ldtЛучевая диагностика и терапияDiagnostic radiology and radiotherapy2079-5343Baltic Medical Education Center10.22328/2079-5343-2019-10-4-20-32ldt-451Research ArticleЛУЧЕВАЯ ДИАГНОСТИКА: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИDIAGNOSTIC RADIOLOGY: ORIGINAL RESEARCHОптимизация низкодозового протокола сканирования органов грудной клетки в диагностике очагов по типу «матового стекла» с применением алгоритмов итеративных реконструкцийOptimization of low-dose chest CT protocols for the evaluation of the ground glass nodules using different iterative reconstruction algorithmshttps://orcid.org/0000-0002-7077-7320БерковичГ. В.BerkovichG. V.

Беркович Глеб Владимирович — заведующий кабинетом рентгеновской компьютерной томографии.

194156, Санкт-Петербург, пр. Пархоменко, д. 15

Gleb V. Berkovich

glebberkovich@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9153-3061ЧипигаЛ. А.ChipigaL. A.

Чипыга Лариса Александровна — научный сотрудник СПбНИИРГ им. проф. П.В. Рамзаева.

197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 8

larisa.chipiga@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5191-7535ВодоватовА. В.VodovatovA. V.

Водоватов Александр Валерьевич — заведующий лабораторией радиационной гигиены медицинских организаций СПбНИИРГ им. проф. П.В. Рамзаева.

197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 8

vodovatoff@gmail.comСилинА. Ю.SilinA. Yu.

Силин Антон Юрьевич — заведующий отделением лучевой диагностики.

111033, Москва, Волочаевская ул., д. 15, к. 1

Anton Yu. Silin

Moscow

silin@yamed.ruКаратецкийА. А.KaratetskiyA. A.

Каратецкий Александр Андреевич — врач-рентгенолог кабинета рентгеновской компьютерной томографии.

194156, Санкт-Петербург, пр. Пархоменко, д. 15

Alexander A. Karatetskiy

St. Petersburg

 

alexk1sky@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1611-5000ТруфановГ. Е.TrufanovG. E.

Труфанов Геннадий Евгеньевич — заведующий кафедрой лучевой диагностики и медицинской визуализации.

197341, Санкт-Петербург, ул. Аккуратова, д. 2

Gennady E. Trufanov

St. Petersburg

trufanovge@mail.ruНациональный медицинский исследовательский центр им. В. А. АлмазоваРоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian FederationСанкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены им. проф. П.В. Рамзаева; Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. ГрановаРоссияSt. Petersburg institute of radiation hygiene after prof. P. V. Ramzaev; A М. Granov Russian Scientific Center of Radiology and Surgical TechnologiesRussian FederationСанкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены им. проф. П.В. РамзаеваРоссияAlmazov National Medical Research Centre; St. Petersburg institute of radiation hygiene after prof. P. V. RamzaevRussian FederationКлинический госпиталь на ЯузеРоссияYauza Medical CenterRussian FederationНациональный медицинский исследовательский центр им. В.А. АлмазоваРоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian Federation201907022020042032Copyright © Беркович Г.В., Чипига Л.А., Водоватов А.В., Силин А.Ю., Каратецкий А.А., Труфанов Г.Е., 20202020Беркович Г.В., Чипига Л.А., Водоватов А.В., Силин А.Ю., Каратецкий А.А., Труфанов Г.Е.Berkovich G.V., Chipiga L.A., Vodovatov A.V., Silin A.Y., Karatetskiy A.A., Trufanov G.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://radiag.bmoc-spb.ru/jour/article/view/451

Стремительное развитие методов компьютерной томографии в отечественной радиологической практике приводит к росту как индивидуальных доз пациентов, так и коллективной дозы населения России от данного вида лучевой диагностики. Для успешного проведения мероприятий по снижению доз облучения пациентов необходимо разрабатывать и внедрять в практику методы субъективной (экспертной) оценки качества изображения. В данной работе представлена комплексная методика оценки качества КТ-изображений на примере диагностики очагов по типу «матового стекла» с использованием антропоморфного фантома органов грудной клетки и разработанных имитаторов очагов. Методика экспертной оценки включает в себя необходимость локализовать патологический очаг на серии КТ-сканов и оценить качество изображения по пятибалльной шкале Лайкерта в соответствии с представленными критериями. Методика была апробирована при определении потенциальных низкодозовых протоколов сканирования органов грудной клетки с использованием различных алгоритмов реконструкции. Результаты опроса десяти врачей-рентгенологов (экспертов) показали возможность существенного (вплоть до четырех раз) снижения эффективных доз пациентов за счет снижения экспозиции при проведении КТ-сканирования органов грудной клетки в выявлении очагов по типу «матового стекла» без значимого снижения качества изображения. При этом наилучшие результаты соответствовали использованию алгоритма модельных итеративных реконструкций. Результаты исследования будут использованы для клинической апробации на пациентах.

Rapid development and implementation of the computed tomography (CT) in the Russian radiological practice reads to the significant increase in both the individual patient doses and collective dose of the Russian population from computed tomography.

For the successful implementation of the optimization and dose reduction techniques it is necessary to develop and implement the methods of subjective (expert) image quality assessment. The current study was focused on the development of the composite method of the CT image quality assessment using an anthropomorphic chest phantom and imitators of the nodules for the detection of the ground-glass nodules. The method includes the detection of the nodules on the CT scan series as well as the assessment of the quality of the images using 5-grade Likert scale corresponding to the designed criteria. The method was evaluated for the development of the preliminary low-dose chest CT protocols using different reconstruction algorithms. The results of the study were based on the expert opinion of ten radiologists. They indicate the possibility of the significant (up to a factor of four) reduction of the effective doses of the patients related to the reduction of mAs for the CT scans of the chest for the detection of ground-glass nodules without a reduction in image quality. The best results corresponded to the algorithm of the model iterative reconstructions. Results of the study would be further evaluated on patients within a dedicated clinical trial.

компьютерная томографияоптимизацияоценка качестванизкодозовое сканированиеитеративные реконструкцииcomputed tomographyoptimizationquality assessmentlow-dose CTiterative reconstructionReferencesОнищенко Г.Г., Попова А.Ю., Романович И.К., Водоватов А.В., Башкетова Н.С., Историк О.А., Чипига Л.А., Шацкий И.Г, Репин Л.В., Библин А.М. Современные принципы обеспечения радиационной безопасности при использовании источников ионизирующего излучения в медицине. Часть 1. Тенденции развития, структура лучевой диагностики и дозы медицинского облучения // Радиационная гигиена. 2019. Т. 12, № 1. С. 6-24.Onischenko G.G., Popova A.Y., Romanovich I.K., Vodovatov A.V., Bashketova N.S., Istorik O.A., Chipiga L.A., Shatsky I.G., Repin L.V., Biblin A.M. Modern principles of the radiation protection from sources of ionizing radiation in medicine. Part 1: Trends, structure of x-ray diagnostics and doses from medical exposure. Radi at s ion nay a Gygiena = Radiation Hygiene, 2019, Vol. 12, No. 1, pp. 6-24. (In Russ.).Samei E. et. al. Medical Imaging Dose Optimization from Ground up: Expert Opinion of an International Summit // J. Radiol. Prot. 2018. Vol. 38, No. 3, pp. 967-989.Samei E. et. al. Medical Imaging Dose Optimization from Ground up: Expert Opinion of an International Summit // J. Radiol. Prot. 2018. Vol. 38, No. 3, pp. 967-989.Jarvinen H., Vassileva J., Samei E., Wallace A, Vano E. and Rehani M., Patient dose monitoring and the use of diagnostic reference levels for the optimization of protection in medical imaging: current status and challenges worldwide. Journal of Medical Imaging, 2017. Vol. 4, N 3, pp. 0312141-7.Jarvinen H., Vassileva J., Samei E., Wallace A, Vano E. and Rehani M., Patient dose monitoring and the use of diagnostic reference levels for the optimization of protection in medical imaging: current status and challenges worldwide. Journal of Medical Imaging, 2017. Vol. 4, N 3, pp. 0312141-7.Маткевич Е.И., Синицын В.Е., Зеликман М.И., Кручинин С.А., Иванов И.В. Основные направления снижениядозы облучения пациентов при компьютерной томографии // REJR. 2018. Т. 8, № 3. С. 60-73.Matkevich E.I., Sinitsyn V.E., Zelikman M.I., Kruchinin S.A., Ivanov I.V. Main directions of reducing patient irradiation doses in computed tomography. REJR 2018. Vol. 8 (3). pp. 60-73.Публикация 103 МКРЗ. Рекомендации Международной комиссии по радиационной защите от 2007 г.: пер. с англ. / под общ. ред. М. Ф. Киселева, Н. К. Шандалы. М.: Изд. ООО ПКФ «Алана», 2009. 312 с.ICRP Publication 103. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection: translation from English / ed by M. F. Kiselev, N. K. Shandala. Моscow: Alana, 2009. 312 p. (In Russ.).Публикация МКРЗ 105. Радиационная защита в медицине: пер. с англ. / под ред. М.И. Балонова. СПб.: ФГУН НИИРГ, 2011. 66 с.ICRP Publication 105. Radiation Protection in Medicine / Russian translation under M. Balonov. Saint Petersburg: NIIRG, 2011, 66 p. (In Russ.).Radiation Protection and safety in medical uses of ionizing radiation. Specific safety guide SSG-46. IAEA, Vienna, 2018. 340 p.Radiation Protection and safety in medical uses of ionizing radiation. Specific safety guide SSG-46. IAEA, Vienna, 2018. 340 p.Final recommendation statement: lung cancer: screening. U.S. Preventive Services Task Force. December 2016. Онлайн-ресурс. Доступен по адресу:www.uspreventiveservicestaskforce.org/Page/Document/RecommendationStatementFinal/lung-cancer-screening. Дата последнего доступа 10.11.2019.Final recommendation statement: lung cancer: screening. U.S. Preventive Services Task Force. December 2016. Онлайн-ресурс. Доступен по адресу:www.uspreventiveservicestaskforce.org/Page/Document/RecommendationStatementFinal/lung-cancer-screening. Дата последнего доступа 10.11.2019.laccarino J.M., Clark J., Bolton R., Kinsinger L., Kelley M., Slatore C.G., Au D.H., Wiener R.S. A National Survey of Pulmonologists' Views on Low-Dose Computed Tomography Screening for Lung Cancer // Ann. Am. Thorac. Soc. 2015. Vol. 12, No. 11. Р 1667-1675.laccarino J.M., Clark J., Bolton R., Kinsinger L., Kelley M., Slatore C.G., Au D.H., Wiener R.S. A National Survey of Pulmonologists' Views on Low-Dose Computed Tomography Screening for Lung Cancer // Ann. Am. Thorac. Soc. 2015. Vol. 12, No. 11. Р 1667-1675.Marshall H.M., Bowman R.V., Yang I.A., Fong K.M., Berg C.D. Screening for lung cancer with low-dose computed tomography: a review of current status // Journal of Thoracic Disease. 2013. Vol. 5. Р 524-539.Marshall H.M., Bowman R.V., Yang I.A., Fong K.M., Berg C.D. Screening for lung cancer with low-dose computed tomography: a review of current status // Journal of Thoracic Disease. 2013. Vol. 5. Р 524-539.Чипига Л.А. Исследование программ автоматической модуляции силы тока для оптимизации протоколов сканирования в компьютерной томографии // Радиационная гигиена. 2019. Т. 12, № 1. С. 104-114.Chipiga L.A. Evaluation of tube current modulation programms for the optimization of scan protocols in computed tomography. Radiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene, 2019, Vol. 12, No. 1, рр. 104-114 (In Russ.).Boas F.E., Fleischmann D. CT artifacts: causes and reduction techniques // Imaging in Medicine. 2012. N 2 (4). Р. 229-240.Boas F.E., Fleischmann D. CT artifacts: causes and reduction techniques // Imaging in Medicine. 2012. N 2 (4). Р. 229-240.Verdun F.R. et al. Image quality in CT: From physical measurements to model observers // Physica Medica. 2015. No. 8 (31). Р, 823-843.Verdun F.R. et al. Image quality in CT: From physical measurements to model observers // Physica Medica. 2015. No. 8 (31). Р, 823-843.Mayo-Smith W.W. et al. How I Do It: Managing Radiation Dose in CT // Radiology. No. 3 (273). Р 657-672.Mayo-Smith W.W. et al. How I Do It: Managing Radiation Dose in CT // Radiology. No. 3 (273). Р 657-672.Zarb F., Rainford L., McEntee M.F. Image quality assessment tools for optimization of CT images // Radiography. 2010. No. 2 (16). Р, 147-153.Zarb F., Rainford L., McEntee M.F. Image quality assessment tools for optimization of CT images // Radiography. 2010. No. 2 (16). Р, 147-153.Good W.F., Gur D., Feist J.H., Thaete F.L. et al. Subjective and objective assessment of image quality — a comparison // J. Digit. Imaging. 1994. Vol. 7, No. 2. Р. 77-78.Good W.F., Gur D., Feist J.H., Thaete F.L. et al. Subjective and objective assessment of image quality — a comparison // J. Digit. Imaging. 1994. Vol. 7, No. 2. Р. 77-78.Aichinger H. Radiation exposure and image quality in x-ray diagnostic radiology: physical principles and clinical applications. Heidelberg; New York: Springer, 2012. 2nd ed. XIV, 307 p.Aichinger H. Radiation exposure and image quality in x-ray diagnostic radiology: physical principles and clinical applications. Heidelberg; New York: Springer, 2012. 2nd ed. XIV, 307 p.DeWerd L.A., Kissick M. The phantoms of medical and health physics: devices for research and development. New York: Springer, 2014, 286 p.DeWerd L.A., Kissick M. The phantoms of medical and health physics: devices for research and development. New York: Springer, 2014, 286 p.European Guidelines on quality criteria for computed tomography. EUR 16262. European Commission, 1999. 107 p.European Guidelines on quality criteria for computed tomography. EUR 16262. European Commission, 1999. 107 p.Гаврилов П.В., Баулин И.А., Лукина О.В. Стандартизованная интерпретация и контроль выявленных одиночных образований в легких по системе Lung Imaging Reporting and Data System // Медицинский альянс. 2017. № 3. C. 17-27.Gavrilov P.V., Baulin I.A., Lukina O.V. Standartized interpretation and control of the detected solitary nodules in lungs using Lung Imaging Reporting and Data System. Medical Alliance, 2017, No. 3, pp. 17-27.Doo K.W., Kang E.Y., Yong H.S., Woo O.H., Lee K.Y., Oh Y.W. Accuracy of lung nodule volumetry in low-dose CT with iterative reconstruction: An anthropomorphic thoracic phantom study // British Journal of Radiology. 2014. Vol. 87, No. 1041. Р. 1-10.Doo K.W., Kang E.Y., Yong H.S., Woo O.H., Lee K.Y., Oh Y.W. Accuracy of lung nodule volumetry in low-dose CT with iterative reconstruction: An anthropomorphic thoracic phantom study // British Journal of Radiology. 2014. Vol. 87, No. 1041. Р. 1-10.Li Q., Fan L., Cao E.T., Li Q.C., Gu Y.F., Liu S.Y. Quantitative CT analysis of pulmonary pure ground-glass nodule predicts histological invasiveness // European Journal of Radiology. 2017. Vol. 89. Р. 67-71.Li Q., Fan L., Cao E.T., Li Q.C., Gu Y.F., Liu S.Y. Quantitative CT analysis of pulmonary pure ground-glass nodule predicts histological invasiveness // European Journal of Radiology. 2017. Vol. 89. Р. 67-71.Xu Y., He W., Chen H., Hu Z., Li J., Zhang T. Impact of the adaptive statistical iterative reconstruction technique on image quality in ultra-low-dose CT // Clinical Radiology. 2013. Vol. 68, No. 9. Р. 902-908.Xu Y., He W., Chen H., Hu Z., Li J., Zhang T. Impact of the adaptive statistical iterative reconstruction technique on image quality in ultra-low-dose CT // Clinical Radiology. 2013. Vol. 68, No. 9. Р. 902-908.Kitami A., Sano F., Hayashi S., Suzuki K., Uematsu S., Kamio Y., Kunimura T. Correlation between histological invasiveness and the computed tomography value in pure ground-glass nodules // Surgery Today, 2016. Vol. 46 (5). Р 593-598.Kitami A., Sano F., Hayashi S., Suzuki K., Uematsu S., Kamio Y., Kunimura T. Correlation between histological invasiveness and the computed tomography value in pure ground-glass nodules // Surgery Today, 2016. Vol. 46 (5). Р 593-598.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.