sekundær:

At evaluere teknisk og opfattet billedkvalitet (kvalitativt og kvantitativt).

Etik

Godkendelse vil blive opnået fra den regionale etiske komité og institutionens databeskyttelsesansvarlige.

Der vil blive indhentet skriftligt informeret samtykke fra alle deltagere. Dette projekt vil være i overensstemmelse med Helsinki-erklæringen.

Risici Der er minimale risici på grund af en let stigning i strålingseksponering. Den ekstra strålingseksponering på 27,5 % ligger inden for den nationale variation af strålingseksponering fra CT-undersøgelser udført for tilsvarende kliniske opgaver. Forskerne estimerede den gennemsnitlige yderligere effektive dosis til 1,5 mSv, hvilket svarer til omkring 4 måneder med naturlig baggrundsstrålingseksponering i Norge (4,1 mSv/år). Den ekstra strålingseksponering udmønter sig i en teoretisk overdreven livstidsrisiko for dødelig strålingsinduceret kræft på mellem 0,004 - 0,03 %. De kliniske risici ved denne eksponering anses for at være minimale/ikke signifikante.

Materiale og metoder Undersøgelsen vil blive registreret på ClinicalTrials.gov før påbegyndelse. Undersøgelsesmetoder og resultater vil blive rapporteret i overensstemmelse med Standards for Reporting of Diagnostic Accuracy Studies (STARD)-erklæringen fra 2015. Det skal bemærkes, at STARD-AI-styregruppen er ved at forberede en AI-specifik udvidelse. Hvis disse STARD-AI-retningslinjer offentliggøres inden afslutningen af ​​undersøgelsen, vil resultaterne også blive rapporteret i overensstemmelse hermed. For at kompensere for AI-specifikke elementer, der ikke er behandlet i STARD, vil efterforskerne, når det er relevant, stole på tjeklisten for kunstig intelligens i medicinsk billeddannelse (CLAIM), som er modelleret efter STARD-retningslinjen.

Pilot Der vil blive udført et studiepilot med 10 patienter fordelt ligeligt mellem Oslo og Odense for at muliggøre test af studielogistik og justeringer af stråledosisniveauet for lavdosis-CT.

Undersøgelsesprotokol / billeddiagnostik Undersøgelser vil blive udført i henhold til lokale rutineprocedurer og etablerede CT-protokoller (CT-scanner: GE Revolution).

Ud over CT med standard undersøgelsesprotokol vil der blive udført en lavdosis CT-scanning, der ikke overstiger 30 % stråledosis af standard CT. Lavdosis CT-billeder vil blive rekonstrueret med TF høj. Den lave dosis CT vil blive udført direkte efter standard CT for at undgå bias fra forskelle i tidspunktet for kontrastfasen.

Beliggenhed og lokal undersøgelsespopulation Undersøgelsen vil blive udført som en multicenterundersøgelse, der involverer Oslo og Odense med prospektiv dataindsamling.

Den anslåede samlede undersøgelsespopulation vil blive fordelt ligeligt mellem de to hospitaler.

Billedevaluering Lavdosis-CT'en vil ikke blive brugt til diagnostiske formål eller patientbehandling. Billedevaluering og sammenligning vil blive udført adskilt fra den kliniske rutinemæssige arbejdsgang.

Alle lavdosis-CT-undersøgelser vil blive evalueret uafhængigt af to fastboende radiologer og af to erfarne radiologer med speciale i abdominal radiologi med mere end 10 års erfaring med abdominal CT. Læserne vil blive blindet for al information fra tidligere undersøgelser, den primære CT-rapport, eventuelle fund fra de andre læsere, al behandlingsrelateret information og for den endelige diagnose.

De vil have adgang til kliniske henvisninger og laboratorieundersøgelser udført forud for den oprindelige CT-undersøgelse. Billedevaluering vil blive udført i radiologernes kliniske miljø ved hjælp af diagnostiske monitorer.

I udfaldsanalysen vil diagnosen for hver patient fra lavdosis CT blive sammenlignet med den oprindelige radiologiske diagnose baseret på fulddosis CT.

For intralæseraftale vil et tilfældigt udvalg fra 10% af sagerne blive præsenteret to gange for hver læser.

Teknisk billedkvalitet vurderes ved at placere områder af interesse (ROI) i et homogent segment af portvenen, tilstødende normal leverparenchymaorta, erector spinae-muskler og i det subkutane fedt. Contrast-to-Noise Ratio (CNR) vil blive beregnet.

Opfattet billedkvalitet vil blive vurderet af mindst to radiologer på en Likert-skala efter billedkvalitetskriterier baseret på de europæiske retningslinjer for billedkvalitet ved abdominal CT.

Statistik Dedikeret statistisk software som Stata og SPSS vil blive brugt til analyse af undersøgelsesdata. Alfa-signifikansniveauet vil blive sat til 5 %, og 95 % konfidensintervaller vil blive brugt. Kappa-statistikker vil blive brugt til inter- og intralæseraftale. Logistisk regression vil blive brugt til vurdering af billedkvalitet. Passende parametriske eller ikke-parametriske test vil blive brugt til evaluering af numeriske variable. Den diagnostiske ydeevne vil blive defineret af areal under kurven, sensitivitet, specificitet, positiv og negativ prædiktiv værdi. Signifikante forskelle i sensitivitet og specificitet vil blive bestemt af McNemars test.

Effektberegning og prøvestørrelse Et non-inferioritetsstudiedesign vil blive brugt til at vise noninferioritet med hensyn til den diagnostiske ydeevne af lavdosis-CT sammenlignet med standard-CT. Efterforskerne estimerede følsomheden af ​​standard-CT til 90 %. Forekomsten af ​​akutte abdominale tilstande med en synlig korrelation på standard CT er estimeret til 70 % blandt alle henvisninger, der opfylder inklusionskriterierne. En non-inferiority margin på 10 % for sensitivitet blev anset for at være klinisk acceptabel, dvs. sandsynligheden for positive fund på lavdosis CT i tilfælde af positiv standard CT blev antaget at være 90 %.

S_L = Sandsynlighed (positiv lavdosis CT | positiv standard CT)

0-hypotesen blev defineret som:

S_L < 90 %

Den alternative hypotese blev derefter defineret som:

S_L > 90 % For at identificere en ensidig 6 % forskel (stigning) fra non-inferioritetsmarginen med en styrke på 80 % og et alfa-signifikansniveau på 5 %, estimerede efterforskerne de nødvendige patienter med positive CT-fund til n= 116 (binominal fordeling). Det samlede antal nødvendige patienter blev derefter beregnet til 116/0,7=166.