Effetto degli algoritmi iterativi sulla rilevabilità dei bassi contrasti in TC Multi-DetettoreEffetto degli algoritmi iterativi sulla rilevabilità dei bassi contrasti in TC Multi-Detettore

Autore: Dott.ssa Noemi Di Gravina

Introduzione: I moderni scanner tomografici Multi-Detettore (MDCT) hanno permesso un utilizzo molto più esteso della TC negli ultimi anni, dovuto alla breve durata dell’esame. Tuttavia, a questa crescente diffusione, si associa un conseguente aumento della dose radiante assorbita dai pazienti. Per far fronte a questo aumento dell’esposizione alle radiazioni, i produttori degli scanner TC hanno sviluppato e implementato le proprie tecniche di riduzione della dose.

Obiettivi: Il duplice obiettivo che si vuole perseguire con questo elaborato consiste nel verificare che l’introduzione dell’algoritmo Adaptive Iterative Dose Reduction 3D (AIDR) determini una riduzione della dose radiante, mantenendo la stessa qualità dell’immagine; il secondo consiste nell’ implementazione di un protocollo a bassa dose per la rilevabilità delle lesioni epatiche con l’utilizzo di un fantoccio stampato in 3D.

Materiali e metodi: Sono stati raccolti retrospettivamente 48 casi di pazienti, di età media 64 anni, che si sono sottoposti ad esami TC addome o torace-addome. Per ciascuno di essi sono stati misurati densità media e deviazioni standard del parenchima epatico, in fase basale e portale, CTDIvol e DLPtot.  Dall’ analisi delle densità medie e delle SD si è stimata la densità in HU di un parenchima acquisito senza (circa 60 HU) e con mdc (circa 120 HU). Il fantoccio 3D utilizzato, che simula un fegato cavo in dimensioni reali, è stato realizzato con una stampante MakerBot Replicator. Successivamente si è deciso di simulare 3 lesioni ipodense e 3 iperdense, di forma ovoidale e di dimensioni 3.5×4 cm con spessore 2 cm, congelate e rivestite con pellicola trasparente. Per le lesioni ipo e iperdense, invece, è stata determinata una variazione di HU rispettivamente di -10 HU e +10 HU. Le soluzioni di riempimento sia del parenchima che delle lesioni per ottenere le HU predeterminate sono state ricavate utilizzando soluzione fisiologica e mdc (Ultravist), a diverse concentrazioni. Le lesioni  sono state poi fissate all’interno del fantoccio con la colla a caldo e in posizioni differenti. In seguito è stato riempito il fantoccio, mediante due fori predisposti, con la soluzione preparata. Per poter simulare l’attenuazione del paziente, il fantoccio è stato inserito su un supporto in un contenitore di plastica, riempito con acqua. Per l’ acquisizione tomografica è stato impiegato lo scanner Toshiba Aquilion 64, implementato con il software AEC Exposure3D. Le immagini del fantoccio sono state così acquisite fissando prima la tensione del tubo e variando i valori di corrente del tubo, e dopo fissando la corrente e variando la tensione. Le acquisizioni sono state ricostruite con FBP, AIDR standard e AIDR strong. Per valutare la qualità delle immagini si è deciso di utilizzare il software open source ImageJ. Infine, per ogni scansione di acquisizione sono state create due ROI di 15 mm di diametro, una posizionata sulla lesione maggiormente individuabile (ipodensa), e una posizionata in un’area del fantoccio uniforme. Per l’analisi di ciascuna scansione sono state selezionate 5 slices consecutive, centrate sulla slice centrale della lesione ipodensa valutabile. Con l’utilizzo delle ROI create, sono stati misurati l’MRV (Mean Roi Value) della lesione ipodensa, l’MRV e le SD del background del fantoccio, ed è stata calcolata la media tra questi valori al fine di calcolare SNR, SDNR e rumore per ciascuna acquisizione.

Risultati e discussione: Dai dose report degli esami ricostruiti senza e con AIDR, sono stati ricavati i valori di CTDIvol e DLP medi per la singola serie acquisita. Confrontando i valori ottenuti con quelli riportati in letteratura è evidente come i valori raccolti risultino di gran lunga più alti di quelli previsti. Tuttavia, dall’ analisi di questi valori si evince che l’utilizzo dell’algoritmo iterativo AIDR 3D permette la riduzione dei valori di CTDIvol di circa il 14% e DLPtot di circa l’ 1% e, di conseguenza, della dose radiante al paziente. Per quest’ultimo valore dosimetrico si consideri che alcuni pazienti si sono sottoposti ad un esame TC addome e altri ad un esame TC torace-addome. Inoltre, rispetto alla FBP, l’utilizzo di un algoritmo iterativo come l’AIDR 3D permette, indipendentemente dai mA impiegati, di ridurre il rumore esaltando il SNR, e soprattutto il SDNR, legato alla rivelabilità dei bassi contrasti. Risultati analoghi sono stati trovati anche per gli altri protocolli di acquisizione studiati.

 

 
Conclusioni: Dopo l’introduzione dell’AIDR 3D, sul campione analizzato si è dimostrata una riduzione della dose. Tuttavia è emerso come sia necessaria una revisione dei protocolli per ridurre ulteriormente la dose negli esami addome. A tal fine l’analisi delle immagini del fantoccio acquisite con diversi protocolli e ricostruite con diversi algoritmi ha consentito di individuare un protocollo in grado di mantenere, se non migliorare, la qualità dell’immagine riducendo la dose al paziente. Con il nuovo protocollo proposto si stima di ridurre la dose al paziente del 30%. Infine, considerando che la qualità dell’immagine è stata valutata solo attraverso metriche quantitative, come il rumore e il SDNR, che con l’avvento degli algoritmi iterativi non risultano più sufficienti, si potrà pensare di adottare, in futuro, anche le metriche qualitative descrivendo la capacità di un osservatore, in questo caso il medico radiologo, di riconoscere o meno la presenza di lesioni al variare dell’intensità dell’AIDR.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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