Multi-Slice CT-Colonography in Low-Dose Technique - Preliminary Results

Abstract

Purpose: Assessment of Multi-Slice CT-colonography (MSCTC) with standard and low-dose technique in comparison to conventional colonoscopy (CC). Materials and Methods: After standardized bowel cleansing, 28 men and 24 women (mean age 60,3 years) underwent CC within two hours after MSCTC had been performed (4 × 2.5 mm collimation, 3 mm slice width, 17.5 mm table feed, 120 kVp). In 19 patients, MSCTC was performed with 120 mAs (CTDI_{w, eff}: 11.28 mGy), and in 33 patients with 10 mAs (CTDI_{w, eff}: 0.94 mGy), respectively. After noise reduction using mathematical algorithms by a dedicated software (ECCET), images were analyzed by two blinded readers in simultaneously displayed 2D- and 3D-modes. Findings in MSCTC were compared to the results obtained with CC. Results: Calculated effective doses ranged between 9 and 12 mSv for 120 mAs, and between 0.75 and 1 mSv for the low-dose technique. In standard dose MSCTC, 20 of 25 lesions (80 %) were found: all 7 tumors (100 %), one large polyp (> 10 mm; 100 %), 6 of 7 medium sized polyps (9.9 to 5 mm; 86 %) and 6 of 10 small polyps (< 5 mm; 60 %). In low-dose MSCTC, 32 of 44 lesions (73 %) were seen: all three large polyps (100 %), 13 of 14 medium sized polyps (93 %) and 16 of 27 small polyps (59 %). An overall sensitivity of 78 % with a specificity of 68 % was calculated. False positive findings were seen mostly for small lesions (12 for standard dose, 11 for low-dose). Conclusion: Despite a 12-fold reduction of radiation exposure, MSCTC in low-dose technique performs comparably well to standard dose MSCTC. After mathematical noise reduction, more than 90 % of polyps larger than 5 mm can be detected.

Zusammenfassung

Ziel: Vergleich der Mehrschicht-CT-Kolographie (MSCTC) mit Standarddosis und in Niedrigdosis-Technik mit der konventionellen Video-Endoskopie. Material und Methoden: Nach standardisierter Darmreinigung wurden 28 Männer und 24 Frauen (mittleres Alter: 60,3 Jahre) unmittelbar nach Durchführung einer MSCTC (Kollimation 4 × 2,5 mm, Schichtdicke 3 mm, Tischvorschub: 17,5 mm, 120 kV) endoskopiert. 19 Patienten wurden mit 120 mAs (CTDI_{w, eff} 11,28 mGy) und 33 Patienten mit 10 mAs (CTDI_{w, eff}0,94 mGy) untersucht. Nach mathematischer Rauschunterdrückung wurden die Bilder auf einer externen Workstation mit einer dedizierten Software (ECCET) im 2D- und 3D-Modus durch zwei geblindete Untersucher im Konsensus bewertet. Die Ergebnisse wurden mit den Befunden der Video-Endoskopie verglichen. Ergebnisse: Die berechnete effektive Dosis liegt bei 9 bis 12 mSv für eine Standard-MSCTC und bei 0,75 - 1 mSv für die Niedrig-Dosis-Technik. Bei Standard-MSCTC wurden 20 von 25 Läsionen richtig detektiert (80 %): 7 Tumore (100 %), ein großer Polyp (> 10 mm, 100 %), 6 von 7 mittleren Polypen (9,9 - 5 mm; 86 %) und 6 von 10 kleinen Polypen (< 5 mm; 60 %). In Niedrig-Dosis-Technik wurden 32 von 44 Läsionen gesehen (73 %): drei große Polypen (100 %), 13 von 14 mittleren Polypen (93 %) und 16 von 27 kleinen Polypen (59 %). Falsch-positive Befunde wurden vornehmlich für kleine Polypen erhoben (12 bei Standard-MSCTC, 11 bei Niedrig-Dosis-Technik). Schlussfolgerung: Trotz einer 12fachen Dosisreduktion ist die Detektionsrate von Polypen bei der MSCTC in Niedrig-Dosis-Technik vergleichbar der bei der MSCTC mit Standarddosis. Nach mathematischer Rauschunterdrückung können mehr als 90 % der Polypen größer 5 mm detektiert werden.

Key words

Virtual CT-Colonography - Computed Tomography (CT), Radiation Exposure - Dose Reduction - Colon, CT - Colon, neoplasms

Schlüsselwörter

Mehrschicht-Spiral-CT - Virtuelle CT-Kolographie - Dosisreduktion - Polypen - Kolon

Literatur

• 1 Fenlon H M, Nunes D P, Schroy P C , Barish M A, Clarke P D, Ferrucci J T. A comparison of virtual and conventional colonoscopy for the detection of colorectal polyps.  N Engl J Med. 1999;  341 1496-1503
• 2 Hara A K, Johnson C D, MacCarty R L, Welch T J, McCollough C H, Harmsen W S. CT colonography: single- versus multi-detector row imaging.  Radiology. 2001;  219 461-465
• 3 Wessling J, Fischbach R, Domagk D, Lugering N, Neumann E, Heindel W. Colorectal polyps: Detection with multi-slice CT colonography.  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 1069-1071
• 4 Ferrucci J T. Colon cancer screening with virtual colonoscopy: promise, polyps, politics.  Am J Roentgenol. 2001;  177 975-988
• 5 Luboldt W, Debatin J F. Virtual endoscopic colonography based on 3D MRI.  Abdom Imaging. 1998;  23 568-572
• 6 Luboldt W, Fletcher J G, Vogl T J. Colonography: current status, research directions and challenges. Update 2002.  Eur Radiol. 2002;  12 502-524
• 7 Diederich S, Lenzen H, Windmann R, Puskas Z, Yelbuz T M, Henneken S, Klaiber T, Eameri M, Roos N, Peters P E. Pulmonary nodules: experimental and clinical studies at low-dose CT.  Radiology. 1999;  213 289-298
• 8 Aurich V, Winkler G, Hahn K, Martin A, Rodenacker K. Noise Reduction in Images: some recent Edge-Preserving Methods.  Pattern Recognition and Image Analysis. 1999;  9 749-766
• 9 Johnson C D, Ahlquist D A. Computed tomography colonography (virtual colonoscopy): a new method for colorectal screening.  Gut. 1999;  44 301-305
• 10 Farrell R J, Morrin M M, McGee J B. Virtual colonoscopy: a gastroenterologist's perspective.  Dig Dis. 1999;  17 185-193
• 11 Morrin M M, Farrell R J, Keogan M T, Kruskal J B, Yam C S, Raptopoulos V. CT colonography: colonic distention improved by dual positioning but not intravenous glucagon.  Eur Radiol. 2002;  12 525-530
• 12 Jurik A G, Jessen K A, Hansen J. Image quality and dose in computed tomography.  Eur Radiol. 1997;  7 77-81
• 13 Takahashi M, Maguire W M, Ashtari M, Khan A, Papp Z, Alberico R, Campbell W, Eacobacci T, Herman P G. Low-dose spiral computed tomography of the thorax: comparison with the standard-dose technique.  Invest Radiol. 1998;  33 68-73
• 14 Bensen S, Mott L A, Dain B, Rothstein R, Baron J. The colonoscopic miss rate and true one-year recurrence of colorectal neoplastic polyps. Polyp Prevention Study Group.  Am J Gastroenterol. 1999;  94 194-199
• 15 Schmiegel W, Adler G, Frühmorgen P, Frölsch U, Graeven U, Layer P, Petrasch S, Porschen R, Pox C, Sauerbruch T, Schmoll H, Zeitz M. Kolorektales Karzinom: Prävention und Früherkennung in der asymptomatischen Bevölkerung - Vorsorge bei Risikopatienten - Endoskopische Diagnostik, Therapie und Nachsorge von Polypen und Karzinomen.  Z Gastroenterol. 2000;  38 49-75