Estudi per a la modificació dels paràmetres en la radiografia de tòrax mitjançant un maniquí toràcic neonatal.

15.02.2020

Artículo original: Stefan B. Schäfer, Sabine Papst, Martin Fiebich, Claudia Rudolph, Jan de Laffolie, Gabriele A. Krombach. Modificación de los parámetros de exposición de la radiografía de tórax utilizando un maniquí de tórax neonatal. Radiología Pediátrica. 2020; 50 (1): 28-37.

DOI:  10.1007/s00247-019-04522-1

Sociedad: La Sociedad de Radiología Pediátrica  @SocPedRad

Paraules clau: tórax, reducción de dosis - calidad de imagen, neonato, fantasma, radiografía, rayos x.

Abreviaturas y acrònims utilitzats: kV (kilovoltaje), mAs (miliamperios por segón), lSv (microsievert), Cu (coure), A l'(aluminio), ROI (región de interés), μGy (microgray), ALARA (tan bajo como sea razonablemente alcanzable).

Línia editorial del número: la revista Pediatric Radiology informa als seus lectors de noves troballes i avanços en totes les àrees d'imatges pediàtriques i en camps relacionats. Això s'aconsegueix mitjançant una combinació de documents originals i revisions que descriuen l'estat actual de el coneixement en un tema en particular. Els continguts inclouen avenços en tecnologia, metodologia, aparells i equips auxiliars presentats, i modificacions de tècniques estàndard.
Aquesta és la revista oficial de la Societat Europea de Radiologia Pediàtrica, la Societat de Radiologia Pediàtrica, la Societat Asiàtica i Oceànica de Radiologia Pediàtrica i la Societat Llatinoamericana de Radiologia Pediàtrica.

Motiu per a la selecció
L'adquisició de radiografies de tòrax en nounats és d'importància crítica en el diagnòstic a causa de el risc de síndrome de dificultat respiratòria i pneumotòrax en els nadons prematurs. Per aquest motiu i per la quantitat de radiografies a què es veuen sotmesos aquests delicats pacients és important saber com reduir a l'màxim la dosi a la qual se'ls exposa. Per això en aquest estudi, ajudats amb un maniquí, es fan diverses adquisicions amb diferents tècniques i valorar sota el criteri ALARA la millor imatge amb menor dosi.

Resum
Una reducció de la dosi mentre es preserva la qualitat de la imatge de diagnòstic en un sistema digital de raigs X generalment és possible a l'reduir el voltatge de el tub i l'adaptació simultània de la configuració de mAs.

El naixement prematur amb una edat gestacional inferior a la 37a setmana d'embaràs o menys de 260 dies i un pes a l'néixer d'entre 1.000 i 2.000 g és comparativament més freqüent gràcies a l'constant avanç de la tècnica i el desenvolupament de la diagnosi prenatal. A causa de la immaduresa física dels nadons prematurs, hi ha un major risc de malalties específiques dels múltiples sistemes orgànics com la síndrome de dificultat respiratòria i el pneumotòrax. Com a resultat, les radiografies de tòrax en els nens prematurs i els nadons són d'importància crítica i una de les indicacions més comunes per a la producció de raigs X a la infància. A causa de el possible dany biològic de el teixit per la radiació ionitzant, fins i tot amb una sola i baixa exposició a la radiació, la indicació justificant i les conseqüències terapèutiques han de ser examinades minuciosament abans de realitzar qualsevol radiografia. Dins d'això, s'ha d'aconseguir una qualitat de diagnòstic amb la menor exposició a la radiació.

Això és encara més rellevant en els nadons i nens que en els adults per diverses raons. D'acord amb el principi ALARA (tan baix com sigui raonablement possible), d'una banda, s'ha d'evitar una exposició a una alta radiació durant les radiografies, però d'altra banda, s'ha de tenir cura d'assegurar la qualitat de la imatge diagnòstica. A més, cal considerar la visualització òptima de la imatge, la fixació de l'infant i la protecció gonadal. Els nivells de referència de dosi per a les radiografies de tòrax en els nadons precedeixen a la tecnologia digital. Els avantatges dels sistemes de raigs X completament digitals condueixen a un rang dinàmic de senyal d'imatge més alt ia una eficiència quàntica més alta, relacionada amb una sensibilitat de radiació més alta i la modificació dels paràmetres d'exposició, que ofereixen la possibilitat de una reducció significativa de la dosi. En aquest estudi, l'enfocament va ser col·locar paràmetres d'exposició, com ara baixar el voltatge de l'tub (kV) amb ajust simultani de el producte de corrent-temps (mAs) i la variació en la pre-filtració per investigar la possibilitat d'una reducció de la dosi mentre es manté la qualitat de la imatge diagnòstica en les radiografies neonatals amb un sistema de raigs X completament digital, usant un maniquí toràcic de raigs X neonatal.

Totes les radiografies es van prendre en un maniquí de raigs X neonatal (Neonatal Chestom Phantom Gammex 610; Gammex, Middleton, WI), que simula les característiques anatòmiques de l'tòrax neonatal. El maniquí de raigs X neonatal té les característiques d'absorció d'un nadó de 1.000 a 2.000 g. Aquest, té equivalents de múscul, os i aire. A cada radiografia s'ha utilitzat un pulmó amb les patologies de pneumotòrax i una malaltia de membrana hialina amb síndrome de dificultat respiratòria grau I. A més, es van afegir estructures vasculars d'acord amb les condicions anatòmiques de l'ésser humà, fabricades en polietilè, per avaluar-les. Les radiografies de tòrax per a aquest estudi van ser realitzades en un sistema de raigs-x completament digital (Axiom Aristos; Siemens, Erlangen, Alemanya). El tub de raigs X té un voltatge màxim de 150 kV i una filtració total integrada de> 2.0mm sense col·limador. El detector (matriu: 3,000 × 3,000, mida de píxel: 143μm, format: 43cmx43cm, inclinació: -15 ° a 90 °) té un cristall de centelleig de iodur de cesi i és per tant un detector de conversió indirecta. A més, el detector ha implementat un programari de post-processat sobre la possibilitat d'optimitzar els processos de processament d'imatges per a la neonatologia. Es disposa d'una reixa i una càmera IONTOMAT (Siemens). La reixeta antidispersió ha estat eliminada perquè no s'utilitza en els nadons.

La variació dels paràmetres d'exposició per al voltatge de el tub en un rang de 40-70 kV en combinació amb diferents valors de mAs entre 1,07 i 10,12 mAs es va dur a terme tant amb com sense una filtració de coure addicional de 0,1 mm. Les radiografies de tòrax van ser creades amb una distància constant entre el detector i el focus de 100 cm, una distància entre l'objecte i el focus de 93 cm, una mida de camp de 9,9 × 9,9 cm, un receptor animat de 400 cm, una filtració de tub d'1 mm de a l'anteroposterior amb un feix central perpendicular a la meitat de l'estèrnum. Per a la determinació objectiva de la qualitat de la imatge, la intensitat del senyal i el soroll es van determinar primer per a totes les radiografies de tòrax per un valor mitjà de píxels en una àrea de 10 × 10 píxels. Per a això, en cada imatge es van col·locar quatre camps de mesurament (regió d'interès [ROI]), ROI 1 en els bronquis, ROI 2 en els gots centrals, ROI 3 en els pulmons i ROI 4 al cor. Posteriorment, es va determinar el contrast en la mitjana dels valors grisos dels camps de mesurament individuals entre dues àrees fixes i adjacents. El contrast es va determinar per a totes les radiografies de tòrax entre els pulmons i el cor, així com entre els vasos centrals i els pulmons perquè aquestes estructures anatòmiques són molt rellevants per a l'examen clínic de les radiografies de tòrax. Com un criteri addicional per avaluar la qualitat de la imatge, es va calcular el contrast per a les radiografies de tòrax preparades. El càlcul de l'contrast per a les radiografies de tòrax es va realitzar per a sis parells diferents de dues estructures adjacents. Es van seleccionar les següents estructures rellevants per al diagnòstic clínic: 1: bronqui i got, 2: bronqui i pulmó, 3: bronqui i cor, 4: got i pulmó, 5: got i cor i 6: cor i pulmons. Posteriorment, la relació contrast-soroll en funció de l'voltatge de el tub per a tots els valors de la relació contrast-soroll, tant sense com amb filtració addicional de coure, es va representar gràficament.

L'anàlisi de la imatge visual de les radiografies de tòrax va ser realitzat posteriorment per dos especialistes en radiologia amb 15 i 20 anys d'experiència, respectivament, així com per un metge assistent de radiologia amb 3 anys d'experiència en radiologia pediàtrica. Per això, les 88 radiografies incloses en l'estudi van ser anonimitzades, aleatoritzades i avaluades per separat pels tres observadors.

Seguint les directrius de l'Associació Mèdica Federal per a la Garantia de la Qualitat en Radiologia, es van utilitzar com a criteris d'avaluació la visibilitat de les estructures pulmonars centrals (gots i bronquis), la traçabilitat dels gots a la perifèria dels pulmons, així com la delimitació de la malaltia de la membrana hialina i el pneumotòrax. L'avaluació visual de la qualitat de la imatge es va realitzar utilitzant una escala d'Likerts (0- no diagnòstica, 1-poc visible, 2-moderadament visible, 3-clarament visible).

Per a cada ajust dels 88 paràmetres d'exposició, es va formar una suma de les valoracions individuals dels tres observadors per als quatre criteris d'avaluació diferents per aconseguir una millor possibilitat de comparació. Totes les radiografies de tòrax amb al menys una mal visible o inferior van ser classificades com a radiografies amb qualitat d'imatge no diagnòstica per a la rutina clínica i no van ser considerades en l'avaluació posterior. A més, la dosi aconseguida en les radiografies de tòrax de l'maniquí amb els paràmetres utilitzats en la rutina clínica es va comparar amb la dosi més baixa aconseguida amb una qualitat d'imatge gairebé acceptable. L'estimació de la dosi efectiva va utilitzar factors de conversió i el producte d'àrea de dosi determinat per a cada radiografia.

Es van utilitzar 88 radiografies de tòrax per a l'avaluació final. Les exposicions incorrectes van ocórrer en el rang de 57-70 kV, causades per la forta sobreexposició de les imatges. El soroll determinat per a totes les radiografies de tòrax en cor, gots, bronquis i pulmó va ser mostrat gràficament en funció de l'voltatge de el tub i va mostrar una disminució dels valors a mesura que la dosi augmentava. Això es mostra amb un voltatge de tub de 44 kV i una filtració addicional de 0,1 mm de coure. El contrast entre el got i el pulmó, així com entre el pulmó i el cor, com un altre criteri de qualitat de la imatge, va mostrar un augment dels valors amb l'augment de la dosi efectiva i l'augment de l'voltatge de el tub, tant amb filtració com sense filtració addicional de 0,1 mm de coure.

Per a l'avaluació objectiva de la qualitat de la imatge, - per a les sis combinacions possibles (grups de contrast-soroll 1- 6), tant amb com sense una filtració addicional de coure de 0,1 mm en funció de la tensió de l'tub - hi ha un curs digressiu dels valors per a la relació contrast-soroll. En l'avaluació visual, 60 de les 88 radiografies de tòrax generades en tots els ajustos de voltatge de el tub van mostrar un valor en el rang de no diagnòstic o poc visible i van ser classificades amb una qualitat d'imatge no diagnòstica. La delineació dels gots a la perifèria de l'pulmó va ser l'estructura anatòmica amb pitjor avaluabilitat, mentre que la clara delineació de l'pneumotòrax va mostrar la millor avaluabilitat. La distribució de la freqüència relativa de l'nombre de valoracions en funció de l'voltatge de l'tub va mostrar diferències significatives entre les radiografies de tòrax amb i sense filtració de coure, i amb la filtració addicional de la cobertura es va observar un augment de la qualitat de la imatge avaluada visualment amb l'augment de l'voltatge de el tub. Sense filtració de coure, es va mostrar una distribució relativament freqüent de l'nombre d'intervals d'avaluació de l'voltatge de el tub, amb una qualitat d'imatge que augmentava lleugerament a l'augmentar el voltatge de l'tub.

En l'avaluació visual de la qualitat de la imatge en funció de la dosi efectiva, es va mostrar predominantment una reducció en l'avaluació de les quatre estructures anatòmiques seleccionades com a criteri d'avaluació amb l'augment de la dosi efectiva. En el cas dels baixos nivells de l'voltatge de el tub, va ser possible observar una qualitat d'imatge que generalment es manté constant o només disminueix lleugerament dins de les etapes individuals de kV. En les radiografies de tòrax, l'augment de l'ennegriment de les imatges es va fer visible a l'augmentar la dosi efectiva. En general, l'avaluació visual de la qualitat de la imatge va revelar una distribució homogènia de les avaluacions de les diferents estructures anatòmiques entre els tres diferents observadors. Això es demostra per l'alta fiabilitat entre els avaluadors.

Posteriorment, els resultats es van utilitzar per avaluar la qualitat de la imatge diagnòstica en funció de la dosi efectiva en lSv.

Mantenint la qualitat de la imatge diagnòstica, la dosi mínima efectiva amb filtre de coure addicional va ser de 2,21 lSv, mentre que sense el filtre es va assolir una dosi mínima efectiva de 3,94 lSv (reducció d'aproximadament el 44%). A l'comparar els nivells de dosi per a les radiografies de tòrax al maniquí de tòrax neonatal amb els paràmetres (60 kV; 1,25 mAs) utilitzats en la rutina clínica (8,29 lSv) i les radiografies amb qualitat d'imatge acceptable a la dosi més baixa possible (2,21 lSv), es va demostrar una reducció de la dosi màxima d'al voltant de l'73%.

L'estudi actual demostra que la reducció de la dosi és possible mentre es manté la qualitat de la imatge. Les estructures anatòmiques de l'maniquí són simulades relativament a prop de la realitat. No obstant això, les parts òssies es mostren notablement massa denses en les imatges de raigs X pel que fa a la mineralització de l'os en els nadons i especialment en els nadons prematurs. La imatge de la síndrome de dificultat respiratòria grau I a les radiografies revela lesions rodones clarament distingibles en les zones apicals, perifèriques de l'pulmó, de manera que això no reflecteix la realitat.

El propòsit d'aquest estudi va ser aconseguir per mitjà de l'maniquí toràcic neonatal una reducció màxima possible de la dosi, mentre s'assegura la qualitat d'imatge diagnòstica, disminuint el voltatge de el tub i l'ajust simultani de el producte de corrent-temps. Això és possible gràcies a l'ús d'un sistema de raigs X digital pel seu alt rang dinàmic i la seva alta eficiència quàntica, especialment quan s'utilitzen detectors de pantalla plana, el que permet modificar els paràmetres d'exposició. La selecció dels paràmetres d'exposició es va basar en els valors recomanats per l'Associació Mèdica Federal per a les radiografies de tòrax en nadons i nens en el moment de realitzar aquest estudi. Com ajust, es van utilitzar els valors recomanats per l'Associació Mèdica Federal de 60-80 kV per al voltatge de el tub, una filtració addicional d'alumini d'1 mm combinada amb al menys 0,1 mm de Cu, una sensibilitat de 400 i una dosi de receptor d'imatge ≤5 μGy (2,5 μGy). Quan es va reduir l'exposició a la radiació, l'augment de soroll a les radiografies subexposades va ser un problema particular. Amb l'augment de la dosi, s'han observat valors decreixents en el soroll, mentre que el contrast va mostrar un augment en els valors. La relació contrast-soroll va mostrar una tendència decreixent dels valors per a les sis combinacions possibles de contrast-soroll, de manera que només hi ha un procés de lectura de l'detector que permet preservar el valor de gris i les diferències de contrast encara amb la reducció de la dosi.

A mesura que la dosi augmenta, es mostra un ennegriment creixent de les radiografies, a causa de la característica no lineal de l'detector utilitzat en el postprocessament d'imatges digitals. La dosi que impacta en el detector es transforma en un senyal digital, que posteriorment es converteix en un valor gris mitjançant una funció no lineal adaptada a el tipus d'examen per aconseguir una millor representació de les estructures clínicament rellevants.

Es van aconseguir nivells d'exposició més baixos usant la filtració de coure addicional. Aquest resultat confirma les recomanacions de l'Associació Mèdica Federal per investigar el tòrax en els nadons només amb l'ús de la filtració de coure. La filtració de coure serveix per endurir la radiació, principalment contribueix a la retenció de la radiació de baixa energia, que en qualsevol cas no contribueix a la imatge, i per tant minimitza l'exposició a la radiació. Mitjançant l'ús d'un sistema de raigs X digital, es dóna la possibilitat de reduir la dosi de radiografies de tòrax en el nounat baixant el voltatge de el tub i ajustant els valors de mAs. En aquest cas, es pot aconseguir una qualitat d'imatge diagnòstica segons el principi ALARA. Així, la dosi podria ser reduïda mentre es manté una qualitat d'imatge diagnòstica en les radiografies fabricades de l'maniquí toràcic neonatal en aproximadament el 73% comparat amb les radiografies preses en la rutina clínica d'acord amb les recomanacions de l'Associació Mèdica Federal.

La dosi pot reduir significativament en les radiografies de tòrax en nounats usant un sistema de raigs X digital amb qualitat d'imatge consistent baixant el voltatge de el tub i ajustant el producte mAs. L'ús de la filtració de coure redueix l'exposició a les radiografies de tòrax perquè serveix per endurir la radiació i contribueix a la retenció de la radiació de baixa energia.

Crítica i valoració personal
Aquest estudi m'ha semblat molt interessant i molt útil per als professionals que treballem en radiologia simple especialitzats en pediatria. La investigació de noves tècniques per a aquest tipus de pacients tan sensibles hauria de ser més abundant, al meu entendre, encara que comporti un sector molt específic de la radiologia. Un estudi molt ben estructurat i amb molt contingut gràfic malgrat la seva considerable nombre de mostres. Com a punt flac destacaria la impossibilitat de realitzar aquestes proves amb pacients reals, ja que, per molt semblant que sigui el maniquí toràcic a l'pacient neonatal, aquest sempre tindrà limitacions com ara la densitat òssia.

Etiquetes
Societat a la qual pertany la publicació: No aplica
Secció i òrgan-sistema: Radiologia pediàtrica, tòrax
Tècnica radiològica: Rx simple
Tipus d'article: Estudi retrospectiu

Beatriz Ortega Cárdenas
Hospital Universitari Sant Joan de Déu, TSIDMN
bortega@sjdhospitalbarcelona.org