特発性脊柱側弯症患者における X 線透視法の相互変動性 (IVIS)

本研究は、画質、信頼性、一致性を評価し、放射線量を測定することにより、LFT が初期評価および/またはその後の AIS のフォローアップ モニタリングのための臨床 X 線写真として適切であるかどうかを評価することを目的としています。

材料と方法 研究デザイン この研究は、実験部分と臨床部分の 2 つの部分に分けられました。 実験パートの目的は、小児胴体ファントムを使用した LFT と ORT の画質と観察者ベースの評価の物理的特性を評価し、放射線被曝を測定することでした。 画像品質は、LFT と ORT の一致と信頼性が決定された 2 つの側弯脊椎 (3DPS) の 2 つの「3D プリント」モデルの X 線写真についても評価されました。 臨床部分の目的は、外来診療所からのAISのLFTレントゲン写真の実際の臨床検査の評価者間の信頼性を評価することでした。 理想的には、LFT と ORT の両方の技術を使用して、臨床 X 線写真で「一致」を判断する必要があります。 ただし、これには「同時」の二重検査が必要になるため、参加者は過剰な放射線にさらされます。 これは倫理的に実行不可能と見なされました。代わりに、3DPS で二重検査を行いました。 信頼性と一致性は、Langensiepen らによって提案されたとおりに評価されました。 この研究は、地元の研究倫理委員会によって評価および承認されました (ジャーナル番号: 17025334)。

LFT と ORT のイメージング システムのセットアップ 検査は、ORT と LFT のそれぞれについて、後前方または前方後方投射のいずれかで実行されました。 患者は腰と膝を伸ばし、足を 10 cm 離して、イメージインテンシファイア/検出器または放射線管に面して立っていました。 肩甲骨間（乳腺）と仙骨（生殖器）領域に 2 つのリード エプロンを配置しました。 放射線管までの距離 (線源から検出器まで) は、LFT で 100 cm、ORT で 230 cm でした。 LFT では、胸腰椎をカバーするために、胸椎と腰椎の 2 つの画像が必要でした。 ORT の場合、必要な露出は 1 回だけでした。 LFT は DelftDI D2RS システムで 4 パルス/秒/フレーム/秒の透視露出で実行され、ORT は自動露出制御付きのデジタル Carestream DRX-Evolution システムを使用して実行されました。 次の取得パラメーターが評価されました: チューブ電位 (85 kVp、LFT では密度を低く設定し、71 kVp、ORT では密度を 0 に設定)、両方ともグリッドを使用し、手動露出 (LFT) および自動 mA 選択露出制御 (ORT) を使用LFT では追加のろ過なし、ORT では追加のろ過 (1 mm Al + 0.1 mm Cu)。 ORT の 0.139 mm のピクセル サイズは、3.6 lp/mm の最大解像度を提供します。 LFT の 0.159 mm のピクセル サイズは、3.1 lp/mm の最大解像度を提供します。

評価者 実験の部分では、3 人の評価者によって観察者ベースの評価が 1 回実行されました。 評価者 1 は経験豊富な (22 年の実務) 小児整形外科医であり、評価者 2 は経験豊富な (16 年の実務) 小児整形外科医であり、評価者 3 は 10 年の実務経験を持つ報告放射線技師でした。 評価者 1 は、主要な身体的特徴についてすべての分析を行いました。 3DPS の場合、CA の測定と Nash and Moe (NM) による分類を、少なくとも 1 週間間隔で 1 回のセッションとして 3 回実施しました。 臨床部分では、評価者 1 と 2 が臨床 X 線写真を 1 回のセッションで分析しました。評価者は、患者の身元と臨床情報を知らされていませんでした。 すべての画像評価は、PACS システム (Impax 6.4.0、 Agfa ® HealthCare、Mortsel、ベルギー）を 3 メガピクセルのビューイング ステーションで 3 人の評価者が別々に行った。

パート 1. LFT および ORT イメージング システムの画質評価 小児体幹ファントム 小児全身ファントム「PBU-70」の画質を X 線撮影で検査しました。 私たちは、合成骨格、肺、肝臓、縦隔、および腎臓（ファントム.16 ファントムが配置され、記録ごとに再配置された両方の技術で25回のX線検査を実施しました。

3D プリントされた 2 つの AIS モデル 小さくて重度の腰椎側弯症の 2 つの 3DPS のレントゲン写真は、両方の技術を使用して記録されました。 両方の技術で 1 セットの X 線写真を撮影しました。 3 人の評価者は、少なくとも 1 週間間隔で CA と NM の 3 つの測定を実行しました。 3 人の評価者の評価者間および評価者内の信頼性は、クラス間相関の分析、平均絶対差 (MAD)、測定の標準誤差 (SEM)、および平均差の Bland-Altman プロットを使用して評価されました。体系的な違い。 医療用の分度器で直接測定して精度を定義しました。 これは、全体的な精度の代理測定と見なされました。 ファントムと 3DPS を図 1 に、X 線写真を図 2 に示します。

図1。 小児用全身ファントム「PBU-70」と 3D プリントされた 2 つの脊柱側弯症モデルのうちの 1 つ。

図 2. 3D プリントされた脊柱側弯症モデル (左上 4 つ) とファントム (右上 2 つ) の LFT (暗い画像) と ORT (明るい画像) を使用した X 線写真。 関心領域を含む脊柱側弯症の X 線写真 (ORT) (左下) と臨床 LFT X 線写真 (右下)。

画質評価の主な物理的特性: ノイズ、コントラスト、および SNR ファントムと 2 つの 3DPS の LFT および ORT レントゲン写真のイメージング特性を調べました。 両方の技術を使用したファントムの 25 の連続した X 線写真が評価されました。 客観的な主要な物理的特性は、コントラスト、ランダム ノイズ、信号対雑音比、およびコントラスト対雑音比でした。 コントラストは、骨の多い脊椎の 2 つの事前定義された位置と、脊椎の周囲の隣接組織、すなわち、上下の椎弓根と終板が含まれる脊椎の正方形の関心領域との間の相対的な信号差として定義されました。 、骨軟組織が含まれていない、隣接する軟組織の同様の関心領域とともに (図 2 を参照)。 ランダムノイズは、標準偏差で表されるように、均一に露光されたときの画像上の信号の変動として定義されました.14,17 SNR は、シグナル (オブジェクトのシグナルとして定義) を標準偏差 (バックグラウンドのシグナル) で割った比率として定義されました。 ＣＮＲは、シグナル（対象物のシグナルとバックグラウンドのシグナルとの差として定義される）を（バックグラウンドの）標準偏差で割った比として定義された。 図 2 は、ファントム、3DPS、および LFT を使用した臨床 X 線写真の関心領域と X 線写真を示しています。

解剖学的構造の可視性を使用した観察者ベースの画質評価方法 倫理上の理由から、患者を ORT と LFT の二重検査にさらしたくないため、ファントムと 3DPS からの画像に対して観察者ベースの評価のみを実行しました。 . 画質の比較には、観察者に基づく 2 つの方法、すなわち、画像基準のスコア (ICS) と視覚的グレーディング分析 (VGAS) を利用しました.14,18 参照 LFT 画像を 25 個の ORT 画像すべてと比較し、ORT 画像を 25 個の LFS 画像すべてと比較しました。 参照画像は無作為に選択されました.14 ICS を使用して、観察者が参照画像内の同じ構造と比較して特定の構造を評価することにより、特定の構造の画質の絶対レベルを決定しました。したがって、オブザーバーの決定しきい値は一定でした。 観察者のタスクは、基準 (0) と比較して、特定の構造が視覚的に優れて再現されている 1 か、視覚的に劣って再現されているかを判断することでした (基準)。 腰椎 (L3) と胸椎 (Th6) の ICS を次のように計算しました。 i とオブザーバー o。 基準 c が満たされている場合、Fi,c,o = 1。それ以外の場合、Fi,c,o = 0、I = 画像の数、C = 基準の数、O = 観察者の数。 LFT と ORT の両方で評価された画像の数は 25 (I = 25)、評価者の数は 3 (O = 3)、基準の数は胸椎で 6、腰椎で 7 (C = 胸椎の場合は 6、腰椎の場合は C = 7)、選択した CEC 基準に従います。

また、Månsson.18 に従って、2 つの X 線撮影技術の画像間で特定の解剖学的構造の可視性を等級付けすることにより、VGA 法を使用して外観を等級付けしました。 可視性は、5 段階のスケールに従って等級付けされました。参照画像の同じ構造と比較して、画像内の特定の構造の可視性が明らかに劣っている (-2)、わずかに劣っている (-1)、等しい (0)、 (+1) よりもわずかに優れているか、(+2) よりも明らかに優れています。 腰椎 (L3) と胸椎 (Th6) の VGAS を VGAS=∑Ii=1∑Ss=1 ∑Oo=1 Gi,s,o IxSxO として計算しました。Gi,s,o = グレーディング (-2, - 1、0、+1、または +2) 画像 i、構造 s、および観察者 o の場合。 I = 画像の数; S = 構造の数。 O = オブザーバーの数。 LFT と ORT の両方で評価された画像の数は 25 (I = 25)、評価者の数は 3 (O = 3)、基準の数は胸椎で 6、腰椎で 7 (C = 胸椎の場合は 6、腰椎の場合は C = 7)、選択した CEC 基準に従います。 特定の評価された (脊椎) 構造は、1990 年と 1996 年の診断放射線画像の品質基準に関するヨーロッパのガイドラインに従っています.19-21 1990 年の CEC 腰椎基準は、骨の脊椎構造と隣接する軟組織に焦点を当てているため、画像の胸部評価に選択されました。 腰椎の評価には、仙腸関節の評価も含まれていたため、1996 年の CEC 腰椎基準が選択されました。

放射線量 LFT と ORT の記録システムは、統合された DAP メーターによって線量面積積 (DAP) を測定し、これらは画像と共に保存されました。 X線線量測定ソフトウェア（PCXMC、バージョン2.0;ストゥク、ヘルシンキ、フィンランド）を使用したモンテカルロ計算を利用して、実効放射線量を決定しました。 これは、記録された DAP とファントムの主な患者のサイズ、および技術的および幾何学的な露出パラメーターに基づいていました。

パート 2: 臨床的信頼性のための LFT を使用した AIS X 線写真の評価 LFT を使用した臨床ルーチンの X 線写真 低線量透視法は、3 年間、AIS の定期的な臨床 X 線撮影方法でした。 136 人の AIS 青年患者が参加者として含まれていました。 性比 F:M は約 2:1 でした。 平均年齢は 13.4 歳 (範囲 6 ～ 17 歳) でした。 136 人の AIS 患者の 342 枚の LFT 画像を取得しました。 2 人の独立した評価者が、6 つの X 線パラメータの測定を 1 回だけ個別に実行しました。ここでは、臨床データと以前の評価を知らされていませんでした。 パラメーターは、CA、CA を決定するために使用される上下の椎骨の高さ、NM、および頂点椎骨の左側と右側のメタ角でした。 表1は、参加者のX線写真の特徴を示しています。 図 2 は、標準的な臨床 LFT レントゲン写真を示しています。

表1。 王と萌えの分類による参加者の分布。 タイプ 1: 両方の曲線が構造的であり、CSVL (正中線) と交差する「S」字型の変形で、腰椎曲線が胸郭曲線よりも大きい。 タイプ 2: 「S」字型の変形で、両方の曲線が構造的であり、CSVL を横切り、胸部の曲線が腰部の曲線以上である。 タイプ 3: 胸郭曲線のみが構造的であり、CSVL と交差する大胸郭曲線。 タイプ 4: 長い「C」字型の胸郭曲線で、5 番目の腰椎が仙骨の中央にあり、4 番目の腰椎が胸郭曲線に傾いています。 タイプ 5: 二重胸郭曲線。

Dextro 凸 Sinistro 凸 タイプ 1 7 29 タイプ 2 10 0 タイプ 3 24 5 タイプ 4 22 28 タイプ 5 2 1 分類不能 8 統計分析 信頼性はクラス間相関係数 (ICC) を使用して評価されました。 2 つの 3DPS モデルのパート 1 では、CA と NM の相互信頼性と内部信頼性が、3 人の評価者の 3 つの個別の測定値の一貫性を保つために 2 方向混合モデルを使用して評価されました。 一致は、平均差のMAD、SEM、およびBland-Altmanプロットとして定義され、有意差および系統差についてそれぞれ一方向t検定およびロジスティック回帰の追加分析が行われました。 臨床評価の第 2 部では、CA の単一測定値と 2 人の評価者の他の 5 つの X 線撮影パラメータが、ICC の 2 方向混合モデルを使用して、評価者間信頼性の絶対的一致のために評価されました。

ICCによって評価された評価者間および評価者内の信頼性は、次の合意の限界で考慮されました。 0.0-0.20 わずか; 0.21～0.40 公平; 0.41～0.60 適度; 0.61～0.80 実質的;そして 0.81-1 はほぼ完璧です。 SNR と CNR の違い、画質の違い、および放射線量について、独立サンプル t 検定またはマンホイットニー ノンパラメトリック検定を実施しました。 これは、正規分布が存在するかどうかに依存していました。 これは、Kolmogorov-Smirnov および Shapiro-Wilk テストと QQ プロットの評価によってテストされました。 <0.05 の p 値を有意な結果と見なしました。 ICC およびその他の統計的評価は、IBM SPSS Statistics バージョン 22 (IBM©、シカゴ、イリノイ州、米国) を使用して実行されました。