Artifacts in myocardial perfusion scintigraphy, 2^nd part

Overview

Perfuzní scintigrafie myokardu je jedno z nejčastějších a současně i jedno z technicky nejnáročnějších nukleárně medicínských vyšetření. Různé artefakty mohou vzniknout v kterékoli fázi vyšetření a mohou vést k chybné interpretaci. Často se artefakty rozdělují na související s pacientem (pohyb při snímání, zeslabení záření, extrakardiální akumulace radiofarmaka, synchronizace s EKG křivkou a zvláštnosti pacienta), související s pracovním postupem (aplikace radiofarmaka, poloha při snímání a zorné pole), související se zpracováním dat (filtrování, geometrie osy levé komory, oblast zájmu, kvantitativní hodnocení, povrch endokardu, barevná škála a registrace obrazů) a související s přístrojem (homogenita zorného pole a centrum rotace). Toto sdělení je přehledem běžnějších artefaktů. Stručně vysvětluje jejich příčiny, způsob zobrazení a metody pro jejich odstranění nebo minimalizaci.

Je nezbytné, aby lékař i radiologický asistent nebo sestra si byli vědomi potenciálních zdrojů artefaktů, aby používali všechny dostupné metody a prostředky k jejich prevenci a pokud se přesto vytvoří, musí zvolit vhodná opatření k jejich nápravě a začlenit jejich vliv do interpretace studie.

Eliminace artefaktů zlepšuje specificitu i senzitivitu vyšetření a napomáhá mu tak zachovat si důležitou roli při vyšetřování pacientů s kardiovaskulárním onemocněním.

Klíčová slova:
perfuzní scintigrafie myokardu, artefakty, vznik, rozpoznání, prevence

ARTEFAKTY SOUVISEJÍCÍ SE ZPRACOVÁNÍM DAT

Filtrování

Častým zdrojem artefaktů při následném počítačovém zpracování nasnímaných dat je filtrování. Spolu s potlačením rušivého šumu se při silnější filtraci mohou zahladit i některé malé či netransmurální perfuzní defekty. Na druhou stranu filtry, které jsou příliš hrubé, mohou perfuzní defekt vytvořit. ^3,12,13,15 Nevhodné filtry tak mohou měnit interpretaci – vytvářet falešně negativní i falešně pozitivní nálezy a snižovat tak senzitivitu i specificitu vyšetření. ¹⁵ (Obr. 20) Z uvedeného vyplývá nutnost přistupovat k filtrování opatrně. Není pochyb o tom, že je užitečné se držet rady RNDr. Ullmanna: „Nesnažme se při praktickém vyhodnocování scintigrafických obrazů často měnit filtry! – zhoršili bychom si tím reprodukovatelnost obrazů, zvláště při porovnávání u opakovaných vyšetření. Při začátku práce s novým systémem je nejlepší vyjít z určitých doporučených či již dříve osvědčených filtrů, ty si řádně odzkoušet (a popř. modifikovat) a pak je dlouhodobě používat. Teprve když je nějaký závažný důvod (změna metodiky, dostatečné nahromadění zkušeností apod.), je rozumné změnit používaný filtr pro dané vyšetření.“ ²²

Geometrie osy levé komory srdeční

Srdce je uloženo v hrudníku u každého člověka jinak, jeho osy nejsou paralelní s žádnou tělní rovinou. Aby bylo možné jednotlivé obrazy porovnávat, kvantifikovat atd., je nutné nejprve jeho obraz natočit do standardní polohy. Nesprávná rotace vertikální dlouhé osy (VLA – vertical long axis), horizontální dlouhé osy (HLA – horizontal long axis) nebo obou uvedených os má za následek vznik artefaktů, které se na tomografických řezech i na polárních mapách zobrazují jako oblasti se sníženým prokrvením. Ovlivněny jsou i kvantitativní parametry (např. sumační skóre). Nejčastěji se tyto artefakty vyskytují v oblasti baze levé komory srdeční. Posunutý je v těchto případech zpravidla i hrot a fyziologické apikální ztenčení srdeční stěny se tak zobrazuje jako stěna nebo septum levé komory. Na přítomnost uvedeného artefaktu je nutno pomýšlet, pokud je dutina levé komory spíše oválná než kruhová (kromě pacientů s rozsáhlým defektem perfuze). Dalším upozorněním je umístění defektu perfuze – posteroapikální snížení perfuze (při posunutí hrotu na zadní stěnu) neodpovídá obvyklé anatomii cévního zásobení myokardu, podobně jako defekt perfuze ve tvaru půlměsíce na bazální části komory. ¹¹ (Obr. 21, Obr. 22)

Artefakty způsobené nesprávnou rotací osy bývají zpravidla drobné, jejich identifikace je proto obtížná a mohou být snáze přehlédnuty. U novějších vyhodnocovacích programů je rotace os prováděna automaticky, kontrola a případná manuální korekce jsou však nezbytné. ³

Oblast zájmu

Dalším možným zdrojem artefaktů je špatné vymezení oblasti zájmu pro následné počítačové zpracování. Z tomografického záznamu je počítačem automaticky vybrána oblast s nejvyšší radioaktivitou, tj. za standardních podmínek myokard. U pacientů, kteří mají velké defekty prokrvení srdečního svalu, tak může ve výběru část myokardu chybět. Vyskytují se i situace, kdy jsou do oblasti zájmu zahrnuty jiné struktury (např. při snížené akumulaci radiofarmaka v srdci v důsledku chybné aplikace – viz odstavec Radiofarmakum). V uvedených situacích je nutná manuální korekce – do oblasti zájmu pro další zpracování je nutno zahrnout celý myokard včetně ev. místa s chybějící akumulací radiofarmaka. ^11,13 U jiných pacientů mohou být naopak do oblasti zájmu zahrnuta i místa s extrakardiální akumulací radiofarmaka – viz odstavec Extrakardiální akumulace radiofarmaka.

Polární mapy – kvantitativní hodnocení

Zdrojem artefaktů při kvantitativním hodnocení je nesprávná rotace osy LK, jak je uvedeno v odstavci Geometrie osy levé komory srdeční, nebo překrytí části myokardu jinými strukturami – viz odstavec Extrakardiální akumulace radiofarmaka. Další příčinou vzniku těchto artefaktů může být počítačem špatně nastavená hranice mezi hrotem a komorou, případně nesprávně stanovená poloha baze levé komory srdeční. Riziko výskytu je zejména u pacientů, kteří mají defekt perfuze v oblasti hrotu nebo baze. Místo se sníženým/chybějícím prokrvením tak není zahrnuto do analýzy – není zobrazeno na polární mapě. Nález proto neodpovídá realitě, jeví se jako méně závažný. (Obr. 23)

Důležité je vždy dobře zkontrolovat počítačem určené hranice myokardu, zejména u rozsáhlých defektů, a případně provést jejich manuální korekci. ^11,15

Kvantitativní hodnocení bude také chybné, pokud budou zpracovávaná data porovnávána s nesprávnou normálovou databází. Aby k tomu nedošlo, je nutné správně zvolit pohlaví pacienta, vyšetřovací protokol a použité radiofarmakum. ¹³

Povrch endokardu

Pro správný výpočet funkčních parametrů levé komory srdeční (ejekční frakce, end systolického a end diastolického objemu) je nutné přesné nalezení povrchu endokardu na konci systoly a na konci diastoly. Vyhledává ho automaticky počítačový program. K problémům může docházet u pacientů s velkým perfuzním defektem a u pacientů s ložiskem extrakardiální akumulace radiofarmaka v těsné blízkosti myokardu. Vypočtené parametry v těchto případech neodpovídají skutečnosti. Nezbytné je proto provádět vizuální kontrolu a případné chyby odstranit pomocí manipulace s obrazem. ^8,10 (Obr. 24)

Barevná škála

Některé barevné škály používané k zobrazení snímků jsou přírůstkové (incremental) – jejich používání může vést k falešně pozitivní interpretaci vyšetření. Doporučuje se proto používat lineární černobílou nebo barevnou škálu (hot iron). Pro používání platí podobné doporučení jako pro používání obrazových filtrů. ¹⁵

Zkreslení funkčních parametrů

U některých pacientů dochází ke zkreslení funkčních parametrů levé komory srdeční. Jedná se zejména o pacienty (častěji ženy) s malou levou komorou, u nichž se setkáváme s podhodnocením objemu na konci systoly. Výsledkem je arteficiálně vysoká hodnota ejekční frakce. Při interpretaci se proto číselná hodnota neuvádí; je-li homogenní perfuze, malá levá komora a vysoká ejekční frakce hodnotí se stav jako normální. ¹⁰

Registrace obrazů

K nejpřesnějším metodám korekce na zeslabení patří použití korekční mapy vytvořené pomocí registrace emisního a transmisního scanu. Pro správnou korekci je však důležité, aby byly oba snímány za stejných časových i prostorových podmínek. Pohyb pacienta mezi nimi vede zpravidla k chybné registraci, následně k vytvoření nesprávné korekční mapy a tím k chybným korekcím. Vliv na korekci obrazů má nepřesnost registrace minimálně o 2 pixely. ^36,37 Výsledkem je zakrytí existujících nebo vytvoření arteficiálních perfuzních defektů, což může vést k nesprávné interpretaci vyšetření. Při snímání transmisního scanu současně se scanem emisním (použití externího transmisního zdroje) je shoda podmínek obvykle dodržena. Při použití CT scanu, kdy snímání je postupné a s různou délkou, se mohou obrazy z obou modalit posunout vlivem dýchacích pohybů a činnosti srdce. ^10,38 Registrace také neproběhne správně, pokud by došlo k pohybu pacienta mezi záznamem SPECT a CT. (Obr. 25)

Ohledně četnosti výskytu chybné registrace a jejího vlivu na interpretaci vyšetření jsou publikovány různé výsledky. Například ve studii Apostolopoulose byla zaznamenána chybná registrace u 24 % vyšetření – po korekci registrace se interpretace vyšetření změnila u 58 % případů. ³⁶ Na druhou stranu Plachciňska uvádí nutnost úpravy registrace u 44 % pacientů, ale pouze u jednoho z nich nesprávná registrace vedla k špatné interpretaci vyšetření. ³⁷

Hlavně u silnějších pacientů, kteří se nevejdou celí do zorného pole přístroje (zorné pole pro CT je menší než zorné pole SPECT), může dojít k „oříznutí“ CT scanu a následně nedostatečné korekci na zeslabení. ^10,38 K vytvoření nesprávné korekční mapy s výše uvedenými důsledky dojde také, pokud jsou nekvalitní CT obrazy. Důvodem může být například metalický artefakt (kovové materiály v těle pacienta), málo kontrastní obraz (častější u obézních pacientů), špatné nastavení přístroje nebo parametrů snímání a další. ³⁸

Vždy je proto nutné pečlivě porovnávat obrazy bez korekce a obrazy s korekcí „cvičeným okem“ erudovaného odborníka ²² a při sebemenších pochybnostech zkontrolovat přesnost registrace transmisních a emisních obrazů. Pro přesnější registraci obrazů se doporučuje provádět CT při zátěžovém i při klidovém vyšetření. ¹³

Hodnocená data

K nepřesnostem v interpretaci vyšetření může také dojít, pokud se hodnocení perfuze myokardu provádí pouze z obrazů vytvořených sumací synchronizovaného záznamu, v nichž může chybět část cyklů, které jsou mimo zvolené okno (tj. mimo pro záznam dat určenou délku srdečního cyklu). Wheat ve své práci uvádí v takovém případě snížení rozsahu defektu o 20,4 %, snížení závažnosti defektu o 13,6 % a snížení objemu levé komory o 19,2 %. ¹²

Dalším zdrojem artefaktů může být rozdílné zpracování zátěžové a klidové studie – jiná geometrie os LK, jinak stanovená hranice mezi hrotem a komorou nebo jinak určená poloha baze levé komory při tvorbě polárních map, použití odlišných filtrů aj. To může vést k zobrazení odlišné perfuze v obou studiích a tím k chybné interpretaci vyšetření.

ARTEFAKTY SOUVISEJÍCÍ S PŘÍSTROJEM

Homogenita (uniformita)

Nehomogenita zorného pole detektoru gamakamery je situace, kdy nejsou všechna místa v zorném poli detektoru zobrazována se stejnou citlivostí. Příčin může být celá řada, například porucha fotonásobiče nebo nějakého obvodu, kterým procházejí impulzy, mechanické poškození kolimátoru nebo prasklý scintilační krystal. K hlavním zdrojům, jak uvádí na svých webových stránkách RNDr. Ullmann, patří nepravidelnost v účinnosti registrace scintilací z různých míst scintilačního krystalu kamery soustavou fotonásobičů. ²² Nehomogenita se projevuje arteficiálním snížením či zvýšením počtu impulsů v některých místech obrazu. Při tomografickém záznamu se nehomogenní místo zorného pole detektoru geometricky přesunuje kruhově od obrazu k obrazu snímaného orgánu, takže po rekonstrukci se lokální nehomogenita detektoru kamery projeví jako prstencový artefakt na příčném řezu. ^22,28 (Obr. 26) Je-li tento artefakt velký, lze ho vcelku bez problémů identifikovat. Malá nehomogenita zorného pole však snadno unikne pozornosti a může se pak stát zdrojem špatné interpretace vyšetření – oblast arteficiálního snížení počtu impulzů může být považována za defekt perfuze. Závažnost artefaktů nezávisí jen na velikosti nehomogenity, ale také na umístění. Lokální nehomogenita na okraji zorného pole se pravděpodobně nebude překrývat se snímaným orgánem a nenaruší tak interpretaci. ^9,15

Centrum rotace (COR - Center Of Rotation)

Zdrojem artefaktů je rovněž posun centra rotace (tj. pokud při tomografickém vyšetření detektory gamakamery nerotují přesně po kružnici kolem přesně definované osy). K posunu dochází vlivem tíhových sil, pružnosti materiálů, vůlí v ložiscích aj. ²² Malé odchylky nemusí vytvořit artefakt, ale „pouze“ sníží rozlišení a kontrast obrazu. Větší odchylky jsou příčinou obrazových artefaktů – chyba se výrazně zhoršuje při posunu o více než 2 pixely v matici 64 x 64. ¹⁵

Na řezu v horizontální dlouhé ose se takový artefakt jeví jako lineární defekt, který prostupuje celou tloušťkou stěny myokardu a přední a zadní stěna vypadají jako nespojené. Defekt je na opačné straně srdce než je směr posunu COR (při posunu doprava je defekt apikoseptálně, při posunu doleva je apikolaterálně). ²⁸ Na řezech v krátké ose má artefakt typický tvar věnečku (orbita 360°) nebo ladičky (orbita 180°). ¹³ Na polární mapě má artefakt tvar interpunkčního znaménka – čárky. ²⁸ Podobné artefakty vzniknou, pokud není detektor rovnoběžně s osou rotace. ³⁹

Identifikovat tento artefakt může být obtížné. Napovědět může fakt, že se chyba opakuje ve všech po sobě následujících studiích. ⁴⁰ V současné době by posun centra rotace neměl být příčinou obrazových artefaktů – u moderních SPECT kamer se korekce běžně provádějí automaticky pomocí speciálního software. ²²

Výskyt artefaktů způsobených přístrojem lze minimalizovat pravidelnou kontrolou a pečlivým seřízením všech parametrů gamakamery. U současných scintigrafických kamer jsou uvedené operace součástí pravidelných testů a jsou zahrnuty v proceduře kalibrace. ²²

ZÁVĚR

Z uvedeného přehledu (Tab. 1, Tab. 2) je zřejmé, že artefakty mohou vzniknout v podstatě v kterékoli fázi vyšetření perfuze myokardu. Je nezbytné, aby lékař i pracovník, který provádí vyšetření – ať je to radiologický asistent nebo sestra – si byli vědomi potenciálních zdrojů artefaktů. Důležité je, aby používali všechny dostupné metody a prostředky k jejich prevenci a pokud se přesto vytvoří, musí zvolit vhodná opatření k jejich nápravě. Prvním krokem je správná a trpělivá příprava pacientů a také dobrá anamnéza. Zapomínat se nesmí na dostatečné a opakované informování pacientů – základní předpoklad pro jejich dobrou spolupráci. Pacienti pak pravděpodobně dodrží pokyny a poskytnou potřebné informace, což je další krok k minimalizaci artefaktů. Samozřejmostí by měla být pravidelná a pečlivá kontrola parametrů gamakamery stejně jako řádně provedené vyšetření. Nesmí se zapomínat také na ev. individuální úpravy parametrů snímání podle zvláštností a možností pacientů. Dalším důležitým krokem k eliminaci artefaktů je důkladná kontrola nasnímaných dat před propuštěním pacienta, kdy je ještě případně možnost snímkování zopakovat. Zaměřit by se měla zejména na nasnímaná data v cine formátu a na sinogram, na nichž jsou dobře viditelné změny související s řadou artefaktů. ⁴¹ (Obr. 27) Posledními kroky pak je bezchybně provedené následné počítačové zpracování dat a začlenění ev. vlivu artefaktů do interpretace studie.

Artefakty hrají při interpretaci výsledků scintigrafických vyšetření významnou roli – falešně pozitivní, ale i falešně negativní závěry mohou metodu v očích klinických lékařů zcela diskvalifikovat, o riziku poškození zdraví pacientů nemluvě. Jejich eliminace zlepšuje specificitu i senzitivitu scintigrafických nálezů ¹² a napomáhá jim tak zachovat si důležitou roli při vyšetřování pacientů s kardiovaskulárním onemocněním.

ivana.kunikova@fnkv.cz