Intervariabilidad en la técnica fluoroscópica radiográfica en pacientes con escoliosis idiopática (IVIS)

El presente estudio tiene como objetivo evaluar si un LFT es adecuado como una radiografía clínica para la evaluación inicial y/o el seguimiento posterior del AIS mediante la evaluación de la calidad de la imagen, la confiabilidad y la concordancia y la medición de la dosis de radiación.

Materiales y métodos Diseño del estudio Este estudio se dividió en dos partes: una parte experimental y una parte clínica. El objetivo de la parte experimental fue evaluar las características físicas de la calidad de la imagen y la evaluación basada en el observador de la LFT y ORT utilizando un fantasma de tronco pediátrico y medir la exposición a la radiación. También se evaluó la calidad de la imagen para radiografías de dos modelos "impresos en 3D" de espinas escolióticas (3DPS), donde se determinaron la concordancia y la confiabilidad para LFT y ORT. El objetivo de la parte clínica fue evaluar la confiabilidad entre evaluadores de los exámenes clínicos reales para radiografías LFT de AIS de nuestra clínica ambulatoria. Idealmente, el "acuerdo" debe determinarse en la radiografía clínica usando las técnicas LFT y ORT. Sin embargo, esto requeriría exámenes dobles "simultáneos", exponiendo así a los participantes a un exceso de radiación. Esto se consideró éticamente inviable; en cambio, realizamos exámenes dobles en el 3DPS. La fiabilidad y la concordancia se evaluaron según lo propuesto por Langensiepen et al.2 Este estudio fue evaluado y aprobado por el Comité de Ética en Investigación local (Revista número: 17025334).

Configuraciones del sistema de imágenes de LFT y ORT Los exámenes se realizaron en proyección posteroanterior o anteroposterior para ORT y LFT, respectivamente. El paciente estaba de pie frente al intensificador/detector de imágenes o el tubo de radiación con las caderas y las rodillas extendidas y con los pies separados 10 cm. Se colocaron dos delantales de plomo en las regiones interescapular (mamaria) y sacra (genitales). Las distancias al tubo de radiación (fuente a detector) fueron de 100 cm para LFT y 230 cm para ORT. Para la LFT fueron necesarias dos imágenes de la columna torácica y lumbar para cubrir la columna toracolumbar. Para ORT, solo se necesitó una exposición. La LFT se realizó en un sistema DelftDI D2RS con exposición fluoroscópica de 4 pulsos por segundo/fotograma por segundo, y la ORT se realizó mediante un sistema digital Carestream DRX-Evolution con control de exposición automático. Se evaluaron los siguientes parámetros de adquisición: potencial del tubo (85 kVp, densidad establecida en baja para LFT y 71 kVp, densidad establecida en 0 para ORT), ambos con rejilla, utilizando exposiciones manuales (LFT) y control de exposición de selección de mA automatizado (ORT) y sin filtración adicional para LFT y filtración adicional (1 mm Al + 0,1 mm Cu) para ORT. El tamaño de píxel de 0,139 mm para ORT ofrece una resolución máxima de 3,6 lp/mm. El tamaño de píxel de 0,159 mm para LFT ofrece una resolución máxima de 3,1 lp/mm.

Evaluadores En la parte experimental, las evaluaciones basadas en observadores fueron realizadas una vez por 3 evaluadores. El evaluador 1 era un cirujano ortopédico pediátrico experimentado (22 años de práctica), el evaluador 2 era un cirujano ortopédico pediátrico experimentado (16 años de práctica) y el evaluador 3 era un radiólogo informador con 10 años de práctica. El evaluador 1 realizó todos los análisis de las características físicas primarias. Para el 3DPS, las mediciones de CA y la clasificación según Nash y Moe (NM) se realizaron tres veces como sesiones únicas con al menos 1 semana de diferencia. En la parte clínica, las radiografías clínicas fueron analizadas en una sola sesión por los evaluadores 1 y 2. Los evaluadores desconocían la identidad del paciente y la información clínica. Todas las evaluaciones de imágenes se realizaron en un sistema PACS (Impax 6.4.0, Agfa ® HealthCare, Mortsel, Bélgica) en una estación de visualización de 3 megapíxeles por los 3 evaluadores por separado.

Parte 1. Evaluación de la calidad de imagen de los sistemas de imágenes LFT y ORT El fantoma de tronco pediátrico El fantoma de cuerpo entero pediátrico "PBU-70" se examinó radiográficamente para determinar la calidad de la imagen. Elegimos solo el torso fantasma de un niño de 4 años con una altura de 105 cm con medidas antropomórficas de cuerpo completo de tamaño natural con sustitutos de tejido blando incrustados de un esqueleto sintético, pulmones, hígado, mediastino y riñones (fantasma ).dieciséis Realizamos 25 exámenes radiográficos con ambas técnicas, donde se colocó y reposicionó el fantasma para cada registro.

Los dos modelos AIS impresos en 3D Se registraron radiografías de los dos 3DPS con escoliosis lumbar pequeña y grave utilizando ambas técnicas. Realizamos 1 juego de radiografías con ambas técnicas. Los tres evaluadores realizaron 3 mediciones de CA y NM con al menos 1 semana de diferencia. La confiabilidad entre evaluadores e intraevaluadores para los tres evaluadores se evaluó mediante el análisis de la correlación entre clases, así como la diferencia absoluta media (MAD), el error estándar de medición (SEM) y las gráficas de Bland-Altman para las diferencias medias con análisis adicional para diferencias sistemáticas. Definimos la precisión a partir de la medición directa con un transportador para fines médicos. Esto fue visto como una medida sustituta de la precisión general. El fantasma y los 3DPS se muestran en la Figura 1, y las radiografías se muestran en la Figura 2.

Figura 1. El fantasma pediátrico de cuerpo entero "PBU-70" y uno de los dos modelos de escoliosis impresos en 3D.

Figura 2. Radiografías usando LFT (imágenes más oscuras) y ORT (imágenes más brillantes) de los modelos de escoliosis impresos en 3D (los cuatro superiores a la izquierda) y el fantasma (los dos superiores a la derecha). Radiografías (ORT) de escoliosis con regiones de interés (abajo a la izquierda) y radiografías clínicas LFT (abajo a la derecha).

Características físicas primarias de la evaluación de la calidad de la imagen: ruido, contraste y SNR Examinamos las características de imagen de las radiografías LFT y ORT del fantasma y los dos 3DPS. Se evaluaron veinticinco radiografías consecutivas del fantasma utilizando ambas técnicas. Las características físicas primarias objetivas fueron el contraste, el ruido aleatorio, la relación señal/ruido y la relación contraste/ruido. El contraste se definió como la diferencia de señal relativa entre las dos ubicaciones predefinidas de la columna vertebral ósea y el tejido circundante adyacente de la columna, es decir, una región cuadrada de interés de la columna vertebral, donde se incluyeron los pedículos superior e inferior y los platillos vertebrales. , junto con una región de interés similar del tejido blando adyacente, donde no se incluyó tejido blando óseo (ver Figura 2). El ruido aleatorio se definió como las fluctuaciones de la señal sobre la imagen cuando se expone uniformemente, expresada por la desviación estándar.14,17 SNR se definió como la relación de la señal (definida como la señal del objeto) dividida por la desviación estándar (del fondo).17 CNR se definió como la relación de la señal (definida como la diferencia de la señal del objeto y el fondo) dividida por la desviación estándar (del fondo). La Figura 2 muestra estas regiones de interés y las radiografías del fantasma, los 3DPS y las radiografías clínicas utilizando la LFT.

Métodos de evaluación de la calidad de la imagen basados ​​en el observador utilizando la visibilidad de las estructuras anatómicas Por razones éticas, solo realizamos evaluaciones basadas en el observador de las imágenes del maniquí y los 3DPS, ya que no queríamos exponer a los pacientes a exámenes dobles de ORT y LFT . Utilizamos dos métodos basados ​​en el observador para comparar la calidad de la imagen, a saber, las puntuaciones de los criterios de imagen (ICS) y el análisis de clasificación visual (VGAS).14,18 Comparamos una imagen LFT de referencia con las 25 imágenes ORT, así como una imagen ORT con las 25 imágenes LFS. Las imágenes de referencia fueron seleccionadas aleatoriamente14. Usando el ICS, el nivel absoluto de calidad de imagen de estructuras específicas se determinó mediante la evaluación de una estructura específica en comparación con la misma estructura en la imagen de referencia por parte del observador; por lo tanto, el umbral de decisión del observador fue constante. La tarea del observador era decidir si la estructura específica se reproducía visualmente de manera superior1 o visualmente de manera inferior en comparación con la referencia (0) (el criterio). Calculamos el ICS para las vértebras lumbares (L3) y torácicas (Th6) como ICS=∑Ii=1∑Cc=1 ∑Oo=1 Fi,c,o IxCxO donde Fi,c,o = cumplimiento del criterio c para imagen i y el observador o. Fi,c,o = 1 si se cumple el criterio c; de lo contrario, Fi,c,o = 0, I = número de imágenes, C = número de criterios y O = número de observadores. El número de imágenes evaluadas tanto para LFT como para ORT fue 25 (I = 25), el número de evaluadores fue 3 (O = 3) y el número de criterios fue 6 para la columna torácica y 7 para la columna lumbar (C = 6 para la columna torácica y C = 7 para la columna lumbar) de acuerdo con los criterios CEC elegidos.

También calificamos la apariencia usando el método VGA al calificar la visibilidad de estructuras anatómicas específicas entre imágenes de las dos técnicas radiográficas según Månsson.18 La visibilidad se calificó según una escala de cinco niveles: visibilidad claramente inferior de una estructura específica en la imagen en comparación con la misma estructura en la imagen de referencia (-2), ligeramente inferior a (-1), igual a (0), ligeramente mejor que (+1), o claramente mejor que (+2). Calculamos el VGAS para las vértebras lumbares (L3) y torácicas (Th6) como VGAS=∑Ii=1∑Ss=1 ∑Oo=1 Gi,s,o IxSxO donde Gi,s,o = calificación (-2, - 1, 0, +1 o +2) para la imagen i, la estructura s y el observador o; I = número de imágenes; S = número de estructuras; y O = número de observadores. El número de imágenes evaluadas tanto para LFT como para ORT fue 25 (I = 25), el número de evaluadores fue 3 (O = 3) y el número de criterios fue 6 para la columna torácica y 7 para la columna lumbar (C = 6 para columna torácica y C = 7 para columna lumbar) de acuerdo con los criterios CEC elegidos. Las estructuras (vertebrales) específicas evaluadas estaban de acuerdo con las directrices europeas sobre criterios de calidad para imágenes radiográficas de diagnóstico en 1990 y 1996.19-21 Se eligieron los criterios de la columna lumbar CEC, 1990, para la evaluación torácica de las imágenes, ya que se centraban en las estructuras de la columna vertebral ósea, así como en los tejidos blandos adyacentes. Para la evaluación lumbar se eligieron los criterios de columna lumbar CEC, 1996, ya que también incluían una evaluación de las articulaciones sacroilíacas.

Dosis de radiación Los sistemas de registro de LFT y ORT midieron el producto dosis-área (DAP) mediante un medidor DAP integrado, y estos se almacenaron con las imágenes. Se utilizaron cálculos de Monte Carlo utilizando software de dosimetría de rayos X (PCXMC, versión 2.0; Stuk, Helsinki, Finlandia) para determinar las dosis de radiación efectivas. Esto se basó en el DAP registrado y el tamaño del paciente principal del fantasma, así como los parámetros de exposición técnicos y geométricos.

Parte 2: Evaluación de radiografías AIS usando LFT para confiabilidad clínica Radiografías clínicas de rutina usando LFT La técnica fluoroscópica de dosis baja fue nuestro método radiográfico clínico de rutina regular para AIS durante 3 años. Ciento treinta y seis pacientes adolescentes con AIS fueron incluidos como participantes. La proporción de sexos F:M fue de aproximadamente 2:1. La edad promedio fue de 13,4 años (rango 6-17). Recuperamos 342 imágenes LFT de 136 pacientes con AIS. Dos evaluadores independientes realizaron mediciones de seis parámetros radiográficos una vez y por separado, donde estaban cegados a los datos clínicos y evaluaciones previas. Los parámetros fueron el CA, el nivel de las vértebras superior e inferior utilizadas para determinar el CA, el NM y los ángulos de Metha en los lados izquierdo y derecho en las vértebras del vértice. En la tabla 1 se muestran las características radiográficas de los participantes. La Figura 2 ilustra las radiografías LFT clínicas estándar.

Tabla 1. Distribución de participantes según la clasificación de King y Moe. Tipo 1: una deformidad en forma de "S", en la que ambas curvas son estructurales y cruzan la CSVL (línea media), siendo la curva lumbar más grande que la curva torácica. Tipo 2: una deformidad en forma de "S", en la que ambas curvas son estructurales y cruzan la CSVL, siendo la curva torácica mayor o igual que la curva lumbar. Tipo 3: curva torácica mayor en la que solo la curva torácica es estructural y cruza la CSVL. Tipo 4: curva torácica larga en forma de "C" en la que la quinta vértebra lumbar está centrada sobre el sacro y la cuarta vértebra lumbar está inclinada hacia la curva torácica. Tipo 5: doble curva torácica.

Dextro convexo Sinistro convexo Tipo 1 7 29 Tipo 2 10 0 Tipo 3 24 5 Tipo 4 22 28 Tipo 5 2 1 Inclasificable 8 Análisis estadísticos La fiabilidad se evaluó mediante el coeficiente de correlación entre clases (ICC). En la parte 1 de los dos modelos 3DPS, se evaluó la confiabilidad inter e intra para CA y NM usando un modelo mixto de 2 vías para la consistencia de los 3 evaluadores para sus 3 mediciones separadas. La concordancia se definió como las gráficas MAD, SEM y Bland-Altman para las diferencias de medias con análisis adicionales de la prueba t unidireccional y la regresión logística para las diferencias significativas y sistemáticas, respectivamente. En la parte 2 de la evaluación clínica, las mediciones únicas de CA y los otros 5 parámetros radiográficos de los dos evaluadores se evaluaron utilizando un modelo mixto de 2 vías de ICC para acuerdo absoluto de confiabilidad entre evaluadores.

La fiabilidad interevaluador e intraevaluador evaluada por el ICC se consideró con los siguientes límites de concordancia: deficiente; 0,0-0,20 leve; 0,21-0,40 justo; 0,41-0,60 moderado; 0,61-0,80 sustancial; y 0.81-1 casi perfecto. Se realizaron pruebas t de muestras independientes o pruebas no paramétricas de Mann-Whitney para las diferencias en SNR y CNR, diferencias en la calidad de la imagen y la dosis de radiación. Esto dependía de si se presentaba una distribución normal. Esto fue probado por las pruebas de Kolmogorov-Smirnov y Shapiro-Wilk y la evaluación de las gráficas QQ. Consideramos un valor de p <0,05 como resultado significativo. El ICC y otras evaluaciones estadísticas se realizaron utilizando IBM SPSS Statistics, versión 22 (IBM©, Chicago, Il, EE. UU.).