Klinischer Nutzen der tragbaren dynamischen Röntgenaufnahme des Brustkorbs (DXR) auf der Intensivstation

Die Röntgenaufnahme des Brustkorbs wurde vor über einem Jahrhundert, kurz nach der Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Röntgen, in die medizinische Praxis eingeführt. Seitdem ist es ein wichtiger Bestandteil der Gesundheit, des Screenings, der klinischen Bewertung und der Therapiebeurteilung für Milliarden von Menschen. Bis heute ist die Röntgenaufnahme des Brustkorbs die am häufigsten angeordnete bildgebende Untersuchung. In diesem Krankenhaus der Tertiärversorgung mit 700 Betten werden jährlich über 100.000 Röntgenaufnahmen des Brustkorbs angefertigt. Die Technik der Thoraxradiographie ist weitgehend unverändert geblieben und wird eher als qualitatives und nicht als quantitatives Instrument angesehen. Das dynamische Thoraxröntgen (DDR) ist eine neue, fortschrittliche Version der Thoraxradiographie, die wichtige quantitative Parameter wie Lungenbewegung, Ventilation und Perfusion liefert. Mit einem dynamischen Scan von 20–30 Sekunden werden sequentielle Bilder beider Lungenflügel mit hoher zeitlicher Auflösung während der Atmung (7,5–30 Bilder pro Sekunde) erstellt, ohne dass sich die Strahlendosis erhöht. DDR nutzt eine Technik der dynamischen digitalen Radiographie (DDR) mit einem Flachdetektor (2-6) und erzeugt Bilder mit einem Sichtfeld (FOV), das beide Lungenbereiche abdecken kann. DDR verwendet Detektoren mit höherer Empfindlichkeit als diejenigen, die normalerweise in der konventionellen Radiographie verwendet werden, wodurch mehrere dynamische Zeitrahmen erhalten werden können, obwohl die Dosis weitgehend unverändert bleibt. Im Vergleich zur konventionellen Radiographie liefern Computeranalyse und Bildverarbeitung der sequenziellen DDR-Zeitrahmen zusätzliche wertvolle Metriken, die Bewegung und andere Schlüsselfunktionen der Lunge erfassen, während aus den rekombinierten Bildern auch hochwertige Röntgenaufnahmen des Brustkorbs erstellt werden können. Die Thorax-DDR kann im Wesentlichen in jeder Patientenposition, einschließlich Stehen oder Sitzen, durchgeführt werden, um die Lungenphysiologie auf eine für das tägliche Leben repräsentative Weise zu erfassen. Darüber hinaus ist DDR kostengünstig, benötigt nur wenig Platz und ermöglicht einen hohen Durchsatz, was zur Senkung der medizinischen Kosten beitragen kann. Während die Flächendetektor-CT eine höhere zeitliche Auflösung bieten kann, kann ihr Sichtfeld nicht beide Lungen vollständig abdecken und ihre Strahlendosis kann unerschwinglich hoch sein. Chest DDR bietet eine einzigartige Möglichkeit, dynamische Bildgebungsparameter für Lungenbewegung und -funktion auf sichere, praktische und kostengünstige Weise bereitzustellen.

Seit kurzem ist die tragbare DDR-Technologie verfügbar. Dieser tragbare DDR-Scanner ermöglicht Anwendungen für nicht mobile Patienten, wie z. B. Intensivpatienten. Es ermöglicht die semiquantitative oder quantitative Bewertung der Lungenperfusion, Ventilation und Zwerchfellbewegung. Intensivpatienten haben möglicherweise aufgrund der Schwere ihrer Erkrankung und/oder aufgrund von Schwierigkeiten bei der Unterstützung ihrer Geräte (ECMO, LVAD usw.) nur eingeschränkten Zugang zu CT- oder MRT-Scannern. Daher könnte die tragbare DDR-Technologie besonders bedeutsame Auswirkungen haben auf ihre Pflege. Das aktuelle Radiologieteam besteht aus Dr. Nishino, Wada, Valtchinov und Madore. Die PI-Gruppe aus der Radiologie wird als multidisziplinäres Expertenteam eng mit Dr. Frendls Forschungsteam auf den BWH-Intensivstationen sowie deren Biostatistiker zusammenarbeiten. Sie werden auch die Zusammenarbeit mit Herrn Tsunomori und Herrn Yoneyama fortsetzen. Diese Teammitglieder verfügen bereits über eine nachgewiesene Erfolgsbilanz in der Zusammenarbeit mit dem PI.

Die Forscher werden das Design einer Beobachtungsstudie verwenden, bei dem zwei diagnostische Bildgebungsmodalitäten auf ihre Fähigkeit hin verglichen werden, Lungenpathologien (d. h. Zwerchfellbewegung und Lungenbelüftung/-ventilation, Lungenperfusion und Lungenwassergehalt) am besten zu diagnostizieren. Diese Bildgebungsmodalitäten sind: (i) die aktuelle tragbare AP CXR-basierte Diagnosetechnik und (ii) die kürzlich entwickelte tragbare dynamische Brust-XR-Technik (DDR).

Es muss noch nachgewiesen werden, dass die DDR-Technologie konkrete Vorteile für die Versorgung der Patienten durch eine verbesserte Diagnose ihrer Lungenprobleme bietet. Seine Fähigkeit, klinisch bedeutsame zusätzliche Informationen zu Aspekten von Lungenpathologien (Zwerchfellbewegung und Lungenbelüftung/Ventilation, Lungenperfusion und Lungenwassergehalt) bereitzustellen, die von der aktuellen tragbaren CXR-basierten Diagnosetechnik nicht klar unterschieden werden können, muss dokumentiert werden ; daher die Ziele.

Dieses Studiendesign vergleicht die Fähigkeit, diese Lungenpathologien (Atelektase, Lungenembolie und Lungenödem) zu diagnostizieren, wie sie entweder durch die DDR-Technologie oder die traditionelle qualitative tragbare Routine AP CXR (die aktuellen Diagnosestandards) anhand von Bildern bestimmt werden, die über beide erhalten wurden Techniken zur gleichen Zeit Punkte für jeden Patienten. Die DDR-Bildgebung und -Analyse liefert sowohl qualitative als auch semiquantitative Daten für jeden Patienten zu jedem Zeitpunkt.

Für diese Studie dient der routinemäßige tragbare CXR des Patienten gegebenenfalls als Kontrollbild, und DDR-Bilder dienen als Studienbilder für jeden Zeitpunkt. Für bestimmte klinische Zustände werden die geltenden Goldstandards als Kontrollen verwendet, d. h. CT-Angiogramm für Lungenembolie, V-Q-Scans für Lungenventilation und -perfusion sowie fluorographische Schluckstudien zur Sprach- und Schluckbeurteilung.

Von den aus diesen Studien abgeleiteten Daten wird erwartet, dass sie neue und klinisch entscheidende (quantitative oder halbquantitative) Informationen über den Grad der Zwerchfellexkursion liefern, wenn der Patient spontan beatmet, im Vergleich zur Unterstützung durch ein Beatmungsgerät. Dies wäre von entscheidender Bedeutung für die Entscheidungsfindung hinsichtlich der Extubationsbereitschaft des Patienten, oder umgekehrt, wenn bei nicht beatmeten Patienten eine schlechte Bewegung des Zwerchfells festgestellt wird, würde es die Entscheidung für eine frühzeitige Implementierung der Beatmungsunterstützung unterstützen. Auch Daten zur Lungenbelüftung würden in diesen Entscheidungsprozess einfließen.

Derzeit liegen keine quantitativen oder semiquantitativen Daten zu diesen physiologischen Funktionen der Lunge vor. Aus diesem Grund werden sich die Forscher auf die Validierung dieser neuartigen Metriken anhand klinischer Szenarien und Ergebnisse konzentrieren. Die Forscher gehen davon aus, dass diese neuartige Technologie die klinische Entscheidungsfindung wie die Notwendigkeit (oder umgekehrt die sichere Entfernung) einer laufenden Beatmungsunterstützung für unsere Patienten besser steuern wird.

Darüber hinaus würde die Perfusionskomponente (Blutflussbeurteilung) der Bildanalyse unschätzbare (derzeit nicht verfügbare) diagnostische Optionen für diejenigen Patienten bieten, für die kein CT-Angiogramm zum Ausschluss/Bestätigung einer Lungenembolie (LE) verfügbar ist. Ein CT-Angiogramm ist nicht verfügbar für Patienten, die an einer hämodynamischen Instabilität leiden oder wenn dies klinisch kontraindiziert ist, wie z. B. Patienten mit drohendem Nierenversagen. Der Mehrwert der DDR-Technologie für die Diagnose größerer PEs wird in späteren Phasen dieser Studie bewertet.