UNIVERZA V LJUBLJANI ZDRAVSTVENA FAKULTETA
RADIOLOŠKA TEHNOLOGIJA, 1. STOPNJA
Tjaša Burica, Patricija Mohorko
ANGIOGRAFIJA PLJUČNIH ARTERIJ Z DVOSPEKTRALNO RAČUNALNIŠKO
TOMOGRAFIJO
diplomsko delo
ANGIOGRAPHY OF PULMONARY ARTERIES WITH DUAL ENERGY COMPUTED TOMOGRAPHY
diploma work
Mentorica: viš. pred. Tina Starc
Somentor: Aleš Kaučič dipl. inž. rad.
Recenzentka: viš. pred. mag. Mojca Medič
Ljubljana, 2021
ZAHVALA
Zahvala gre mentorici viš. pred. Tini Starc za podporo in strokovni pregled diplomskega dela. Zahvaljujeva se tudi somentorju Alešu Kaučiču za potrpežljivost, strokovno vodenje in pomoč pri pisanju diplomske naloge. Hvala viš. pred. mag. Mojci Medič za recenziranje.
IZVLEČEK
Uvod: Dvospektralno slikanje je sodoben način zajemanja podatkov, s katerim dobimo dve seriji CT slik istega preiskovanega področja telesa. Pridobimo jih tako, da izbrano anatomsko področje slikamo z višjo in z nižjo napetostjo. Obstaja več tehnik in načinov DECT slikanja, ki se razlikujejo glede na proizvajalca. DECT se uporablja za različne diagnostične namene, med drugim tudi za diagnosticiranje pljučne embolije. Namen: Cilji diplomskega dela so ugotoviti, ali je doza pri DECTA višja ali enaka kot pri klasični CTA, preveriti kakšna količina KS se aplicira za tovrstno preiskavo in pridobitve DETCA. Metode dela: Uporabili smo deskriptivno oz. opisno metodo dela in metodo sistematičnega pregleda literature. Strokovne članke in raziskave o uporabi DECT slikanja in angiografskih preiskav pljučnih arterij za odkrivanje pljučne embolije smo iskali na bibliografskih podatkovnih bazah COBISS, Pub Med CENTRAL, Medline, DiKUL, Science Direct, CINAHL ter Springel Link. Iskanje izvedli s slovenskimi in angleškimi ključnimi besedami. Rezultati:
Po pregledu sedmih podatkovnih baz smo dobili skupno 379 zadetkov. Ti zadetki so ustrezali zastavljenim vključitvenim in izključitvenim kriterijem. Na koncu smo 49 člankov podrobno prebrali in izključili tiste, ki niso odgovarjali na naš raziskovalni cilj. Za pisanje diplomskega dela smo v sistematični pregled vključili 16 dokumentov. Razprava in zaključek: Ugotovili smo, da je prejeta doza odvisna od optimizacije protokolov in da lahko z DECT slikanjem dosežemo enako ali celo nižjo dozno obremenitev za pacienta. Podobno velja za količino KS, ki je pri dvospektralnem slikanju lahko manjša kot pri klasični CTA. Glavne pridobitve DECTA pa predstavljajo različne rekonstrukcije, kot so perfuzijske in ventilacijske mape, VNC in VMI.
Ključne besede: CTA, DECTA, pljučne arterije, pljučna embolija
ABSTRACT
Introduction: Dual-energy computed tomography acquires two simultaneous datasets of the same anatomical structures, at different x-ray energy levels. There are different technical approaches for DECT scanning, specified by the manufacturer. In clinical practice DECT is used for diagnosing different types of pathology, such as pulmonary embolism. Purpose:
The purpose of our diploma work is to find out, if is the radiation dose of DECTA higher or equivalent to conventional CTA, what quantity of iodine contrast medium is used for DECTA and what advantages offers DECTA. Methods: We used a descriptive research method and did a systematic literature review. We searched for articles about DECT and pulmonary angiography for diagnose pulmonary embolism. We reviewed the following databases: COBISS, Pub Med CENTRAL, Medline, DiKUL, Science Direct, CINAHL and Springel Link. All documents were searched with key words in Slovene and English language. Results: After review of seven databases, we found 379 useful documents. We reduced selection to 49 articles and then excluded documents, which weren't answering to our goals. In diploma work we presented results of only 16 suitable articles. Discussion and conclusion: Based on the analyzed articles we found out, that radiation dose depends on protocol optimization, but DETCA has comparable or even reduced radiation dose than convencial CTA. Also used quantity of iodine contrast medium can be lower for DECTA in comperison to CTA. Main advantages of DECTA are image reconstructions, like pulmonary perfusion and ventilation maps, VNC and VMI.
Keywords: CTA, DECTA, pulmonary arteries, pulmonary embolism
KAZALO VSEBINE
1 UVOD ... 1
1.1 Teoretična izhodišča ... 2
1.1.1 ANATOMIJA PLJUČ ... 2
1.1.2 PLJUČNA EMBOLIJA ... 3
1.1.3 RAČUNALNIŠKA TOMOGRAFIJA ... 4
1.1.3.1 DECT ... 6
1.1.3.2 CTA PA ... 10
1.1.3.2.1 Komponente DE CTA PA preiskave ... 11
1.1.3.3 Perfuzija ... 15
1.1.3.4 Ventilacija ... 16
1.1.3.5 Virtualna monokromatska slika ... 17
1.1.3.6 Virtualna nativna slika ... 18
2 NAMEN ... 19
3 METODE DELA ... 20
4 REZULTATI ... 22
4.1 Potek izbire dokumentov ... 22
4.2 Rezultati analize ... 24
4.2.1 Doza ... 28
4.2.2 Količina KS ... 29
4.2.3 Pridobitve DECTPA ... 31
4.2.4 Primer DECTA pljučnih arterij iz klinične prakse ... 34
5 RAZPRAVA ... 37
6 ZAKLJUČEK ... 40
7 LITERATURA IN DOKUMENTACIJSKI VIRI ... 41
KAZALO SLIK
Slika 1: DE #PP DE_Thorax 1.0 Qr40 3 A_90kV ... 11
Slika 2: DE #PP DE_Thorax 1.0 Qr40 3 B_Sn150kV ... 12
Slika 3: DE_Thorax 1.0 Br40 3 F_0.6 ... 13
Slika 4: Perfuzijske slike ustvarjene iz serije slik A in B ... 14
Slika 5: Virtualna monoenergijska rekonstrukcija 50 KeV ... 15
Slika 6: Prikaz poteka zbiranja dokumentov ... 23
Slika 7: Primerjava stopnje atenuacije v pljučnem deblu na rekonstruirani monokromatski seriji slik (slika A) in na seriji mešanih slik (slika B). ... 35
Slika 8: Primerjava slike pljučnega ožilja in perfuzijske mape. Slika A prikazuje serijo mešanih slik, na kateri so v pljučnih arterijah vidni trombi. Slika B prikazuje perfuzijsko mapo istega področja na kateri so vidni segmenti z izpadom perfuzije. ... 36
Slika 9: Prikaz perifernih segmentov pljučnih arterij na seriji mešanih slik (slika A) v pimerjavi s serijo monoenergijskih slik (slika B). ... 36
KAZALO TABEL
Tabela 1: Tabela literature za analizo rezultatov ... 24
SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC IN OKRAJŠAV
2D Dvodimenzionalno
3D Trodimenzionalno
ALARA (ang. As Low As Reasonable Achievable); tako nizko kot je razumno dosegljivo
CT (ang. Computed Tomography); računalniška tomografija CTA (ang. Computed Tomography Angiography); računalniško
tomografska angiografija
DE CTPA (ang. Dual Energy Computed Tomography Pulmonary Angiography);
dvospektralna računalnika tomografija pljučnih arterij DECT (ang. Dual Energy Computed Tomography); dvospektralna
računalniška tomografija
DSCT (ang. Dual Source Computed Tomography); računalniška tomografija z dvema izvoroma
EKG Elektrokardiogram
FOV (ang. Field Of View); pregledovalno polje HIV Humani imunodeficientni virus
HU (ang. Hounsfield units); Hounsfieldove enote
ITM Indeks telesne mase
KS Kontrastno sredstvo
MEI (ang. Mono Energetic Image); monoenergijska slika
MinIP (ang. Minimum Intensity Projection), projekcija minimalne intenzitete MIP (ang. Maximum Intensity Projection); projekcija maksimalne
intenzitete
MPR (ang. Multiplaner Reformated Reconstruction); multiplanarna reformacija
RSŠ Razmerje signal-šum
RTG p.c. (ang. Rentgenogram of Pulmo and Cor); rentgen prsnega koša SECT (ang. Single Energy Computed Tomography), monoenergijska
računalniška tomografija
SSCT (ang. Single Source Computed Tomography); računalniška tomografija z enim izvorom
SSD (ang. Smooth Signed Distance Surface Reconstruction); 3D rekonstrukcija površine
UZ Ultrazvok
VMC (ang. Virtual Monoenergetic Image); virtualno monokromatska slika VNC (ang. Virtual Non-contrast Image); virtualno neobarvana slika VRT (ang. Volume Rendering Technique); tehnika upodabljanja volumna
1
1 UVOD
Pljučna embolija je lahko življenjsko ogrožujoča bolezen in enako pogosto prizadene tako ženski kot moški spol. Imenujemo jo tudi trombembolija, saj tromb, ki povzroči zamašitev arterije ne nastane v pljučnih arterijah, ampak tja pripotuje iz perifernega ožilja spodnjih okončin. Pljučna embolija je lahko asimptomatska, sicer pa so njeni najpogostejši simptomi dispneja, bolečina v prsnem košu in tahipneja. Diagnosticiranje je podprto z ocenjevalnimi lestvicami, biokemičnimi markerji, D dimerjem in radiološkimi preiskavami, med katerimi ima glavno vlogo CT angiografija pljučnih arterij (Koželjnik, Marinšek, 2018).
CT angiografija pljučnih arterij je najzanesljivejša metoda za diagnosticiranje pljučne embolije in se izvaja s CT napravo, v kateri je nameščena rentgenska cev, ki proizvaja žarke X, njihovo oslabitev oz. stopnjo absorpcije v telesu pa zazna nasproti ležeč detektor. Med 360° kroženjem cevi in detektorja okoli pacienta, zajamemo veliko projekcij iz katerih rekonstruiramo CT slike, ki jih lahko naknadno obdelujemo (Brezovnik, 2012). CTA preiskavo izvedemo z aplikacijo kontrastnega sredstva, s katerim prikažemo morebitne zamašitve pljučnih arterij. Za optimalno CT angiografijo moramo v veno, najpogosteje v kubitalno veno, injicirati ustrezno količino jodnega kontrastnega sredstva in podatke zajemati v ustreznem časovnem intervalu, da dosežemo ustrezno obarvanost arterij (Albrecht et al., 2016). Z razvojem naprednejših in zmogljivejših CT naprav so se pojavili novi načini slikanja. Eden od teh je spektralno slikanje z dvema različnima energijama (Dual Energy Computed Tomography).
Dvospektralno slikanje oz. slikanje z dvema različnima energijama (ang. DECT – Dual Energy Computed Tomography) so raziskovali že v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja.
Zaradi tehničnih omejitev, kot so nizka ločljivost, slabo razmerje signal-šum in visoke doze, sta razvoj in uporaba takšnega načina slikanja zastala. Z letom 2006, ko je bil predstavljen CT aparat z dvojnim virom (ang. DSCT- Dual Source Computed Tomography), proizvajalca Siemens Healthcare (Somaton Definition), ki je dvospektralno slikanje izvajal z dvema rentgenskima cevema, se je zanimanje za DECT naglo povečalo (Johnson, Kalender, 2011).
Nenehen razvoj tehnologije vse bolj dopolnjuje in izpopolnjuje tehnike slikanja, kar se v CT diagnostiki odraža z večjo specifičnostjo in senzitivnostjo preiskav. V okviru diplomske naloge smo tako ugotavljali, kakšen je doprinos DE CTA pljučnih arterij pri diagnosticiranju pljučne embolije, ki se po rezultatih raziskav vse bolj uveljavlja kot alternativa klasični CTA preiskavi.
2
1.1 Teoretična izhodišča
V teoretičnih izhodiščih bomo povzeli anatomijo pljuč in eno od urgentnih stanj v torakalni diagnostiki - pljučno embolijo. Nato bomo obrazložili osnovni princip delovanja računalniške tomografije, način zajemanja podatkov, ter prednosti in slabosti računalniške tomografije. Na koncu bomo predstavili dvospektralno računalniško tomografijo. Dotaknili se bomo temeljev dvospektralnega slikanja, opisali različne tehnike pridobivanja slik in opisali angiografsko preiskavo z dvospektralno računalniško tomografijo, kjer bomo predstavili nadaljnje obdelave podatkov oz. možne rekonstrukcije.
1.1.1 ANATOMIJA PLJUČ
Pljuča so parenhimski organ stožčaste oblike, v katerem poteka izmenjava kisika in ogljikovega dioksida med zrakom in krvjo. Širši spodnji del imenujemo pljučna baza in meji na diafragmo, zgornji, ožji del pa je pljučni vrh, ki se konča v nadključnični kotanji. Prsni koš zapolnjujeta levo in desno pljučno krilo, med katerima je medpljučje oz. mediastinum.
Tam se nahajajo srce, velike žile, sapnik, požiralnik, bezgavke in živci. Respiratorni sistem sestavljajo nosna in ustna votlina, žrelo, grlo, sapnik, dve glavni sapnici, reženjske in segmentalne sapnice ter bronhioli, ki se preko alveolarnih duktusov nadaljujejo v pljučne mešičke (alveole). Lobarna zgradba pljuč predstavlja delitev desnega pljučnega krila na tri režnje (zgornji, srednji, spodnji), levega krila pa na dva režnja (zgornji in spodnji).
Bronhopulmonalna segmentalna delitev pljuč je posledica razdelitve dihalnih poti v bronhuse, ki skupaj z vejami pljučnih in bronhialnih arterij, z mezgovnicami ter živci, predstavljajo segment kot najmanjši, funkcionalno samostojen odsek pljuč. Pljuča imajo nutritivni krvni obtok, kjer bronhialne arterije in vene skrbijo za prehrano pljuč, in funkcionalni oz. mali krvni obtok, ki služi izmenjavi plinom. Mali krvni obtok tvorijo pljučno deblo, ki se začne v desnem srčnem prekatu in se pod aortnim lokom razdeli na levo (krajšo) in desno (daljšo) pljučno arterijo, vsaka od njiju pa se v pljučnem krilu razveji na več vej. Pljučni arteriji iz desnega srca prenašata deoksigenirano kri v pljuča oz. v alveole, kjer se obogati s kisikom. Oksigenirano kri nato iz alveolarnih kapilar v levi preddvor srca drenirajo štiri pljučne vene, od tega dve iz levega pljučnega krila in dve iz desnega (Čebašek, 2012).
3
1.1.2 PLJUČNA EMBOLIJA
O pljučni emboliji govorimo, kadar pride do zamašitve pljučnih arterij. Najpogosteje zaporo povzročijo strdki, ki po krvi pripotujejo iz globokih ven spodnjih okončin, redkeje zgornjih okončin ali male medenice. Zagozdijo se v križišču vej pljučne arterije oz. tam, kjer žila postane ožja od premera strdka, in tako delno ali popolnoma zamaši pljučno arterijo ter prepreči pretok krvi v pljuča. Strdki v venah nastajajo kot posledica sprememb v krvi (koagulabilnost), stenah žil ali krvnem pretoku (venska staza pri nepokretnih pacientih).
Dejavniki tveganja za nastanek pljučne trombembolije so lahko prirojene motnje strjevanja krvi, lahko pa so posledice pridobljenih dejavnikov, na primer predhodne venske tromboze, poškodb, operacij, kajenja, starost nad 60 let … (Čebašek, 2012; Marin, 2010).
Prizadetost pljučnega krvnega pretoka je odvisna od števila in velikosti embolov in od kardiopulmonalne rezerve. Zapora pljučne arterije povzroči slabšo izmenjavo plinov oz.
hipoksijo, medtem ko predihanost (ventilacija) pljuč ostaja nespremenjena. Kadar je zamašena ena ali več pljučnih arterij, je desni prekat bolj obremenjen kot sicer, saj želi zagotoviti zadosten pretok krvi skozi ostale pljučne arterije. Posledično pride do znižanja minutnega volumna levega prekata, kar vodi v šok. Pri pljučni emboliji je potencialna smrtnost večja, kadar je prizadetih vsaj 30 % pljučnih arterij (Marin, 2010; Blinc et al, 2018).
Pljučna embolija ima zelo neznačilno klinično sliko. Odvisna je namreč od obsega embolije in splošnega kardiopulmonalnega stanja kar pomeni, da lahko poteka brez opaznih simptomov, lahko pa vodi v obstruktivni šok. Velikokrat je povezana z vensko trombozo, saj se pljučna embolija kot njen zaplet pojavi v 3-7 dneh. Glede na stopnjo prizadetosti bolnike s pljučno embolijo razvrščamo v tri skupine: bolnike z visokim tveganjem, z zmernim in z nizkim tveganjem. Kot že samo ime skupin nakazuje, se skupine pacientov delijo po izrazitosti kliničnih znakov in posledično stopnjo ogroženosti (Blinc et al., 2018).
Diagnosticiranje pljučne embolije je zaradi običajno ne izrazite klinične slike zahtevno.
Zdravniki najprej skušajo oceniti verjetnost pljučne trombembolije s pomočjo ocenjevalnih lestvic (točkovnikov) oz. predtesti. Pomemben pokazatelj je tudi vrednost D-dimera (razgradni produkt fibrina) v krvi. Ta nastaja s trombolizo in čeprav je v krvi vedno prisoten, ga pri pljučni emboliji zaznamo v večjih količinah. Povečane vrednosti D-dimera se pojavijo tudi pri vnetjih ali poškodbah, zato ni popolnoma zanesljivo merilo. Kljub temu je verjetnost pljučne embolije zelo majhna, če je njegova vrednost pod mejno vrednostjo. Z biokemičnimi markerji (NT-proBNP in tropin) lahko ocenjujejo, kakšna je obremenitev srca. Od diagnostičnih slikovnih preiskav je ob sumu na pljučno embolija metoda izbora CTA, saj
4
zelo dobro prikaže prizadetost srca, predvsem pa trombe v pljučnih arterijah, vendar to ne velja v primeru periferne pljučne embolije. Druge preiskave, ki se še izvajajo so scintigrafija pljuč (ventilacijska in perfuzijska), redkeje pljučna angiografija (Blinc et al., 2018; Čebašek, 2012).
Cilj zdravljenja pljučne embolije je doseči dober pretok krvi in izmenjavo plinov, razgradnjo trombov ter preprečitev ponovitve bolezni. Pristopi se sicer razlikujejo glede na skupino prizadetosti pacientov, ampak je vsem skupno antikoagulacijsko zdravljenje, dodajanje kisika in infuzija tekočine, pomembno pa je tudi, da pacienti mirujejo. Najbolj ogrožene bolnike s pljučno embolijo se zdravi s trombolizo (raztapljanje strdkov) ali trombektomijo (fizično odstranitvijo strdka; operativno ali katetrsko), pri ostalih pacientih si zdravniki pomagajo s točkovalniki, kateri jih vodijo čez metode zdravljenja (Blinc et al., 2018;
Čebašek, 2012; Marin, 2010).
1.1.3 RAČUNALNIŠKA TOMOGRAFIJA
Računalniška tomografija (CT- ang. Computed Tomography) je radiološka diagnostična metoda, s katero pridobimo digitalne prečne (transverzalne) slike objekta oz. človeškega telesa. Klasičen CT aparat je sestavljen iz rentgenske cevi, detektorja, premikajoče mize in sistema za zajemanje podatkov. Ključna je povezava CT naprave z visoko zmogljivim računalnikom, kjer se izvajajo nadaljnje obdelave podatkov. Princip zajemanja CT slike temelji na rotaciji rentgenske cevi in nasproti ležečega detektorja okoli pacienta, ki se z mizo premika skozi gantry. Na tak način med eno 360° rotacijo iz različnih kotnih položajev pridobimo več prečnih projekcij objekta. Bistveno razliko med CT slikanjem in klasičnimi rtg preiskavami predstavlja 3D prikaz človeškega telesa. To storimo z dodajanjem volumna klasični 2D matriki pikslov na digitalni sliki in tako dobimo matriko vokslov. Ti so na slikah predstavljeni z različnimi stopnjami sivin, ki odražajo stopnjo atenuacije rentgenskih žarkov v telesu. Oslabitev kvantov sevanja v cm tkiva opisujemo z linearnim oslabitvenim koeficientom (µ), te meritve pa se izražajo s CT števili, ki so razvrščena po Hounsfieldovi lestvici. Omogočen je pregled slikanega področja v treh standardnih ravninah - sagitalni, koronalni ter transverzalni, lahko pa si izbiramo poljubne ravnine. Možne so tudi rekonstrukcije, kot na primer MIP (ang. Maximum Intensity Projection - projekcija maksimalne intenzitete), MinIP (ang. Minimum Intensity Projection - projekcija minimalne intenzitete), MPR (ang. Multiplaner Reformated Reconstruction - multiplanarna reformacija), SSD (ang. Smooth Signed Distance Surface Reconstruction - 3D
5
rekonstrukcija površine) in VRT (ang. Volume Rendering Technique - tehnika upodabljanja volumna) (Cantatore, Müller, 2011; Mišič, 2019).
Z nastavitvijo napetosti (kV) ter produkta toka in časa (mAs) v cevi, vplivamo na energijo rentgenskih žarkov in tudi na količino fotonov, ki med preiskavo vstopajo v telo. Naloga detektorja je zaznavanje stopnje atenuacije žarkov v telesu. Absorpcija rentgenskih fotonov je odvisna od debeline in gostote objekta, vrstnega števila elementov iz katerih je sestavljeno tkivo in napetosti slikanja. Slednja sta povezana s tremi fizikalnimi procesi. Prvi pojav je t.i.
comptonov efekt, ki je pogostejši pri elementih z nižjim atomskim številom in pri slikanju z višjimi napetostmi. Gre za nastajanje sipanih fotonov, ki zadevajo detektorje pod nepravim kotom, kar pomeni slabšanje kontrastne ločljivosti slike. Druga oblika sipanja fotonov predstavlja koherentno sipanje, ki prav tako zmanjšuje kvaliteto slike. Tretji pojav je fotoelektrični efekt, ki predstavlja popolno absorpcijo rentgenskih fotonov v telesu, pri čemer ne nastajajo sipani fotoni. Pogosteje se pojavlja pri kombinaciji visokega vrstnega števila in nižjo napetostjo slikanja. Za standardno CT slikanje se uporablja napetost 120 kV, saj je takrat zagotovljena prodornost omenjenih žarkov skozi vsa tkiva v telesu in od predstavljenih fizikalnih procesov, prevladuje comptonovo sipanje (Cantatore, Müller, 2011; Johnson, 2012).
Razvoj CT tehnologije, ki ga sicer opredeljujemo s šestimi generacijami, je skozi leta izboljšal načine zajemanja podatkov. Izpostavimo lahko uvedbo spiralnega slikanja, ki je vpeljal 3D rekonstrukcije slik, večvrstičnih detektorjev, hitrejšega skeniranja, pa tudi namestitev dveh rentgenskih cevi in detektorjev v en CT aparat. Ob tehnološkem napredku ne smemo zanemariti vse bolj zmogljivih računalnikov, ki pomembno vplivajo na obdelavo podatkov. Programske opreme ponujajo vse več rekonstrukcij, s katerimi še bolj nazorno in natančno prikazujemo človeško telo. Obenem imajo tudi večje kapacitete shranjevanja datotek z nizi CT slik (Mišič, 2019; Cantatore, Müller, 2011).
CT slikanje je v klinični praksi zelo uveljavljeno, saj je izvedba teh diagnostičnih preiskav hitra in cenovno bolj dostopna, kot na primer slikanje z MR. Pomembna lastnost CT preiskav predstavljajo hiter in natančen zajem podatkov na neinvaziven način. Glavne prednosti CT slik so dobra kontrastna in prostorska ločljivost in številne možnosti analize podatkov, ki jih omogočajo napredna programska orodja. Hkrati kovinski vsadki ne predstavljajo kontraindikacije za slikanje kot na primer pri MR. Glavna slabost CT slikanja je prejeta doza sevanja, zato se pri nosečnicah in otrocih uporabijo dodatna orodja za zniževanje doze, če so nam na voljo, ali pa se izvede alternativna diagnostična preiskava, kot na primer MR. Pri vsakem CT slikanju upoštevamo načelo ALARA in stremimo k temu, da z najnižjo dozo
6
ustvarimo diagnostično uporabne slike. Za izboljšanje prikaza struktur se pri CT slikanju uporabi KS na osnovi joda, ki lahko izzove neželene reakcije. Hkrati pa je CT tako kot ostale tehnike slikovne diagnostike, občutljiv na različne artefakte, ki lahko nastanejo med slikanjem in močno zmanjšajo diagnostično uporabnost slik (Mišič, 2019).
1.1.3.1 DECT
Dvospektralno ali dvoenergijsko CT slikanje je sodoben način zajemanja podatkov, ki se s pridom uporablja v diagnostične namene. Rezultat takšnega slikanja sta dve seriji CT slik istega preiskovanega področja telesa, ki ju pridobimo z uporabo nizke in visoke napetosti (Grajo et al., 2016).
Načinov spektralnega slikanja je več, pravzaprav šest. V klinični uporabi so najbolj razširjeni trije, slikanje s hitrim preklapljanjem napetosti, slikanje z večplastnim detektorjem in ustvarjanje dvospektralnih slik z dvema cevema in dvema detektorjema. Eden izmed preostalih načinov dvospektralnega slikanja je počasno preklapljanje napetosti rentgenske cevi (ang. slow kV switching), ki se zaradi številnih pomanjkljivosti ne uporablja. Čez isto preiskovano področje je namreč potrebno narediti dve zaporedni spirali ali sekvenci, kar privede do dolgega časovnega zamika med pridobivanjem podatkov, to pa na slikah povzroči artefakte zaradi premikanja. Takšen način pridobivanja podatkov je primeren za nedinamične preiskave, kjer ne apliciramo KS, torej za oceno ledvičnih kamnov in za oceno kosti. Naslednja tehnika je hitro preklapljanje napetosti rentgenske cevi (ang. Fast kV switching), kjer se med rotacijo spreminja napetost v cevi. Napetost v cevi sledi pulzirajoči krivulji, podatki pa se zajemajo dvakrat za vsako projekcijo, enkrat z visoko napetostjo in drugič z nižjo. Glavna prednost te konfiguracije je v cenejši sestavi, slabost pa je počasnejše zajemanje podatkov. Ker se podatke zajema s spreminjanjem napetosti cevi v isti rotaciji, bo zaradi dodatnih projekcij čas rotacije daljši za 50 %. Pomembna pomanjkljivost tega načina slikanja je, da spektralna razlika med energijama ne ustreza toku cevi. Zaradi omejitev v prilagajanju toka, je jakost signala pri nižji energiji precej slabša kot pri višji. To pomeni, da je število fotonov pri nižji energiji precej manjše od števila fotonov pri višji energiji. Te omejitve ne moremo popolnoma premagati niti s prilagoditvijo mAs nastavitev.
Spreminjanje toka s takšno hitrostjo kot poteka spreminjanje napetosti ni mogoče, zato je količina fotonov pri 80 kV veliko nižja kot pri 140 kV. Za uravnavanje doze pri nizkih in visokih kV, je za vsako projekcijo pri 140 kV potrebno narediti vsaj dve dodatni projekciji z 80 kV. Zaradi tega je skupno število 140 kV projekcij zmanjšano, kar lahko povzroči
7
napake pri vzorčenju podatkov in poslabša prostorsko ločljivost. S twin beam opisujemo način DE slikanja, kjer cev deluje s 120 kV, ločevanje na spekter z nižjo in višjo energijo pa poteka s pomočjo filtrov. Filter je v ohišje kolimatorja nameščen tako, da filtrira snop v z smeri, razdeljen pa je na dva dela. Ena polovica detektorja se obseva s snopom, ki je filtriran s kositrom. Kositer izloči fotone z nizko energijo in spekter snopa se pomakne k višji povprečni energiji. Druga polovica detektorja se obseva z delom snopa, ki je filtriran s filtrom iz zlata. K rob zlata je pri 80,7 KeV, zato se spekter snopa premakne k nižji povprečni energiji. Ker podatke zajemamo v eni spirali, je glavna prednost tega načina dobra časovna ločljivost. Slabost tega načina slikanja pa je slabo ločevanje spektrov. Hkrati se zaradi dodatne filtracije zmanjša število fotonov, kar poslabša tudi kontrastno in prostorsko ločljivost slike. Naslednji način pridobivanja DE slik je slikanje s pomočjo večplastnega detektorja. Ta pristop je popolnoma drugačen od ostalih, ker ločevanje spektrov opravi detektor, ki je sestavljen iz dveh plasti. Vsaka od plasti ima drugačno občutljivost za različne energije, ki je določena z materialom, iz katerega je sestavljen scintilacijski detektor.
Detektor je zgrajen iz dveh scintilacijskih plasti; zgornji sloj je lahko iz ZnSe ali CsI, spodnji iz Gd2 O2S. Rentegnska cev deluje z eno napetostjo, s 120 kV ali s 140 kV. Zgornja plast detektorja absorbira fotone z nižjo energijo, spodnja pa fotone z višjo. Glavna prednost tega načina je hitrost zajemanja podatkov, kar zmanjša prisotnost artefaktov. Pomembna slabost tega načina pa je slabo spektralno ločevanje, ker zgornja plast detektorja absorbira tudi nekaj fotonov višje energije in zato se spektra precej prekrivata, kar močno omeji spektralni kontrast. Za boljše ločevanje spektrov je potrebno povišati dozo. Dvospektralno slikanje se lahko izvaja tudi s CT napravami, ki imajo dve rentgenski cevi in dva detektorja. Ena cev deluje z nižjo napetostjo, druga z višjo. V drugi cevi lahko z uporabo dodatnega kositrnega filtra ustvarimo bolj homogen spekter fotonov, ker s filtrom izločimo nizko energijske fotone. Uporaba dveh ločenih cevi ima več prednosti. Prva je ta, da se napetost in tok vsake od cevi lahko nastavita ločeno. S tem lahko dosežemo dovolj veliko razliko v energijah spektrov in zagotovimo zadostno število fotonov iz vsake od cevi. Slabost takšne konfiguracije je tehnična zahtevnost, kar podraži sistem, hkrati pa je prostor v gantriju omejen, zato je detektor druge cevi manjši, kar zmanjša slikovne polje. Drugi detektor omogoča FOV od 26 cm pri prvih generacijah DSCT in do 35 cm v zadnjih generacijah DSCT. Težava tega načina slikanja je tudi v navzkrižnem sipanem sevanju, ker sta cevi in detektorja postavljena pod 90 stopinjskim kotom. Sipani fotoni iz ene cevi lahko zadenejo detektor druge cevi. Zaradi postavitve cevi in detektorjev algoritmi za sestavo DE slik informacij ne pridobivajo iz surovih podatkov, ampak iz že rekonstruiranih slik.
Dvospektralno slikanje s štetjem fotonov (ang. Photon counting) pa je način slikanja, ki
8
napoveduje velike spremembe v CT diagnostiki. Detektorji natančno zaznajo in merijo energijo posameznih fotonov. Rezultat tega je, da zmeraj pridobimo spektralno informacijo.
Sistemi so trenutno kljub obetavnim rezultatom še v testni klinični uporabi in po prihodu na tržišče se obeta precej izboljšav v primerjavi z obstoječimi CT napravami. Izboljšalo se bo razmerje signal-šum, boljša bo prostorska ločljivost, močno bo izboljšano ustvarjanje virtualnih ne-kontrastnih in spektralnih slik, omogočeno bo slikanje z različnimi materiali naenkrat, na primer jod, gadolinij in na zlato vezani nano delci, ker se s temi detektorji lahko natančno meri koncentracijo materialov v določenem vokslu, se bo izboljšalo perfuzijsko slikanje, ocenjevanje ledvičnih kamnov, oceno kosti itd. Kljub vsem obetavnim rezultatom je tudi pri photon-counting detektorjih velik izziv prenos signala med detektorskimi elementi, velika količina podatkov pa predstavlja izziv za odčitavanje in obdelavo informacij (Grajo et al., 2016; Johnson, 2012; De Cecco et al., 2015; Forghani, Mukherji, 2018).
Dvospektralno slikanje zahteva uporabo dveh različnih energij. Kot so že nakazali opisi različnih tehnik slikanja, za to nista nujno potrebni dve rentgenski cevi, saj na splošno rentgenska cev proizvaja polikromatski snop žarkov. To pomeni, da spekter rentgenskih fotonov pokriva tako visoke kot tudi nizke energije. Pri DECT iz nabora napetosti, ki jih ponuja CT aparat, izberemo visoko in nizko vrednost, da dosežemo čim manjše prekrivanje med spektroma. Nizkoenergijski spekter običajno pridobimo z napetostjo 80 kV, saj bi nižja napetost povzročila več fotoelektričnega efekta in posledično večjo dozo za pacienta. Za visoko-energijski spekter uporabimo 140 kV ali 150 kV pri zmogljivejših napravah, saj je to najvišja možna vrednost, pri kateri še vedno dobimo dobro kontrastno ločljive slike.
Programska orodja nam omogočajo, da se ta visoko in nizko energijskih CT slik združimo, oziroma jih z ustreznimi programskimi orodji obdelamo in ustvarjamo nove vrste slik. Iz obeh setov slik, ki jih združimo lahko ustvarimo slike podobne klasičnim slikam pridobljenim s 120 kV. Zaradi dveh setov slik pa imamo možnost ustvariti slike z boljšo kontrastno in prostorsko ločljivostjo v primerjavi s klasičnimi slikami (Johnson, Kalender, 2011).
Spektralno slikanje omogoča razločevanje tkiv na podlagi različne stopnje atenuacije rentgenskih fotonov pri visoki in nizki energiji. Za zagotavljanje dobre kontrastnosti na sliki je ključnega pomena fotoelektrični efekt, ki prevladuje pri slikanju tkiv oz. snovi z visokim vrstnim številom pri nizki napetosti. Človeško telo večinoma sestavljajo elementi z nizkim vrstnim številom - vodik, ogljik, dušik in kisik; nekoliko višjo vrednost vrstnega števila ima kalcij. Za boljši prikaz organov in ožilja, se v CT diagnostiki uporabljajo jodna kontrastna sredstva. Jod ima visoko vrstno število, kar pripomore k večji atenuaciji rentgenskih žarkov
9
s čimer se izboljša kontrastnost struktur na CT sliki. Z naknadno obdelavo zajetih slikovnih podatkov z DECT lahko prilagajmo prikaz posameznih tkiv. Pri teh postopkih zajete slikovne podatke manipuliramo z matematičnimi algoritmi in sicer: algoritmi za optimizacijo, za ločevanje snovi in za določanje količine snovi (diferenciacijska algoritma).
Optimizacijski algoritem poda sivinsko sliko vokslov v HU enotah, druga dva algoritma pa podata barvne slike - več snovi prikažeta v različnih barvah ali količino ene snovi z različnimi barvami. To je uporabno pri CT preiskavah s KS, kjer tovrstna algoritma združita visok kontrast joda in nizek šum, kar pa definira optimalno kontrastno sliko. Diferenciacijski algoritmi torej razlikujejo snovi na podlagi fotoelektričnega efekta in na tem principu razporedijo voksle v barvno paleto. V praksi se to uporablja za klasifikacijo ledvičnih kamnov, joda ali kalcija. Z njimi lahko tudi odstranimo določene podatke, na primer kalcij in s tem kosti za boljši prikaz ožilja. Algoritmi ponujajo prikaz sestave tkiva in vsebnost joda na dva načina: z razgradnjo dveh materialov pri SSCT oz. pri slikanju z eno rentgensko cevjo, ali z razgradnjo treh materialov pri DSCT oz. slikanju z dvema rentgenskima cevema.
Z uporabo slednjega lahko v abdomnu razločimo med mehkim tkivom, jodom in maščobo, v toraksu med zrakom, mehkim tkivom in jodom, pri angiografskih preiskavah pa med mehkimi tkivi, jodom in kalcijem. Informacije jodovega KS lahko odštejemo od ostalih zajetih podatkov in ustvarimo navidezne slike, ki so brez kontrasta. Analiza razgradnje dveh materialov temelji na vrstnem številu snovi in oslabitvenem koeficientu. Algoritem razgradnje treh materialov poda informacije o atenuaciji rentgenskih žarkov v HU enotah in koncentracijo joda (mg/ml), medtem ko algoritem razgradnje dveh materialov ponuja le podatke o koncentraciji joda (Boll et al., 2014; Grajo et al., 2016).
Tako kot pri klasičnem, so tudi pri spektralnem CT slikanju prisotni artefakti. Najpogosteje se pojavlja artefakt tršanja sevanja, ki je značilen za polikromatske rentgenske snope.
Nastane zaradi povečanega števila visokoenergijskih fotonov in posledično povečane energije spektra, saj se nizokoenergijski kvanti absorbirajo v telesu. Opazen je predvsem v področju gostejših objektov, kot so na primer kosti ali bolusi KS. V področju toraksa in abdomna, srce, diafragma, in prebavila s svojim gibanjem povzročajo artefakte zaradi premikanja, ki se kažejo kot področja s podvojenimi ali zabrisanimi strukturami (Galvez et al., 2016).
10
1.1.3.2 CTA PA
CTA je radiološka diagnostična preiskava, pri kateri v veno apliciramo neionsko jodno KS, s katerim okrepimo prikaz ožilja. CTA PA (CT angiografija pljučnih arterij) je ob sumu na pljučno embolijo primarna diagnostična preiskava. Za njeno izvedbo morata biti izpolnjena dva pogoja - največ teden dni star laboratorijski izvid o delovanju ledvic, ki pokaže normalne vrednosti sečnine in kreatinina, ter odsotnost alergij na jod. Pred preiskavo pacient odstrani vse kovinske predmete, medicinska sestra pa običajno v desno kubitalno veno vstavi kanilo.
Med samo preiskavo pacient leži na hrbtu in popolnoma miruje, medtem ko se z mizo premika skozi gantry. Na začetku naredimo topogram prsnega koša v AP projekciji, nato v pljučnem deblu določimo ROI za avtomatski bolus tracker in apliciramo KS ter fiziološko raztopino s pomočjo avtomatskega injektorja. Ob doseženi mejni vrednosti HU v ROI se avtomatsko sproži slikanje. Za kakovostne diagnostične slike je pomembno sodelovanje pacienta, ki tekom preiskave upošteva navodila za dihanje.
CTA PA lahko izvedemo na več načinov. Pri klasični CTA se slikanje sproži avtomatsko, ko je v ROI zaznana mejna vrednost HU, običajno nad 100. Med slikanjem pacient zadrži sapo v umirjenem vdihu, saj se tako izognemo Valsalva manevru, ki povzroča slabši pretok KS po krvi in posledično slabši prikaz ožilja. Drug način predstavlja Flash slikanje, za katerega je značilen hiter premik mize skozi gantry. Prednost te tehnike je torej hiter zajem podatkov (manj kot sekunda), zato pacient med preiskavo lahko plitvo diha, obenem pa na tak način dosežemo tudi nižjo dozno obremenitev. Dodatna prednost te tehnike je ta, da lahko zaradi zelo hitre spirale slikanje izvedemo z manjšo količino KS (30 ml). CTA PA lahko izvedemo tudi z DECT, kjer se priprava pacienta in potek preiskave ne razlikuje od klasične preiskave, le zajemanje slikovnih podatkov poteka na dveh energijskih ravneh. Prav tako ni bistvene razlike v dozi med klasičnim in dvospektralnim slikanjem. Glavno prednost pri DECTA PA predstavljajo dodatne obdelave slik, ki omogočajo ustvarjanje perfuzijskih, monoenergijskih in virtualno nativnih slik. Tako DE CTA vse bolj izpodriva scintigrafsko preiskavo pljuč za diagnosticiranje pljučne embolije (Albrecht et al., 2017).
11
1.1.3.2.1 Komponente DE CTA PA preiskave
DE CT preiskava se od klasične CT preiskave v grobem razlikuje v številu ustvarjenih serij slik. Spodaj imamo primer DE CTA PA preiskave.
Slika 1: DE #PP DE_Thorax 1.0 Qr40 3 A_90kV
DE CT preiskava je sestavljena iz dveh serij slik. Ena serija je zbirka informacij pridobljenih z nižjim energijskim spektrom, druga serija je zbirka informacij pridobljenih z višjim energijskim spektrom. Iz teh serij lahko ustvarjamo različne rekonstrukcije, s katerimi zbrane podatke prikažemo na način, ki s klasičnim slikanjem ni mogoč (Albrecht et al., 2019).
Slika 1 prikazuje serijo slik DE CTA PA pridobljenih na napravi Siemens Somatom Force, ki je naprava z dvema rentgenskima cevema in dvema detektorjema (ang. Dual source CT).
Slike smo z dovoljenjem pridobili na Kliničnem inštitutu za radiologijo Univerzitetnega Kliničnega centra Ljubljana. Ime serije nam pove, da gre za podatke dvospektralnega slikanja. Qr40 kratica označuje vrsto kernela, ki je značilen za dvospektralno slikanje in je namenjen kvantitativni analizi podatkov. V imenu serije je prav tako zabeleženo, s katero
12
rentgensko cevjo in kakšno energijo smo slike pridobivali, v tem primeru je to A cev z 90 kV.
Slika 2: DE #PP DE_Thorax 1.0 Qr40 3 B_Sn150kV
Slika dva prikazuje drugo polovico DE CTA PA preiskave in predstavlja serijo slik, ki je bila pridobljena z B cevjo in z višjim energijskim spektrom. Snop rentgenskih žarkov te cevi je bil dodatno filtriran s kositrnim filtrom. Na ta način se ustvari bolj homogen energijski spekter, ker se s pomočjo filtra izloči nizkoenergijske fotone. Če sliko 2 primerjamo s sliko 1, opazimo, da je prikaz kontrastnega sredstva na sliki 2 slabši, ker je povprečna energija rentgenskega snopa višja kot na sliki 1.
13
Slika 3: DE_Thorax 1.0 Br40 3 F_0.6
Slika 3 prikazuje mešano serijo slik, kar pomeni, da gre za serijo slik, kjer so združeni podatki A in B cevi, oziroma A in B detektorja. Ta serija je po prikazu najbližje rekonstrukciji klasične CTA PA preiskave. Na sliki lahko opazimo rdeči krog, ki določa največji premer, ki ga z B cevjo in B detektorjem lahko ustvarimo. Omenili smo, da je ena izmed lastnosti CT naprav z dvema rentgenskima cevema manjše slikovno polje drugega detektorja. To polje označuje mejo v kateri bomo lahko ustvarjali dodatne rekonstrukcije kot so perfuzijske in monoenergijske rekonstrukcije (Albrecht et al., 2019).
14
Slika 4: Perfuzijske slike ustvarjene iz serije slik A in B
Slika 4 je prikaz dodatnih rekonstrukcij, ki jih lahko ustvarimo z DE CT. Gre za perfuzijsko mapo s pomočjo katere lahko prikažemo izpad perfuzije v pljučih.
15
Slika 5: Virtualna monoenergijska rekonstrukcija 50 KeV
Slika 5 prikazuje serijo rekonstrukcij, ki simulira slike na katerih je prikaz kontrastnega sredstva, okrepljen, ker se virtualno premikamo k nižji povprečni energiji rentgenskih žarkov. K rob joda je pri 33,2 KeV in bližje kot smo tej energiji, višja je stopnja atenuacije kontrastnega sredstva. Posledica preveč agresivnega premikanja k nižji povprečni energiji je ta, da imajo rekonstruirane slike slabšo prostorsko ločljivost in več šuma. V tem primeru je optimalna kakovost slike bila dosežena z rekonstruiranjem na 50 KeV kar je tudi v skladu s spoznanji v literaturi (Albrecht et al., 2019).
1.1.3.3 Perfuzija
Izraz perfuzija pri preiskavah z DECT ne predstavlja količine krvi na kubični centimeter tkiva v sekundi, ampak gre za prikaz pljučnega parenhima na podlagi perfuzije KS v pljučnih arterijah (Lu et al., 2010). Perfuzijske slike omogočajo vizualno oceno perfuzijskih defektov, ki se nahajajo distalno od žil s pljučno embolijo (Albrecht et al., 2017).
16
Tkiva imajo različno stopnjo absorpcije rentgenskih žarkov glede na napetost, s katero je bilo slikanje izvedeno, zato možnost izoliranja specifičnega materiala omogoča rekonstrukcijo perfuzijske mape. Ta temelji na podlagi stopnje atenuacije zraka, joda in mehkih tkiv pri slikanju z nizkimi in visokimi napetostmi. Algoritem tako vzame povprečje njihove oslabitve, ki je prisotna v posameznem vokslu. Rekonstrukcija pri tem izključuje steno prsnega koša, mediastinum in velike žile, v kolikor je v vokslih razpon od -960 do - 600 HU. Perfuzijske mape se nato združijo s serijo mešanih slik in tako dobimo klasično CT sliko s sivinskimi stopnjami, ter barvno prikazan pljučni parenhim (Ameli-Ramani et al., 2014; Albrecht et al., 2017). Oranžno obarvan volumen pljuč na perfuzijskih slikah predstavlja normalno perfuzijo, temno oranžna oz. črna področja pa nakazujejo na njen izpad (Galvez et al., 2016).
Za nastanek perfuzijskih slik je torej ključnega pomena uporaba jodnega KS. Na njegovo distribucijo vpliva več parametrov: volumen in hitrost pretoka KS ter mesto apliciranja (izbor periferne vene ali centralnega venskega kanala). Prav tako imajo pri porazdelitvi pomembno vlogo vse anatomske strukture skozi katere je oz. bo KS teklo (sistemski venski refluks, desno srce, levo srce, velike arterije in vene…) (Remy-Jardin et al., 2014).
Slike normalnega pretoka krvi prikazujejo homogeno in simetrično distribucijo joda. Na prikaz pa lahko vplivajo različni artefakti ali položaj pacienta in tako lažno prikazujejo patološki izpad perfuzije. Ker pacient med CT preiskavo običajno leži na hrbtu, je pretok krvi povišan v dorzalni regiji, nekoliko zmanjšan pa v ventralni regiji. Na slikah pogosto nastanejo črtasti artefakti zaradi kontrastnega sredstva v veni subklaviji in zgornji veni cavi, dihanja in artefakti zaradi premikanja srca in diafragme. Zaradi vseh naštetih dejavnikov je zelo pomembna pravilna interpretacija perfuzijskih slik (Lu et al., 2012).
1.1.3.4 Ventilacija
Pri DECT slikanju se za pridobitev ventilacijskih slik kot KS najpogosteje uporablja stabilen in radiopačen plin ksenon, ki ima visoko vrstno število (54) in zato visoko stopnjo atenuacije pri slikanju z nizkimi napetostmi. Med preiskavo pacient skozi masko vdihne mešanico 30
% ksenona ter 70 % kisika. Dvospektralno slikanje omogoča določanje količine vdihanega ksenona na voksel, ne da bi predhodno slikali pljuča brez ksenona. Poznamo dva načina slikanja: dinamičen in statičen način z wash in/wash out fazama. Pri dinamičnem slikanju je ključno sodelovanje pacienta, saj podatke zajemamo večkrat pri enakem inspiriju. To pomeni večjo dozno obremenitev za pacienta, zato je ta način primeren za slikanje le
17
določenega dela pljuč. Pri statičnem načinu slikanja v enem inspiriju opravimo slikanje celotnih pljuč. Poleg ventilacijske funkcije pljuč, lahko pridobljene slike združimo s perfuzijskimi slikami in tako pregledujemo ventilacijske, perfuzijske, morfološke ter strukturne podatke pljučnega parenhima (Lu et al., 2012; Flohr, Schmidt, 2016, Zhang et al., 2013).
Priporočljiv je pregled ventilacijskih slik v vseh treh osnovnih ravninah (sagitalni, transverzalni, koronarni), saj tako zmanjšamo možnost za napačno interpretiranje artefaktov, ki so posledica dihanja in bitja srca, kot patološke spremembe. Tudi posledice gravitacije v ležečem položaju se kažejo s povečano vsebnostjo plina na ventralni strani pljuč in zmanjšano na dorzalni. Pomembno je torej prepoznavanje ventilacijskih defektov z morfologijo bolezni (Zhang et al., 2013). DECT s prikazom ventilacije se uporablja za diagnosticiranje različnih pljučnih bolezni, med drugim tudi astmo in pljučno embolijo. Pri slednji običajna primerjava med ventilacijskimi in perfuzijskimi slikami pokaže neujemanje - vidni so perfuzijski defekti z enakomerno ventilacijo (Zhang et al., 2013; Goo, Goo, 2017).
Uporaba plina ksenona prinaša tudi nekaj slabosti. Plin ima anestetični učinek, hkrati pa za vsakodnevno uporabi pri tovrstnih preiskavah predstavlja velik strošek. Prav tako se zaradi načina slikanja poveča sevalna obremenitev za pacienta (Kong et al., 2014). Zato je priporočljivo, da se v primeru uporabe mešanice pline ksenona, ta vdihne le enkrat. Lahko pa se uporabi mešanica kisika in plina kriptona, ki nima anestetičnega učinka, vendar je obarvanost pljuč v tem primeru slabša (Goo, Goo, 2017).
1.1.3.5 Virtualna monokromatska slika
Načeloma z vsakim CT slikanjem pridobivamo polikromatske slike, saj pri slikanju z določeno napetostjo nastaja snop žarkov, ki vsebuje tako nizko kot tudi visoko energijske fotone. K nastanku monokromatskih slik pa prispevajo le fotoni ene energije, pri izbrani napetosti slikanja. Virtualne monokromatske slike (VMI - virtual monoenergetic image) so izračunane iz pridobljenih polikromatskih slik. Tukaj velja predpostavka, da so tkiva sestavljena iz dveh materialov (vode in joda), njuna koncentracija v posameznem vokslu pa je predstavljena s povprečjem (srednjo vrednostjo sestave tkiv). Te vrednosti so pomožene s predvidenim CT številom glede na koncentracijo pri izbrani energiji, in nato seštete v končno virtualno monokromatsko sliko (Remy-Jardin et al., 2014; Flohr, Schmidt, 2016).
18
Napetost pri kateri želimo rekonstruirati monoenergijske slike, se določi retrospektivno, zato lahko dosežemo dobro razmerje med kontrastom in šumom. Z izbiro višjih energij zmanjšamo artefakte tršanja sevanja, z izbiro nižjih energij pa izboljšamo prikaz majhnih pljučnih žil oz. razmerje signal-šum. Zaradi tega je CTA možno izvesti z aplikacijo manjše količine KS (Albrecht et al., 2017). Glavna razlika med polikromatskimi slikami in VMI je večja stopnja atenuacije, ki jo lahko spreminjamo z izbiranjem energij med 40 KeV in 190 KeV. Energijski nivo se sicer določa glede na klinično uporabo, zato z nizko energijskimi VMC slikami (od 45-55 KeV) lahko razlikujemo med lezijo in sosednjim tkivom, s srednje energijskimi (60-75 KeV) pa ocenjujejo mehka tkiva. Visoko energijske VMC slike (95-190 KeV) zmanjšajo artefakte, ki bi jih povzročili kovinski implantati (Grajo et al., 2016).
1.1.3.6 Virtualna nativna slika
Na podlagi polikromatskih slik pri nizki in visoki napetosti, lahko poleg jodovih map izračunamo tudi virtualne ne obarvane slike (VNC-virtual non contrast image), ki prikazujejo količino joda na posamezen piksel (mg/ml). Gre za tehniko, ki odšteje jod iz slik pridobljenih s KS in jo imenujemo tudi tehnika sestave treh materialov (zraka, joda in mehkega tkiva). Količino joda lahko spremljamo z diagramom, kjer so predhodno zabeležena CT števila zraka in mehkega tkiva pri dveh izbranih kV. Ko na diagram dodamo še podatke joda, se podatki o CT številih pomaknejo v njegovi smeri. Vsak piksel je nato projiciran med zrak in mehko tkivo. Količina joda v pikslu je enaka dolžini premika vektorja na diagramu (Flohr, Schmidt, 2016).
Rekonstruirane nativne slike se lahko uporabljajo kot nadomestek nativne serije slik pred aplikacijo KS in na tak način praktično zmanjšamo dozno obremenitev za pacienta. Pri tem je potrebno upoštevati, da prikaz kalcinacij ni popolnoma enak kot na resničnih nativnih CT posnetkih, zato se manjše kalcinirane spremembe lahko spregledajo. Prav tako obstaja tveganje, da z rekonstrukcijo joda ne odstranimo v celosti in lahko lažno prikazuje kalcinacije, vendar se temu pojavu lahko izognemo s čim večjo razliko med obema spektroma slikanja (Goo, Goo, 2017).
19
2 NAMEN
Namen diplomske naloge je bil predstaviti dvospektralno CTA pljučnih arterij ter izpostaviti njene prednosti in slabosti pri diagnosticiranju pljučne embolije.
Cilji diplomskega dela so bili ugotoviti, ali je doza pri DECTA višja ali enaka kot pri klasični CTA in preveriti kakšna količina KS se aplicira za tovrstno preiskavo, kar je analizirala Tjaša Burica. Pridobitve DECTA pa je raziskovala Patricija Mohorko.
Pregled literature smo dopolnili s primerom DECTA pljučnih arterij iz Klinike Golnik.
20
3 METODE DELA
Za diplomsko nalogo smo uporabili deskriptivno oz. opisno metodo dela in metodo sistematičnega pregleda literature. Pridobljene podatke smo tudi kvantitativno analizirali.
Izhajali smo iz strokovnih člankov in raziskav, ki so se nanašali na uporabo DECT slikanja in angiografskih preiskav pljučnih arterij za odkrivanje pljučne embolije. Iskanje smo izvajali na bibliografskih podatkovnih bazah COBISS, Pub Med CENTRAL, Medline, DiKUL, Science Direct, CINAHL ter Springel Link. Uporabili smo naslednje slovenske ključne besede: računalniška tomografija (CT), dvospektralna in dvoenergijska računalniška tomografija (DECT), CT angiografija, pljučne arterije in pljučna embolija. Iskanje smo razširili z angleškimi ključnimi besedami: computed tomography, dual energy CT, CT angiography, pulmonary arteries, pulmonary embolisem. Ker gre za sodoben pristop CT slikanja smo predvidevali, da bo večina literature v angleškem jeziku.
Pri iskanju ustrezne literature smo upoštevali naslednje vključitvene faktorji:
- slovenska in angleška literatura - strokovni članki
- članki, ki vsebujejo podatke o dvospektralnem slikanju z računalniško tomografijo (CT)
- članki, ki pokrivajo področje računalniške tomografije in CT angiografije - članki, ki pokrivajo področje CT slikanja toraksa
- članki, ki so bili napisani med letoma 2010 do 2020 - članki, ki so na voljo v celotnem besedilu
Iz pregleda literature smo izključili novice, kolumne, poljudno literaturo, kratka poročila ter upoštevali naslednje izključitvene kriterije:
- članki, ki ne pokrivajo področja računalniške tomografije in CT angiografije - članke, ki niso v slovenskem ali angleškem jeziku
- članki, ki ne pokrivajo področja CT slikanja toraksa
- članki, ki ne vsebujejo podatkov o dvospektralnem slikanju z računalniško tomografijo (CT)
- dvojniki dokumentov - nestrokovna literatura
- članki, ki niso bili napisani med letoma 2010 in 2020 - članki, katerih celotno besedilo ni bilo na voljo
21
Z dovoljenjem Klinike Golnik smo v diplomsko delo vključili tudi klinični primer DECTA pljučnih arterij. Anonimizirane serije slik so obdelane v programu syngo via VB30, Siemens Healthineers.
22
4 REZULTATI
4.1 Potek izbire dokumentov
Po pregledu sedmih podatkovnih baz smo dobili skupno 379 zadetkov. Ti zadetki so ustrezali zastavljenim vključitvenim in izključitvenim kriterijem. Nato smo z branjem naslovov in izvlečkov izključili dokumente, ki se niso nanašali na področje dvospektralnega slikanja angiografije pljučnih arterij. Sledilo je izločanje dvojnikov dokumentov. Na koncu smo 49 člankov podrobno prebrali in izključili tiste, ki niso odgovarjali na naš raziskovalni cilj. Za pisanje diplomskega dela smo v sistematični pregled vključili 16 dokumentov. Slika 1 prikazuje potek izbire dokumentov.
23
PODATKOVNE BAZE
CINAHL n= 100
DiKUL n= 52
Medline n= 140
PubMed Central
n= 34
ScienceDirect n= 42
SpringerLink n= 7
Web of Science n= 4
Skupaj:
n= 379
Viri za natančnejšo analizo:
n= 69
Viri za natančnejšo analizo
n= 49
VIRI VKLJUČENI V SISTEMATIČEN PREGLED:
n= 16 3. KRITERIJ: izločanje
člankov z neustrezno vsebino 2. KRITERIJ:
izločanje dvojnikov 1. KRITERIJ: izločanje člankov z neustreznim naslovom in izvlečkom
Slika 6: Prikaz poteka zbiranja dokumentov
24
4.2 Rezultati analize
Tabela 1: Tabela literature za analizo rezultatov
REZULTATI ZAKLJUČKI -Dozo lahko potencialno zmanjšamo, ker ne ponavljamo slikanja, uporabimo visok pitch, iterativne rekonstrukcije… -Z DECT uporabimo manjšo količino kontrastnega sredstva, -DECT se lahko primerja z scintigrafskimi slikami -Izkoriščanje VNC in VMI slik, perfuzije -Z DECT slikanjem lahko zmanjšamo količino potrebnega kontrastnega sredstva -Omogoča nam izbiro določenih kilovoltov za boljše obarvanje žil -DECT ima nekoliko višjo efektivno dozo od klasičnega CTPA slikanja -DECT preiskave lahko izvedljive brez dodatne velike doze, ker se lahko razmerje kontrast-šum izboljša z obdelavo slik -Izkoriščamo VMI, VNC slike ter jodove mape -DECT boljši v odkrivanju pljučne embolije (periferno) Uporaba visokega pitcha, nizkih kilovoltov ter iterativnih rekonstrukcij lahko zmanjša dozo za pacienta, ohranja kvaliteto slike ter izboljša časovno resolucijo in zmanjša potrebo po veliki količini kontrastnega sredstva
METODE Pregled literature 150 pacientov: 100 pacientov z predvideno pljučno embolijo je bilo naključno preiskovanih z CTPA in DECTPA. 50 pacientov pa je imelo nizko kontrastno DECTPA preiskavo. Pregled literature. Pregled literature
NAMEN Predstavitev aplikacije CTA preiskav, V/Q ter MR slikanja pri odkrivanju pljučne embolije. Ali lahko z DECT VMI slikami zmanjšamo količino kontrastnega sredstva? Pregled pomena diagnosticiranja pljučne embolije ter metode slikanja z DECT. Povzetek protokolov in indikacij CT slikanja za diagnosticiranje pljučne embolije
AVTORJI, LETO Sin et al. 2020 Meyer et al. 2018 Noschang et al. 2018 Bhalla et al. 2019
DOKUMENT Acute pulmonary embolism multimodality imaging prior to endovascular therapy (1) CT pulmonary angiography in patients with acute or chronic renal insufficiency: Evaluation of a low dose contrast material protocol (2) Pulmonary thromboembolism: new diagnostic imaging techniques (3) Imaging protocols for CT chest: A recommendation (4)
