Radiografisen fluoroskooppisen tekniikan vaihtelu idiopaattista skolioosia sairastavilla potilailla (IVIS)

Tässä tutkimuksessa pyritään arvioimaan, onko LFT riittävä kliiniseksi röntgenkuvaksi AIS:n alkuarviointiin ja/tai myöhempään seurantaan arvioimalla kuvan laatua, luotettavuutta ja yksimielisyyttä sekä mittaamalla säteilyannos.

Materiaalit ja menetelmät Tutkimussuunnittelu Tämä tutkimus jaettiin kahteen osaan: kokeelliseen osaan ja kliiniseen osaan. Kokeellisen osan tavoitteena oli arvioida LFT:n ja ORT:n kuvanlaadun fysikaalisia ominaisuuksia ja havainnointiperusteista arviointia käyttämällä lasten runkofantomia ja mitata säteilyaltistusta. Kuvanlaatua arvioitiin myös kahden "3D-painetun" skolioottisen selkärangan (3DPS) mallin röntgenkuvissa, joissa määritettiin LFT:n ja ORT:n yhteensopivuus ja luotettavuus. Kliinisen osan tavoitteena oli arvioida poliklinikallamme tehtyjen AIS:n LFT-röntgenkuvien varsinaisten kliinisten tutkimusten arvioijien välistä luotettavuutta. Ihannetapauksessa "sopimus" tulisi määrittää kliinisestä röntgenkuvasta käyttäen sekä LFT- että ORT-tekniikoita. Tämä vaatisi kuitenkin "samanaikaisia" kaksoistutkimuksia, jolloin osallistujat altistuvat liialliselle säteilylle. Tätä pidettiin eettisesti kannattamattomana; sen sijaan teimme kaksoistutkimukset 3DPS:lle. Luotettavuus ja yksimielisyys arvioitiin Langensiepen et al.2:n ehdotuksen mukaisesti Tämän tutkimuksen arvioi ja hyväksyi paikallinen tutkimuseettinen komitea (lehden numero: 17025334).

LFT:n ja ORT:n kuvantamisjärjestelmän asetukset Tutkimukset suoritettiin joko posteroanteriorissa tai anteroposteriorisessa projektiossa ORT:n ja LFT:n osalta, vastaavasti. Potilas seisoi kasvot kuvanvahvistinta/ilmaisinta tai säteilyputkea vasten ojennettuna lonkat ja polvet ja jalat 10 cm:n etäisyydellä toisistaan. Kaksi lyijyesiliinaa asetettiin lapaluun väliselle (rintarauhas) ja sakraaliselle (sukupuolielimet) alueelle. Etäisyydet säteilyputkeen (lähteestä detektoriin) olivat 100 cm LFT:lle ja 230 cm ORT:lle. LFT:tä varten tarvittiin kaksi kuvaa rinta- ja lannerangasta rintarangan peittämiseksi. ORT:lle tarvittiin vain yksi valotus. LFT suoritettiin DelftDI D2RS -järjestelmällä, jossa fluoroskopinen valotus oli 4 pulssia sekunnissa/kuva sekunnissa, ja ORT suoritettiin käyttämällä digitaalista Carestream DRX-Evolution -järjestelmää, jossa oli automaattinen valotuksen säätö. Seuraavat mittausparametrit arvioitiin: putken potentiaali (85 kVp, tiheys asetettu matalalle LFT:lle ja 71 kVp, tiheys asetettu 0:lle ORT:lle), molemmat ruudukolla, käyttämällä manuaalisia valotuksia (LFT) ja automaattista mA-valinnan valotuksen ohjausta (ORT) eikä ylimääräistä suodatusta LFT:lle ja lisäsuodatusta (1 mm Al + 0,1 mm Cu) ORT:lle. ORT:n pikselikoko 0,139 mm antaa maksimiresoluution 3,6 lp/mm. LFT:n 0,159 mm:n pikselikoko antaa maksimiresoluution 3,1 lp/mm.

Arvioijat Kokeellisessa osassa havainnoijaperusteisia arviointeja suoritti kerran 3 arvioijaa. Arvioija 1 oli kokenut (22 vuoden käytäntö) lasten ortopedi, arvioija 2 oli kokenut (16 vuoden käytäntö) lasten ortopedi ja arvioija 3 oli raportoiva röntgenlääkäri, jolla on 10 vuoden kokemus. Arvioija 1 suoritti kaikki analyysit ensisijaisten fyysisten ominaisuuksien osalta. 3DPS:n osalta CA-mittaukset ja luokittelu Nashin ja Moen (NM) mukaan suoritettiin kolme kertaa yksittäisinä istuntona vähintään viikon välein. Kliinisessä osassa arvioijat 1 ja 2 analysoivat kliiniset röntgenkuvat yhdessä istunnossa. Arvioijat sokaisivat potilaan henkilöllisyyden ja kliinisen tiedon. Kaikki kuvan arvioinnit suoritettiin PACS-järjestelmällä (Impax 6.4.0, Agfa ® HealthCare, Mortsel, Belgia) 3 megapikselin katseluasemalla kolmen arvioijan toimesta erikseen.

Osa 1. LFT- ja ORT-kuvausjärjestelmien kuvanlaadun arviointi Lasten runkofantomi Pediatric Whole Body Phantom "PBU-70" tutkittiin röntgenkuvan kuvanlaadun suhteen. Valitsimme vain 4-vuotiaan lapsen haamuvartalon, jonka pituus on 105 cm ja jossa on luonnollisen kokoisia, koko kehon antropomorfisia mittauksia, joihin on upotettu synteettisen luuranko, keuhkot, maksa, välikarsina ja munuaiset (fantomi). ).16 Teimme 25 röntgentutkimusta molemmilla tekniikoilla, joissa haamu sijoitettiin ja sijoitettiin uudelleen jokaista tallennetta varten.

Kaksi 3D-tulostettua AIS-mallia Röntgenkuvat kahdesta 3DPS:stä, joilla oli pieni ja vaikea lannerangan skolioosi, tallennettiin molemmilla tekniikoilla. Teimme 1 sarjan röntgenkuvia molemmilla tekniikoilla. Kolme arvioijaa suorittivat 3 CA- ja NM-mittausta vähintään viikon välein. Kolmen arvioijan välinen ja arvioijien välinen luotettavuus arvioitiin käyttämällä luokkien välisen korrelaation analyysiä sekä keskimääräistä absoluuttista eroa (MAD), mittauksen keskivirhettä (SEM) ja Bland-Altmanin käyriä keskimääräisille eroille lisäanalyysin avulla. systemaattisia eroja. Määritimme tarkkuuden suorasta mittauksesta astemittarilla lääketieteellisiin tarkoituksiin. Tätä pidettiin yleisen tarkkuuden sijaismittarina. Phantom- ja 3DPS:t on esitetty kuvassa 1 ja röntgenkuvat kuvassa 2.

Kuvio 1. Lasten koko kehon haamu "PBU-70" ja toinen kahdesta 3D-tulostetusta skolioosimallista.

Kuva 2. Röntgenkuvat, joissa käytetään LFT:tä (tummemmat kuvat) ja ORT:tä (kirkkaammat kuvat) 3D-tulostetuista skolioosimalleista (neljä ylhäältä vasemmalla) ja phantom (yli kaksi oikeaa). Skolioosin röntgenkuvat (ORT) kiinnostavilla alueilla (alla vasemmalla) ja kliiniset LFT-röntgenkuvat (oikealla).

Kuvanlaadun arvioinnin ensisijaiset fyysiset ominaisuudet: kohina, kontrasti ja SNR Tutkimme fantomin ja kahden 3DPS:n LFT- ja ORT-röntgenkuvien kuvantamisominaisuuksia. Kaksikymmentäviisi peräkkäistä röntgenkuvaa fantomista molempia tekniikoita käyttäen arvioitiin. Objektiiviset ensisijaiset fyysiset ominaisuudet olivat kontrasti, satunnainen kohina, signaali-kohinasuhde ja kontrasti-kohinasuhde. Kontrasti määriteltiin suhteelliseksi signaalieroksi luisen nikaman selkärangan kahden ennalta määritellyn sijainnin ja sitä ympäröivän viereisen selkärangan kudoksen välillä, nimittäin selkärangan kiinnostavan neliön alueen, johon sisältyivät ylemmät ja alemmat pedicles ja päätylevyt. , yhdessä viereisen pehmytkudoksen samanlaisen kiinnostavan alueen kanssa, jossa ei ollut luista pehmytkudosta (katso kuva 2). Satunnainen kohina määriteltiin signaalin vaihteluiksi kuvan yli tasaisesti valotettuna, joka ilmaistaan ​​keskihajonnana.14,17 SNR määriteltiin signaalin (määritelty kohteen signaaliksi) suhteeksi jaettuna keskihajonnalla (taustan).17 CNR määriteltiin signaalin (määritelty kohteen signaalin ja taustan erotuksena) suhteeksi jaettuna (taustan) keskihajonnalla. Kuva 2 esittää nämä kiinnostavat alueet ja röntgenkuvat phantomista, 3DPS:istä ja kliinisistä röntgenkuvista LFT:tä käyttäen.

Tarkkailijapohjaiset menetelmät kuvanlaadun arviointiin anatomisten rakenteiden näkyvyyden avulla Eettisistä syistä teimme vain havainnointiperusteisia arviointeja kuville ja 3DPS:lle, koska emme halunneet altistaa potilaita ORT:n ja LFT:n kaksoistutkimukselle. . Käytimme kuvanlaadun vertailussa kahta tarkkailijapohjaista menetelmää, eli kuvakriteerien pistemäärää (ICS) ja visuaalista luokitteluanalyysiä (VGAS).14,18 Vertasimme viite-LFT-kuvaa kaikkiin 25 ORT-kuvaan sekä ORT-kuvaa kaikkiin 25 LFS-kuvaan. Vertailukuvat valittiin satunnaisesti.14 ICS:n avulla määritettiin tiettyjen rakenteiden kuvanlaadun absoluuttinen taso arvioimalla tiettyä rakennetta vertaamalla tarkkailijan samaan rakenteeseen vertailukuvassa; näin ollen tarkkailijan päätöskynnys oli vakio. Tarkkailijan tehtävänä oli päättää, onko tietty rakenne toistettu visuaalisesti ylivoimaisesti1 vai huonommin visuaalisesti toistettu verrattuna referenssiin (0) (kriteeri). Laskimme lannenikamien (L3) ja rintanikamien (Th6) ICS:n seuraavasti: ICS=∑Ii=1∑Cc=1 ∑Oo=1 Fi,c,o IxCxO missä Fi,c,o = kuvan kriteerin c täyttyminen minä ja tarkkailija o. Fi,c,o = 1, jos kriteeri c täyttyy; muuten Fi,c,o = 0, I = kuvien määrä, C = kriteerien määrä ja O = tarkkailijoiden määrä. Sekä LFT- että ORT-kuvien määrä arvioitiin 25 (I = 25), arvioijien määrä oli 3 (O = 3) ja kriteerien lukumäärä oli 6 rintarangan ja 7 lannerangan osalta (C = 6 rintarangalle ja C = 7 lannerangalle) valittujen CEC-kriteerien mukaisesti.

Arvostelimme myös ulkonäköä VGA-menetelmällä arvioimalla tiettyjen anatomisten rakenteiden näkyvyyttä kahden radiografisen tekniikan kuvien välillä Månssonin mukaan.18 Näkyvyys arvioitiin viiden tason asteikolla: tietyn rakenteen selvästi huonompi näkyvyys kuvassa verrattuna samaan rakenteeseen vertailukuvassa (-2), hieman huonompi kuin (-1), yhtä suuri kuin (0), hieman parempi kuin (+1) tai selvästi parempi kuin (+2). Laskemme VGAS lannenikamille (L3) ja rintanikamille (Th6) seuraavasti: VGAS=∑Ii=1∑Ss=1 ∑Oo=1 Gi,s,o IxSxO missä Gi,s,o = arvosana (-2, - 1, 0, +1 tai +2) kuvalle i, rakenteelle s ja havainnoijalle o; I = kuvien lukumäärä; S = rakenteiden lukumäärä; ja O = tarkkailijoiden määrä. Sekä LFT- että ORT-kuvien määrä arvioitiin 25 (I = 25), arvioijien määrä oli 3 (O = 3) ja kriteerien lukumäärä oli 6 rintarangan ja 7 lannerangan osalta (C = 6 rintarangalle ja C = 7 lannerangalle) valittujen CEC-kriteerien mukaisesti. Erityiset arvioidut (nikama)rakenteet vastasivat eurooppalaisia ​​suuntaviivoja diagnostisten radiografisten kuvien laatukriteereistä vuosina 1990 ja 1996.19-21. CEC lannerangan kriteerit, 1990, valittiin kuvien rintakehän arviointiin, koska ne keskittyivät luisiin nikamien selkärangan rakenteisiin sekä viereisiin pehmytkudoksiin. Lannerangan arviointiin valittiin CEC:n lannerangan kriteerit 1996, koska ne sisälsivät myös ristiluun nivelten arvioinnin.

Säteilyannos LFT:n ja ORT:n tallennusjärjestelmät mittasivat annosaluetuotteen (DAP) integroidulla DAP-mittarilla, ja ne tallennettiin kuvien kanssa. Tehollisten säteilyannosten määrittämiseen käytettiin Monte Carlo -laskelmia röntgendosimetriaohjelmistolla (PCXMC, versio 2.0; Stuk, Helsinki, Suomi). Tämä perustui tallennettuun DAP:iin ja haamupotilaan pääasialliseen kokoon sekä teknisiin ja geometrisiin altistusparametreihin.

Osa 2: LFT:tä käyttävien AIS-röntgenkuvien kliinisen luotettavuuden arviointi Kliiniset rutiininomaiset röntgenkuvat LFT:tä käyttäen Pieniannoksinen fluoroskopiatekniikka oli säännöllinen rutiininomainen kliininen röntgenkuvamme AIS:lle kolmen vuoden ajan. Osallistujiksi otettiin satakolmekymmentäkuusi AIS-potilasta. Sukupuolisuhde F:M oli noin 2:1. Keski-ikä oli 13,4 vuotta (vaihteluväli 6-17). Haimme 342 LFT-kuvaa 136 potilaasta, joilla oli AIS. Kaksi riippumatonta arvioijaa suoritti kuuden radiografisen parametrin mittaukset kerran ja erikseen, jolloin heidät sokaistettiin kliinisille tiedoille ja aiemmille arvioinneille. Parametrit olivat CA, CA:n määrittämiseen käytetty ylä- ja alanikamien taso, NM ja Metha-kulmat vasemmalla ja oikealla puolella kärjen nikamien kohdalla. Taulukossa 1 on esitetty osallistujien radiografiset ominaisuudet. Kuva 2 esittää standardinmukaisia ​​kliinisiä LFT-röntgenkuvia.

Pöytä 1. Osallistujien jakautuminen Kingin ja Moen luokituksen mukaan. Tyyppi 1: "S"-muotoinen epämuodostuma, jossa molemmat käyrät ovat rakenteellisia ja ylittävät CSVL:n (keskiviivan) lannerangan käyrän ollessa suurempi kuin rintakehän käyrä. Tyyppi 2: "S"-muotoinen epämuodostuma, jossa molemmat käyrät ovat rakenteellisia ja ylittävät CSVL:n, ja rintakehän käyrä on suurempi tai yhtä suuri kuin lannerangan käyrä. Tyyppi 3: rintakehän pääkäyrä, jossa vain rintakehän käyrä on rakenteellinen ja ylittää CSVL:n. Tyyppi 4: pitkä "C":n muotoinen rintakehä, jossa viides lannenikama on keskitetty ristiluuhun ja neljäs lannenikama on kallistettu rintakehän käyrään. Tyyppi 5: kaksinkertainen rintakehä.

Dekstrokupera Sinistro konveksi Tyyppi 1 7 29 Tyyppi 2 10 0 Tyyppi 3 24 5 Tyyppi 4 22 28 Tyyppi 5 2 1 Luokittelematon 8 Tilastolliset analyysit Luotettavuus arvioitiin käyttämällä luokkien välistä korrelaatiokerrointa (ICC). Kahden 3DPS-mallin osassa 1 CA:n ja NM:n keskinäinen ja sisäinen luotettavuus arvioitiin käyttämällä 2-suuntaista sekamallia johdonmukaisuuden varmistamiseksi kolmen arvioijan 3 erillisessä mittauksessa. Sopimus määriteltiin MAD-, SEM- ja Bland-Altman-kaavioiksi keskimääräisille eroille lisäanalyyseillä yksisuuntaisesta t-testistä ja logistisesta regressiosta merkittävien ja systemaattisten erojen osalta. Kliinisen arvioinnin osassa 2 CA:n yksittäiset mittaukset ja kahden arvioijan muut 5 radiografista parametria arvioitiin käyttämällä ICC:n 2-suuntaista sekamallia, jotta arvioijien välinen luotettavuus oli absoluuttinen.

ICC:n arvioimaa luotettavuutta arvioitiin seuraavilla rajoilla: huono; 0,0-0,20 lievä; 0,21-0,40 oikeudenmukainen; 0,41-0,60 kohtalainen; 0,61-0,80 merkittävä; ja 0,81-1 melkein täydellinen. Riippumattomat näyte-t-testit tai Mann-Whitneyn ei-parametriset testit suoritettiin SNR- ja CNR-erojen, kuvanlaadun erojen ja säteilyannoksen havaitsemiseksi. Tämä riippui siitä, oliko normaalijakauma olemassa. Tämä testattiin Kolmogorov-Smirnov- ja Shapiro-Wilk-testeillä ja QQ-käyrien arvioinnilla. Pitimme p-arvon <0,05 merkittävänä tuloksena. ICC ja muut tilastolliset arvioinnit suoritettiin käyttämällä IBM SPSS Statisticsin versiota 22 (IBM©, Chicago, Il, USA).