MDCT: Risk and Reward

Per più di tre decenni, la TC è stata un importante strumento di diagnostica per immagini.1,2 In particolare, i progressi tecnologici negli ultimi 5 anni hanno influenzato i modelli di utilizzo della TC. In poche parole, stiamo usando CT più frequentemente.3 Il principale progresso tecnico responsabile di questo aumento è stato il multidetector CT (MDCT), che offre sia una scansione più rapida che il potenziale per una maggiore qualità dell’immagine.2 Ci sono state diverse conseguenze importanti di questa tecnologia. Innanzitutto, ci sono più opzioni (e quindi protocolli) per la valutazione CT. Queste opzioni comportano la manipolazione di una varietà di parametri CT che controllano la quantità di radiazione erogata, un determinante diretto della qualità dell’immagine.4,5 Mentre ci sono molte opzioni, alcune di queste sono inappropriate in quanto la quantità di radiazioni che un paziente riceve è superiore a quella necessaria per ottenere un esame diagnostico.6,7 Poiché la quantità di radiazioni che la TC fornisce si sovrappone alla quantità di radiazioni che è stata segnalata per causare il cancro,8 questo è un costo della TC. È questo riconoscimento che esiste un potenziale (e molti sostengono un tangibile) rischio di radiazioni che ha guidato molti dei recenti sviluppi tecnici con CT. Cioè, c’è una chiamata crescente per bilanciare la qualità dell’immagine contro il rischio. Per questi motivi, il seguente materiale esaminerà i modelli di utilizzo recenti e proiettati, discuterà la tecnologia e i progressi tecnologici della TC e il loro effetto sulle applicazioni cliniche e riassumerà alcune delle recenti applicazioni cliniche e ciò che sappiamo (e non sappiamo) sul rischio di radiazioni con la TC.

Modelli di uso CT

Dalla sua introduzione nei primi anni 1970, CT è diventato uno strumento prezioso nella diagnostica per immagini.1 Più importante, l’uso di CT è in aumento. Non è assolutamente noto quanti esami CT vengono eseguiti negli Stati Uniti o in tutto il mondo all’anno. Le stime includono ben 65 milioni di esami CT eseguiti ogni anno negli Stati Uniti.9 Se assumiamo che gli Stati Uniti rappresentino circa il 25% del totale mondiale,3 ciò significa che ci sono potenzialmente 260 milioni di esami CT eseguiti in tutto il mondo. Se si considera solo il numero di esami CT eseguiti negli Stati Uniti, data la popolazione degli Stati Uniti di 290.000.000.10 secondo il censimento del 2002, gli esami CT vengono eseguiti al ritmo di uno per ogni quattro o cinque persone. Per i bambini, le stime hanno spaziato da 600.000 a 1,3 milioni di esami negli Stati Uniti all’anno.3 Tuttavia, dati recenti di Mettler et al hanno suggerito che questa potrebbe essere una sottovalutazione poiché circa l ‘ 11% di tutti gli esami TC può essere ottenuto nella fascia di età pediatrica.11 Applicando questa percentuale a 65 milioni di esami annuali negli Stati Uniti, il numero di esami TC pediatrici può essere più di dieci volte maggiore di quanto ipotizzato.

Anche il numero di esami CT è aumentato drammaticamente negli ultimi 20 anni. Diverse fonti aiutano a sottolineare questo punto.3,9,12 Ad esempio, in un periodo di 14 anni che termina nel 1995, c’è stato un aumento di sette volte nel numero di esami CT. Un’altra stima che copre un periodo di 18 anni è che il numero di esami è salito da 3,6 milioni a 33 milioni, più di un aumento dell ‘ 800%. Altre fonti suggeriscono che l’uso di CT è preveduto aumentare ad un tasso di circa 10% – 15% all’anno.13 Inoltre, questi numeri non riflettono la traiettoria dell’uso corrente. Cioè, la più recente tecnologia multidetector sta continuando a guidare e accelerare l’uso attraverso il miglioramento del valore sia nelle applicazioni tradizionali che nelle nuove applicazioni. Le applicazioni tradizionali includono una migliore valutazione del trauma e la rilevazione e la sorveglianza del cancro. Le nuove applicazioni, negli ultimi 5 anni, includono l’angiografia CT (CTA) delle strutture cardiache e vascolari, la valutazione dell’embolia polmonare, la valutazione urologica (ad esempio, calcoli renali), la valutazione per l’appendicite, l’ostruzione dell’intestino tenue e lo screening CT per la malattia coronarica e il cancro. In particolare, queste nuove applicazioni sono spesso riscontrate condizioni mediche, traducendosi in frequenti valutazioni CT. È questa fiorente applicazione della nuova tecnologia MDCT per le indicazioni mediche comuni, in particolare lo screening CT, che probabilmente accelererà la frequenza degli esami con importanti ramificazioni socio-economiche dell’assistenza sanitaria.14,15 Parallelamente a questo crescente uso, e in parte a causa della maggiore attenzione ai rischi di radiazioni, è stata richiesta una regolamentazione e norme pratiche.3,16 Una revisione di queste norme esula dall’ambito di applicazione di questo articolo, ma il lettore si riferisce a una fonte che sarà disponibile all’inizio del 2004.3

Tecnologia, Tecnica

Durante un esame TC, l’individuo giace su un letto, noto anche come tavolo. Questa tabella passa attraverso un portale che contiene la sorgente di raggi X opposta (180?) i rivelatori a raggi X. Questo portale ruota continuamente attorno al paziente mentre il tavolo si muove attraverso il portale. Le immagini sono formate in base al carattere (energia e quantità) del fascio di raggi X che colpisce i rivelatori dopo che passa attraverso l’individuo. Il personaggio è influenzato dai vari organi e strutture attraverso cui passa. Come con una fotocamera convenzionale da 35 mm, una varietà di impostazioni o parametri (questi sono selezionati dal tecnologo CT sulla console dello scanner) controlla la quantità e l’energia dei raggi X. Esempi di queste impostazioni includono la corrente del tubo (milliamperage o mA), il kilovoltage di picco (kVp) e la velocità di rotazione dell’attrezzatura del cavalletto o la velocità di movimento del tavolo attraverso il cavalletto. Queste impostazioni contribuiscono alla formazione e alla qualità dell’immagine.

Nei primi anni 1990, c’è stato un grande salto in avanti nella tecnologia CT: slip ring. Ha liberato il cavalletto per ruotare continuamente, senza impedimenti da fili e cavi che in precedenza significava che una o due rotazioni in senso orario dovevano essere seguite da una o due rotazioni in senso antiorario per impedire all’apparato di avvolgimento di legarsi. Questo salto è stato chiamato CT elicoidale (o spirale); il termine rappresenta fondamentalmente un tracciato del percorso a spirale del raggio X lungo il paziente a causa del cavalletto che ruota continuamente mentre la tavola (e il paziente) si muovevano attraverso il cavalletto. Inoltre, i rivelatori di raggi X hanno continuato ad evolversi attraverso diverse iterazioni di solito con conseguente cattura più efficace ed efficiente e la conversione dei raggi X. Nel 1998, la tecnologia del rivelatore si spostò nuovamente in avanti in modo che più file di rivelatori potessero catturare e convertire simultaneamente i raggi X. Questo avanzamento è chiamato multislice o multidetector CT. Negli ultimi 5 anni, il numero di righe di rivelatori è aumentato da una singola riga (la prima CT elicoidale) in modo che ora i produttori offrano MDCT a 16 righe (o 16 fette). Fondamentalmente, l’aumento del numero di rivelatori consente la conversione di un raggio X più ampio per ogni rotazione. Un vantaggio di questo raggio più ampio è che il paziente può ora viaggiare attraverso lo scanner a raggi X più velocemente. Ad esempio, le scansioni MDCT nel torace o nell’addome nei bambini piccoli possono essere completate di routine in 2-5 secondi. Una migliore qualità dell’immagine è anche il risultato di questa tecnologia in evoluzione.

Scansione più veloce ha diversi vantaggi. Prima di tutto, nei bambini, la sedazione è meno spesso necessaria. Questo è un vantaggio sostanziale rispetto ai lunghi tempi di acquisizione delle immagini per la risonanza magnetica (ogni sequenza MRI può richiedere diversi minuti per acquisire, e il numero totale di sequenze significa una durata dell’esame in genere di 30 a 60 minuti). L’imaging veloce riduce anche l’uso delle risorse necessarie per la sedazione pediatrica, un grande risparmio di costi.17 Questo è uno dei motivi per cui, nei bambini, MDCT viene eseguita più frequentemente di MR per applicazioni simili. L’imaging più veloce riduce anche l’artefatto del movimento, in particolare nei pazienti che hanno una limitata capacità di trattenere il respiro durante la scansione, come i bambini piccoli. La scansione più veloce è stata applicata anche a” congelare ” il movimento periodico come quello con il cuore per la valutazione dell’arteria cardiaca e coronarica. Mentre il throughput è potenzialmente migliorato da una scansione più rapida, gran parte del tempo di scansione del paziente viene impiegato per impostare la scansione, preparare il paziente e pulire la stanza. Tuttavia, c’è qualche miglioramento nel throughput con MDCT più veloce.

Figura 1. Ragazzo di dieci anni con dolore e gonfiore dell’arto inferiore sinistro per diversi mesi. (a) La radiografia laterale mostra la corteccia sclerotica ispessita della tibia sinistra. (b) L’immagine assiale da un esame TC attraverso la tibia centrale mostra una piccola area di lucenza con un’area più centrale di sclerosi densa ? il nidus (grande freccia). Nota l’ispessimento circostante e la sclerosi della tibia (piccole frecce). Questa area lucente rappresenta il centro di un tumore osseo benigno, un osteoma osteoide. (c) La ricostruzione del set di dati assiali in un piano sagittale dimostra bene il nidus e la scelorosi senza artefatti.

Un altro vantaggio della tecnologia MDCT è stato quello di ottenere fette più sottili. Il vantaggio delle fette più sottili è il miglioramento dei dettagli, in particolare la nitidezza dell’immagine (o la risoluzione spaziale). Il più recente MDCT che utilizza spessori sottili (submillimetrici) offre l’opportunità di raffigurazioni multiplanari (ad esempio, coronali e sagittali) e tridimensionali di strutture (Figura 1), che sono essenzialmente prive di artefatti che affliggevano la vecchia tecnologia CT .18 Immagini possono ora essere ricostruite rapidamente ed efficacemente in più piani con dettagli che sarebbero stati raggiunti se la scansione fosse stata effettivamente ottenuta nel piano. Ciò evita piani aggiuntivi, ad esempio per le scansioni TC delle anomalie scheletriche, riducendo così tempo, costi e esposizione alle radiazioni. Un altro progresso tecnico include rivelatori più efficienti e una nuova tecnologia che migliora la qualità e la velocità delle immagini ricostruite.

Altri progressi tecnologici includono la fluoroscopia CT e la combinazione di tomografia ad emissione di positroni e TC (PET-CT). Con la fluoroscopia CT, le procedure interventistiche come aspirazioni, biopsie e drenaggi di ascessi possono essere facilitate utilizzando informazioni trasversali per la guida.19,20 PET-CT rappresenta un “blending” in cui le immagini funzionali da PET (aree di maggiore attività metabolica del cancro, ad esempio) sono combinate con CT (per una migliore localizzazione anatomica).21, 22 PET-CT, in particolare, è stato uno strumento potente e in rapida espansione in molte pratiche.

Applicazioni CT

MDCT ha, con ogni aumento del numero di rivelatori, spesso stato incontrato con un certo scetticismo circa i benefici propagandati, ma ogni volta è stato rapidamente abbracciato come prezioso per esami più veloci, opzioni di scansione più flessibili, e una migliore qualità delle immagini, equiparando migliore opportunità diagnostica e applicazione clinica.

Alcune delle applicazioni recentemente riportate per MDCT includono la valutazione del torace e dell’addome. Nel torace, queste indagini includono la valutazione di noduli, embolia polmonare, strutture cardiovascolari tra cui le arterie coronarie, le vie aeree e la parete toracica.23-28 Indicazioni addome e bacino includono endoscopia virtuale del tratto urinario; valutazione del cancro del tratto urinario, calcoli e disturbi congeniti; disturbi vascolari; appendicite; e ostruzione intestinale.29-35 Screening CT comprende la rilevazione del cancro del polmone, cancro del colon, malattia coronarica, e lo screening di tutto il corpo.14 Insieme, queste revisioni e indagini dimostrano il ruolo ampio e in espansione della nuova tecnologia CT ha in medicina.

I costi CT includono il rischio di radiazioni

Con questi benefici, tuttavia, è venuto un riconoscimento di un costo potenziale quello delle radiazioni. Più di 2 anni fa, questo problema è stato sottolineato attraverso una serie di articoli sull’American Journal of Roentgenology che si occupano di bambini e rischio di cancro da radiazioni CT, un eccesso di esposizione alle radiazioni e tecniche per ridurre questa esposizione.36-38 Da quel momento, l’attenzione dei produttori e la pratica degli esami CT, sia negli adulti che nei bambini, stanno lentamente cambiando, riconoscendo il potenziale costo delle radiazioni. Questo è stato relativamente trascurato per molti anni.

C’è qualche dibattito su quale sia il rischio di radiazioni. Fondamentalmente, si possono trovare indagini che supportano la tesi secondo cui la quantità di radiazioni (esposizione a basso livello) nella TC non è associata ad un aumento del rischio di sviluppare cancro fatale,39,40 e si possono trovare indagini che mostrano che la quantità di radiazioni nella TC è un fattore di rischio per il cancro.38 A questo punto, la postura più prevalente è la seconda: le dosi di radiazioni erogate dalla scansione TC si sovrappongono a quelle che hanno dimostrato di avere un significativo aumento del rischio di cancro. I fautori di questo punto di vista hanno sottolineato che anche una singola TAC in un bambino può aumentare il rischio di mortalità per cancro a vita.38 Ciò che non viene discusso sono i fatti che i bambini sono più suscettibili alle radiazioni rispetto agli adulti, hanno una vita più lunga per manifestare il cancro indotto dalle radiazioni (che può richiedere decenni per svilupparsi) e sono stati regolarmente esposti a una quantità eccessiva di radiazioni da CT. Le dosi CT si sovrappongono e possono anche superare l’esposizione a basso livello.3 Inoltre, la TC è la più grande fonte di radiazioni dopo l’esposizione di fondo (incluso il radon).11,41 Indipendentemente dalla postura, è prudente ridurre al minimo l’esposizione a radiazioni non necessarie. Come affermato nel rapporto del 2000 del Comitato scientifico delle Nazioni Unite sugli effetti del rapporto sulle radiazioni atomiche (UNSCEAR), “Va notato, tuttavia, che l’incapacità di rilevare un aumento dei rischi a dosi molto basse non significa che tali aumenti non esistano.”41 La nostra postura dovrebbe essere quella di ridurre al minimo la quantità di radiazioni a cui gli individui sono esposti durante la TC. Chiaramente, le recenti innovazioni CT, e le posizioni di mercato adottate dai produttori, sono state per sottolineare i passi compiuti verso la gestione delle radiazioni.

Molti dei progressi tecnici, in particolare negli ultimi 2 anni, sono finalizzati alla gestione della dose di radiazioni. Questi includono la modulazione automatica della corrente del tubo (ATCM) e le raccomandazioni per la scansione basata sulle dimensioni nella popolazione pediatrica.

ATCM è un nuovo metodo in cui una delle impostazioni di scansione, la corrente del tubo a raggi X, viene regolata automaticamente durante la scansione per tenere conto dello spessore del paziente, della forma o di parte del corpo sottoposto a scansione.42-44 Il principio alla base di ATCM è che ci possono essere diversi requisiti per la corrente del tubo durante la scansione. È necessaria una maggiore corrente del tubo (che genera più particelle di raggi X) per passare attraverso tessuti più densi come il fegato rispetto ai polmoni pieni d’aria; per aree di sezione trasversale più spesse, come il corpo da lato a lato rispetto a fronte-retro, durante il 360? rotazione del fascio di raggi X intorno al paziente; o nei bambini piccoli o negli adulti più sottili rispetto agli adulti più spessi. Fino a questo punto, una singola corrente del tubo (solitamente relativamente alta per penetrare i tessuti più densi) è stata utilizzata per l’intera TAC. La maggior parte dei produttori ora hanno incorporato una sorta di ATCM che regolerà la corrente del tubo al livello necessario (abbassando così la radiazione) in quelle regioni del corpo o porzioni della scansione dove è richiesta meno corrente del tubo.

Uno svantaggio della moderna tecnologia MDCT è che la scansione è stata più complessa con molte più opzioni. Può essere abbastanza difficile determinare quale tipo di impostazione deve essere utilizzato per varie condizioni mediche. L’industria ha recentemente fornito linee guida e protocolli CT pediatrici che incorporano impostazioni basate sull’età o sulla dimensione45 poiché i bambini piccoli non richiedono o non hanno bisogno degli stessi tipi di impostazioni (come la corrente del tubo) di quelle degli adulti.36 Tre anni fa, questo tipo di regolazione era raro, con la maggior parte delle pratiche che utilizzano una filosofia “one-size-fits-all”.

Un altro aspetto negativo è che la tecnologia CT è relativamente costoso: un nuovo scanner MDCT costa $1 a $1.5 milioni. Questo è particolarmente un problema con i rapidi progressi negli ultimi 5 anni. Con il tempo un nuovo scanner è stato installato, la tecnologia più recente era spesso disponibile o presto per essere. La giustificazione per spendere questo tipo di denaro è oltre l’intento di questo articolo. Comunque sia, la penetrazione dei più recenti scanner a 16 sezioni sta aumentando rapidamente negli Stati Uniti. Sia che questo sia orientato al mercato (con la tecnologia più recente), a causa dei benefici riconosciuti, o (probabilmente il caso) una combinazione3 di entrambi è irrilevante. Questa conversione sta avvenendo.

In definitiva, ciò che deve essere determinato è il rapporto costi-benefici. Ciò dipenderà da una moltitudine di fattori modellati dall’esperienza individuale, dalle linee guida pratiche e dagli standard, tutti aiutati dall’indagine scientifica. Mentre molto è stato fatto per definire la qualità diagnostica della TC nell’imaging medico, ad esempio, nella diagnosi di appendicite, disturbi urologici ed embolia polmonare, il bilanciamento di questi contro il rischio (cioè le radiazioni) è meno chiaro e la valutazione del cambiamento effettivo nell’esito del paziente (in particolare con lo screening CT) è ancora nella sua infanzia. C’è molta strada da fare per definire il rapporto costi-benefici per la CT moderna. Ciò che è chiaro è che l’esperienza empirica, particolarmente evidente attraverso l’acquisto dei più recenti scanner tecnologici, sta guidando l’uso. Implicito è che i radiologi hanno accettato che la TC è uno strumento sempre più utile.

Conclusione

In conclusione, la TC è una modalità di imaging centrale. La tecnologia recente è stata responsabile dell’uso crescente, attraverso sia nuove applicazioni che applicazioni per disturbi comuni. I vantaggi di questa tecnologia, in particolare la scansione più veloce e la possibilità di ottenere fette sottili e di alta qualità, devono ora essere bilanciati con i costi. Un costo notevole è l’esposizione alle radiazioni. I progressi hanno fornito nuove opportunità per la scansione, ma anche importanti opportunità per gestire la dose di radiazioni. Il ruolo del CT dovrà essere chiarito con una combinazione di ricerca, istruzione (compresi gli standard di pratica) e innovazioni del produttore.

Donald P. Frush, MD, è capo di radiologia pediatrica, divisione di radiologia pediatrica, professore associato di radiologia, Dipartimento di Radiologia, Duke University Medical Center, Durham, NC.

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