Оптимизация низкодозового протокола сканирования органов грудной клетки в диагностике очагов по типу «матового стекла» с применением алгоритмов итеративных реконструкций

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.

1. Онищенко 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Публикация МКРЗ 105. Радиационная защита в медицине: пер. с англ. / под ред. М.И. Балонова. СПб.: ФГУН НИИРГ, 2011. 66 с.

7. Radiation Protection and safety in medical uses of ionizing radiation. Specific safety guide SSG-46. IAEA, Vienna, 2018. 340 p.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Boas F.E., Fleischmann D. CT artifacts: causes and reduction techniques // Imaging in Medicine. 2012. N 2 (4). Р. 229-240.

13. Verdun F.R. et al. Image quality in CT: From physical measurements to model observers // Physica Medica. 2015. No. 8 (31). Р, 823-843.

14. Mayo-Smith W.W. et al. How I Do It: Managing Radiation Dose in CT // Radiology. No. 3 (273). Р 657-672.

15. Zarb F., Rainford L., McEntee M.F. Image quality assessment tools for optimization of CT images // Radiography. 2010. No. 2 (16). Р, 147-153.

16. 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.

17. 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.

18. DeWerd L.A., Kissick M. The phantoms of medical and health physics: devices for research and development. New York: Springer, 2014, 286 p.

19. European Guidelines on quality criteria for computed tomography. EUR 16262. European Commission, 1999. 107 p.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.