Comparison of radiation dose and image quality between fast kVp switching dual-energy CT and routine single-energy CT for whole abdomen at King Chulalongkorn Memorial Hospital

การเปรียบเทียบปริมาณรังสีและคุณภาพของภาพระหว่างเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงานชนิดสลับค่าความต่างศักย์สูงสุดอย่างรวดเร็วและพลังงานค่าเดียวสำหรับช่องท้องทั้งหมด ณ โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ สภากาชาดไทย

Name: Chanthawan Khemkhangboon

LCSH: Tomography

LCSH: Abdomen -- Tomography

LCSH: Abdomen -- Imaging

LCSH: Radiation dosimetry

LCSH: Dual energy CT (Tomography)

Abstract: Abdominal computed tomography (CT) using a single energy protocol is a common imaging procedure in hospitals. As CT technology has continued to evolve, dual-energy protocols (DECT) have emerged as a new option. A spectral CT scanner with fast kVp switching was installed at King Chulalongkorn Memorial Hospital in 2017, and its clinical utility in emergency patients has not yet been studied. This study aims to compare the radiation dose and image quality between DECT and SECT in abdominal CT for emergency patients. The study retrospectively collected CT data from 130 standard-sized adult patients who underwent contrast-enhanced using the 256-slice MDCT. CT Contrast media was intravenously injected of iobitridol at a dose of 2.0 mL/kg with a flow rate of 2 mL/s through the median cubital vein. After the contrast medium was administered for 90 s, fast kVp-switching DECT (80/140 kVp,) and SECT (120 kVp) enhanced abdominal CT was performed. The scanning parameters for fast kVp-switching between 80 and 140-kVp were as follows: tube current, GSI Assist ; detector collimation 80 x 0.625 mm ; rotation speed 0.6 s ; pitch factor 0.992:1. The scanning parameters for single-energy CT were as follows: 120 kVp, tube current 3D mA modulation ; detector collimation 80 x 0.625 mm ; rotation speed 0.5 s ; pitch factor 0.992:1. The radiation dose was evaluated for both protocols in terms of CTDIvol. Objective analysis was performed by measuring the region of interest (ROI) at 5 abdominal structures: aorta, main portal vein, liver, spleen, and psoas muscle in order to evaluate signal (HU), noise (SD), and signal-to-noise ratio (SNR). Subjective image quality was evaluated by two radiologists who have similar experience in terms of diagnostic acceptability on a 4-point scale and image noise on a 3-point scale following the European Guidelines on Quality Criteria. There was no statistically significant difference in average CTDIvol between SECT (10.7±2.3 mGy) and DECT (10.3±2.8 mGy) (p>0.05). The objective image quality analysis indicated that DECT had significantly higher signal and noise values compared to SECT for all measured structures (p<0.05), but there was no significant difference in SNR except MPV between the two groups (p>0.05). The subjective image quality analysis showed no significant difference in diagnostic acceptability and image noise between SECT and DECT as evaluated by both radiologists (p>0.05). In conclusion, the fast kV switching DECT protocol used in this study provides similar objective image quality and equivalent subjective image quality with a similar level of radiation dose as SECT. Therefore, the results of this study could be implemented as a routine protocol in the emergency room to reduce patient radiation dose while maintaining image quality and accelerating patient diagnostic workflow.

Abstract: การตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ช่องท้องโดยใช้รังสีเอกซ์พลังงานเดียวเป็นขั้นตอนการถ่ายภาพทั่วไปในโรงพยาบาล อย่างไรก็ตามด้วยวิวัฒนาการของเทคโนโลยีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงานได้เริ่มพัฒนามากขึ้น เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงานชนิดสลับค่าความต่างศักย์สูงสุดอย่างรวดเร็วได้รับการติดตั้งที่โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ในปี พ.ศ. 2560 และยังไม่มีการศึกษาประโยชน์ทางคลินิกในผู้ป่วยฉุกเฉิน ดังนั้นการศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อต้องการเปรียบเทียบปริมาณรังสีและคุณภาพของภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ระหว่างรังสีเอกซ์พลังงานเดียวและสองพลังงานของการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ช่องท้องทั้งหมดสำหรับผู้ป่วยฉุกเฉิน ทำการรวบรวมข้อมูลเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ย้อนหลังจากผู้ป่วยขนาดมาตรฐาน 130 ราย ที่ได้รับการฉีดสารทึบรังสีจากเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ 256 สไลซ์ โดยใช้เวลา 70 วินาทีในการฉีดสารทึบรังสีชนิดไอโอบิทริดอลโดยใช้เครื่องฉีดยาอัตโนมัติในอัตรา 2 มล./วินาที ผ่านทางเส้นเลือดดำ cubital หลังจากฉีดสารทึบรังสี 90 วินาที ทำการสแกนด้วยเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงานชนิดสลับค่าความต่างศักย์สูงสุดอย่างรวดเร็ว (80/140 เควีพี) และเอกซเรย์คอมพิวเตอร์พลังงานเดียว (120 เควีพี) ของช่องท้องทั้งหมด พารามิเตอร์การสแกนสำหรับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงานมีดังนี้: ใช้การปรับกระแสหลอดเอกซเรย์แบบ GSI Assist ; ความกว้างของคอลลิเมเตอร์ 80 x 0.625 มม. ความเร็วในการหมุน 0.6 วินาทีต่อรอบ ; พิทช์แฟกเตอร์ 0.992:1 พารามิเตอร์การสแกนสำหรับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์พลังงานเดียวมีดังนี้: ความต่างศักย์ 120 เควีพี, ใช้การปรับค่ากระแสหลอดแบบอัตโนมัติด้วย 3D mA ; เปิดคอลลิเมเตอร์ 80 x 0.625 มม. ความเร็วในการหมุน 0.5 วินาที ; พิทช์แฟกเตอร์ 0.992:1 ทำการประเมินปริมาณรังสีสำหรับทั้งสองโปรโตคอลในแง่ของดัชนีปริมาณรังสีในหุ่นจำลองเชิงปริมาตร(CTDIvol) วิเคราะห์เชิงปริมาณโดยการวาด ROI ที่โครงสร้างช่องท้อง 5 ตำแหน่ง ได้แก่: หลอดเลือดแดงใหญ่, หลอดเลือดดำพอร์ทัล, ตับ, ม้าม และกล้ามเนื้อ psoas เพื่อประเมินค่าสัญญาณ (HU), ค่าสัญญาณรบกวน (SD), อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) และประเมินคุณภาพของภาพเชิงอัตนัยโดยรังสีแพทย์สองท่านที่มีความเชี่ยวชาญด้านภาพรังสีช่องท้อง โดยประเมินคุณภาพของภาพในแง่ของการยอมรับการวินิจฉัย (diagnostic acceptability) มี 4 ระดับและระดับของสัญญาณรบกวนภาพ (image noise) 3 ระดับ ตามเกณฑ์การประเมินคุณภาพของภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ของภาคพื้นยุโรป ผลการศึกษาพบว่าค่าเฉลี่ย CTDIvol สำหรับการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์รังสีเอกซ์พลังงานเดียวมีค่าเท่ากับ 10.7±2.3 มิลลิเกรย์ และสำหรับการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์รังสีเอกซ์สองพลังงานมีค่าเท่ากับ 10.3±2.8 มิลลิเกรย์ โดยไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติระหว่างทั้งสองกลุ่ม (p>0.05) สำหรับการประเมินคุณลักษณะเชิงปริมาณ ผลที่ได้พบว่าค่าสัญญาณและค่าสัญญาณรบกวนมีค่าสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้ตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์รังสีเอกซ์สองพลังงาน (p< 0.05) แต่ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญของอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน ยกเว้นหลอดเลือดดำพอร์ทัล เมื่อเทียบกับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์รังสีเอกซ์พลังงานเดียว สำหรับประเมินคุณภาพของภาพเชิงอัตนัย ผลที่ได้ไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเอกซเรย์คอมพิวเตอร์รังสีเอกซ์พลังงานเดียวและสองพลังงานของการตรวจช่องท้องทั้งหมดในเรื่องการยอมรับการวินิจฉัยด้วยภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ระหว่างรังสีเอกซ์พลังงานเดียวและสองพลังงานและสัญญาณรบกวนภาพที่ถูกประเมินโดยรังสีแพทย์ทั้งสอง (p>0.05) โดยสรุปโปรโตคอลเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สองพลังงานที่ใช้ในการศึกษานี้ให้คุณภาพของภาพเชิงปริมาณที่ใกล้เคียงกันและคุณภาพของภาพเชิงอัตวิสัยเทียบเท่ากับระดับปริมาณรังสีที่ใกล้เคียงกับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์พลังงานเดียว ดังนั้นผลการศึกษานี้สามารถนำไปใช้เป็นโปรโตคอลประจำในห้องฉุกเฉินเพื่อลดปริมาณรังสีของผู้ป่วยในขณะที่รักษาคุณภาพของภาพและลดขั้นตอนการวินิจฉัยด้วยเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สำหรับผู้ป่วยฉุกเฉินได้

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Kitiwat Khamwan

Role: Advisor

Issued: 2022

Modified: 2025-01-05

Issued: 2025-01-05

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2022.239

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Medical Physics

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6470009130.pdf	2.77 MB

ใช้เวลา

-0.966358 วินาที