Az idiopátiás scoliosisban szenvedő betegek radiográfiás fluoroszkópiás technikájának intervariabilitása (IVIS)

Jelen tanulmány célja annak értékelése, hogy az LFT megfelelő-e klinikai röntgenfelvételként az AIS kezdeti értékeléséhez és/vagy az azt követő nyomon követéshez a képminőség, a megbízhatóság, valamint a sugárdózis mérésével.

Anyagok és módszerek A vizsgálat felépítése Ez a tanulmány két részre oszlott: egy kísérleti részre és egy klinikai részre. A kísérleti rész célja a képminőség fizikai jellemzőinek és az LFT és ORT megfigyelő alapú értékelése volt gyermek törzsfantom segítségével, valamint a sugárterhelés mérése. A képminőséget két „3D-nyomtatott” scoliotikus gerinc (3DPS) modell röntgenfelvételein is értékelték, ahol meghatározták az LFT és az ORT egyezését és megbízhatóságát. A klinikai rész célja az volt, hogy értékeljük a járóbeteg-klinikánk AIS LFT röntgenfelvételeinek tényleges klinikai vizsgálatainak értékelési megbízhatóságát. Ideális esetben a klinikai röntgenfelvételen az LFT és az ORT technikával is meg kell határozni a „megállapodást”. Ehhez azonban "egyidejű" kettős vizsgálatra lenne szükség, így a résztvevők túlzott sugárzásnak vannak kitéve. Ezt etikailag életképtelennek ítélték; ehelyett kettős vizsgálatot végeztünk a 3DPS-en. A megbízhatóságot és az egyetértést Langensiepen et al.2 javaslata szerint értékeltük Ezt a tanulmányt a helyi Kutatásetikai Bizottság értékelte és hagyta jóvá (folyóirat száma: 17025334).

Az LFT és az ORT képalkotó rendszer beállításai A vizsgálatokat az ORT és az LFT posteroanterior vagy anteroposterior projekciójában végeztük. A páciens a képerősítő/detektorral vagy a sugárcsővel szemben állt, kinyújtott csípővel és térddel, lábfejei egymástól 10 cm-re. Két ólomkötény került a lapockaközi (emlő) és a sacralis (genitáliák) régióba. A távolság a sugárcsőtől (forrástól a detektorig) 100 cm volt LFT és 230 cm ORT esetén. Az LFT-hez két képre volt szükség a mellkasi és az ágyéki gerincről a thoracolumbalis gerinc lefedéséhez. Az ORT esetében csak egy expozícióra volt szükség. Az LFT-t DelftDI D2RS rendszeren hajtottuk végre 4 impulzus/kép/másodperc fluoroszkópos expozícióval, az ORT-t pedig digitális Carestream DRX-Evolution rendszerrel, automatikus expozícióvezérléssel. A következő adatgyűjtési paramétereket értékelték: csőpotenciál (85 kVp, alacsonyra beállított sűrűség LFT és 71 kVp, sűrűség 0 ORT esetén), mindkettő ráccsal, kézi expozíció (LFT) és automatizált mA szelekciós expozícióvezérlés (ORT) használatával. és nincs további szűrés az LFT esetében és további szűrés (1 mm Al + 0,1 mm Cu) az ORT esetében. Az ORT 0,139 mm-es pixelmérete 3,6 lp/mm maximális felbontást ad. Az LFT 0,159 mm-es pixelmérete 3,1 lp/mm maximális felbontást ad.

Értékelők A kísérleti részben a megfigyelői alapú értékelést egy alkalommal 3 értékelő végezte. Az 1. értékelő tapasztalt (22 éves gyakorlattal rendelkező) gyermekortopéd sebész, a 2. értékelő tapasztalt (16 éves gyakorlattal rendelkező) gyermekortopéd sebész, a 3. értékelő pedig 10 éves gyakorlattal rendelkező bejelentő radiográfus volt. Az 1. értékelő elvégezte az összes elemzést az elsődleges fizikai jellemzőkre vonatkozóan. A 3DPS-hez a CA mérését és a Nash és Moe (NM) szerinti osztályozást háromszor végezték el, külön-külön, legalább 1 hét különbséggel. A klinikai részben a klinikai röntgenfelvételeket egyetlen munkamenetben elemezték az 1. és 2. értékelők. Az értékelőket nem látták a betegek személyazonosságával és klinikai információival. Minden képkiértékelést PACS rendszeren (Impax 6.4.0, Agfa ® HealthCare, Mortsel, Belgium) 3 megapixeles megtekintő állomáson a 3 értékelő külön-külön.

1. rész. Az LFT és ORT képalkotó rendszerek képminőségének értékelése A gyermektörzs fantom A "PBU-70" gyermekgyógyászati ​​egésztest fantomot röntgenfelvétellel vizsgálták képminőség szempontjából. Kizárólag egy 4 éves, 105 cm magas gyermek fantomtorzóját választottuk életnagyságú, teljes testre kiterjedő antropomorf mérésekkel, szintetikus csontváz, tüdő, máj, mediastinum és vese lágyrészpótlóival (fantom) ).16 Mindkét technikával 25 radiográfiai vizsgálatot végeztünk, ahol minden felvételnél elhelyeztük és áthelyeztük a fantomot.

A két 3D-nyomtatott AIS modell A két 3DPS kis és súlyos ágyéki gerincferdüléses röntgenfelvételeit mindkét technikával rögzítettük. Mindkét technikával 1 sorozat röntgenfelvételt végeztünk. A három értékelő 3 CA és NM mérést végzett legalább 1 hét különbséggel. A három értékelő inter- és intra-rater megbízhatóságát az osztályok közötti korreláció, valamint az átlagos abszolút különbség (MAD), a mérési standard hiba (SEM) és a Bland-Altman görbék segítségével értékelték az átlagos különbségekre, további elemzéssel szisztematikus különbségek. A pontosságot orvosi célú szögmérővel végzett közvetlen mérésből határoztuk meg. Ezt az általános pontosság helyettesítő mértékének tekintették. A fantom és 3DPS az 1. ábrán, a röntgenfelvételek pedig a 2. ábrán láthatók.

1.ábra. A „PBU-70” gyermekgyógyászati ​​teljes test fantom és a két 3D-nyomtatott gerincferdülési modell egyike.

2. ábra. Röntgenfelvételek a 3D-nyomtatott gerincferdülés modellek LFT (sötétebb képek) és ORT (világosabb képek) (bal felső négy) és a fantom (jobb felső kettő) segítségével. A gerincferdülés röntgenfelvételei (ORT) az érdeklődésre számot tartó területekkel (balra lent) és klinikai LFT röntgenfelvételek (jobbra lent).

A képminőség értékelésének elsődleges fizikai jellemzői: zaj, kontraszt és SNR Megvizsgáltuk a fantom és a két 3DPS LFT és ORT röntgenfelvételeinek képalkotási jellemzőit. A fantomról mindkét technikát alkalmazó huszonöt egymást követő röntgenfelvételt értékeltek. Az objektív elsődleges fizikai jellemzők a kontraszt, a véletlenszerű zaj, a jel-zaj arány és a kontraszt-zaj arány voltak. A kontraszt a relatív jelkülönbség a csontos csigolyagerinc két előre meghatározott helye és a környező szomszédos gerincszövet között, nevezetesen a csigolyagerinc egy négyzetes érdeklődési területe között, ahol a felső és alsó kocsányok, valamint a véglemezek szerepelnek. , valamint a szomszédos lágyszövet hasonló érdeklődési területe, ahol nem volt csontos lágyrész (lásd a 2. ábrát). A véletlenszerű zajt úgy határoztuk meg, mint a jel ingadozását a kép felett, ha egyenletesen exponáltuk, a szórással kifejezve.14,17 Az SNR-t a jel (az objektum jeleként definiált) hányadosaként határoztuk meg, osztva a (háttér) szórásával.17 A CNR-t a jel (az objektum és a háttér jelének különbségeként definiált) arányaként határoztuk meg, osztva a (a háttér) szórásával. A 2. ábra bemutatja ezeket a vizsgált régiókat, valamint a fantom, a 3DPS-ek és az LFT-t használó klinikai röntgenfelvételeket.

Megfigyelő alapú képminőség-értékelési módszerek az anatómiai struktúrák láthatóságának felhasználásával Etikai okokból a fantomból és a 3DPS-ből származó képeken csak megfigyelő alapú értékelést végeztünk, mivel nem akartuk a betegeket az ORT és LFT kettős vizsgálatának kitenni. . A képminőség összehasonlítására két megfigyelő alapú módszert alkalmaztunk, nevezetesen a képkritériumok pontszámait (ICS) és a vizuális osztályozási elemzést (VGAS).14,18 Összehasonlítottunk egy referencia LFT képet mind a 25 ORT képpel, valamint egy ORT képet mind a 25 LFS képpel. A referenciaképeket véletlenszerűen választottuk ki.14 Az ICS segítségével meghatározott struktúrák képminőségének abszolút szintjét úgy határoztuk meg, hogy a megfigyelő egy adott struktúrát összehasonlított a referenciaképen lévő azonos szerkezettel; így a megfigyelő döntési küszöbe állandó volt. A megfigyelő feladata annak eldöntése volt, hogy az adott struktúra vizuálisan felülmúlhatatlan1 vagy gyengébb vizuálisan reprodukálható-e a referenciahoz (0) (a kritérium) képest. Az ágyéki (L3) és a mellkasi (Th6) csigolyák ICS-jét a következőképpen számítottuk ki: ICS=∑Ii=1∑Cc=1 ∑Oo=1 Fi,c,o IxCxO ahol Fi,c,o = a c feltétel teljesülése a képre i és megfigyelő o. Fi,c,o = 1, ha a c feltétel teljesül; egyébként Fi,c,o = 0, I = képek száma, C = kritériumok száma és O = megfigyelők száma. Az értékelt képek száma mind az LFT, mind az ORT esetében 25 (I = 25), az értékelők száma 3 (O = 3), a kritériumok száma pedig 6 a mellkasi és 7 az ágyéki gerinc esetében (C = 6 a mellkasi gerincre és C = 7 az ágyéki gerincre) a választott CEC kritériumoknak megfelelően.

A megjelenést a VGA módszerrel is osztályoztuk úgy, hogy Månsson szerint osztályoztuk az egyes anatómiai struktúrák láthatóságát a két radiográfiai technika képei között.18 A láthatóságot egy ötfokozatú skála szerint osztályozták: egyértelműen gyengébb egy adott struktúra láthatósága a képen a referenciaképen lévő azonos szerkezethez képest (-2), valamivel rosszabb (-1), egyenlő (0), valamivel jobb, mint (+1), vagy egyértelműen jobb, mint (+2). A VGAS-t az ágyéki (L3) és a mellkasi (Th6) csigolyákra a következőképpen számítottuk ki: VGAS=∑Ii=1∑Ss=1 ∑Oo=1 Gi,s,o IxSxO ahol Gi,s,o = osztályozás (-2, - 1, 0, +1 vagy +2) az i képhez, az s szerkezethez és az o megfigyelőhöz; I = képek száma; S = szerkezetek száma; és O = a megfigyelők száma. Az értékelt képek száma mind az LFT, mind az ORT esetében 25 (I = 25), az értékelők száma 3 (O = 3), a kritériumok száma pedig 6 a mellkasi és 7 az ágyéki gerinc esetében (C = 6 a mellkasi gerincre és C = 7 az ágyéki gerincre) a választott CEC kritériumoknak megfelelően. A konkrét értékelt (csigolya) struktúrák megfeleltek az 1990. és 1996. évi diagnosztikai radiográfiai képek minőségi kritériumairól szóló európai irányelveknek.19-21. A képek mellkasi értékeléséhez az 1990-es CEC lumbális gerinckritériumot választották, mivel ezek a gerinc csontos gerincstruktúráira, valamint a szomszédos lágyszövetekre összpontosítottak. Az ágyéki értékeléshez a CEC ágyéki gerinc kritériumait (1996) választották, mivel ezek a sacroiliacalis ízületek értékelését is tartalmazták.

Sugárdózis Az LFT és ORT rögzítőrendszerei integrált DAP mérővel mérték a dózisterület szorzatot (DAP), és ezt a képekkel együtt tárolták. Az effektív sugárdózisok meghatározásához röntgendózismérő szoftverrel (PCXMC, 2.0 verzió; Stuk, Helsinki, Finnország) végzett Monte Carlo számításokat használtam. Ez a rögzített DAP és a fantom fő betegmérete, valamint a technikai és geometriai expozíciós paraméterek alapján történt.

2. rész: AIS röntgenfelvételek értékelése LFT segítségével a klinikai megbízhatóság érdekében Klinikai rutin röntgenfelvételek LFT-vel Az alacsony dózisú fluoroszkópos technika volt a szokásos rutin klinikai radiográfiai módszerünk AIS esetében 3 évig. Százharminchat AIS-ben szenvedő serdülő beteg vett részt a résztvevők között. Az F:M nemek aránya körülbelül 2:1 volt. Az átlagéletkor 13,4 év volt (6-17 év). 136 AIS-ben szenvedő beteg 342 LFT-képét kértük le. Két független értékelő hat radiográfiai paraméter mérését végezte el egyszer és külön-külön, ahol elvakították a klinikai adatokat és a korábbi értékeléseket. A paraméterek a CA, a CA meghatározásához használt felső és alsó csigolyák szintje, az NM és a Metha szögek voltak a csigolyák csúcsánál bal és jobb oldalon. Az 1. táblázat a résztvevők radiográfiai jellemzőit mutatja be. A 2. ábra a standard klinikai LFT röntgenfelvételeket mutatja be.

Asztal 1. A résztvevők megoszlása ​​King és Moe besorolása szerint. 1. típus: "S" alakú deformitás, amelyben mindkét görbe strukturális és keresztezi a CSVL-t (középvonal), az ágyéki görbe nagyobb, mint a mellkasi görbe. 2. típus: "S" alakú deformitás, amelyben mindkét görbe strukturális és keresztezi a CSVL-t, és a mellkasi görbe nagyobb vagy egyenlő, mint az ágyéki görbe. 3. típus: fő mellkasi görbe, amelyben csak a mellkasi görbe strukturális és keresztezi a CSVL-t. 4. típus: hosszú, "C" alakú mellkasi görbe, amelyben az ötödik ágyéki csigolya a keresztcsont fölött helyezkedik el, a negyedik ágyéki csigolya pedig a mellkasi görbületbe dől. 5. típus: kettős mellkasi görbe.

Dextro konvex Sinistro konvex 1. típus 7 29 2. típus 10 0 3. típus 24 5 4. típus 22 28 5. típus 2 1 Nem osztályozható 8 Statisztikai elemzések A megbízhatóságot az osztályok közötti korrelációs együttható (ICC) segítségével értékeltük. A két 3DPS-modell 1. részében a CA és az NM inter- és intra-reliabilitását kétirányú vegyes modell segítségével értékelték a 3 értékelő 3 különálló mérésének konzisztenciája érdekében. Az egyezést a MAD, SEM és Bland-Altman görbékként határoztuk meg az átlagos különbségek tekintetében, további egyirányú t-próba és logisztikus regresszió elemzésével a szignifikáns és szisztematikus különbségek tekintetében. A klinikai értékelés 2. részében a CA egyetlen mérését és a két értékelő másik 5 radiográfiás paraméterét az ICC kétutas vegyes modellje segítségével értékelték ki az értékelők közötti megbízhatóság abszolút egyetértése érdekében.

Az ICC által értékelt inter- és intra-rater megbízhatóságot a következő egyetértési korlátokkal vették figyelembe: gyenge; 0,0-0,20 enyhe; 0,21-0,40 becsületes; 0,41-0,60 mérsékelt; 0,61-0,80 lényeges; és 0,81-1 majdnem tökéletes. Független mintás t-teszteket vagy Mann-Whitney nem-paraméteres teszteket végeztek az SNR és CNR, a képminőség és a sugárdózis különbségei miatt. Ez attól függött, hogy van-e normális eloszlás. Ezt Kolmogorov-Smirnov és Shapiro-Wilk tesztekkel, valamint a QQ parcellák értékelésével tesztelték. Szignifikáns eredménynek tekintettük a <0,05 p-értéket. Az ICC és egyéb statisztikai kiértékeléseket az IBM SPSS Statistics 22-es verziójával (IBM©, Chicago, Il, USA) végeztük.