CT-Bildgebung mit einem Flachbilddetektor: experimentelle Untersuchungen zur Wachstumsratenbestimmung von Lungenrundherden

Zusammenfassung

Ziel: Bestimmung der Leistungsfähigkeit eines auf einem aSi/CsJ-Flachbilddetektor basierenden Volumencomputertomographie-(VCT-)Prototypen in der Volumetrie synthetischer Knoten in einem Lungenphantom sowie Berechnung der VCT-Messgenauigkeit zur Bestimmung von hypothetischen Tumorwachstumsraten auf der Basis definierter Volumenverdopplungszeiten. Methoden: Die Volumina von 50 synthetischen Rundherden (Durchmesser = 1,36 - 5,34 mm) wurden bestimmt und die Rundherde vor und nach isovolumetrischer Deformierung mit einem VCT-System volumetrisch untersucht. Der prozentuale Messfehler (PMF), gemessen als prozentuale Abweichung des gemessenen vom wahren Volumen, wurde ermittelt. Der PMF wurde für die Berechnung des minimalen Zeitintervalls zwischen 2 repetitiven Scans zugrunde gelegt, das für das Erkennen einer Volumenzunahme des Rundherdes erforderlich wäre. Dieses Zeitintervall als Ausdruck des VCT-Messfehlers in Anzahl der mindestens benötigten Follow-up-Tage (FUD) wurde für Rundherde vor und nach Deformierung bestimmt, wobei charakteristische Tumorvolumenverdopplungszeiten (VDT) zugrunde gelegt wurden. Ergebnisse: Die vor und nach Deformierung gemessenen Volumina von Knoten zwischen 0,99 und 20,05 mm³ unterschieden sich signifikant von den wahren Volumina (p = 0,002 - 0,004). Der PMF lag in diesen Rundherden vor und nach Deformierung signifikant über dem der größeren Knoten (p = 0,0001 - 0,0029). Zusätzlich lag der PMF nach Deformierung signifikant über dem vor Deformierung (0,61 - 11,09 % vs. 1,33 - 7,14 % p = 0,002). Für theoretische VDTs von 177 bzw. 396 Tagen lagen die anhand des Messfehlers errechneten Follow-up-Zeitintervalle zur Detektion einer Rundherdvergrößerung vor Knotendeformierung bei 19,1 bzw. 42,7 Tagen und nach Deformierung bei 30,2 bzw. 67,6 Tagen für Rundherde < 2 mm. Schlussfolgerung: Die VCT erlaubt eine präzise Volumetrie kleinster Rundherde und könnte somit im Rahmen einer klinischen Anwendung eine Volumenzunahme sehr kleiner Läsionen innerhalb kürzester Scanintervalle ermöglichen.

Abstract

Purpose: To determine the performance of an a-Si/CsJ flat-panel detector-based volumetric computed tomography (VCT) prototype in volumetry of synthetic nodules in a pulmonary phantom, and to assess VCT accuracy in the assessment of hypothetic tumor growth rates based on predefined tumor doubling times. Methods: The true volumes of 50 synthetic nodules (diameter range = 1.36 - 5.34 mm) were determined and VCT volumetry was performed before and after isovolumetric deformation of the nodules. The percent measurement error (PMF) was calculated as the percent difference of the measured from the true volume. Based on the PMF, the minimum interval between two scans was determined that would be needed to depict tumor growth corresponding to the minimum number of required follow-up days (FUDs). Based on predefined tumor doubling times (VDT) FUDs were determined before and after nodule deformation. Results: Measured volumes of undeformed and deformed nodules of 0.99 - 20.05 mm³ differed significantly from corresponding true volumes (p = 0.002 - 0.004). The PMFs of these nodules significantly exceeded the values measured in larger nodules (p = 0.0001 - 0.0029). In addition, PMFs were significantly lower before than after deformation (1.33 - 7.14 % and 0.61 - 11.09 %, respectively; p = 0.002). For theoretical VDTs of 177 and 396 days, the calculated FUDs for detection of tumor growth were 19.1 and 42.7 days before deformation, and 30.2 and 67.6 days after deformation for nodules < 2 mm, respectively. Conclusion: VCT allows for accurate volumetry of smallest pulmonary nodules and may become a valuable clinical tool for depiction of tumor growth of even small lesions within very short scan intervals.

Key words

Flat-panel CT - volumetric CT - multislice CT - pulmonary nodules - nodules volumetry - follow-up

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