특발성 척추측만증 환자에서 방사선 투시법의 상호변동성 (IVIS)

본 연구는 LFT가 AIS의 초기 평가 및/또는 후속 후속 모니터링을 위한 임상 방사선 사진으로 이미지 품질, 신뢰성 및 동의도를 평가하고 방사선량을 측정하여 적합한지 여부를 평가하는 것을 목표로 합니다.

재료 및 방법 연구 설계 이 연구는 실험 부분과 임상 부분의 두 부분으로 나뉩니다. 실험 부분의 목적은 소아 몸통 팬텀을 이용한 LFT와 ORT의 영상 품질과 관찰자 기반 평가의 물리적 특성을 평가하고 방사선 피폭량을 측정하는 것이었다. LFT 및 ORT에 대한 일치 및 신뢰성이 결정된 척추측만증 척추(3DPS)의 두 가지 "3D 인쇄" 모델의 방사선 사진에 대해서도 이미지 품질을 평가했습니다. 임상 부분의 목적은 외래 환자 클리닉에서 AIS의 LFT 방사선 사진에 대한 실제 임상 검사의 평가자 간 신뢰성을 평가하는 것이 었습니다. 이상적으로는 LFT 및 ORT 기술을 모두 사용하여 임상 방사선 사진에서 "동의"를 결정해야 합니다. 그러나 이렇게 하려면 "동시" 이중 검사가 필요하므로 참가자가 과도한 방사선에 노출됩니다. 이것은 윤리적으로 실행 불가능한 것으로 간주되었습니다. 대신 3DPS에서 이중 검사를 수행했습니다. 신뢰도와 일치도는 Langensiepen et al.2에 의해 제안된 대로 평가되었습니다. 이 연구는 지역 연구 윤리 위원회(저널 번호: 17025334)의 평가 및 승인을 받았습니다.

LFT 및 ORT의 이미징 시스템 설정 검사는 ORT 및 LFT에 대해 각각 전후방 또는 전후방 투사에서 수행되었습니다. 환자는 엉덩이와 무릎을 쭉 뻗고 발을 10cm 벌린 상태로 영상증폭기/검출기 또는 방사선관을 마주보고 서 있었다. 2개의 납 앞치마가 견갑간(유방) 및 천골(생식기) 부위에 배치되었습니다. 방사선 튜브까지의 거리(소스에서 검출기까지)는 LFT의 경우 100cm, ORT의 경우 230cm입니다. LFT의 경우 흉요추를 덮기 위해 흉추와 요추의 두 이미지가 필요했습니다. ORT의 경우 노출이 한 번만 필요했습니다. LFT는 DelftDI D2RS 시스템에서 초당 4 펄스/초당 프레임의 투시 노출로 수행되었으며 ORT는 자동 노출 제어 기능이 있는 디지털 Carestream DRX-Evolution 시스템을 사용하여 수행되었습니다. 다음 수집 매개변수를 평가했습니다. 수동 노출(LFT) 및 자동 mA 선택 노출 제어(ORT)를 사용하여 그리드를 사용하는 튜브 전위(85kVp, LFT에 대해 낮게 설정된 밀도 및 71kVp, ORT에 대해 0으로 설정된 밀도) LFT에 대한 추가 여과 및 ORT에 대한 추가 여과(1mm Al + 0.1mm Cu)가 없습니다. ORT에 대한 0.139mm의 픽셀 크기는 3.6lp/mm의 최대 해상도를 제공합니다. LFT에 대한 0.159mm의 픽셀 크기는 3.1lp/mm의 최대 해상도를 제공합니다.

평가자 실험 부분에서 관찰자 기반 평가는 3명의 평가자가 한 번 수행했습니다. 평가자 1은 경험이 풍부한(22년 실무) 소아 정형외과 의사였고, 평가자 2는 경험이 있는(16년 실무) 소아 정형외과 의사였으며, 평가자 3은 10년 경력의 보고 방사선사였습니다. 평가자 1은 1차 물리적 특성에 대한 모든 분석을 수행했습니다. 3DPS의 경우 CA 측정 및 Nash와 Moe(NM)에 따른 분류를 최소 1주 간격으로 단일 세션으로 3회 수행했습니다. 임상 부분에서 임상 방사선 사진은 평가자 1과 2에 의해 단일 세션에서 분석되었습니다. 평가자는 환자 신원과 임상 정보에 눈이 멀었습니다. 모든 이미지 평가는 PACS 시스템(Impax 6.4.0, Agfa ® HealthCare, Mortsel, Belgium)를 3명의 평가자가 개별적으로 3메가픽셀 시청 스테이션에 설치했습니다.

1부. LFT 및 ORT 이미징 시스템의 이미지 품질 평가 소아 몸통 팬텀 소아 전신 팬텀 "PBU-70"의 이미지 품질을 방사선학적으로 검사했습니다. 우리는 인공 골격, 폐, 간, 종격 및 신장(팬텀 ).16 우리는 두 가지 기술로 25회의 방사선 검사를 수행했으며 모든 기록에 대해 팬텀을 배치하고 위치를 변경했습니다.

2개의 3D 인쇄 AIS 모델 작고 심각한 요추 측만증이 있는 2개의 3DPS의 방사선 사진은 두 기술을 모두 사용하여 기록되었습니다. 우리는 두 가지 기술로 1세트의 방사선 사진을 수행했습니다. 세 명의 평가자는 최소 1주일 간격으로 CA와 NM을 3회 측정했습니다. 3명의 평가자에 대한 평가자 간 및 평가자 간 신뢰도는 클래스 간 상관관계 분석, 평균 절대 차이(MAD), 측정 표준 오차(SEM) 및 평균 차이에 대한 Bland-Altman 플롯을 사용하여 평가되었으며 추가 분석이 포함되었습니다. 체계적 차이. 의료 목적으로 각도기로 직접 측정하여 정확도를 정의했습니다. 이것은 전체 정확도의 대리 측정으로 간주되었습니다. 팬텀과 3DPS는 그림 1에, 방사선 사진은 그림 2에 나와 있습니다.

그림 1. 소아 전신 팬텀 "PBU-70"과 3D 프린팅 척추 측만증 모델 2개 중 하나.

그림 2. 3D 프린팅된 척추측만증 모델(왼쪽 상단 4개)과 팬텀(오른쪽 상단 2개)의 LFT(어두운 이미지)와 ORT(밝은 이미지)를 사용한 방사선 사진. 관심 영역(왼쪽 아래) 및 임상 LFT 방사선 사진(오른쪽 아래)이 있는 척추측만증의 방사선 사진(ORT).

영상 품질 평가의 주요 물리적 특성: 잡음, 대비 및 SNR 팬텀과 두 3DPS의 LFT 및 ORT 방사선 사진의 영상 특성을 조사했습니다. 두 기술을 모두 사용하여 팬텀의 25회 연속 방사선 사진을 평가했습니다. 객관적인 주요 물리적 특성은 대비, 무작위 잡음, 신호 대 잡음비 및 대비 잡음비였습니다. 대조는 뼈 척추의 두 미리 정의된 위치와 척추의 주변 인접 조직, 즉 척추의 사각형 관심 영역 사이의 상대적인 신호 차이로 정의되었으며, 여기서 상부 및 하부 페디클과 종판이 포함되었습니다. , 인접한 연조직의 유사한 관심 영역과 함께 뼈 연조직이 포함되지 않았습니다(그림 2 참조). 랜덤 노이즈는 표준 편차로 표현되는 것처럼 균일하게 노출되었을 때 이미지에 대한 신호의 변동으로 정의되었습니다.14,17 SNR은 (물체의 신호로 정의된) 신호를 (배경의) 표준 편차로 나눈 비율로 정의됩니다.17 CNR은 신호(물체 신호와 배경 신호의 차이로 정의됨)를 (배경의) 표준 편차로 나눈 비율로 정의되었습니다. 그림 2는 LFT를 사용한 팬텀, 3DPS 및 임상 방사선 사진의 관심 영역 및 방사선 사진을 보여줍니다.

해부학적 구조의 가시성을 이용한 관찰자 기반 영상 품질 평가 방법 윤리적 이유로 환자를 ORT와 LFT의 이중 검사에 노출시키고 싶지 않았기 때문에 팬텀과 3DPS의 영상에 대해서만 관찰자 기반 평가를 수행했습니다. . 이미지 품질 비교를 위해 두 가지 관찰자 기반 방법, 즉 이미지 기준 점수(ICS)와 시각적 등급 분석(VGAS)을 활용했습니다.14,18 참조 LFT 이미지를 모든 25개의 ORT 이미지와 비교하고 ORT 이미지를 모든 25개의 LFS 이미지와 비교했습니다. 참조 이미지는 무작위로 선택되었습니다.14 ICS를 사용하여 특정 구조의 이미지 품질의 절대 수준은 관찰자가 참조 이미지의 동일한 구조와 비교하여 특정 구조를 평가하여 결정되었습니다. 따라서 관찰자의 결정 임계값은 일정했습니다. 관찰자의 임무는 기준(0)(기준)과 비교할 때 특정 구조가 시각적으로 우수하게 재현되었는지1 또는 열악하게 시각적으로 재현되었는지 여부를 결정하는 것이었습니다. 요추(L3) 및 흉추(Th6)에 대한 ICS를 ICS=∑Ii=1∑Cc=1 ∑Oo=1 Fi,c,o IxCxO로 계산했습니다. 여기서 Fi,c,o = 이미지 기준 c 충족 i와 관찰자 o. Fi,c,o = 기준 c가 충족되면 1; 그렇지 않으면 Fi,c,o = 0, I = 이미지 수, C = 기준 수, O = 관찰자 수. LFT와 ORT에 대해 평가된 이미지의 수는 25개(I = 25), 평가자 수는 3명(O = 3), 기준 수는 흉추 6개, 요추 7개(C = 흉추의 경우 6, 요추의 경우 C = 7) 선택한 CEC 기준에 따라.

또한 Månsson18에 따라 두 가지 방사선 촬영 기법의 영상 간 특정 해부학적 구조의 가시성을 등급화하여 VGA 방법을 사용하여 외모 등급을 매겼습니다. 가시성은 5단계 척도에 따라 등급이 매겨졌습니다: 참조 이미지의 동일한 구조와 비교하여 이미지의 특정 구조의 가시성이 확실히 열등함(-2), 약간 열등함(-1), 같음(0), (+1)보다 약간 더 낫거나 (+2)보다 확실히 낫습니다. 요추(L3) 및 흉추(Th6)에 대한 VGAS를 VGAS=∑Ii=1∑Ss=1 ∑Oo=1 Gi,s,o IxSxO로 계산했습니다. 여기서 Gi,s,o = 등급(-2, - 1, 0, +1 또는 +2) 이미지 i, 구조 s 및 관찰자 o에 대해; I = 이미지 수; S = 구조의 수; 및 O = 관찰자 수. LFT와 ORT에 대해 평가된 이미지의 수는 25개(I = 25), 평가자 수는 3명(O = 3), 기준 수는 흉추 6개, 요추 7개(C = 흉추의 경우 6, 요추의 경우 C = 7) 선택한 CEC 기준에 따라. 특정 평가된 (척추) 구조는 1990년과 1996년 진단 방사선 영상에 대한 품질 기준에 대한 유럽 지침을 따랐습니다.19-21 1990년 CEC 요추 기준은 인접한 연조직뿐만 아니라 골성 척추 구조에 초점을 두었기 때문에 이미지의 흉부 평가를 위해 선택되었습니다. 요추 평가를 위해 천장 관절 평가도 포함하는 CEC 요추 기준(1996)을 선택했습니다.

방사선 선량 LFT 및 ORT의 기록 시스템은 통합 DAP 미터로 선량 면적 곱(DAP)을 측정하고 이미지와 함께 저장했습니다. X선 선량 측정 소프트웨어(PCXMC, 버전 2.0; Stuk, Helsinki, Finland)를 사용한 Monte Carlo 계산을 사용하여 유효 방사선 선량을 결정했습니다. 이것은 기록된 DAP와 팬텀의 주요 환자 크기, 기술 및 기하학적 노출 매개변수를 기반으로 합니다.

2부: LFT를 사용한 AIS 방사선 사진의 임상적 신뢰성 평가 LFT를 사용한 일상적인 임상 방사선 사진은 3년 동안 AIS에 대한 우리의 일상적인 임상 방사선 촬영 방법이었습니다. AIS가 있는 136명의 청소년 환자가 참가자로 포함되었습니다. 성비 F:M은 대략 2:1이었다. 평균 연령은 13.4세(범위 6-17세)였습니다. AIS 환자 136명의 LFT 이미지 342개를 검색했습니다. 2명의 독립적인 평가자가 6개의 방사선학적 매개변수를 개별적으로 한 번 측정했으며 임상 데이터 및 이전 평가에 대해 눈이 멀었습니다. 매개 변수는 CA, CA를 결정하는 데 사용되는 상부 및 하부 척추의 수준, NM 및 정점 척추에서 왼쪽 및 오른쪽의 Metha 각도입니다. 표 1은 참가자의 방사선 특성을 보여줍니다. 그림 2는 표준 임상 LFT 방사선 사진을 보여줍니다.

1 번 테이블. King과 Moe의 분류에 따른 참가자 분포. 유형 1: 두 만곡이 구조적이며 CSVL(정중선)을 가로지르며 요추 만곡이 흉부 만곡보다 더 큰 "S"자형 기형입니다. 유형 2: 두 만곡이 구조적이며 CSVL을 가로지르는 "S"자 모양의 변형으로 흉부 만곡이 요추 만곡보다 크거나 같습니다. 유형 3: 흉부 만곡만이 구조적이며 CSVL을 교차하는 주요 흉부 만곡. 유형 4: 긴 "C"자 모양의 흉부 만곡으로, 다섯 번째 요추는 천골 위로 중앙에 있고 네 번째 요추는 흉부 만곡으로 기울어집니다. 유형 5: 이중 흉부 만곡.

Dextro convex Sinistro convex 유형 1 7 29 유형 2 10 0 유형 3 24 5 유형 4 22 28 유형 5 2 1 분류할 수 없음 8 통계 분석 신뢰도는 클래스 간 상관 계수(ICC)를 사용하여 평가되었습니다. 2개의 3DPS 모델 중 1부에서 CA 및 NM에 대한 상호 신뢰도 및 내부 신뢰도는 3명의 개별 측정에 대한 3명의 평가자의 일관성을 위해 양방향 혼합 모델을 사용하여 평가되었습니다. 합의는 의미 있는 차이와 체계적 차이 각각에 대한 일원 t-테스트 및 로지스틱 회귀 분석의 추가 분석과 함께 평균 차이에 대한 MAD, SEM 및 Bland-Altman 플롯으로 정의되었습니다. 임상 평가의 2부에서는 평가자 간 신뢰도에 대한 절대적 일치를 위해 ICC의 2원 혼합 모델을 사용하여 CA의 단일 측정과 두 평가자의 다른 5가지 방사선 매개변수를 평가했습니다.

ICC가 평가한 평가자 간 및 평가자 내 신뢰도는 다음과 같은 합의 한계로 간주되었습니다. 0.0-0.20 약간; 0.21-0.40 공정한; 0.41-0.60 보통의; 0.61-0.80 상당한; 0.81-1은 거의 완벽합니다. SNR과 CNR의 차이, 영상 품질의 차이, 방사선량에 대해 독립 표본 t-검정 또는 Mann-Whitney 비모수 검정을 수행했습니다. 이것은 정규 분포가 존재하는지 여부에 달려 있습니다. 이것은 Kolmogorov-Smirnov 및 Shapiro-Wilk 테스트와 QQ 플롯 평가에 의해 테스트되었습니다. <0.05의 p-값을 유의한 결과로 간주했습니다. ICC 및 기타 통계 평가는 IBM SPSS Statistics, 버전 22(IBM©, Chicago, Il, USA)를 사용하여 수행되었습니다.