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Acta Radiológica Portuguesa, Vol.XXIV, nº 93, pág. 49-58, Jan.-Mar., 2012

Recebido a 11/11/2010

Aceite a 30/11/2011

TC Cardíaca em Modalidade de Aquisição Retrospectiva:Influência da Variação dos kVp vs Biótipo na Qualidade deImagem

Retrospective ECG Gating in Cardiac CT-Angiography: Variability ofBiotype Versus kVp on Image Quality

João Novo1, M. Margarida Ribeiro2,3, Ruben Teixeira1, Hugo Marques1,4, João O’Neill3,5

1Grupo Espírito Santo Saúde: Hospital da Luz – Departamento de Imagiologia2Instituto Politécnico de Lisboa: Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa – Área Cientificade Radiologia3Universidade Nova de Lisboa: Faculdade de Ciências Médicas – Departamento de Anatomia4Centro Hospitalar Lisboa Central: Hospital de Santa Marta – Serviço de Radiologia5CEFITEC - Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Resumo

Objectivo: A variação na absorção da energia do feixe de radiação X (RX) resultante do biótipo do paciente, medido pelo Índicede Massa Corporal (IMC), altera a qualidade da imagem radiológica em Tomografia Computorizada Multidetector (TCMD).Partindo deste pressuposto este estudo teve como objectivo testar 2 diferentes protocolos utilizados no estudo das artérias coronáriasde forma a incrementar a qualidade das imagens obtidas.Pacientes, Materiais e Método: Analisou-se uma amostra com 20 casos de doentes (N=20) que realizaram estudo das artériascoronárias por tomografia computorizada (TC) num sistema Dual Source - Somatom Definition™ com 128 detectores da marcaSiemens®, em modalidade retrospectiva ou monitorizada por electrocardiograma (ECG). O protocolo de aquisição a que os 20casos foram submetidos apenas diferiu no potencial da ampola, medido pelos kVp, sendo que os 20 casos foram divididos emdois grupos (I e II). Os 10 casos do grupo I corresponderam aos 10 doentes submetidos ao protocolo de aquisição que utilizou 100kVp; o grupo II era formado pelos restantes 10 casos submetidos ao protocolo que utilizou 120 kVp na aquisição das imagens.Dos grupos I e II extraíram-se dois subgrupos em que o subgrupo A era constituído por 5 elementos com IMC inferior ou igual a30 kg/m2, e o subgrupo B por 5 elementos com IMC superior a 30 kg/m2. Em todos os doentes, o produto de contraste iodado foiadministrado por via endovenosa, com recurso ao injector automático, numa concentração de 320 mgI/mL e uma taxa de fluxo de7,0 mL/s. A Qualidade das imagens obtidas foi avaliada pelos valores da Relação entre o sinal e o ruído Signal-to-Noise Ratio –(SNR) e entre o contraste e o ruído Contrast-to-Noise-Ratio - (CNR) medidos em ROI (region of interest) colocados em pontospreviamente definidos da área anatómica em estudo.Resultados: As medições efectuadas nas imagens obtidas com o protocolo de 100 kVp apresentaram valores de ruído superiores(147,69 ±

42,27), comparativamente ao protocolo de 120 kVp (107,08 ± 28,94) nos indivíduos com IMC < 30 kg/m2. Os valores

de signal-to-noise ratio (SNR) e contrast-to-noise-ratio (CNR) foram semelhantes no protocolo de 100 kVp (14,16 ± 4,09) e (2,31± 0,21) e no protocolo de 120 kVp (14,41 ± 2,71) e (2,28 ± 0,25) respectivamente. No protocolo de 120 kVp o Índice de MassaCorporal (IMC) e o ruído apresentaram uma correlação baixa a moderada e positiva (r=0,576 ^ p < 0,05), para um intervalo deconfiança de 95%. Não se verificou haver correlação significativa entre o IMC e o ruído para o protocolo de 100 kVp, com valoresde correlação que apontam para uma correlação fraca e negativa (r= -0,370 ^ p < 0,05).Conclusões: O Índice de Massa Corporal condiciona a escolha do protocolo TC para o estudo angiográfico das coronárias. Avariação do protocolo mediado pela variável IMC influência a qualidade de imagem. O protocolo de 100 kVp mostrou ser o maisindicado nos estudos de indivíduos com IMC> 30 kg/m2, e o protocolo de 120 kVp para indivíduos com IMC < 30 kg/m2. Asimagens resultantes da utilização dos protocolos de aquisição de 100 e 120 kVp não apresentaram diferenças significativasquanto aos valores de SNR e CNR, registando-se no entanto, valores de ruído superiores nos exames realizados com o protocolode aquisição de 100 kVp apenas no subgrupo de indivíduos com IMC < 30 kg/m2.

Palavras-chave

TC Cardíaca; Biótipo; Qualidade de Imagem; Ruído Quântico; Sinal; Protocolos.

Abstract

Purpose: The variability in energy absorption of the X radiation beam (XR) result of the biotype of the patient, measured by bodymass index (BMI), change the image quality in Multislice Computed Tomography (MDCT). Regarding this assumption this

Nota Técnica / Technical Note

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Introdução

As estatísticas epidemiológicas revelam que a doençacardíaca é a principal causa de morte entre a populaçãoocidental [1]. Em Portugal, os episódios mortais por enfarteagudo do miocárdio representam 8,5% das causas de morteregistadas, estando este valor a aumentar principalmentedevido ao envelhecimento da população e ao aumento daesperança média de vida [2].O primeiro estudo cardíaco por TomografiaComputorizada (TC) foi efectuado em 1980 através dasincronização com o electrocardiograma (ECG) e após oaperfeiçoamento do conjunto ampola/detector. A resoluçãotemporal do sistema era de 5 segundos (s), um tempo aindalimitado atendendo à cinética do órgão, determinada pelosciclos cardíacos.No inicio dos anos 90 ocorreu a introdução de um sistemade detector com áreas receptoras mais complexas - osmultidetectores ou Tomografia ComputorizadaMultidetector (TCMD). A maior inovação deveu-se àpossibilidade de aquisição da informação para diagnósticoem tempos mais curtos, registando-se uma considerávelmelhoria na resolução temporal. Comparativamente aomodelo de detector único, a resolução espacial conheceugrandes desenvolvimentos, o que possibilitou a melhoriada qualidade de imagem, quando utilizados os protocolosde aquisição adequados às diferentes variáveis envolvidas.[3-5]O estudo multiplanar tornou-se então possível devido àaquisição helicoidal de um volume, com os novosdetectores de espessura seccional variável e maioramplitude rotacional do sistema (até 360º).Contudo, a maior fiabilidade das imagens documentadaspor TC surgiu somente em 2002 com a introdução de 16

study aims to enhance the quality of the final images applying and testing two different protocols used in the diagnostic diseaseof the coronary arteries.Patients, Method and Materials: Were analyzed 20 cases of patients who performed a study of coronary arteries (N=20) bycomputed tomography scanner (CT scanner) in a Dual Source - Somatom Definition ™ , with 128 detectors from Siemens®system type in retrospective mode acquisition, this means, monitored by electrocardiography (ECG). The acquisition protocol of20 cases underwent Angiography CT scan only differ in the tension of the XR tube, measured by the kVp. The 20 cases weredivided into two groups (I and II). The 10 cases included in the of group I correspond of 10 patients undergoing acquisitionprotocol that used 100 kVp and the group II was created by the remaining 10 cases submitted to the protocol used 120 kVp in theimage acquisition. From the groups I and II were extracted two subgroups in which the subgroup A was composed of five elementswith a BMI exceeding 30 kg/m2, and the subgroup B of 5 members with a BMI equal or above 30 kg/m2. In all patients, theproduct of iodinated contrast was administered intravenously using the automatic injector pump with a concentration of 320 mgI/mL and a flow rate of 7.0 mL/s. The quality of images was assessed by the ratio between the signal and noise Signal-to-NoiseRatio - (SNR) and Contrast-to-Noise-Ratio (CNR) values, measured in ROI (region of interest) placed in the predefined anatomicalarea under study.Results: Measurements performed on images with the protocol of 100 kVp had higher noise values (147.69 ± 42.27) compared tothe 120 kVp protocol (107.08 ± 28.94) for subjects with BMI < 30 kg/m2. The values of signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR) were similar in the 100 kVp protocol (14.16 ± 4.09) and (2.31 ± 0.21) and the 120 kVp protocol (14.41 ±2.71) and (2.28 ± 0.25) respectively. In the protocol of the 120 kVp, Body Mass Index (BMI) and noise showed a low or moderateand positive correlation (r = 0.576 ^ p < 0.05), for a range of 95%. There was no significant correlation between BMI and noiseto the protocol of 100 kVp, with correlation values that indicated a negative and weak correlation (r = -0.370 ^ p < 0.05).Conclusions: The Body Mass Index (BMI) influences the choice of protocol for CT angiography of coronary vessels. The variationon the protocol by the variable BMI, influence the image quality. The 100 kVp protocol proved to be more appropriate in studiesof patients with BMI> 30 kg/m2, and the protocol of 120 kVp for individuals with Body Mass Index BMI < 30 kg/m2. Theimages results from the acquisition of the protocols 100 and 120 kVp doesn’t show significant differences regarding the values ofSNR and CNR, registering however, higher noise levels in the measures performed with the protocol acquisition of 100 kVp onlyin the subgroup of patients with BMI < 30 kg/m2.

Key-words

Cardiac CT; Image Quality; Quantic Noise; Signal; Protocols.

filas de detectores paralelos. Pela primeira vez era possívelapresentar o elemento biplanar constituinte da matriz - opixel – com iguais dimensões de largura e altura (variandode 0,5 a 0,625 mm). As secções dos planos adquiridospassaram também a poder ser iguais nos 3 planosortogonais determinando um voxel isotrópico. Estaperformance permitiu o estudo de segmentos anatómicosde menores dimensões com maior detalhe. Odesenvolvimento da resolução temporal permitiu aosestudos utilizarem intervalos de tempo na ordem dos 53-65 ms [3-5] possibilitando, nos estudos de corpo, umadiminuição do tempo de apneia do examinado atenuandoo artefacto de movimento respiratório.A aquisição de imagem é obtida através da translaçãoininterrupta da mesa enquanto a gantry, em rotaçãocontínua, emite radiação X. A radiação X atenuada pelostecidos, dependente da sua densidade, constituintesorgânicos e número atómico dos mesmos, é medida pelosdetectores, e a imagem final traduz-se num mapa deatenuações, em que cada elemento constituinte da matrizpossui um valor compreendido entre -1000 HU e 1000HU (Hounsfield Units), em função da atenuação tecidularsofrida. [3-10]De forma a reduzir os artefactos de resolução espacial, epermitir a obtenção de espessuras de corte mais finas, osdetectores utilizados foram do tipo adaptativo, quer istodizer que, ao contrário dos detectores em que os seuselementos constituintes são todos de iguais dimensões, osdo tipo adaptativo possuem elementos centrais dedimensões mais reduzidas do que os situados à periferia,o que permite optimizar o tempo de aquisição e adaptar aespessura de corte à divergência do feixe de radiação X.[6-10]

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A TC aplicada aos estudos CardíacosConsiderando a monitorização dos ciclos cardíacos, aaquisição de imagem em TCMD cardíaca permite duasmodalidades:

1- Aquisição Prospectiva, ou sincronizada com Electrocardiograma;2- Aquisição Retrospectiva, ou modelada por Electrocardiograma.

A primeira é uma aquisição sequencial em que a aquisiçãoda imagem só é feita num ponto determinado do ciclocardíaco - a diástole, caracterizando-se por ser umaaquisição mais rápida e de parâmetros de exposiçãotambém mais reduzidos quando comparada com aaquisição retrospectiva. É a mais indicada para avaliar anatureza cálcica das lesões coronárias. [4]A aquisição em modalidade retrospectiva, sobre a qual esteestudo foi desenvolvido, consiste na aquisição helicoidalcontínua durante a apneia inspiratória do paciente commonitorização e gravação simultânea do ECG. Após aaquisição, a reconstrução das imagens é feita seleccionandoa informação recolhida durante a fase do ciclo cardíacoque se pretende estudar. Esta modalidade de aquisiçãopermite ainda minimizar os artefactos que possam ocorrer,através duma reconstrução circunscrita à secção anatómicapretendida. Quanto maior for a frequência cardíaca para aduração de uma dada apneia, maior será o número deimagens adquiridas e reconstruídas, logo haverá melhorresolução temporal, porém, a arritmia surge como um factorlimitativo à execução deste exame.Pelas várias possibilidades permitidas adaptando-as a cadacaso específico e ponderando as vantagens e desvantagens,a Angio-TC é a modalidade eleita no estudo morfológicodas coronárias bem como na avaliação da funçãoventricular [3-11].O meio de diagnóstico por excelência para detecção delesões estenosantes das artérias coronárias continua a sera angiografia convencional. Este método de diagnóstico,ainda que apresentando consideráveis vantagens aoassociar-se à complementaridade terapêutica, é dereconhecido cariz invasivo pois expõe o doente a riscosinflamatórios/infecciosos e clínicos, a tempos longos deexposição à radiação X, para além de que é também umprocedimento dispendioso [12]. Comparativamente, aAngio-TC das coronárias consome menos recursosproporcionando uma melhor relação custo-efectividade doque a angiografia convencional desde que foramintroduzidos no mercado os 64- MDTC. [24]A geração de equipamentos de TCMD com 128 detectoressurge como alternativa à avaliação das artérias coronárias,proporcionando procedimentos menos invasivos, commelhor resolução espacial, temporal e de contraste [12-13].Sendo a TCMD, dada a sua elevada resolução temporal,uma técnica aplicável ao estudo de órgãos em movimento,é possível melhorar ainda mais a performance desta técnicaassociando-se-lhe modos de monitorização e controlo dosórgãos em estudo. A TCMD para estudos das artériascoronárias com monitorização por ECG em modalidaderetrospectiva, apresenta valores de detecção diagnósticaelevados sendo a sensibilidade na ordem dos 91% e a

especificidade dos 84%. [14]. A TCMD está indicada noestudo de artérias coronárias com diâmetros (> 2 mm),estenoses e oclusões graves dado o seu elevado valorpreditivo negativo. [22]Com a aquisição simultânea do ECG – modalidadeprospectiva - as imagens podem ser reconstruídas numcurto intervalo de tempo (< 250ms). [14] Estaparticularidade temporal de reconstrução permite visualizaro lúmen das coronárias na sua extensão máxima, após ainjecção do produto de contraste iodado [13-14]. O estudoangiográfico das artérias coronárias por TCMD é umatécnica de diagnóstico considerada por alguns autorescomo uma possível ferramenta de rastreio primário empacientes sintomáticos antes dos mesmos serem sujeitosao exame de angiografia convencional. [12,15]Esta técnica não é, contudo, totalmente inócua uma vezque recorre à emissão de radiação X. O aumento dacapacidade de diagnóstico fornecido por esta técnica, tendoem vista a possibilidade de se efectuarem reconstruçõesretrospectivas multi-planares e volumétricas pressupõeaquisições de espessura de corte consideravelmente fina oque potencia o aumento da exposição do indivíduo àradiação X [16].Embora não havendo dados específicos para a Angio-TCcardíaca, sabe-se que, apesar de representar somente 11-15% do total de exames de diagnóstico radiológico, a TCé responsável por 67-75% da radiação total a que umindivíduo está sujeito na realização de exames dediagnóstico por radiação X. [17]Se for tido em conta que a técnica de aquisição pressupõea sincronização cardíaca, em presença de um indivíduocom um ritmo cardíaco elevado, haverá um acréscimo deexposição à radiação X [15].Existem várias estratégias entre os procedimentos de boaspráticas a aplicar nestas técnicas para a optimização darelação radiação emitida durante o exame vs qualidade deimagem:

(i) Modelação de dose em função da anatomia irradiada,(ii) Redução, ao mínimo possível, do número de cortes no protocolo de aquisição, e(iii) Utilização de uma área de estudo/ Field of View (FOV) o mais restrita possível a qual permite uma menor área irradiada, sem que por isso a resolução espacial seja afectada [15].

A modelação da dose de exposição assenta em pressupostosalgorítmicos, podendo, também, ser designada por dosepulsada. O algoritmo durante a aquisição helicoidal, emfunção do registo do ECG ajusta a miliamperagem (mA)com o propósito de obter a melhor imagem diminuindo osartefactos de movimento da sistole e diástole.[18]. Omovimento cardíaco é constante, sendo a sua amplitudemínima durante a diástole, e máxima na fase sistólica. Destaforma, é expectável que a imagem com menor artefactode movimento, em função da cinética cardíaca vscapacidade do equipamento, seja a adquirida na fase dediástole.O algoritmo de modulação de dose mencionado, podediminuir a intensidade da corrente na ampola até 80% doseu valor máximo durante a sístole, que representa a fasedo ciclo cardíaco de menor interesse para o diagnóstico

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por TC, evitando dessa forma uma exposição excessiva edesnecessária do doente. [18]A redução da energia do feixe de radiação X pode levar auma redução exponencial da taxa de exposição do paciente,ao mesmo tempo que os fotões constituintes do feixe sãomais atenuados pelo meio de contraste iodado, traduzindo-se numa imagem de mais elevado contraste entre a estruturavascular e o tecido envolvente [15, 18].Contudo, a diminuição da energia do feixe apresentavalores mínimos exigidos, de acordo com o interesse dediagnóstico uma vez que o aumento do ruído da imagemtambém é uma consequência da utilização de um feixe demenor energia média, em função do seu menor poder depenetração pelo que, o recurso a uma energia na ordemdos 80 keV vai contribuir para uma imagem de fracaqualidade de diagnóstico. [16]Por sua vez, um protocolo de estudo com uma energia defeixe de 100 keV apresenta um aumento da qualidade deimagem e redução do ruído, quando comparado com umaaquisição com energia de feixe de 80 keV, verificando-seem simultâneo um aumento da intensidade de sinal do vasosanguíneo.Podemos então afirmar que o Contrast-to-Noise Ratio(CNR) é directamente proporcional à energia do feixe deradiação ionizante para uma mesma densidade numa áreafixa [19,20].Assim, parece-nos claro não ser indiferente a selecçãocriteriosa do protocolo de estudo a aplicar pelo que sejustifica o desenvolvimento de estudos que envolvam aoptimização destas variáveis.Este estudo foi conduzido no sentido de responder àquestão: Qual a influência que a variação do protocolotécnico utilizado representa na qualidade de imagem dosestudos cardíacos por tomografia computorizadamultidetector (TCMD), em função do índice de massacorporal dos pacientes?O propósito do estudo foi: 1- Produzir informaçãofidedigna acerca da aplicação do protocolo em função dacasuística e biotipo dos doentes; 2- Contribuir para aracionalização dos recursos face aos meios e 3 -incrementar os comportamentos de boas práticas.Para tal optou-se por um desenho de estudo que permitisseidentificar a existência de diferenças quantitativas naqualidade das imagens quando adquiridas com protocolosajustados ao biótipo do doente.De acordo com o propósito do estudo os procedimentosoperacionais efectuados foram:Medir e Comparar, através de ROI, o ruído da imagem emtrês regiões anatómicas distintas

a) Bifurcação da Artéria Pulmonar;b) Artéria Aorta Ascendente;c) Osteum proximal da Artéria Coronária.

Seleccionaram-se e testaram-se os protocolos de aquisiçãoaplicados nos quais houve variação na diferença depotencial da ampola de RX segundo os valores fixos de100 e 120 kVp, em função do índice de massa corporal dopaciente.

Metodologia

Optou-se por um estudo de abordagem retrospectiva, poisestudaram-se os casos existentes na base de dados do

serviço de Radiologia. A tipologia foi exploratória /descritiva com arquétipo de quantificação de dados.Considerou-se como variável dependente em estudo aqualidade da imagem dos exames analisados,operacionalizada pelas variáveis de segundo nível: ruídoe contraste da imagem. Estas últimas foram medidas paraos quatro grupos de doentes através dos indicadoresquantitativos: Signal-to-Noise Ratio (SNR) e Contrast-to-Noise Ratio (CNR). A variável - biótipo do examinado,foi medida pelo indicador IMC e os protocolos aplicadosforam medidos pelo indicador kVp.Assumiu-se o valor de SNR > 10 atribuído a uma imagemcom valor de qualidade positivo Hausleiter, J; et al., [18].

Pacientes e ProtocoloO método de selecção amostral consistiu na selecção préviae intencional dos casos sujeitos a avaliação classificando-a em amostra dirigida não probabilística.Os procedimentos metodológicos utilizados seguiram asorientações de Hausleiter, J; et al., [18]Para a recolha de dados foi concedida autorização, porparte da equipa responsável pela gestão da base de dados.O anonimato dos 20 casos foi assegurado, através dasupressão da identidade dos pacientes.Foram seleccionados 10 indivíduos que realizaram TCMDdas artérias coronárias com injecção de um meio decontraste iodado, segundo o protocolo de aquisição com100 kVp e 410 mAs efectivos, entre Janeiro de 2009 eAgosto de 2009, (grupo I). Este grupo foi constituído pordois elementos do género feminino e oito elementos dogénero masculino, com uma média de idades de 51 anos(min. 25 e máx.77).O grupo II foi formado por 10 elementos, mantendo-se aproporção em género e replicaram-se as condições deaquisição, excepto os kVp que para este grupo foram 120kVp e 410 mAs efectivos. Anexado ao formulário deconsentido informado foram registadas as característicasde biótipo do paciente (peso e altura), calculando-seposteriormente o Índice de Massa Corporal.

IMC = Peso (kg) / Altura2 (m) [19]

Todos os estudos foram efectuados no mesmoequipamento, no mesmo intervalo temporal e foram fixadasas restantes varáveis de aquisição. A média de idades dogrupo II foi de 54 anos (min. 21 e max. 72).Também o grupo II foi dividido de acordo com o IMC.Para cada um dos grupos I e II, em função do IMC, foramconstituídos dois sub-grupos formando assim um total de4 sub-grupos:

Grupo I (100 kVp) Grupo II (120 kVp)

Sub-grupo 1 : IMC d” 30 (n = 5) Sub-grupo 3 : IMC d” 30 (n = 5) Sub-grupo 2: IMC > 30 (n = 5) Sub-grupo 4: IMC > 30 (n = 5)

Consideraram-se como critérios de exclusão todos osexames nos quais as imagens apresentavam:

• Lesões cálcicas da artéria coronária esquerda ou• Presença de artefactos, devidos a implantes (próteses valvulares e/ou pacemaker)

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A nenhum dos pacientes foi administrada a terapêutica β-bloqueante.A colimação utilizada foi de 0,6mm e rotação de conjuntoampola detector de 330 ms, com pitch variável entre0,18-0,20 mm. O CTdose índex (CTDIvol) variou, nos 20exames, entre os valores mínimos e máximos de 13,18 e75,7 mGy.As imagens axiais foram reconstruídas com um kernelB26F e espessura de corte de 0,75 mm.

MateriaisOs 20 exames de TCMD das artérias coronárias foramrealizados num equipamento de TC da marca Siemens®com 128 filas de detectores e dupla fonte emissora de RX,modelo Dual Source - Somatom Definition™. Foi utilizadoo mecanismo de modulação de dose.Utilizou-se um dispositivo para injecção automática damarca Medrad®, Stellant™ com opção Dual Flowpermitindo assim injectar numa proporção precisa umasolução salina de cloreto de sódio e em simultâneo oproduto de contraste.Na avaliação das imagens foi utilizada a aplicação SiemensSoftware Circulation® e os dados foram tratados comrecurso à aplicação informática Excel™ 2007 e SPSS™v16.0.1.Utilizaram-se, no tratamento dos dados, medidas deestatística descritiva de localização, dispersão, simetria eassociação.

Administração do meio de contrasteO protocolo de injecção compreendeu 3 fases, tendo sidoutilizado um abocath com calibre 18 G, para um limite depressão de 325 psi. O produto, com uma concentração decontraste de 320 mgI/mL, foi administrado na veia ante-cubital, seguido por uma injecção de dupla fase (20%contraste / 80% NaCl), sendo o volume da injecção salinade 25mL. O flow-rate foi de 7.0 mL/s, em todos os exames.O volume de contraste iodado injectado foi variável paracada um dos indivíduos, não interferindo com as mediçõesrealizadas, como se pode justificar pela seguinte equaçãoadaptada de Baert, A.; Sartor, k. [21]

Vol.(Total C.I)A= (Tempo AquisiçãoB + DelayC) x Flow-RateD [21]

LegendaA - Volume total de contraste injectadoB - Intervalo de tempo entre o início e o fim do exameC - Intervalo de tempo entre a medição (100UH) da densidade de contraste e iníciodo exameD - Taxa de fluxo da injecção do produto de contraste

Daqui se conclui que para uma mesma taxa de fluxo (7mL/s), e mesmo tempo de espera entre o início da injecçãoe o da aquisição das imagens (ie: delay de aproximada-mente 6 s), o volume total de contraste a injectar serádependente da duração do tempo de aquisição/scan e dovolume total de solução. A aquisição axial na direcçãocranio-caudal contínua ocorreu em simultâneo ao fluxoda solução de contraste injectado o que significa que aaquisição só foi iniciada depois de detectada aconcentração máxima de solução. [21] Essa forma dedetecção ou de monitorização da injecção de contraste aqual determina o início da aquisição através da medida dadensidade do produto de contraste foi realizada na artéria

aorta ascendente. Foi determinado que a aquisição seiniciaria seis segundos após a medição de uma densidadede contraste superior a cem unidades de Hounsfield (100UH).

Procedimentos de medidaA avaliação das imagens incluiu a medição e comparaçãodo ruído da imagem em três regiões anatómicas distintas:

a) Bifurcação da Artéria Pulmonar;b) Artéria Aorta Ascendente ec) Osteum proximal da Artéria Coronária Esquerda.

O ruído da imagem, traduzido pelo desvio padrão dosvalores de densidade de unidades de Hounsfield, foicalculado através da marcação de um ROI colocado namaior área possível do ventrículo esquerdo. A abordagemgeométrica seguiu o seu maior eixo longitudinal. Foiexcluído o parênquima pulmonar por estar fora do âmbitodo presente estudo (Figura 1).

Fig. 1 – Medição do ruído da imagem através de ROI colocado sobre oplano oblíquo do ventrículo esquerdo.

Para o cálculo do CNR mediu-se, através de um ROI de 1cm2, a densidade média de contraste presente no interiorda cavidade ventricular esquerda de forma a englobar umaárea homogénea, (Figura 2). Ao valor obtido subtraiu-se ovalor médio de densidade da parede ventricular esquerda,com um ROI idêntico, (Figura 3). A diferença foi divididapelo ruído da imagem.O SNR foi calculado na bifurcação das artérias pulmonares,na artéria aorta ascendente e no osteum proximal da artériacoronária esquerda (Figuras 4, 5 e 6), com recurso a umROI de 1 cm2, assumindo-se que o sinal era o valor dedensidade média e o ruído, o desvio padrão indicado paraessa mesma densidade média.

Em todos os procedimentos de medida foram acauteladosos seguintes pressupostos:(1) Valores fixos de janela de visualização, brilho e contraste;

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(2) Medições da densidade de contraste e desvio padrão das estruturas vasculares, efectuadas sempre, segundo o mesmo plano anatómico;(3) Medições do ruído da imagem, efectuadas sempre,segundo o mesmo plano anatómico (plano coronaloblíquo), de forma a ser observado o maior eixolongitudinal do ventrículo esquerdo;

(4) Fixação da área de reconstrução através do constantevalor do field of view (FOV).

Resultados

A qualidade de imagem foi avaliada pela medição de trêsparâmetros, o ruído da imagem, a relação SNR e CNR.

Fig. 2 – Medição do contraste da imagem, através do valor médio, doROI de 1cm2 em plano axial do maior eixo longitudinal da cavidadeventricular esquerda.

Fig. 3 – Medição da intensidade de sinal do tecido muscular cardíaco,miocárdio, através do valor médio do ROI de 1cm2 em plano axial domaior eixo longitudinal do ventrículo esquerdo.

Fig. 4 – Medição do sinal de contraste e ruído, com recurso a um ROIde 1 cm2 em plano axial da artérias pulmonares.

Fig. 5 – Medição do sinal de contraste e ruído, com recurso a um ROIde 1 cm2 em plano axial da artéria aorta.

Na Tabela 1 encontram-se resumidas as característicasdescritivas da amostra agrupadas pelas variáveis idade,IMC e valor da diferença de potencial do protocolo deaquisição usado.As variáveis dos elementos da amostra, idade, género, peso,altura e IMC foram submetidos ao teste de normalidadeShapiro-Wilks, não se tendo verificado haver umadistribuição normal em nenhuma das variáveis. Destemodo, para análise do biótipo do indivíduo e do ruído daimagem para um mesmo protocolo de aquisição, utilizou-se o coeficiente de correlação de Spearman.Os valores de ruído, SNR e CNR, das imagens adquiridassofreram alterações em função do protocolo de aquisição,como demonstram os gráficos 1, 2 e 3.

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A análise do gráfico 1 evidencia um maior valor de ruídoda imagem no protocolo de 100 kVp comparativamenteao protocolo de 120 kVp. Na análise intra-grupal, para aaquisição de 100kVp é perceptível o maior ruído para osindivíduos pertencentes à classe IMC < 30 kg/m2. Por suavez, para o protocolo de 120 kVp, o ruído é maior na classeIMC > 30 kg/m2.

A medição do SNR para os dois grupos, de 100 kVp e 120kVp, assume um valor semelhante. Pela análise intra-grupalobserva-se que este assume valores mais elevados para aclasse IMC < 30 kg/m2.O CNR apresenta valores semelhantes para os doisprotocolos de aquisição, 100 kVp e 120 kVp com valoresmédios de (2,31 ± 0,21) e (2,29 ± 0,25) respectivamente.Regista-se uma medição elevada do CNR para o sub-grupoIMC> 30 kg/m2, segundo o protocolo de aquisição de 100kVp (2,34). No protocolo de (120 kVp), regista-se um valorde CNR também mais elevado, para o sub-grupo IMC>30 kg/m2 comparativamente ao de IMC < 30 kg/m2, emboracom uma diferença mais subtil (0,02).Os gráficos 4 e 5 apresentam a distribuição das observaçõescorrelacionando o ruído registado com a classe de IMC,para cada um dos protocolos de aquisição.

Fig. 6 – Medição do sinal de contraste e ruído, com recurso a um ROIde 1cm2 em plano axial do osteo proximal da artéria coronária esquerda.

média

Tabela 1 – Caracterização da idade da amostra segundo ovalor de kVp aplicado e o IMC.

100 kVp 120 kVp

IMC (kg/m2)

Idade

< 30 > 30 < 30 > 30

σ

Mín

Máx

46.6

16.80

25

71

55.6

13.93

44

77

48.8

18.10

21

68

60

10,72

43

72

Gráfico 1 - Diagrama em barras dos valores médios do ruído em funçãodos protocolos de aquisição e do biótipo do examinado.

Gráfico 2 - Diagrama em barras da variação da RSR em função dosprotocolos de aquisição aplicados e do biótipo do examinado.

Gráfico 3 - Diagrama em barras da variação da Relação Contraste-Ruído em função protocolos de aquisição aplicados.

Gráfico 4 - Correlação entre os valores do ruído e do IMC no protocolode aquisição com 100 kVp.

56q ARP

Discussão

O estudo angiográfico das coronárias por TC permiteavaliar o grau de estenose de lesões ateroscleróticas, bemcomo lesões cálcicas presentes no lúmen destes vasos [18].Devido às suas propriedades menos invasivas, este meiode diagnóstico é considerado um procedimento alternativoe antecedente ao estudo angiográfico convencional, paradespiste de lesões estenosantes cardíacas. [18,20]Contudo, esta técnica implica algumas desvantagensnomeadamente os possíveis efeitos biológicos decorrentesda emissão da radiação X. O aumento da capacidade dediagnóstico e do desenvolvimento tecnológico pressupõeaquisições com espessuras de corte consideravelmentemais finas o que potencia o aumento da exposição doindivíduo à radiação X, já que para um mesmo volume emestudo se aplica um maior número de planos. [16]O presente estudo avaliou a qualidade de imagem paraprotocolos de aquisição com 100 kVp e 120 kVp.A variação na emissão de radiação X pode levar a umaredução exponencial da taxa de exposição do paciente aomesmo tempo que os fotões constituintes do feixe deradiação X sofrem uma maior atenuação pelo meio decontraste iodado, traduzindo-se numa imagem de maiselevado contraste entre a estrutura vascular e o tecidoenvolvente. [15,18] Este efeito contribui para a melhoriada relação SNR porém, o poder e penetrabilidade do feixeapresenta valores mínimos exigidos, de acordo com ointeresse de diagnóstico, em consequência da utilizaçãode uma energia com menor capacidade de penetração. Amedição do ruído é influenciada pela capacidade depenetrabilidade da radiação ionizante nos tecidos, pelo que,na aquisição com 100 kVp seria expectável a obtenção deimagens com um valor de ruído mais elevadocomparativamente à aquisição com 120 kVp.A análise do Gráfico 1, que apresenta o ruído médio paracada um dos protocolos de aquisição e para cada sub-grupo,indica que para a amostra constituída pela classe IMC <30 kg/m2, segundo o protocolo de 100 kVp, o valor doruído é máximo (163,06 ±

39,46).

Os valores de ruído médio para o protocolo de 100 kVp e120 kVp evidenciam, que o primeiro apresentou maiorruído medido, (147,69 ±

42,27) e (107,08 ± 28,94) o que é

explicado pela menor capacidade de penetrabilidade dofeixe de radiação ionizante. (Gráfico 1)Os resultados sugerem que a selecção do protocolo deaquisição é função do IMC. (Gráfico 2)O SNR e CNR não apresentaram valores discrepantes,considerando os valores médios obtidos para o protocolo

de 100kVp e de 120 kVp, (14,16 ± 4,09) e (2,31 ± 0,21); e

(14,41 ± 2,71) e (2,29 ± 0,25), respectivamente. No entanto,

regista-se um valor de SNR mais elevado (14,41 ± 2,71)quando se adquirem imagens com o protocolo de 120kVp,para todas as classes de IMC. (Gráficos 2 e 3) Este factodeve-se à diminuição do ruído da imagem, em virtude doaumento do poder de penetração do feixe de radiação. Ovalor de SNR medido foi sempre superior para o sub-grupode IMC < 30 kg/m2, em cada um dos protocolos. (Gráfico3) Este facto pode ser explicado porque no protocolo deaquisição de 100 kVp, apesar de se utilizar uma energiacom menor capacidade de penetração e consequente umaumento de ruído, os tecidos atravessados atenuam menoso feixe de radiação. Por outro lado, ocorre um fenómenode forte atenuação, por parte das estruturas vascularespreenchidas pelo meio de contraste de elevada densidade( 4000 HU).Especificamente no protocolo de aquisição de 120 kVp, ovalor de SNR obtido segundo o subgrupo de IMC < 30kg/m2 (15,55 ± 3,17) é superior ao do subgrupo de IMC>30 kg/m2 (13,27 ±

1,81), em virtude da diminuição do ruído

medido, devido à maior capacidade de penetração do feixe,não sendo, a perda de sinal de contraste vascular suficientepara tornar esses valores significativos.Os valores medidos de CNR para o protocolo de 100kVpsão sugestivos da influência do IMC na escolha deprotocolo de aquisição, já que para o subgrupo de IMC>30 kg/m2, o seu valor é o máximo registado (2,34 ±

0,19),

destacando-se relativamente ao do subgrupo IMC < 30kg/m2 (2,27 ±

0,24). Este valor máximo pode ser explicado

pelo aumento da intensidade das estruturas vascularescontrastadas e diminuição do ruído medido neste protocolode aquisição. (Gráfico 3)Os valores máximos de CNR, embora com pequenasdiferenças, foram registados com o protocolo de energiamédia inferior de 100 kVp (2,30 ± 0,21). Este resultadopode parecer aberrante mas com o aumento do contrasteabsoluto nestas aquisições os valores de CNRassemelharam-se aos do protocolo de energia médiasuperior (2,29 ±

0,25) com 120 kVp.

Para além de se relacionar directamente com a energia dofeixe, o CNR depende também das características físicasdo fenómeno, pelo que o aumento de 100 para 120 kVplevou à diminuição da interacção por efeito fotoeléctrico,prevalecendo a interacção por efeito de Compton. [18,20]Devido a esta interacção ocorreu uma modelação decomportamento entre a intensidade de contraste de sinal eo ruído do sinal, sendo que estes dois parâmetrosmostraram idêntico comportamento.A análise de correlação entre o ruído medido e o IMCpara o protocolo de aquisição de 100 kVp (Gráfico 4)apresentou um coeficiente de correlação de (- 0.370),indicando a presença de uma relação negativa e fraca entreas duas variáveis[22], o que indica que, de acordo com aequação da recta, y = -3,6917x + 252,61, o ruído medidoserá menor para indivíduos que apresentem um IMCsuperior a 30 kg/m2. Este resultado, porém, não foisignificativo para o intervalo de confiança de 95%, não sepodendo desta forma tirar conclusões categóricas ougeneralizar os resultados obtidos. Poderemos pensar naexistência de um valor outlyer que contamine este resultado

Gráfico 5 - Correlação entre os valores do ruído e do IMC no protocolode aquisição com 120 kVp.

≈

ARPq57

se verificarmos que a primeira observação tem um IMCinferior a 20 kg/m2 e o valor do ruído ascende aaproximadamente 245 unidades, fazendo com que seinverta o sinal de tendência da correlação entre as duasvariáveis.Ao realizar a mesma análise para o ruído medido em funçãodo IMC para o protocolo de aquisição de 120 kVp (Gráfico5), é perceptível a tendência de comportamento, onde paravalores de IMC mais baixos encontramos níveis de ruídobaixos, comparativamente ao ruído em exames deindivíduos que apresentam valor de IMC mais altos. Nestesub-grupo o coeficiente de correlação de Spearmancalculado, para um nível de significância de 5%, foi de0,576, pelo que se pode afirmar existir uma correlaçãomoderada positiva, (0,1 < r < 0,5) [22]. Desta forma pode-se afirmar que quanto maior o valor de IMC, maior será oruído das imagens quando obtidas com o protocolo deaquisição de 120 kVp. Este resultado corrobora a opiniãode Wall et al [22] ao referirem haver um score elevado naclassificação da qualidade de imagem quando utilizadoum protocolo de 100 kVp, porém com elevados valoresde ruído. Outros autores demonstraram com os seus estudosque, usar baixas voltagens em indivíduos menos obesosresulta numa substancial redução da dose de radiação semque haja compromisso da qualidade de imagem [26]. Oestudo de Z Sun (2010) indica que a indivíduos com umIMC abaixo de 30 kg/m2 deve ser aplicado o protocolo de120 kVp mas apenas quando aplicada a modalidade deaquisição prospectiva. [23]Embora fora do âmbito deste estudo pensamos serpertinente reforçar a importância da relação do modo deaquisição prospectivo/retrospectivo e a dose de radiaçãoa que o paciente é submetido. Estudos recentes sugeremque a aquisição em modalidade prospectiva deve ser aescolhida nos equipamentos acima de 16 filas de detectoresno sentido da redução de dose e sempre que ocomportamento da função cardíaca do doente o permita,reservando a modalidade retrospectiva para a quantificaçãoda função do ventrículo esquerdo e do movimento valvularaórtico. [23-24] A dose de radiação efectiva pode serreduzida em cerca de 79% na modalidade prospectiva empacientes cuja frequência cardíaca seja inferior a 74 bpm.[25] Já, porém, relativamente ao valor de diagnóstico,sensibilidade e especificidade, estas apresentam-sesuperiores no modo retrospectivo com valores que variamentre 83 a 97% e 88 a 96% respectivamente. [23] Estudoscomparativos entre as duas modalidades de aquisição,embora apresentem algumas diferenças, estas não semostraram significativas na qualidade das imagens,avaliadas pela variável presença de artefactos [24] eutilizando o método de concordância inter-observador naavaliação dos segmentos das artérias coronárias [25]. Nesteestudo as diferenças avaliadas foram atribuídas à variaçãoda frequência cardíaca dos pacientes que alternou entre69,62 e 60,2 bpm. [24]

Conclusões

Respondendo à questão de investigação - “Qual ainfluência que a variação do protocolo técnico utilizadorepresenta na qualidade de imagem dos estudos cardíacos

por tomografia computorizada multidetector (TCMD), emfunção do índice de massa corporal dos pacientes?”, ecumprido o propósito do estudo através do desenho domesmo, demonstrou-se, para esta amostra e considerandoas características do equipamento, haver relação entre ovalor do ruído da imagem e o valor de IMC em cada umdos protocolos de aquisição utilizados na modalidade deaquisição retrospectiva. A utilização de um protocolo deaquisição de 100 kVp e 120 kVp não apresenta diferençassignificativas nos valores de SNR e CNR, registando-se,no entanto, maior ruído médio nos exames realizados como protocolo de aquisição de 100 kVp, (147, 69 ± 42,27),sobretudo à custa dos pacientes com IMC iguais ouinferiores a 30 kg/m2 (163,06 ± 39,46).Em conclusões este estudo demonstrou que para aumentara qualidade da imagem, os pacientes que apresentem umvalor de IMC igual ou inferior a 30 kg/m2 devem serestudados com o protocolo de 120 kVp, pelo menor ruídoregistado. Da mesma forma, para um paciente queapresente um valor de IMC superior a 30 kg/m2 sugere-sea realização do exame utilizando o protocolo de 100 kVp.Aconselha-se a realização de mais estudos incluindoamostras probabilísticas e de maior dimensão bem comoconsiderar a possibilidade de estudar a influência de outrosparâmetros do protocolo. A modalidade de aquisição damonitorização dos ciclos cardíacos em Angio-TC dascoronárias, (retrospectiva/prospectiva), nos vários tipos deequipamentos em uso clínico, deve ser também foco demais estudos exploratórios com vista à optimização detodas as variáveis intervenientes.

Agradecimentos

Os autores agradecem aos responsáveis do serviço deImagiologia do Hospital da Luz, nomeadamente adisponibilidade pela cedência dos dados que serviram debase a este estudo.Agradece-se também ao Mestre Nuno Machado, Prof.Adjunto da Escola Superior de Tecnologia da Saúde deLisboa, pela apreciação deste estudo no que concerne aosconceitos físicos.

Informação

Atendendo à data de submissão, o texto não obedece aonovo acordo ortográfico

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Correspondência

Margarida RibeiroEscola Superior de Tecnologia da Saúde de LisboaAvª. D. João II, lote 4.69.01 Parque das Nações1990 – 098 Lisboae-mail: margarida.ribeiro@estesl.ipl.pt