Количественные характеристики КТ с фотонным счётом при низкой дозе: виртуальная моноэнергетическая визуализация и количественное определение йода

Введение: Количественные методы визуализации, такие как виртуальная моноэнергетическая визуализация (VMI) и количественное определение йода (IQ), доказали свою диагностическую ценность в ряде конкретных клинических задач, включая дифференциацию опухолей и тканей. В последнее время в клиническую практику вошло новое поколение компьютерных томографов (КТ), оснащённых фотон-счётными детекторами (PCD).

Цель: Изучить характеристики нового КТ с фотонным счётом (PC-CT) при выполнении низкодозовых количественных исследований и сравнить их с характеристиками КТ предыдущего поколения — двухэнергетической КТ с детектором, интегрирующим энергию (DE-CT). Оценивали точность и прецизионность количественных измерений в зависимости от размера, дозы, типа материала, включая низкую и высокую концентрации йода, смещения от изоцентра и состава растворителя — тканевого фона.

Методы: Количественный анализ выполнен на двух клинических сканерах — Siemens SOMATOM Force и NAEOTOM Alpha — с использованием многоэнергетического фантома с пластиковыми вставками, имитирующими различные концентрации йода и типы тканей. В двухэнергетическом сканере использовали конфигурации трубки 80/150Sn кВ и 100/150Sn кВ, а в PC-CT оба напряжения на трубке устанавливали на уровне 120 или 140 кВ; энергетические пороги фотонного счёта составляли 20/65 или 20/70 кэВ. Статистическую значимость влияния параметров, связанных с пациентом, на количественные измерения оценивали с помощью дисперсионного анализа (ANOVA) и попарного сравнения с использованием апостериорного критерия честно значимой разности Тьюки. Для обоих количественных методов оценивали систематическое смещение сканера с учётом значимых параметров, связанных с пациентом.

Результаты: В PC-CT точность IQ и VMI при стандартной и низкой радиационной дозе была сопоставимой (p < 0,01). Размер пациента и тип ткани существенно влияли на точность обоих количественных методов визуализации на обоих сканерах. При выполнении IQ сканер PC-CT превосходил DE-CT во всех случаях. При низких дозах систематическое смещение при количественном определении йода в PC-CT в нашем исследовании составило −0,9 ± 0,15 мг/мл и было сопоставимо с таковым для DE-CT (диапазон от −2,6 до 1,5 мг/мл, по опубликованным ранее данным), полученным при дозе в 1,7 раза выше; однако снижение дозы приводило к выраженному систематическому смещению результатов DE-CT (4,72 ± 0,22 мг/мл). Точность оценки значений в единицах Хаунсфилда (HU) при виртуальной визуализации на уровнях 70 и 100 кэВ была сопоставимой для обоих сканеров, однако PC-CT существенно занижал значения HU при виртуальной визуализации на уровне 40 кэВ для плотных материалов в фантоме, имитировавшем пациентов с крайне выраженным ожирением.

Выводы: Статистический анализ результатов измерений показал, что новый PC-CT обеспечивает более точное количественное определение йода при более низких радиационных дозах. Хотя характеристики VMI у обоих сканеров в целом были сопоставимыми, при оценке значений HU в специфической ситуации с очень крупными фантомами и плотными материалами DE-CT количественно превосходил PC-CT благодаря более высокому напряжению на рентгеновской трубке.