Intervariabilidade na técnica de fluoroscopia radiográfica em pacientes com escoliose idiopática (IVIS)

O presente estudo tem como objetivo avaliar se um LFT é adequado como uma radiografia clínica para avaliação inicial e/ou acompanhamento subsequente de EIA, avaliando a qualidade, confiabilidade e concordância da imagem e medindo a dose de radiação.

Materiais e métodos Desenho do estudo Este estudo foi dividido em duas partes: uma parte experimental e uma parte clínica. O objetivo da parte experimental foi avaliar as características físicas da qualidade da imagem e avaliação baseada no observador do LFT e ORT usando um simulador de tronco pediátrico e medir a exposição à radiação. A qualidade da imagem também foi avaliada para radiografias de dois modelos "impressos em 3D" de espinhas escolióticas (3DPSs), onde a concordância e a confiabilidade para LFT e ORT foram determinadas. O objetivo da parte clínica foi avaliar a confiabilidade entre avaliadores dos exames clínicos reais para radiografias LFT de AIS de nosso ambulatório. Idealmente, a "concordância" deve ser determinada na radiografia clínica usando as técnicas LFT e ORT. No entanto, isso exigiria exames duplos "simultâneos", expondo os participantes ao excesso de radiação. Isso foi considerado eticamente inviável; em vez disso, realizamos exames duplos no 3DPS. A confiabilidade e a concordância foram avaliadas conforme proposto por Langensiepen et al.2 Este estudo foi avaliado e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa local (número do periódico: 17025334).

Configurações do sistema de imagem do LFT e do ORT Os exames foram realizados na projeção posteroanterior ou anteroposterior para o ORT e LFT, respectivamente. O paciente estava em pé, de frente para o intensificador/detector de imagem ou tubo de radiação, com os quadris e joelhos estendidos e com os pés afastados 10 cm. Foram colocados dois aventais de chumbo nas regiões interescapular (mamária) e sacral (genital). As distâncias ao tubo de radiação (fonte ao detector) foram de 100 cm para LFT e 230 cm para ORT. Para o LFT, foram necessárias duas imagens da coluna torácica e lombar para cobrir a coluna toracolombar. Para ORT, apenas uma exposição foi necessária. O LFT foi realizado em um sistema DelftDI D2RS com exposição fluoroscópica de 4 pulsos por segundo/quadro por segundo, e o ORT foi realizado usando um sistema digital Carestream DRX-Evolution com controle automático de exposição. Os seguintes parâmetros de aquisição foram avaliados: potencial do tubo (85 kVp, densidade definida como baixa para LFT e 71 kVp, densidade definida como 0 para ORT), ambos com grade, usando exposições manuais (LFT) e controle de exposição por seleção de mA automatizado (ORT) e sem filtração adicional para LFT e filtração adicional (1 mm Al + 0,1 mm Cu) para ORT. O tamanho de pixel de 0,139 mm para ORT fornece uma resolução máxima de 3,6 lp/mm. O tamanho do pixel de 0,159 mm para LFT fornece uma resolução máxima de 3,1 lp/mm.

Avaliadores Na parte experimental, as avaliações baseadas no observador foram realizadas uma vez por 3 avaliadores. O avaliador 1 era um cirurgião ortopédico pediátrico experiente (22 anos de prática), o avaliador 2 era um cirurgião ortopédico pediátrico experiente (16 anos de prática) e o avaliador 3 era um radiologista com 10 anos de prática. O avaliador 1 realizou todas as análises para as características físicas primárias. Para o 3DPS, as medidas de CA e a classificação de acordo com Nash e Moe (NM) foram realizadas três vezes em sessões únicas com pelo menos 1 semana de intervalo. Na parte clínica, as radiografias clínicas foram analisadas em sessão única pelos avaliadores 1 e 2. Os avaliadores desconheciam a identidade do paciente e as informações clínicas. Todas as avaliações de imagem foram realizadas em um sistema PACS (Impax 6.4.0, Agfa ® HealthCare, Mortsel, Bélgica) em uma estação de visualização de 3 megapixels pelos 3 avaliadores separadamente.

Parte 1. Avaliação da qualidade de imagem dos sistemas de imagem LFT e ORT O fantoma de tronco pediátrico O fantoma pediátrico de corpo inteiro "PBU-70" foi examinado radiograficamente quanto à qualidade da imagem. Escolhemos apenas o torso fantasma de uma criança de 4 anos com 105 cm de altura com medidas antropomórficas de corpo inteiro em tamanho real com substitutos de tecidos moles embutidos de um esqueleto sintético, pulmões, fígado, mediastino e rins (fantasma ).16 Realizamos 25 exames radiográficos com ambas as técnicas, onde o fantoma foi posicionado e reposicionado a cada registro.

Os dois modelos AIS impressos em 3D As radiografias dos dois 3DPSs com escoliose lombar pequena e grave foram registradas usando ambas as técnicas. Realizamos 1 conjunto de radiografias com ambas as técnicas. Os três avaliadores realizaram 3 medições de CA e NM com pelo menos 1 semana de intervalo. A confiabilidade inter e intraavaliador para os três avaliadores foi avaliada usando a análise de correlação interclasse, bem como a diferença média absoluta (MAD), erro padrão de medição (SEM) e gráficos de Bland-Altman para as diferenças médias com análise adicional para diferenças sistemáticas. Definimos a precisão da medição direta com um transferidor para fins médicos. Isso foi visto como uma medida substituta da precisão geral. O fantasma e 3DPSs são mostrados na Figura 1, e as radiografias são mostradas na Figura 2.

Figura 1. O fantasma pediátrico de corpo inteiro "PBU-70" e um dos dois modelos de escoliose impressos em 3D.

Figura 2. Radiografias usando o LFT (imagens mais escuras) e o ORT (imagens mais claras) dos modelos de escoliose impressos em 3D (quatro superiores à esquerda) e do fantasma (dois superiores à direita). Radiografias (TRO) de escoliose com regiões de interesse (abaixo à esquerda) e radiografias clínicas LFT (abaixo à direita).

Características físicas primárias da avaliação da qualidade da imagem: ruído, contraste e SNR Examinamos as características de imagem das radiografias LFT e ORT do fantoma e dos dois 3DPSs. Vinte e cinco radiografias consecutivas do fantoma usando ambas as técnicas foram avaliadas. As características físicas primárias objetivas foram o contraste, o ruído aleatório, a relação sinal-ruído e a relação contraste-ruído. O contraste foi definido como a diferença relativa de sinal entre os dois locais predefinidos da coluna vertebral óssea e o tecido adjacente adjacente da coluna vertebral, ou seja, uma região quadrada de interesse da coluna vertebral, onde os pedículos superior e inferior e as placas terminais foram incluídos , juntamente com uma região de interesse semelhante do tecido mole adjacente, onde nenhum tecido mole ósseo foi incluído (ver Figura 2). O ruído aleatório foi definido como as flutuações do sinal sobre a imagem quando exposta uniformemente, expressa pelo desvio padrão.14,17 SNR foi definido como a razão do sinal (definido como o sinal do objeto) dividido pelo desvio padrão (do fundo).17 O CNR foi definido como a razão do sinal (definido como a diferença do sinal do objeto e do fundo) dividido pelo desvio padrão (do fundo). A Figura 2 mostra essas regiões de interesse e as radiografias do simulador, os 3DPSs e as radiografias clínicas usando o LFT.

Métodos de avaliação da qualidade de imagem baseados no observador usando a visibilidade de estruturas anatômicas Por razões éticas, realizamos apenas avaliações baseadas no observador nas imagens do fantoma e dos 3DPSs, pois não queríamos expor os pacientes a exames duplos de ORT e LFT . Utilizamos dois métodos baseados no observador para comparação da qualidade da imagem, ou seja, pontuações dos critérios de imagem (ICS) e análise de gradação visual (VGAS).14,18 Comparamos uma imagem LFT de referência com todas as 25 imagens ORT, bem como uma imagem ORT com todas as 25 imagens LFS. As imagens de referência foram selecionadas aleatoriamente.14 Usando o ICS, o nível absoluto de qualidade de imagem de estruturas específicas foi determinado pela avaliação de uma estrutura específica comparada com a mesma estrutura na imagem de referência pelo observador; assim, o limiar de decisão do observador era constante. A tarefa do observador era decidir se a estrutura específica era reproduzida visualmente superior1 ou reproduzida visualmente inferior quando comparada à referência (0) (o critério). Calculamos o ICS para as vértebras lombares (L3) e torácicas (Th6) como ICS=∑Ii=1∑Cc=1 ∑Oo=1 Fi,c,o IxCxO onde Fi,c,o = cumprimento do critério c para imagem i e observador o. Fi,c,o = 1 se o critério c for atendido; caso contrário, Fi,c,o = 0, I = número de imagens, C = número de critérios e O = número de observadores. O número de imagens avaliadas para LFT e ORT foi 25 (I = 25), o número de avaliadores foi 3 (O = 3) e o número de critérios foi 6 para a coluna torácica e 7 para a coluna lombar (C = 6 para a coluna torácica e C = 7 para a coluna lombar) de acordo com os critérios CEC escolhidos.

Também classificamos a aparência usando o método VGA, graduando a visibilidade de estruturas anatômicas específicas entre as imagens das duas técnicas radiográficas de acordo com Månsson.18 A visibilidade foi graduada de acordo com uma escala de cinco níveis: visibilidade claramente inferior de uma estrutura específica na imagem em comparação com a mesma estrutura na imagem de referência (-2), ligeiramente inferior a (-1), igual a (0), ligeiramente melhor que (+1), ou claramente melhor que (+2). Calculamos o VGAS para as vértebras lombares (L3) e torácicas (Th6) como VGAS=∑Ii=1∑Ss=1 ∑Oo=1 Gi,s,o IxSxO onde Gi,s,o = graduação (-2, - 1, 0, +1 ou +2) para imagem i, estrutura s e observador o; I = número de imagens; S = número de estruturas; e O = número de observadores. O número de imagens avaliadas para LFT e ORT foi 25 (I = 25), o número de avaliadores foi 3 (O = 3) e o número de critérios foi 6 para a coluna torácica e 7 para a coluna lombar (C = 6 para coluna torácica e C = 7 para coluna lombar) de acordo com os critérios CEC escolhidos. As estruturas (vertebrais) específicas avaliadas estavam de acordo com as diretrizes europeias sobre Critérios de Qualidade para Imagens Radiográficas de Diagnóstico em 1990 e 1996.19-21 Os critérios da coluna lombar CEC, 1990, foram escolhidos para a avaliação torácica das imagens, pois focavam nas estruturas ósseas da coluna vertebral, bem como nos tecidos moles adjacentes. Para a avaliação lombar, foram escolhidos os critérios da coluna lombar CEC, 1996, por incluirem também a avaliação das articulações sacroilíacas.

Dose de radiação Os sistemas de registro de LFT e ORT mediram o produto dose-área (DAP) por um medidor de DAP integrado, e estes foram armazenados com as imagens. Cálculos de Monte Carlo usando software de dosimetria de raios X (PCXMC, versão 2.0; Stuk, Helsinque, Finlândia) foram utilizados para determinar as doses efetivas de radiação. Isso foi baseado no DAP registrado e no tamanho do fantoma do paciente principal, bem como nos parâmetros de exposição técnica e geométrica.

Parte 2: Avaliação de radiografias AIS usando o LFT para confiabilidade clínica Radiografias clínicas de rotina usando LFT A técnica fluoroscópica de baixa dose foi nosso método radiográfico clínico de rotina regular para AIS por 3 anos. Cento e trinta e seis pacientes adolescentes com AIS foram incluídos como participantes. A razão sexual F:M foi de aproximadamente 2:1. A idade média foi de 13,4 anos (intervalo 6-17). Recuperamos 342 imagens LFT de 136 pacientes com AIS. Dois avaliadores independentes realizaram mensurações de seis parâmetros radiográficos uma vez e separadamente, onde estavam cegos para os dados clínicos e avaliações anteriores. Os parâmetros foram o CA, o nível das vértebras superiores e inferiores usados ​​para determinar o CA, o NM e os ângulos de Metha nos lados esquerdo e direito nas vértebras do ápice. A Tabela 1 mostra as características radiográficas dos participantes. A Figura 2 ilustra as radiografias clínicas padrão LFT.

Tabela 1. Distribuição dos participantes segundo a classificação de King e Moe. Tipo 1: uma deformidade em forma de "S", em que ambas as curvas são estruturais e cruzam a CSVL (linha média), sendo a curva lombar maior que a curva torácica. Tipo 2: uma deformidade em forma de "S", em que ambas as curvas são estruturais e cruzam a CSVL, sendo a curva torácica maior ou igual à curva lombar. Tipo 3: curva torácica maior em que apenas a curva torácica é estrutural e cruza a CSVL. Tipo 4: longa curva torácica em forma de "C" na qual a quinta vértebra lombar está centrada sobre o sacro e a quarta vértebra lombar está inclinada na curva torácica. Tipo 5: curva torácica dupla.

Dextro convexo Sinistro convexo Tipo 1 7 29 Tipo 2 10 0 Tipo 3 24 5 Tipo 4 22 28 Tipo 5 2 1 Inclassificável 8 Análises estatísticas A confiabilidade foi avaliada pelo coeficiente de correlação interclasse (ICC). Na parte 1 dos dois modelos 3DPS, a confiabilidade inter e intra para CA e NM foram avaliadas usando um modelo misto de 2 vias para consistência para os 3 avaliadores para suas 3 medições separadas. A concordância foi definida como os gráficos MAD, SEM e Bland-Altman para as diferenças médias com análises adicionais de teste t unidirecional e regressão logística para diferenças significativas e sistemáticas, respectivamente. Na parte 2 da avaliação clínica, as medições individuais de CA e os outros 5 parâmetros radiográficos dos dois avaliadores foram avaliados usando um modelo misto de 2 vias de ICC para concordância absoluta para confiabilidade entre avaliadores.

A confiabilidade inter e intraavaliador avaliada pelo ICC foi considerada com os seguintes limites de concordância: ruim; 0,0-0,20 leve; 0,21-0,40 feira; 0,41-0,60 moderado; 0,61-0,80 substancial; e 0,81-1 quase perfeito. Testes t de amostras independentes ou testes não paramétricos de Mann-Whitney foram conduzidos para diferenças em SNR e CNR, diferenças na qualidade da imagem e dose de radiação. Isso dependia se a distribuição normal estava presente. Isso foi testado pelos testes Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk e avaliação de gráficos QQ. Consideramos um valor de p < 0,05 como resultado significativo. O ICC e outras avaliações estatísticas foram realizadas usando o IBM SPSS Statistics, versão 22 (IBM©, Chicago, Illinois, EUA).