Detection of Artificial Air Space Opacities with Digital Radiography: Ex Vivo Study on Enhanced Latitude Post-Processing

Zusammenfassung

Ziel: Untersuchung an a.-p. Radiografien der Lunge in einem Ex-vivo-System, ob die diagnostische Treffsicherheit für alveoläre Verschattungen in den vom Zwerchfell überlagerten Anteilen der Lunge durch Nachberechnung mit erweiterter Latitude und verstärktem Detailkontrast (EVP) verbessert wird. Material und Methoden: 19 Lungenpräparate von Schlachtschweinen wurden in einem Thoraxphantom mit trachealer Instillation von 20 – 50 ml Gelatine-stabilisierter Flüssigkeit präpariert und direktradiografisch untersucht (3,0 × 2,5 k Detektor/ 125 kVp/ 4 mAs). 276 a.-p. Aufnahmen mit und ohne EVP von 1,0 – 3,0 wurden 6 Beobachtern präsentiert. 8 Regionen wurden für alveoläre Verschattungen bewertet, Referenz war ein separat ausgewertetes CT. Die statistische Auswertung umfasste Sensitivität/Spezifität, Interobserver-Variabilität und eine ROC-Analyse. Ergebnisse: In den vom Zwerchfell abgedeckten Lungenanteilen (32 / 92 Regionen verschattet) verbesserte sich der Median der Sensitivität von 0,35 ohne EVP auf 0,53 – 0,56 bei EVP 1,5 – 3,0 (signifikant bei 5 / 6 Beobachtern). Die Spezifität verringerte sich von 0,96 zu 0,90 (signifikant bei 6 / 6), Az und Interobserver-Korrelation verbesserten sich von 0,66 nach 0,74 bzw. 0,39 nach 0,48. In nicht überlagerten Lungenabschnitten (136 / 276 Regionen verschattet) verbesserte sich der Median der Sensitivität von 0,71 auf 0,77 – 0,82 mit EVP (signifikant bei 4 / 6 Beob.). Spezifität und Az-Wert verringerten sich von 0,76 auf 0,62 und 0,74 auf 0,70 (signifikant bei 3 / 6). Schlussfolgerung: Im Ex-vivo-Versuch verbessert EVP die Treffsicherheit für den Nachweis von alveolären Verschattungen in vom Zwerchfell überlagerten Anteilen der Lunge (Fläche unter der ROC-Kurve). In den nicht überlagerten Anteilen geht die verbesserte Sensitivität mit einem Verlust an Spezifität einher.

Abstract

Purpose: To evaluate in a.-p. digital chest radiograms of an ex vivo system if increased latitude and enhanced image detail contrast (EVP) improve the accuracy of detecting artificial air space opacities in parts of the lung that are superimposed by the diaphragm. Materials and Methods: 19 porcine lungs were inflated inside a chest phantom, prepared with 20 – 50 ml gelatin-stabilized liquid to generate alveolar air space opacities, and examined with direct radiography (3.0 × 2.5 k detector/ 125 kVp/ 4 mAs). 276 a.-p. images with and without EVP of 1.0 – 3.0 were presented to 6 observers. 8 regions were read for opacities, the reference was defined by CT. Statistics included sensitivity/specificity, interobserver variability, and calculation of Az (area under ROC curve). Results: Behind the diaphragm (opacities in 32 / 92 regions), the median sensitivity increased from 0.35 without EVP to 0.53 – 0.56 at EVP 1.5 – 3.0 (significant in 5 / 6 observers). The specificity decreased from 0.96 to 0.90 (significant in 6 / 6), and the Az value and interobserver correlation increased from 0.66 to 0.74 and 0.39 to 0.48, respectively. Above the diaphragm, the median sensitivity for artificial opacities (136 / 276 regions) increased from 0.71 to 0.77 – 0.82 with EVP (significant in 4 / 6 observers). The specificity and Az value decreased from 0.76 to 0.62 and 0.74 to 0.70, respectively, (significant in 3 / 6). Conclusion: In this ex vivo experiment, EVP improved the diagnostic accuracy for artificial air space opacities in the superimposed parts of the lung (area under the ROC curve). Above the diaphragm, the accuracy was not affected due to a tradeoff in sensitivity/specificity.

Key words

thorax - digital radiography - infection

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