Intervariabilité de la technique radiographique fluoroscopique chez les patients atteints de scoliose idiopathique (IVIS)

La présente étude vise à évaluer si un LFT est adéquat comme radiographie clinique pour l'évaluation initiale et/ou la surveillance de suivi ultérieure de l'AIS en évaluant la qualité, la fiabilité et l'accord de l'image et en mesurant la dose de rayonnement.

Matériels et méthodes Conception de l'étude Cette étude a été divisée en deux parties : une partie expérimentale et une partie clinique. L'objectif de la partie expérimentale était d'évaluer les caractéristiques physiques de la qualité de l'image et l'évaluation basée sur l'observateur du LFT et de l'ORT à l'aide d'un fantôme de tronc pédiatrique et de mesurer l'exposition aux rayonnements. La qualité de l'image a également été évaluée pour les radiographies de deux modèles "imprimés en 3D" d'épines scoliotiques (3DPS), où l'accord et la fiabilité pour LFT et ORT ont été déterminés. Le but de la partie clinique était d'évaluer la fiabilité inter-juges des examens cliniques réels pour les radiographies LFT de l'AIS de notre clinique externe. Idéalement, "l'accord" devrait être déterminé sur la radiographie clinique en utilisant à la fois les techniques LFT et ORT. Cependant, cela nécessiterait des doubles examens "simultanés", exposant ainsi les participants à un excès de rayonnement. Cela a été jugé éthiquement non viable; à la place, nous avons effectué des doubles examens sur le 3DPS. La fiabilité et la concordance ont été évaluées comme proposé par Langensiepen et al.2 Cette étude a été évaluée et approuvée par le comité d'éthique de la recherche local (numéro de journal : 17025334).

Configurations du système d'imagerie du LFT et de l'ORT Les examens ont été effectués en projection postéro-antérieure ou antéro-postérieure pour l'ORT et le LFT, respectivement. Le patient était debout face à l'intensificateur/détecteur d'image ou au tube de rayonnement avec les hanches et les genoux étendus et les pieds écartés de 10 cm. Deux tabliers de plomb ont été placés dans les régions interscapulaire (mammaire) et sacrée (génitales). Les distances au tube de rayonnement (de la source au détecteur) étaient de 100 cm pour le LFT et de 230 cm pour l'ORT. Pour le LFT, deux images du rachis thoracique et lombaire ont été nécessaires pour couvrir le rachis thoraco-lombaire. Pour la TRO, une seule exposition était nécessaire. Le LFT a été réalisé sur un système DelftDI D2RS avec une exposition fluoroscopique de 4 impulsions par seconde/image par seconde, et l'ORT a été réalisée à l'aide d'un système numérique Carestream DRX-Evolution avec contrôle automatique de l'exposition. Les paramètres d'acquisition suivants ont été évalués : potentiel du tube (85 kVp, densité réglée sur faible pour LFT et 71 kVp, densité réglée sur 0 pour ORT), les deux avec grille, en utilisant des expositions manuelles (LFT) et un contrôle d'exposition de sélection mA automatisé (ORT) et pas de filtration supplémentaire pour LFT et filtration supplémentaire (1 mm Al + 0,1 mm Cu) pour ORT. La taille de pixel de 0,139 mm pour ORT donne une résolution maximale de 3,6 lp/mm. La taille de pixel de 0,159 mm pour LFT donne une résolution maximale de 3,1 lp/mm.

Évaluateurs Dans la partie expérimentale, les évaluations basées sur des observateurs ont été effectuées une fois par 3 évaluateurs. L'évaluateur 1 était un chirurgien orthopédique pédiatrique expérimenté (22 ans de pratique), l'évaluateur 2 était un chirurgien orthopédique pédiatrique expérimenté (16 ans de pratique) et l'évaluateur 3 était un radiographe déclarant avec 10 ans de pratique. L'évaluateur 1 a effectué toutes les analyses pour les principales caractéristiques physiques. Pour le 3DPS, les mesures de CA et la classification selon Nash et Moe (NM) ont été effectuées trois fois en séances uniques à au moins 1 semaine d'intervalle. Dans la partie clinique, les radiographies cliniques ont été analysées en une seule séance par les évaluateurs 1 et 2. Les évaluateurs étaient aveugles à l'identité du patient et aux informations cliniques. Toutes les évaluations d'images ont été effectuées sur un système PACS (Impax 6.4.0, Agfa ® HealthCare, Mortsel, Belgique) sur une station de visualisation de 3 mégapixels par les 3 évaluateurs séparément.

Partie 1. Évaluation de la qualité d'image des systèmes d'imagerie LFT et ORT Le fantôme du tronc pédiatrique Le fantôme du corps entier pédiatrique "PBU-70" a été examiné radiographiquement pour la qualité de l'image. Nous avons choisi uniquement le torse fantôme d'un enfant de 4 ans d'une hauteur de 105 cm avec des mesures anthropomorphiques grandeur nature du corps entier avec des substituts de tissus mous intégrés d'un squelette synthétique, des poumons, du foie, du médiastin et des reins (fantôme ).16 Nous avons effectué 25 examens radiographiques avec les deux techniques, où le fantôme a été placé et repositionné pour chaque enregistrement.

Les deux modèles AIS imprimés en 3D Des radiographies des deux 3DPS avec une scoliose lombaire petite et sévère ont été enregistrées en utilisant les deux techniques. Nous avons réalisé 1 série de radiographies avec les deux techniques. Les trois évaluateurs ont effectué 3 mesures de CA et de NM à au moins 1 semaine d'intervalle. La fiabilité inter- et intra-évaluateur pour les trois évaluateurs a été évaluée à l'aide de l'analyse de la corrélation interclasse ainsi que de la différence absolue moyenne (MAD), de l'erreur standard de mesure (SEM) et des tracés de Bland-Altman pour les différences moyennes avec une analyse supplémentaire pour différences systématiques. Nous avons défini la précision à partir d'une mesure directe avec un rapporteur à des fins médicales. Cela a été considéré comme une mesure de substitution de l'exactitude globale. Le fantôme et les 3DPS sont illustrés à la figure 1, et les radiographies sont illustrées à la figure 2.

Figure 1. Le fantôme pédiatrique corps entier "PBU-70" et l'un des deux modèles de scoliose imprimés en 3D.

Figure 2. Radiographies utilisant le LFT (images plus sombres) et l'ORT (images plus lumineuses) des modèles de scoliose imprimés en 3D (quatre en haut à gauche) et du fantôme (deux en haut à droite). Radiographies (ORT) de scoliose avec régions d'intérêt (en bas à gauche) et radiographies cliniques LFT (en bas à droite).

Caractéristiques physiques primaires de l'évaluation de la qualité d'image : bruit, contraste et SNR Nous avons examiné les caractéristiques d'imagerie des radiographies LFT et ORT du fantôme et des deux 3DPS. Vingt-cinq radiographies consécutives du fantôme utilisant les deux techniques ont été évaluées. Les principales caractéristiques physiques objectives étaient le contraste, le bruit aléatoire, le rapport signal sur bruit et le rapport contraste sur bruit. Le contraste a été défini comme la différence de signal relative entre les deux emplacements prédéfinis de la colonne vertébrale osseuse et le tissu adjacent environnant de la colonne vertébrale, à savoir une région carrée d'intérêt de la colonne vertébrale, où les pédicules supérieurs et inférieurs et les plateaux vertébraux étaient inclus. , ainsi qu'une région d'intérêt similaire des tissus mous adjacents, où aucun tissu mou osseux n'a été inclus (voir Figure 2). Le bruit aléatoire a été défini comme les fluctuations du signal sur l'image lorsqu'elle est uniformément exposée, exprimée par l'écart type.14,17 Le SNR a été défini comme le rapport du signal (défini comme le signal de l'objet) divisé par l'écart type (du fond).17 Le CNR a été défini comme le rapport du signal (défini comme la différence du signal de l'objet et du fond) divisé par l'écart type (du fond). La figure 2 montre ces régions d'intérêt et les radiographies du fantôme, les 3DPS et les radiographies cliniques utilisant le LFT.

Méthodes d'évaluation de la qualité d'image basées sur l'observateur utilisant la visibilité des structures anatomiques Pour des raisons éthiques, nous n'avons effectué des évaluations basées sur l'observateur que sur les images du fantôme et des 3DPS car nous ne voulions pas exposer les patients à un double examen de l'ORT et du LFT . Nous avons utilisé deux méthodes basées sur l'observateur pour comparer la qualité de l'image, à savoir les scores des critères d'image (ICS) et l'analyse de la gradation visuelle (VGAS).14,18 Nous avons comparé une image LFT de référence aux 25 images ORT ainsi qu'une image ORT aux 25 images LFS. Les images de référence ont été sélectionnées au hasard.14 À l'aide de l'ICS, le niveau absolu de qualité d'image de structures spécifiques a été déterminé en évaluant une structure spécifique par rapport à la même structure dans l'image de référence par l'observateur ; ainsi, le seuil de décision de l'observateur était constant. La tâche de l'observateur était de décider si la structure spécifique était supérieurement reproduite visuellement1 ou inférieurement visuellement reproduite par rapport à la référence (0) (le critère). Nous avons calculé l'ICS pour les vertèbres lombaire (L3) et thoracique (Th6) comme ICS=∑Ii=1∑Cc=1 ∑Oo=1 Fi,c,o IxCxO où Fi,c,o = satisfaction du critère c pour l'image i et observateur o. Fi,c,o = 1 si le critère c est rempli ; sinon, Fi,c,o = 0, I = nombre d'images, C = nombre de critères et O = nombre d'observateurs. Le nombre d'images évaluées pour le LFT et l'ORT était de 25 (I = 25), le nombre d'évaluateurs était de 3 (O = 3) et le nombre de critères était de 6 pour la colonne thoracique et de 7 pour la colonne lombaire (C = 6 pour le rachis thoracique et C = 7 pour le rachis lombaire) conformément aux critères CEC choisis.

Nous avons également classé l'apparence à l'aide de la méthode VGA en graduant la visibilité de structures anatomiques spécifiques entre les images des deux techniques radiographiques selon Månsson.18 La visibilité a été notée selon une échelle à cinq niveaux : visibilité nettement inférieure d'une structure spécifique dans l'image par rapport à la même structure dans l'image de référence (-2), légèrement inférieure à (-1), égale à (0), légèrement mieux que (+1), ou nettement mieux que (+2). Nous avons calculé le VGAS pour les vertèbres lombaires (L3) et thoraciques (Th6) comme VGAS=∑Ii=1∑Ss=1 ∑Oo=1 Gi,s,o IxSxO où Gi,s,o = grading (-2, - 1, 0, +1 ou +2) pour l'image i, la structure s et l'observateur o ; I = nombre d'images ; S = nombre de structures ; et O = nombre d'observateurs. Le nombre d'images évaluées pour le LFT et l'ORT était de 25 (I = 25), le nombre d'évaluateurs était de 3 (O = 3) et le nombre de critères était de 6 pour la colonne thoracique et de 7 pour la colonne lombaire (C = 6 pour le rachis thoracique et C = 7 pour le rachis lombaire) conformément aux critères CEC choisis. Les structures spécifiques évaluées (vertébrales) étaient conformes aux directives européennes sur les critères de qualité pour les images radiographiques diagnostiques en 1990 et 1996.19-21 Les critères du rachis lombaire CEC, 1990, ont été choisis pour l'évaluation thoracique des images car ils se concentraient sur les structures osseuses du rachis vertébral ainsi que sur les tissus mous adjacents. Pour l'évaluation lombaire, les critères du rachis lombaire CEC, 1996, ont été choisis car ils incluaient également une évaluation des articulations sacro-iliaques.

Dose de rayonnement Les systèmes d'enregistrement du LFT et de l'ORT ont mesuré le produit dose-surface (DAP) par un compteur DAP intégré, et ceux-ci ont été stockés avec les images. Des calculs de Monte Carlo à l'aide d'un logiciel de dosimétrie à rayons X (PCXMC, version 2.0; Stuk, Helsinki, Finlande) ont été utilisés pour déterminer les doses de rayonnement efficaces. Ceci était basé sur le DAP enregistré et la taille principale du patient du fantôme ainsi que sur les paramètres d'exposition techniques et géométriques.

Partie 2 : Évaluation des radiographies de l'AIS à l'aide du LFT pour la fiabilité clinique Radiographies cliniques de routine à l'aide du LFT La technique fluoroscopique à faible dose a été notre méthode radiographique clinique de routine habituelle pour l'AIS pendant 3 ans. Cent trente-six patients adolescents atteints de SIA ont été inclus en tant que participants. Le sex-ratio F:H était d'environ 2:1. L'âge moyen était de 13,4 ans (extrêmes 6-17). Nous avons récupéré 342 images LFT de 136 patients atteints de SIA. Deux évaluateurs indépendants ont effectué des mesures de six paramètres radiographiques une fois et séparément, où ils ont été aveuglés aux données cliniques et aux évaluations précédentes. Les paramètres étaient le CA, le niveau des vertèbres supérieures et inférieures utilisées pour déterminer le CA, le NM et les angles Metha sur les côtés gauche et droit au niveau des vertèbres apex. Le tableau 1 montre les caractéristiques radiographiques des participants. La figure 2 illustre les radiographies LFT cliniques standard.

Tableau 1. Répartition des participants selon le classement de King et Moe. Type 1 : une déformation en forme de « S », dans laquelle les deux courbes sont structurelles et croisent le CSVL (ligne médiane), la courbe lombaire étant plus grande que la courbe thoracique. Type 2 : une déformation en forme de « S », dans laquelle les deux courbes sont structurelles et traversent le CSVL, la courbe thoracique étant supérieure ou égale à la courbe lombaire. Type 3 : courbure thoracique majeure dans laquelle seule la courbure thoracique est structurelle et traverse le CSVL. Type 4 : longue courbe thoracique en forme de « C » dans laquelle la cinquième vertèbre lombaire est centrée sur le sacrum et la quatrième vertèbre lombaire est inclinée dans la courbe thoracique. Type 5 : double courbure thoracique.

Dextro convexe Sinistro convexe Type 1 7 29 Type 2 10 0 Type 3 24 5 Type 4 22 28 Type 5 2 1 Inclassable 8 Analyses statistiques La fiabilité a été évaluée à l'aide du coefficient de corrélation interclasse (ICC). Dans la partie 1 des deux modèles 3DPS, l'inter- et intra-fiabilité pour CA et NM ont été évaluées à l'aide d'un modèle mixte à 2 voies pour la cohérence pour les 3 évaluateurs pour leurs 3 mesures distinctes. La concordance a été définie comme les tracés MAD, SEM et Bland-Altman pour les différences moyennes avec des analyses supplémentaires du test t unidirectionnel et de la régression logistique pour les différences significatives et systématiques, respectivement. Dans la partie 2 de l'évaluation clinique, les mesures uniques de CA et les 5 autres paramètres radiographiques des deux évaluateurs ont été évalués à l'aide d'un modèle mixte à 2 voies d'ICC pour un accord absolu pour la fiabilité inter-évaluateurs.

La fiabilité inter- et intra-évaluateur évaluée par l'ICC a été considérée avec les limites d'accord suivantes : faible ; 0,0-0,20 léger ; 0,21-0,40 équitable; 0,41-0,60 modéré; 0,61-0,80 substantiel; et 0,81-1 presque parfait. Des tests t d'échantillons indépendants ou des tests non paramétriques de Mann-Whitney ont été effectués pour les différences de SNR et de CNR, les différences de qualité d'image et la dose de rayonnement. Cela dépendait de la présence ou non d'une distribution normale. Cela a été testé par les tests de Kolmogorov-Smirnov et Shapiro-Wilk et l'évaluation des parcelles QQ. Nous avons considéré une valeur de p <0,05 comme un résultat significatif. L'ICC et d'autres évaluations statistiques ont été réalisées à l'aide d'IBM SPSS Statistics, version 22 (IBM©, Chicago, Il, USA).