Prestazioni diagnostiche della TC a basse dosi per condizioni addominali acute (DETECT_Acute)

Contesto La tomografia computerizzata (TC) è diventata uno strumento essenziale nella moderna medicina clinica. Con una disponibilità diffusa, negli ultimi decenni è stato osservato un rapido aumento dell'uso dell'imaging TC. Con l'aumento associato dell'esposizione alle radiazioni, il potenziale aumento del rischio di malignità indotta da radiazioni è diventato un problema di salute pubblica. Ciò è particolarmente vero per le scansioni TC dell'addome e del bacino che attualmente rappresentano il 50% della dose TC collettiva. Poiché il vantaggio della riduzione della dose in generale è compensato dal deterioramento della qualità dell'immagine, nella pratica clinica si aspira a progressi tecnologici per ridurre la dose di radiazioni senza compromettere la qualità dell'immagine.

Nella ricostruzione dell'immagine CT, la retroproiezione filtrata (FBP) è stata l'algoritmo della tecnica di ricostruzione dell'immagine dominante sin dai primi anni '70, integrato dai primi algoritmi commerciali di ricostruzione iterativa (IR) nel 2009.

Un nuovo algoritmo di ricostruzione dell'immagine di apprendimento profondo (DLIR) ha ricevuto l'approvazione clinica nel 2019 (TrueFidelity, GE Healthcare, Milwaukee, WI). Stanno emergendo anche altri algoritmi specifici del fornitore per la ricostruzione delle immagini di deep learning (AiCE, Canon Medical Systems, Otawara, Giappone). Come spiegato da un white paper tecnico, essendo stato addestrato con set di dati FBP ad alte e basse dosi su casi fantasma e pazienti, l'algoritmo DLIR si sforza di sopprimere il rumore dell'immagine senza compromettere la qualità dell'immagine. L'uso della ricostruzione dell'immagine con deep learning ha dimostrato il potenziale per migliorare la qualità dell'immagine e la riduzione della dose senza spostare la trama del rumore.

Per i pazienti con patologie addominali acute, la TC dell'addome e del bacino è considerata il miglior approccio diagnostico di prima o seconda linea. Per questi pazienti una diagnosi rapida e accurata è di grande importanza per evitare il ritardo del trattamento e le conseguenti complicazioni come la perforazione gastrointestinale in caso di appendicite o diverticolite. D'altra parte, è anche importante evitare inutili interventi chirurgici e le relative complicanze. Un eventuale protocollo TC a basso dosaggio deve quindi fornire una performance diagnostica non inferiore per facilitare una diagnosi rapida ed evitare trattamenti eccessivi ed esami inconcludenti.

Sono stati riportati risultati promettenti per quanto riguarda gli esami TC a basse dosi con IR basato su modello e riduzione della dose fino al 75-80%. Tuttavia, con l'introduzione del DLIR sembra fattibile un'ulteriore riduzione della dose. I nostri risultati di uno studio sulla percezione della qualità dell'immagine con DLIR indicano che una riduzione della dose fino al 92,5% rispetto alla TC standard potrebbe preservare una qualità dell'immagine diagnostica accettabile (lavoro ancora non pubblicato).

Su questa base, lo scopo di questo studio è valutare le prestazioni diagnostiche della TC a basse dosi con DLIR per la diagnosi di condizioni addominali acute in un contesto di non inferiorità con un campione di grandi dimensioni fornito da due importanti centri traumatologici del nord Europa.

Obiettivi

Primario:

Valutare le prestazioni diagnostiche per le condizioni addominali acute della TC a basso dosaggio con mezzo di contrasto con DLIR "TrueFidelity" (TF) rispetto alla TC standard a dose piena.

Secondario:

Valutare la qualità dell'immagine tecnica e percepita (qualitativamente e quantitativamente).

Etica

L'approvazione sarà ottenuta dal comitato etico regionale e dal responsabile della protezione dei dati delle istituzioni.

Il consenso informato scritto sarà ottenuto da tutti i partecipanti. Questo progetto sarà conforme alla Dichiarazione di Helsinki.

Rischi Esistono rischi minimi a causa di un leggero aumento dell'esposizione alle radiazioni. L'esposizione aggiuntiva alle radiazioni del 27,5% rientra nella variazione nazionale dell'esposizione alle radiazioni dagli esami TC eseguiti per le attività cliniche corrispondenti. I ricercatori hanno stimato la dose efficace aggiuntiva media a 1,5 mSv che corrisponde a circa 4 mesi con esposizione naturale alle radiazioni di fondo in Norvegia (4,1 mSv/anno). L'esposizione aggiuntiva alle radiazioni si traduce in un rischio teorico in eccesso nel corso della vita di cancro mortale indotto da radiazioni tra lo 0,004 e lo 0,03%. I rischi clinici derivanti da questa esposizione sono considerati minimi/non significativi.

Materiale e metodi Lo studio sarà registrato su ClinicalTrials.gov prima dell'iniziazione. I metodi e i risultati dello studio saranno riportati in accordo con la dichiarazione STARD (Standards for Reporting of Diagnostic Accuracy Studies) del 2015. Va notato che il gruppo direttivo STARD-AI sta preparando un'estensione specifica per l'IA. Se queste linee guida STARD-AI vengono pubblicate prima della fine dello studio, anche i risultati saranno riportati in conformità con il presente documento. Per compensare gli elementi specifici dell'IA non affrontati in STARD, gli investigatori, se del caso, si affideranno alla Checklist per l'intelligenza artificiale nell'imaging medico (CLAIM) che è modellata sulla linea guida STARD.

Pilota Verrà eseguito uno studio pilota comprendente 10 pazienti divisi equamente tra Oslo e Odense per consentire il test della logistica dello studio e gli aggiustamenti del livello di dose di radiazioni della TC a basse dosi.

Protocollo di esame / imaging Gli esami saranno eseguiti secondo le procedure di routine locali e i protocolli CT stabiliti (scanner CT: GE Revolution).

Oltre alla TC con protocollo di esame standard verrà eseguita una TC a basso dosaggio, non superiore al 30% della dose di radiazioni della TC standard. Le immagini TC a basso dosaggio saranno ricostruite con TF alto. La TC a bassa dose verrà eseguita direttamente dopo la TC standard per evitare distorsioni dovute a differenze nei tempi della fase di contrasto.

Ubicazione e popolazione locale dello studio Lo studio sarà condotto come uno studio multicentrico che coinvolge Oslo e Odense con raccolta di dati prospettici.

La popolazione totale stimata in studio sarà divisa equamente tra i due Ospedali.

Valutazione delle immagini La TC a basso dosaggio non verrà utilizzata per scopi diagnostici o per il trattamento del paziente. La valutazione e il confronto delle immagini saranno condotti separatamente dal flusso di lavoro clinico di routine.

Tutti gli esami TC a basso dosaggio saranno valutati indipendentemente da due radiologi residenti e da due radiologi esperti specializzati in radiologia addominale con più di 10 anni di esperienza nella TC addominale. I lettori saranno accecati per tutte le informazioni dagli esami precedenti, il referto CT primario, qualsiasi scoperta da parte degli altri lettori, tutte le informazioni relative al trattamento e per la diagnosi finale.

Avranno accesso a riferimenti clinici e test di laboratorio eseguiti prima dell'esame TC originale. La valutazione delle immagini verrà eseguita nell'ambiente clinico dei radiologi utilizzando monitor diagnostici.

Nell'analisi dei risultati, la diagnosi per ciascun paziente dalla TC a bassa dose sarà confrontata con la diagnosi radiologica originale basata sulla TC a dose piena.

Per l'accordo intra lettore, una selezione casuale dal 10% dei casi sarà presentata due volte a ciascun lettore.

La qualità tecnica dell'immagine viene valutata posizionando le regioni di interesse (ROI) in un segmento omogeneo della vena porta, nell'aorta del parenchima epatico normale adiacente, nei muscoli erettori della colonna vertebrale e nel grasso sottocutaneo. Verrà calcolato il rapporto contrasto-rumore (CNR).

La qualità dell'immagine percepita sarà valutata da almeno due radiologi su una scala di tipo Likert secondo criteri di qualità dell'immagine basati sulle linee guida europee per la qualità dell'immagine nella TC addominale.

Statistiche Software statistici dedicati come Stata e SPSS saranno utilizzati per l'analisi dei dati dello studio. Il livello di significatività alfa sarà impostato al 5% e verranno utilizzati intervalli di confidenza del 95%. Le statistiche Kappa saranno utilizzate per l'accordo inter e intra lettore. La regressione logistica verrà utilizzata per la valutazione della qualità dell'immagine. Verranno utilizzati opportuni test parametrici o non parametrici per la valutazione delle variabili numeriche. La performance diagnostica sarà definita per area sotto la curva, sensibilità, specificità, valore predittivo positivo e negativo. Differenze significative di sensibilità e specificità saranno determinate dal test di McNemar.

Calcolo della potenza e dimensione del campione Verrà utilizzato un disegno di studio di non inferiorità per mostrare la non inferiorità per quanto riguarda le prestazioni diagnostiche della TC a basso dosaggio rispetto alla TC standard. I ricercatori hanno stimato la sensibilità della TC standard al 90%. La prevalenza di condizioni addominali acute con una correlazione visibile sulla TC standard è stimata al 70% tra tutti i rinvii che soddisfano i criteri di inclusione. Un margine di non inferiorità del 10% per la sensibilità è stato considerato accettabile dal punto di vista clinico, ovvero la probabilità di risultati positivi alla TC a basso dosaggio in caso di TC standard positiva è stata assunta pari al 90%.

S_L = Probabilità (CT positivo a basso dosaggio | CT standard positivo)

L'ipotesi 0 è stata definita come:

S_L < 90%

L'ipotesi alternativa è stata quindi definita come:

S_L > 90% Per identificare una differenza (aumento) unilaterale del 6% rispetto al margine di non inferiorità con una potenza dell'80% e un livello di significatività alfa del 5%, i ricercatori hanno stimato i pazienti richiesti con risultati CT positivi a n= 116 (distribuzione binomiale). Il numero totale di pazienti richiesti è stato quindi calcolato in 116/0,7=166.