CT skeletu Dr. Petr Ourednicek, M.D., Ph.D. Faculty Hospital St. Anna Brno and Medical Faculty of Masaryk University Brno, Czech Republic
Sec u Chrudimy, listopad 2014
Přehled oblastí nasazeni CT pro zobrazení skeletu
• • • • • • • •
Výhody CT oproti ostatním zobrazovacím modalitám CT skeletu pro traumatologické posouzení CT skeletu pro nádorové změny CT skeletu – posouzení BMD Intervence v oblasti kostí Novinky v zobrazení skeletu při použití iterativních technik Pokrok v redukci metalických artefaktů Spektrální CT v oblasti skeletu
CT skeletu – výhody CT jako modality pro zobrazovaní skeletu
Výhody CT oproti ostatním modalitám v zobrazovaní skeletu
CT skeletu - traumatologie
CT skeletu - traumatologie
• Ct je významným pomocníkem v diagnostice traumatologických změn, včetně skeletu. • Přestože není primárním zobrazovacím nástrojem, tak CT je doplňujícím vyšetřením k upřesnění dg či klasifikace a tak může významně ovlivnit další léčebný postup. • U polytraumatických pacientů ve stabilním stavu je CT dnes primární zobrazovací modalita. • Zobrazení traumatických změn kostí či páteře je součástí ct trau protokolu. • U traumatických změn v dětském věku např. bez CT skenu lokte odmítá dnes orthopéd další postup *
Mizuno K, Hirohata K, Kashiwagi D.:Fracture-separation of the distal humeral epiphysis in young children. J Bone Joint Surg Am. 1979 Jun;61(4):570-3. Rasool MN.:Dislocations of the elbow in children. J Bone Joint Surg Br. 2004 Sep;86(7):1050-8.
Případ UM • 7 roční chlapec – 22.5.11 během fotbalu si zranil levý kotník – Pacient přichází do nemocnice pro velký otok, známky hematomu, výraznou bolestivost
Courtesy : Doc. J. Skotáková, dětstká nemocnice Brno, CZ
K asuistika UM • X - ray nález 23 / 05 / 2011 • š ikmá fracturu distalní č ásti meta až diaphysy L fibuly, dislokace “ ad latus” dorsálně v š ířce kortiky. Patrný fragment.
Kasuistika UM • Extra nízkodávkový CT sken. Brilliance 64, 80kV, 15 mAs, odpovídající dávce pouhých 0,001 mSv. Různé filtry pro zobrazení měkkých i kostních částí. DLP 23,6 mGy-cm.
Case UM • CT nález: • Šikmá fraktura distální meta- diafýzy včetně dislokace dorsálně v rozmezí šířky kortiky. Fraktura dosahuje až k tibio fibulární syndesmóze, která je partiálně prasklá. Malý kostní fragment u zadní hrany tibie. • Res: Klasifikováno tedy přesněji jako fraktura Weber B na základě CT.
Kasuistika UM • Chirurgická stabilizace , extrakce 3 kortikálních šroubů po 1 měsíci, po 4 měsích pak zbytek.
CT skeletu - onkologie
CT skeletu - onkologie
CT hraje významnou roli na posouzení struktury kosti –/jak kortiky tak dřeně/ a přilehlých měkkých částí. Primární tumory : Benigní : osteom, osteoidní osteom, osteochondrom, osteoblastom, enchondrom, obrovskobuněčný tumor, aneurysmatická kostní cysta, fibrózní kostní dysplasie. Maligní: osteosarkom, chondrosarkom, Ewingův sarkom, fibrosarkom, maligní fibrózní histiocytom (MFH), vícečetný myelom, tumory ze zárodečných buněk. Sekundární tumory : metastásy typicky z prsou, plic a prostaty.
CT skeletu - onkologie CT hraje významnou roli na posousezení struktury kosti –/jak kortiky tak dřeně/ a přilehlých měkkých částí. Osteogenní a chondrogenní tumory: •Adamantinom •Chondroblastom •Chondrom •Chondromyxoidní fibrom •Chondrosarkom
•Enchodrom •Enchondromatóza •Extraskeletální chondrom •Mesenchymální chondrosarcom
•Myxoidní chondrosarcom
•Perirefní osifikujicí fibrom
Kasuistika JP • 12 roční chlapec • Dlouhá klinická historie – Od 2_11 patrné zduření levého stehna /po sportu/, bez bolestí, přichází však kvůli kašli – 4.5.11 CT hrudníku ukazují vícečetné meta změny, pleurální výpotek – 5.5.11 cytologie ukazuje však jen reaktivní mesoteliom – 10.5.11 kostní sken Tc – zvýšená aktivita L femuru – 13.5.11 – abdominální CT > žádné meta změny , LU v normě, beze změn na zobr. Skeletu, jen malé ostelytické změny v pr. kosti stydké, měkkotkáňová formace v dolním retroperitoneu
• Opakované skeny CT, MR, US • Zahájena chemotherapie pro tumor T2bN1M1 • 06_12 zhoršení klinického stavu, exitus
Courtesy : Doc. J. Skotáková, Dětstká nemocnice Brno, ČR
Kasuistika JP UZ 11/06/2011 a CT obraz
Kasuistika JP CT ukazuje postivní reakci po chemotherapii a redukci měkkotkáňové složky.
Kasuistika JP CT hrudníku– fluidothorax vlevo, vícečetné meta MR stehna vlevo > obrovská měkkotkáňová léze
Kasuistika JP • Diagnóza:
Ewingův sarkom L stehna/L femuru • !! U cca 90% patientů je klinická manifestace Ewingova sarkomu až po 90 dnech, což je velmi dlouhá perioda.
CT skeletu – onkologie Sekundární tumory
CT skeletu – onkologie Identifikace meta postižení v páteři a odpověd na léč bu
PE TE R, R.; MAL Í NSK Ý , M.; OUŘ E DNÍ Č E K , P.; J AN, J .: 3 D CT spine data seg m entation and analy sis of v ertebrae bone lesions. In Proc. of 3 5 th Ann. Int. Conf. IE E E E MBC 2013 , Osaka ( J apan) , pp.23 7 6 - 23 7 9 ( J apan) , pp.23 7 6 - 23 7 9
CT skeletu – onkologie Identifikace meta postižení v páteři a odpověd na léč bu
Dobře patrné osteolytické a osteoblastické léze J ako příklad změn ve struktuře obratlů
Výsledky vyhodnocení ex pert vs poč ítač
PE TE R, R.; MAL Í NSK Ý , M.; OUŘ E DNÍ Č E K , P.; J AN, J .: 3 D CT spine data seg m entation and analy sis of v ertebrae bone lesions. In Proc. of 3 5 th Ann. Int. Conf. IE E E E MBC 2013 , Osaka ( J apan) , pp.23 7 6 - 23 7 9 ( J apan) , pp.23 7 6 - 23 7 9
CT skeletu – BMD
WHO kritéria pro definici kostního stavu Diagnostická kritéria*
Klasifikace
T je nad nebo rovno -1
Normalní
T je mezi -1 a -2.5
Osteopenie
T je -2.5 nebo nižší
Osteoporóza
T je -2.5 nebo nižší
Těžká osteoporóza
*měřeno pomocí "T skore." T skore ukazuje velikost standartní odchylky pod nbeo nad průměrem kostní hmoty ve srovnatelné mladé populaci
BMD zpracování naskenovaných CT dat L páteře
CT skeletu – intervence s pomocí CT
CT skeletu – intervence s pomocí CT
• Biopsie tumoru v kostech tenkou jehlou • Biopsie tlustou jehlou /large core/ • Vertebroplastika – typicky při hrozících trau změnách • Kryoablace tu v kostech – bolestivé meta • RFA v kostech • Radioembolizace např. Y90 Armsen N, Boszczyk B.:Vertebro – kyphoplasty, history, development, results. European Journal of Trauma 2005; 5: 433–441. Ryška P, Málek V, Klzo L, et al.: Perkutánní vertebroplastiky. Čas Lék čes 2005; 144: 620– 623. J. Neubauer, , M. Repko: Metodika kostních biopsií perkutánním zpùsobem za navigace CT. Vnitrni lekarstvi, 2006. Callstrom M.R. et all.:Percutaneous image-guided cryoablation of painful metastases involving bone: multicenter trial. Cancer. 2013 Mar 1;119(5):1033-41. Thanos L. Et all. : Radiofrequency ablation of osseous metastases for the palliation of pain. Skeletal Radiol. 2008 Mar;37(3):189-94. Kutzner J.: 90Yttrium-citrate for pain-therapy by bone metastases.NUC Compact 1990; 21: 128–132.
Intervence - Biopsie chondrosarkomu hlavice humeru
Courtesy: Prim. Dr. H. Křístek, Surgal Clinic Brno, CZ
Intervence - vertebroplastika při agresivním hemangiomu obratle
Courtesy: Prim. Dr. H. Křístek, Surgal Clinic Brno, CZ
Intervence - vertebroplastika při agresivním hemangiomu obratle
Courtesy: Prim. Dr. H. Křístek, Surgal Clinic Brno, CZ
Intervence - cementoplastika v supraacetabulární oblasti pro osteolýzu metastazou CRC /coloreactal/
Courtesy: Prim. Dr. H. Křístek, Surgal Clinic Brno, CZ
Intervence - cementoplastika supraacetabulární osteolýzy metastazou CRC
Courtesy: Prim. Dr. H. Křístek, Surgal Clinic Brno, CZ
Intervence - RFA sakrální oblasti pro meta Grawitzova tumoru
Courtesy: Prim. Dr. H. Křístek, Surgal Clinic Brno, CZ
Intervence - intraartikulární aplikace yttria 90 do kyčelního kloubu při pigmentované vilonodulární synovitis
Courtesy: Prim. Dr. H. Křístek, Surgal Clinic Brno, CZ
CT skeletu – iterativní rekonstrukce v CT
FBP rekonstrukce v CT
nevýhodou FBP je fakt, že z matematického hlediska funguje přesně pouze s přesnými daty – projekční data z výpočetního tomografu ale obsahují signifikantní podíl šumu
tento šum je navíc při použití filtru v rámci FBP nežádoucím způsobem zesilován. Z toho vyplývá, že použití FBP má v CT technologii své jasné limity.
zásadní snížení dávky (mAs a/nebo kV) totiž vede k dramatickému nárůstu obrazového šumu a k nediagnostickému výsledku.
Rozhraní různě absorbujích objektů vedou k projekci více absorbují do méně absorbují tkáně – hvězdicovitý artefakt
iDose Concept CT reconstruction: from Projections to Image Radon Transform Attenuation projections
Projection Attenuation for 1 angle
Image Attenuation of each voxel
y 0°
u θ x
?
rotation θ
Iθ
y
180° u
u
Iθ
= I θ exp − ∫ µ (u, θ ) dl + rθ l θ
x
0
µ ( x, y ) Iterative reconstruction (IR)
Filtered Back Projection reconstruction (FBP) Analytical solution to the problem Based on an ideal system model
Simple fast calculation High noise / dose Spatial OR Contrast Resolution
Iterative solution to the problem: Find the attenuation (image) that is the “best fit” to the acquired data
Complex slow calculation Low noise / dose High Spatial AND Contrast Resolution
Petr Ourednicek M.D.,Ph.D., June 2012 Courtesy: Philippe Coulon, ECR hands on, 2011
37
Virtually Noise-Free Images*
Courtesy: Philips Cleveland, USA
> 90% Noise (Standard Devition in HU)
Noise Reduction
100 kVp, 80 mAs mAs
Standard Reconstruction
*In clinical practice, IRT may reduce image noise depending on the clinical task, patient size, anatomical location, and clinical practice. A consultation with a radiologist and a physicist should be made to determine the appropriate dose to obtain diagnostic image quality for the particular task. As with any imaging reconstruction, the quality of the resulting IRT images is dependent on the scanning parameters required for your particular patient, clinical indication, and clinical practice.
38
iDose4: Adapting to the desired clinical target 5,5
68% Resolution Improvement
50% Dose Reduction AND 35% Resolution Improvement
5
Image Quality
4,5
4
IQ
Dose
IQ
Dose
3,5
3
80% Dose Reduction
IQ
Dose
FBP
2,5
2
00
50 100
100 200
150 300
200 400
250 500
300 600
350 700
Dose Philips, iDose4 data brochure Petr Ourednicek M.D.,Ph.D., June 2012
39
iDose4 – 7 benefits Benefit 1 =removing of artifacts and noise reduction
iDose4 – 7 benefits Benefit 2 =dose reduction in all body parts
iDose4 – 7 benefits Benefit 3 =preserving natural appearance
iDose4 – 7 benefits Benefit 4 =improving of spatial res and blooming Ca artifacts
iDose4 – 7 benefits Benefit 5 = reducing small artifacts from small metal objects
iDose4 – 7 benefits Benefit 6 = improvement of low contrast resolution due to decreasing noise, so better dg confidence
iDose4 – 7 benefits Benefit 7 = CTA low energy scanning
iDose Benefits Brain: IAC with heavy dose reduction by 50%
Radiation Dose Reduction in Temporal Bone CT with I terative Reconstruction Technique. Niu YT, Mehta D, Zhang ZR, Zhang YX, Liu YF, Kang TL, Xian JF, Wang ZC. AJNR Am J Neuroradiol. 2012 Feb 9. ;
RE S U L TS : 5 0 patients study At the same radiation dose, the image CNR of iDose reconstructions was higher than that of FBP and progressively increased with higher iDose levels. The combination of 100 mAs/section and iDoseL5 was the lowest dose that met the req uirements for diagnostic acceptability, with CNR slightly higher than our routine institution protocol of 200 mAs/section with FBP reconstruction. Spatial resolution characteristics were similar between FBP and iDose at all different strengths. The findings were consistent among the cadaver, phantom, and clinical acq uisitions. 47
iDose Benefits Brain: IAC with really reduced dose and high iDose factor
48 Courtesy Philips, NL
OMAR
RTG kolene–St.p. knee distorsi kolene, bolest, snížená pohyblivost. Hemarthrosa (st p. evakuaci asi 30ml krve). RTG bylo negativní.
Courtesy: Dr. Skotakova, Children Hospital Brno. Czech Rep.
CT s nejnižší možnou dávkou> 80kV/10 mAs, @ 1.2, Th4 mm, ~ 0.05 mSv, 64x0.625, RT= 0.4 Y C filter,ID L1 Y C filter,ID0
CT nález – Distorse v měkkých částech, kost intaktní
Y C filter, FBP Y C filter,FBP Petr Ourednicek M.D.,Ph.D., Mai 2011
Courtesy: Dr. Skotakova, Children Hospital Brno. Czech Rep.
Bariatric patient - drawback clear demonstration of starving -artifacts Internal use only
Courtesy: Philips RSNA 2013, USA St. Petersburg, April 2013
CT skeletu – redukce metalických artefaktů
OMAR
O-MAR
nejprve je nastaven u vstupního obrazu práh a vytvořen obraz pouze metalické části ten je pak použit k identifikaci projekcí na sinogramu, které mají příspěvek kovu pixely definované jako kov jsou pak odstraněny a nahrazeny interpolovanými hodnotami denzit simulujícími tkáň pokud se v obraze nenacházejí objemnější klastry metalických pixelů, k dalšímu zpracování nedojde, proto O-MAR nemá vliv na obraz neobsahující kov
OMAR
O-MAR
obraz pouze metalické části, obraz se skrytou tkání a vstupní obraz jsou následně promítnuty dohromady – vytvoří odpovídající sinogram obraz se skrytou tkání je odečten od originálního obrazu – vytvoří „chybový“ sinogram metalický sinogram je následě použit jako maska pro odstranění všech nekovových bodů z chybového sinogramu data chybového sinogramu jsou zpětně promítnuta pro vytvoření korigovaného obrazu
OMAR
O-MAR
OMAR
O-MAR
OMAR
Cave
nevhodné taky pro vyš. hrudníku s pacemakerem (blízkost vzdušné plíce) kovové šrouby v páteři – lehká degradace přilehlé kosti v těsné blízkosti
zejména kombinace šroubů v hrudní páteři, přilehlé plicní tkáně a kontrastního vyšetření může být problematická →
CT skeletu – spektrální CT
• CT skeletu – spektrální CT
80 kVp
# xrays
2 Tubes + 2 Detectors Tube Spectra 140 kVp
140
Dual Source
80
Dual-Layer Detector Detector Absorption
1 2
# xrays
Energy
1
2
Dual-Layer
1 Tube + 1 Detector Tube Spectra 140 kVp
# xrays
Energy
140 80
kV Switching
80 kVp Energy
5 9
Metal artifact reduction in extremity work 120kVp
200keV
55keV
140keV
Iodine overlay enhancing liver lesions
I2 mapa zvýšené pseudoperfúzeKostní meta
Pohmoždění tibiálního plata
Adaptováno z : Siemens, Get further. With True Dual Energy, 2014 Pache G. Et all:Dual Energy CT Virtual Non-Calcium Technique detects Post-Traumatic Bone Bruise of the Knee , 2011
Precision Quantification Tools
63 63
Na závěr
A Vám za Vaši pozornost ...
