Dual Energy com eficiência de dose: o novo padrão nas radiografias torácicas

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Superando as complexidades da CXR sem um ajuste de dose.

As radiografias torácicas (CXRs) são uma das mais difíceis de interpretar. A densa estrutura torácica inclui uma complexa anatomia sobrejacente e subjacente do paciente, além dos movimentos constantes dos pulmões e do coração. Idealmente, os radiologistas gostariam de visualizar imagens separadas, uma do tecido mole e outra dos ossos, para realizar um diagnóstico mais preciso.

Para conseguir essa separação, os profissionais de imagiologia exploraram a tecnologia de captura de imagens com Dual Energy, que captura duas imagens radiográficas de um paciente em rápida sucessão. No entanto, os benefícios da tecnologia acarretaram um aumento na dose de radiação. (São necessárias duas exposições; uma com exposição a raios X de energia relativamente mais baixa e outra com energia relativamente mais alta). Além disso, os profissionais de imagiologia tiveram dificuldade para superar os artefatos e registros incorretos resultantes do movimento do paciente (devido a batimentos cardíacos e à respiração) entre a captura de imagens de energia alta e baixa.

Felizmente, a Carestream lançou uma inovação tecnológica patenteada.O nosso método Dual Energy oferece excelente qualidade de imagem em uma exposição de entrada semelhante à radiografia torácica PA padrão. Nosso inovador sistema de imagiologia de filtragem diferenciada subtrai exposições rapidamente adquiridas de energias baixa e alta para a geração de imagens dos ossos e do tecido mole – e possui correção automática do movimento do paciente. Acreditamos que o Dual Energy tem potencial para se tornar o novo padrão de tratamento em imagiologia torácica.

Nosso software de captura de imagens Dual Energy está incorporado ao nosso mecanismo de processamento de imagens Eclipse, que utiliza algoritmos proprietários poderosos para fornecer um processamento de imagens automatizado robusto que oferece excelente qualidade de imagem e apresentação consistente.

Fornecendo mais informações aos radiologistas, sem um ajuste de dose

O Dual Energy fornece aos radiologistas mais informações para o diagnóstico. Melhora a visualização da anatomia sobrejacente e subjacente do paciente, e fornece detecção aprimorada de funções sutis que podem ser difíceis de visualizar nas radiografias 2D tradicionais.

O Dual Energy tira proveito das propriedades diferenciais de absorção dependentes de energia das estruturas ósseas e do tecido mole na anatomia humana. Ao capturar duas imagens radiográficas de um paciente em rápida sucessão, uma com exposição a raios X de energia relativamente mais baixa e uma segunda com energia relativamente mais alta, é possível derivar matematicamente uma imagem apenas de tecido mole, com as estruturas ósseas removidas, e uma imagem correspondente apenas dos ossos (1) – mas a dose é a mesma de uma radiografia torácica padrão, graças ao inovador design com filtragem diferenciada. Com isso, os radiologistas podem remover ou realçar estruturas. Por exemplo, um radiologista pode enfatizar os ossos para visualizar uma fratura de costela que, de outra forma, poderia não ser detectada. Ou, então, remover os ossos da imagem para ver a anatomia subjacente.

“Visando à eficácia do Dual Energy, é preciso ter uma separação clara dos feixes de energias alta e baixa para não precisar de um ajuste de dose. Também é necessário ser muito rápido ao alternar as duas exposições. Se houver um intervalo muito longo entre as duas aquisições, o paciente irá respirar ou se movimentar”, explica o Dr. Narinder Paul, BM, MRCP (Reino Unido), FRCR (Reino Unido), FRCPC, professor de Imagiologia Cardiotorácica, presidente-chefe municipal do Departamento de Imagiologia Médica, Western University; e cientista nos Robarts and Lawson Research Institutes. (2)

Atualmente, o software Dual Energy está disponível como uma compra opcional ao DRX-Evolution Plus da Carestream.

Aplicações do Dual Energy

Há inúmeros estudos na literatura científica que atestam os benefícios diagnósticos da imagiologia com Dual Energy, em especial para radiografia torácica. Por exemplo, a sensibilidade de detecção de anormalidades no pulmão é aprimorada, pois os recursos que geralmente são difíceis de visualizar nas radiografias torácicas padrão tornam-se mais evidentes quando subtraídas as estruturas das costelas sobrejacentes (3,4).

Além disso, a imagiologia com Dual Energy permite um grau de quantificação de certas propriedades materiais que podem ajudar a aumentar a especificidade. Por exemplo, nódulos pulmonares calcificados aparecem mais pronunciados em imagens apenas com ossos, o que geralmente indica que a lesão é benigna. Outros artigos científicos publicados relataram que imagens de tecido mole com Dual Energy apresentam sensibilidade geral elevada para a detecção de consolidações infecciosas, alterações intersticiais nos pulmões e calcificação aórtica ou traqueal. O Dual Energy permite, ainda, avaliar anormalidades ósseas que podem aparentar doenças, como ilhotas ósseas, osteófitos costocondrais ou fraturas de costelas cicatrizadas, que podem lembrar um nódulo pulmonar solitário.

“Como radiologista torácico cardíaco, eu vejo duas aplicações para o Dual Energy”, disse o Dr. Paul. Uma delas é a remoção de estruturas ósseas sobrepostas para que eu possa observar nódulos subjacentes ou a arquitetura pulmonar, que é obscurecida pelos ossos. E a segunda, eu posso realçar a estrutura óssea. Se alguém aparecer com um trauma, eu posso detectar fraturas nas costelas que possivelmente passariam despercebidas com a imagiologia convencional.”

Inovação no sistema de captura de imagens da Carestream

Como a Carestream conseguiu alcançar essa inovação na captura de imagens?

Atualmente, todos os sistemas de radiografia digital disponíveis no mercado (exceto os da Carestream) que oferecem Dual Energy utilizam uma abordagem de filtragem fixa. Isso significa que a filtragem de feixes de raios X permanece constante para o exame e que apenas a configuração de quilovoltagem (kV) é alterada entre as exposições de energias alta e baixa.

Por outro lado, a tecnologia Dual Energy da Carestream utiliza uma abordagem através da qual diferentes materiais (filtros) são colocados nos trajetos dos feixes de raios X, respectivamente, para as exposições de energias alta e baixa, com o objetivo de moldar de maneira ideal (diferencial) os espectros de raios X (5). O resultado é que o método Dual Energy da Carestream oferece excelente qualidade de imagem em uma exposição de entrada semelhante à radiografia torácica PA padrão.

Resumo

O método de subtração Dual Energy da Carestream utiliza filtragem diferencial, que permite capturar imagens Dual Energy de alta qualidade em uma exposição de entrada semelhante à de uma radiografia torácica PA padrão. Além disso, o software de compensação de movimento do paciente da Carestream demonstrou, em estudos clínicos, ser eficaz na redução de artefatos de movimento induzidos pela respiração do paciente.

Um objetivo constante da radiologia digital é obter o máximo de informações possível com a menor dose possível. Nosso Dual Energy é uma das nossas mais recentes inovações que fornecem qualidade de imagem aprimorada, permitindo melhor visualização da patologia profunda, e melhor eficiência da dose. É um dos diversos aplicativos de imagiologia avançada que estamos oferecendo ao mercado, tirando proveito da tecnologia para a aquisição de imagens mais rápida.

Saiba mais sobre o software Dual Energy patenteado da Carestream. Faça download do descritivo técnico sobre Dose Efficient Dual Energy Subtraction Radiography – Theory of Operations.

Xiaohui (Ed) Wang, Ph.D. é o diretor de Sistemas de Imagiologia, Inovação e Plataformas de Pesquisa e Desenvolvimento da Carestream Health. Ele tem 26 anos de experiência em pesquisa e desenvolvimento de sistemas de imagiologia médica, incluindo radiografia digital e tomografia computadorizada.

Referências:

1. “Development and characterization of a dual-energy subtraction imaging system for chest radiography based on CsI:Tl amorphous silicon flat-panel technology, “ John M. Sabol; Gopal B. Avinash; Francois Nicolas; Bernhard E. H. Claus; Jianguo Zhao; James T. Dobbins III, Proceedings Medical Imaging 2001: Physics of Medical Imaging, vol 4320.

2. Entrevista no YouTube com o Dr. Paul. Dr. Paul é membro do Conselho Consultivo da Carestream. https://youtu.be/XdP7ZOxLuqk

3. “Dual-energy subtraction chest radiography: what to look for beyond calcified nodules,” Kuhlman JE1, Collins J, Brooks GN, Yandow DR, Broderick LS, Radiographics, 2006, 26(1).

4. “Dual-energy chest radiography with a flat-panel digital detector: revealing calcified chest abnormalities,” Fischbach F, Freund T, Röttgen R, Engert U, Felix R, Ricke J, American Journal of Roentgenology, 2003, 181(6).

5. “Optimization of image acquisition techniques for dual-energy imaging of the chest,” Shkumat NA, Siewerdsen JH, Dhanantwari AC, Williams DB, Richard S, Paul NS, Yorkston J, Van Metter R, Med Phys. 2007, 34(10).