Fortschr Röntgenstr 2018; 190(06): 542-550
DOI: 10.1055/s-0044-100725
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Feasibility of a Single Contrast Bolus High-Pitch Pulmonary CT Angiography Protocol Followed by Low-Dose Retrospectively ECG-Gated Cardiac CT in Patients with Suspected Pulmonary Embolism

Evaluation eines high pitch CT Pulmonalisangiografieprotokolls mit unmittelbar folgender niedrigdosis retrospektiv getriggerter Herz CT Spirale unter Verwendung eines einzigen Kontrastmittelbolus bei Patienten mit Verdacht auf Lungenarterienembolie
Julia Carmen Schäfer
1  Institute of Clinical Radiology and Nuclear Medicine, University Medical Center Mannheim, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Mannheim, Germany
,
Holger Haubenreisser
1  Institute of Clinical Radiology and Nuclear Medicine, University Medical Center Mannheim, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Mannheim, Germany
,
Mathias Meyer
1  Institute of Clinical Radiology and Nuclear Medicine, University Medical Center Mannheim, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Mannheim, Germany
,
Joachim Grüttner
2  Emergency Department, University Medical Center Mannheim, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Mannheim, Germany
,
Thomas Walter
2  Emergency Department, University Medical Center Mannheim, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Mannheim, Germany
,
Martin Borggrefe
3  1st Department of Medicine, University Medical Center Mannheim, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Mannheim, Germany
,
Joseph U. Schoepf
4  Radiology, MUSC, Charleston, United States
,
John W. Nance Jr
4  Radiology, MUSC, Charleston, United States
,
Stefan O. Schönberg
1  Institute of Clinical Radiology and Nuclear Medicine, University Medical Center Mannheim, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Mannheim, Germany
,
Thomas Henzler
1  Institute of Clinical Radiology and Nuclear Medicine, University Medical Center Mannheim, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Mannheim, Germany
› Author Affiliations
Further Information

Publication History

25 March 2017

21 December 2017

Publication Date:
01 February 2018 (eFirst)

Abstract

Introduction To prospectively evaluate the feasibility of single contrast bolus high-pitch CT pulmonary angiography (CTPA) subsequently followed by low-dose retrospectively ECG-gated cardiac CT (4D-cCT) in patients with suspected pulmonary embolism (PE) to accurately evaluate right ventricular (RV) function.

Materials and Methods 62 patients (33 female, age 65.1 ± 17.5 years) underwent high-pitch CTPA examination with 80cc of iodinated contrast material. 5 s after the end of the high-pitch CTPA study, a low-dose retrospectively ECG-gated cardiac CT examination was automatically started. The volume CT dose index (CTDI vol) and dose length product (DLP) were recorded in all patients and the effective dose was calculated. For the assessment of image quality, attenuation was measured as Hounsfield units (HUs) within various regions of interest (ROIs). These ROIs were used to calculate the signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR). Subjective image quality was assessed using a five-point Likert scale. On 4D-cCT, the ejection fraction of both ventricles (RVEF, LVEF) as well as the ratio of RVEF and LVEF (RVEF/LVEF) was assessed. The statistical difference of all parameters between the PE and non-PE group was calculated.

Results The mean effective radiation dose was 4.22 ± 2.05 mSv. Attenuation measurements on CTPA showed the highest attenuation values in the main pulmonary artery (442.01 ± 187.64). On 4D-cCT attenuation values were highest in the descending aorta (560.59 ± 208.81). The CNR and SNR values on CTPA were highest within the main pulmonary artery (CNR = 12.43 ± 4.57; SNR = 15.14 ± 4.90). On 4D-cCT images, the highest SNR and CNR could be measured in the descending aorta (CNR = 10.26 ± 5.57; SNR = 10.86 ± 5.17). The mean LVEF was 60.73 %± 14.65 %, and the mean RVEF was 44.90 %± 9.54 %. The mean RVEF/LVEF was 0.79 ± 0.29. There was no significant difference between the PE and non-PE group for either of the parameters.

Conclusion The investigated combined CTPA and 4D-cCT protocol is feasible using a single contrast bolus and allows the evaluation of RV function in patients with suspected PE. Further studies have to evaluate the additional value of this protocol regarding risk stratification in patients with PE.

Key Points:

  • High-pitch CTPA is fast enough to leave sufficient contrast material within the heart that can be used for an additional low-dose functional cardiac CT examination.

  • The tube current of the evaluated 4D-cCT is reduced over the entire cardiac cycle without any full dose peak.

  • Low-dose cardiac CT subsequently performed after high-pitch CTPA allows for detailed analysis of RV function.

Citation Format

  • Schäfer JC, Haubenreisser H, Meyer M et al. Feasibility of a Single Contrast Bolus High-Pitch Pulmonary CT Angiography Protocol Followed by Low-Dose Retrospectively ECG-Gated Cardiac CT in Patients with Suspected Pulmonary Embolism. Fortschr Röntgenstr 2018; 190: 542 – 550

Zusammenfassung

Einleitung Ziel dieser Studie war die Evaluierung eines high pitch CT Pulmonalis-Angiografie (CTPA) Untersuchungsprotokolls mit unmittelbar folgender niedrigdosis retrospektiv EKG getriggerter Herz CT Spirale unter Verwendung eines einzigen Kontrastmittel (KM) Bolus bei Patienten mit Verdacht auf eine akute Lungenembolie (LE) zur detaillierten Analyse der rechtsventrikulären Funktion.

Material und Methoden 62 Patienten (33 weiblich, 65,1 ± 17,5 Jahre) mit Verdacht auf eine akute LE erhielten eine high pitch CTPA gefolgt von einer retrospektiv EKG getriggerten Herz CT Spirale mit reduziertem Röhrenstrom während des gesamten Herzzyklus (4D-cCT). Insgesamt wurde lediglich ein KM Bolus von 80 ml verwendet. Volume CT Dose Index (CTDI vol) und Dosis-Längen-Produkt (DLP) wurden bei allen Patienten registriert und die effektive Dosis berechnet. Zur Beurteilung der Bildqualität wurden an relevanten Stellen Regions-of-Interest (ROIs) plaziert. Anschließend wurden Signal-zu-Rausch Verhältnis (SNR) und Kontrast-zu-Rausch Verhältnis (CNR) berechnet. Die subjektive Bildqualität wurde mittels einer 5-Punkte Likert Skala ermittelt. In der 4D-cCT wurde die Ejektionsfraktion beider Ventrikel (RVEF, LVEF) bestimmt und deren Quotient (RVEF/LVEF) berechnet. Diese Parameter wurden zwischen der LE- und Nicht-LE-Gruppe verglichen.

Ergebnisse Die mittlere effektive Dosis lag bei 4,22 ± 2,05 mSv. Die höchsten Dichtewerte in der CTPA wurden im Truncus pulmonalis gemessen (442,01 ± 187,64), in der 4D-cCT in der Aorta descendens (560,59 ± 208,81). Analog dazu zeigten sich in der CTPA im Truncus pulmonalis (CNR = 12,43 ± 4,57; SNR = 15,14 ± 4,90) und in der 4D-cCT in der deszendierenden Aorta (CNR = 10,26 ± 5,57; SNR = 10,86 ± 5,17) das höchste CNR und SNR. Die LVEF lag bei 60,73 %± 14,65 %, die RVEF bei 44,90 %± 9,54 %. Der RVEF/LVEF Quotient lag bei 0,79 ± 0,29. Es zeigte sich für keinen Parameter ein signifikanter Unterschied zwischen der LE- und Nicht-LE-Gruppe.

Schlussfolgerungen Das vorgestellte CT Protokoll ermöglicht die Evaluation der RV Funktion bei Patienten mit akuter LE. Das Ziel künftiger Studien sollte der Vergleich zwischen EKG-synchronisierten und nicht synchronisierten Messungen sein im Hinblick auf einen potentiellen Mehrwert für die Risikostratifizierung von Patienten mit akuter LE.

Kernaussagen:

  • Die CTPA kann durch den hohen Pitchfaktor so schnell durchgeführt werden, dass ausreichend KM im Herzen verbleibt um dieses für die zusätzliche Herzfunktionsuntersuchung zu verwenden.

  • Der Röhrenstrom wird bei der 4D-cCT während des gesamten Herzzyklus reduziert ohne Applikation des vollen Röhrenstroms zu einem bestimmten Zeitpunkt.

  • Das durchgeführte Niedrigdosis Herz CT Protokoll erlaubt eine detaillierte Analyse der RV Funktion.