Angiotomografia computadorizada de coronárias com tomógrafo com 320 fileiras de detectores e utilizando o AIDR-3D: experiência inicial

Resumos

Coronary computed tomography angiography (coronary CTA) is a powerful non-invasive imaging method to evaluate coronary artery disease. Nowadays, coronary CTA estimated effective radiation dose can be dramatically reduced using state-of-the-art scanners, such as 320-row detector CT (320-CT), without changing coronary CTA diagnostic accuracy. To optimize and further reduce the radiation dose, new iterative reconstruction algorithms were released recently by several CT manufacturers, and now they are used routinely in coronary CTA. This paper presents our first experience using coronary CTA with 320-CT and the Adaptive Iterative Dose Reduction 3D (AIDR-3D). In addition, we describe the current indications for coronary CTA in our practice as well as the acquisition standard protocols and protocols related to CT application for radiation dose reduction. In conclusion, coronary CTA radiation dose can be dramatically reduced following the "as low as reasonable achievable" principle by combination of exam indication and well-documented technics for radiation dose reduction, such as beta blockers, low-kV, and also the newest iterative dose reduction software as AIDR-3D.

Coronary angiography; Coronary artery disease; Multidetector computed tomography; Radiation, ionizing; Exposure control to radiation; Image processing, computed-assisted; Myocardial ischemia; Diagnostic imaging; Cardiac-gated imaging techniques; Cardiac imaging techniques

AVANÇOS MÉDICOS

Angiotomografia computadorizada de coronárias com tomógrafo com 320 fileiras de detectores e utilizando o AIDR-3D: experiência inicial

Roberto Sasdelli Neto^I; Cesar Higa Nomura^I; Ana Carolina Sandoval Macedo^I; Danilo Perussi Bianco^I; Fernando Uliana Kay^I; Gilberto Szarf^I; Gustavo Borges da Silva Teles^I; Hamilton Shoji^I; Pedro Vieira Santana Netto^I; Rodrigo Bastos Duarte Passos^I; Rodrigo Caruso Chate^I; Walther Yoshiharu Ishikawa^I; João Paulo Bacellar Costa Lima^I; Marcelo Assis Rocha^I; Vinícius Neves Marcos^I; Bruna Bonaventura Failla^II; Marcelo Buarque de Gusmão Funari^I

^IHospital Israelita Albert Einstein, São Paulo, SP, Brasil

^IIUniversidade Metodista de São Paulo, São Bernardo do Campo, SP, Brasil

^{Autor correspondente}

RESUMO

A angiotomografia computadorizada de coronárias (angioTC de coronárias) é um excelente método de imagem não invasivo para avaliar a doença arterial coronariana. Atualmente, a dose de radiação efetiva estimada da angioTC de coronárias pode ser reduzida em tomógrafos de última geração com múltiplos detectores, como o tomógrafo com 320 fileiras de detectores (320-CT), sem prejuízo na acurácia diagnóstica da angioTC de coronárias. Para reduzir ainda mais a dose de radiação, novos algoritmos de reconstrução iterativa foram recentemente introduzidos por vários fabricantes de tomógrafos, que atualmente são utilizados rotineiramente nesse exame. Neste trabalho, apresentamos nossa experiência inicial na angioTC de coronárias utilizando o 320-CT e o Adaptive Iterative Dose Reduction 3D (AIDR-3D). Apresentamos ainda as indicações mais comuns desse exame na rotina da instituição bem como os protocolos de aquisição da, angioTC de coronárias com as atualizações relacionadas a essa nova técnica para reduzir a dose de radiação. Concluímos que a dose de radiação da angioTC de coronárias pode ser reduzida seguindo o princípio as low as reasonable achievable (tão baixo quanto razoavelmente exequível), combinando a indicação de exame com técnicas bem documentadas para a diminuição da dose de radiação, como o uso de betabloqueadores e a redução do kV, com os mais recentes aplicativos de reconstrução iterativa para redução da dose de radiação, como o AIDR-3D.

Descritores: Angiografia coronária; Doença da artéria coronariana; Tomografia computadorizada multidetectores; Radiação ionizante; Controle da exposição a radiação; Processamento de imagem assistida por computador; Isquemia miocárdica; Diagnóstico por imagem; Técnicas de imagem de sincronização cardíaca; Técnicas de imagem cardíaca

INTRODUÇÃO

O papel do exame de angiotomografia computadorizada (angioTC) de coronárias foi estabelecido nas últimas diretrizes do American College of Cardiology/American Heart Association (ACC/AHA) como um método de imagem não invasivo para avaliação da doença arterial coronariana e de algumas doenças cardiovasculares⁽¹⁾. Atualmente, a dose de radiação efetiva estimada da angioTC de coronárias pode ser drasticamente reduzida por meio de tomógrafos de ultima geração, como o tomógrafo com dois tubos de raios X (DSCT) e o tomógrafo com 320 fileiras de detectores (320-CT)⁽²⁾, sem mudanças significativas na acurácia diagnóstica da imagem das coronárias⁽³⁾. Para otimizar e reduzir ainda mais a dose de radiação, novos algoritmos iterativos de reconstrução foram recentemente introduzidos por diversos fabricantes de tomógrafos⁽⁴⁾, sendo atualmente utilizados de modo rotineiro nas angioTC de coronárias. Este trabalho apresenta nossa primeira experiência com a angioTC de coronária no 320-CT utilizando o Adaptive Iterative Dose Reduction 3D (AIDR-3D). São descritas as indicações da angioTC de coronárias e os protocolos de aquisições relacionados à redução da dose de radiação.

INDICAÇÕES DA ANGIOTC DE CORONÁRIAS

Cada indicação da angioTC de coronárias demanda um protocolo específico de angioTC, que pode ter a dose de radiação bastante aumentada. Por exemplo, os protocolos criados para avaliar pacientes submetidos à revascularização miocárdica e a angioTC "para descarte triplo na emergência" com frequência exigem doses mais altas do que na angioTC de coronárias convencional⁽¹⁾.

A maioria dos pacientes encaminhados à nossa instituição para realização da angioTC de coronárias apresentou como principal indicação exames cardiovasculares pregressos com resultados conflitantes, como teste ergométrico de esforço e tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT).

Outras indicações da angioTC de coronárias relacionadas aos respectivos escores de critérios apropriados em diretrizes internacionais (ACCF/SCCT/ACR/ AHA/ASE/ASNC/NASCI/SCAI/SCMR2010 Appropriate Use Criteria for Cardiac Computed Tomography) são exibidos no quadro 1⁽¹⁾.

PREPARAÇÃO DE PACIENTE PARA ANGIOTC DE CORONÁRIAS

Pacientes encaminhados para angioTC de coronária podem receber betabloqueadores por via oral ou intravenosa para reduzir a frequência cardíaca, a não ser que haja contraindicações, como insuficiência cardíaca, asma ou anormalidades na condução atrioventricular⁽⁵⁾. Os protocolos de doses de betabloqueadores utilizados em nossa instituição são detalhados no quadro 2.

O dinitrato de isossorbida sublingual (3,75mg) é administrado rotineiramente pouco antes da aquisição das imagens da angioTC de coronárias se não houver contraindicações, tais como hipertensão pulmonar, estenose aórtica grave, uso de inibidores de fosfodiesterase tipo 5 (como o uso de citrato de sildenafil nas últimas 24 horas, ou tadalafil nas últimas 72 horas) e enxaqueca⁽⁵⁾.

TOMÓGRAFO

Em nossa instituição as angioTC de coronárias são realizadas em 320-TC (Aquilion ONE, Toshiba Medical Systems, Tochigi-ken, Japan). Todos os pacientes são examinados com aquisição prospectiva acoplada ao eletrocardiograma (ECG), independentemente da frequência cardíaca no momento do exame. Essa técnica utiliza o reconhecimento da onda R do ECG, com estimativa do intervalo R-R, e aquisição sequencial (não helicoidal) sem movimentação da mesa do tomógrafo durante a obtenção das imagens (aquisição do tipo step-and-shoot), além da reconstrução única de feixe cônico⁽⁶⁾.

O planejamento da aquisição da angioTC no tomógrafo é baseado no índice de massa corporal (IMC) para aplicação dos valores mais baixos possíveis de kV e mA para cada paciente (Quadro 3), utilizando o Sure Exposure 3D^® (Tochigi-ken, Japan) com sistema de controle de exposição automático⁽⁷⁾.

A cobertura do eixo-z varia de 10 a 16cm, e a extensão no eixo craniocaudal de 12 a 14cm é utilizada em cerca de 75% dos pacientes. Os valores padrão dos tomógrafos disponibilizados pelos fabricantes são exibidos no quadro 3. Não há movimento da mesa durante a aquisição das imagens, então o pitch é igual a zero. A reconstrução das imagens utiliza o algoritmo "half", que aumenta a resolução temporal para 175ms⁽⁸⁾, e o Xact+ ligado, que corrige o ângulo do feixe cônico do tubo de raios X do 320-CT.

O meio de contraste iodado não iônico (Henetix^® 350mg/mL, Guerbet, Lille, France) é injetado utilizando o sistema de injeção de dupla via, com variação do volume de 50 a 100mL, conforme o IMC do paciente e a indicação da angioTC de coronária, seguido por 50mL de solução salina em bólus⁽⁵⁾.

ESTRATÉGIA DE REDUÇÃO DE DOSE: RECONSTRUÇÃO ITERATIVA

As imagens da TC são formadas a partir das reconstruções de projeções de radiação em múltiplos ângulos detectadas pelo tomógrafo, com retroprojeção (BP, backprojection) ou retroprojeção filtrada (FBP -filtered backprojection), associadas a reconstruções iterativas desde 1970⁽⁴⁾. O termo "iterativo" refere-se ao método de aproximações sucessivas até a concordância satisfatória com uma imagem inicial, selecionada de forma arbitrária. Desse modo, por definição, as reconstruções iterativas repetem o processo de reconstrução inúmeras vezes e são muito mais lentas do que os métodos analíticos⁽⁴⁾.

O aumento da TC de baixa dose implica na redução do número de fótons atingindo os detectores, resultando em diminuição da relação sinal-ruído e em maior número de artefatos lineares de alta densidade (artefatos strike)^(8,9).

O AIDR-3D é um algoritmo de reconstrução iterativa composto por diversas operações e que foi recentemente introduzido no mercado pela Toshiba Medical Systems (Tochigi-ken, Japan). O objetivo das operações no espaço de dados das projeções da radiação adquiridas é reduzir os artefatos lineares de alta densidade (artefatos strike), causados pela redução do número de fótons e por fótons com energia reduzida. Então, um filtro 3D para suavização da imagem é aplicado aos valores de contagem dos fótons, cujo desempenho é aumentado posteriormente por modelos estatísticos de ruído e do tomógrafo. Entrementes, as operações do AIDR-3D ocorrem no domínio da reconstrução das imagens, com o intuito de reduzir o ruído da imagem iterativamente⁽⁸⁾. O processo final envolve uma mistura ponderada das reconstruções iterativa e primária, para criar uma imagem reconstruída com o AIDR-3D. O resultado dessa combinação são imagens com aspecto tomográfico típico, como se fossem simplesmente adquiridas com os parâmetros de aquisição do tomógrafo, sem mecanismos para a redução da dose de radiação⁽¹⁰⁾ (Figura 1). Atualmente, o AIDR-3D pode ser aplicado a todos os protocolos de aquisição de imagem utilizados na prática clínica diária, sendo capaz de eliminar até 50% do ruído da imagem e resultando em redução da dose de até 65%⁽⁸⁾ (Figura 2).

CONCLUSÃO

Em conclusão, a dose de radiação da angiotomografia computadorizada de coronárias pode ser significativamente reduzida, seguindo o principio "ALARA" ("as low as reasonable achievable", "tão baixo quanto razoavelmente exequível"), combinando a indicação de exame com técnicas bem documentadas para a diminuição da dose de radiação, como o uso de betabloqueadores, a redução do kV e o uso de aplicativos de reconstrução iterativa para redução da dose de radiação, como o AIDR-3D.

Data de submissão: 1/11/2012

Data de aceite: 5/7/2013

• 1. Taylor AJ, Cerqueira M, Hodgson JM, Mark D, Min J, O'Gara P, Rubin GD. American College of Cardiology Foundation Appropriate Use Criteria Task Force; Society of Cardiovascular Computed Tomography; American College of Radiology; American Heart Association; American Society of Echocardiography; American Society of Nuclear Cardiology; North American Society for Cardiovascular Imaging; Society for Cardiovascular Angiography and Interventions; Society for Cardiovascular Magnetic Resonance. ACCF/ SCCT/ACR/AHA/ASE/ASNC/NASCI/SCAI/SCMR2010 Appropriate Use Criteria for Cardiac Computed Tomography. A Report of the American College of Cardiology Foundation Appropriate Use Criteria Task Force, the Society of Cardiovascular Computed Tomography, the American College of Radiology, the American Heart Association, the American Society of Echocardiography, the American Society of Nuclear Cardiology, the North American Society for Cardiovascular Imaging, the Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, and the Society for Cardiovascular Magnetic Resonance. J Cardiovasc.Comput Tomogr. 2010;4(6):407.e1-33.
• 2. Zhang C, Zhang Z, Yan Z, Xu L, Yu W, Wang R. 320-row CT coronary angiography: effect of 100-kV tube voltages on image quality, contrast volume, and radiation dose. Int J Cardiovasc Imaging. 201;27(7):1059-68.
• 3. Dewey M, Zimmermann E, Deissenrieder F, Laule M, Dübel HP, Schlattmann P, et al. Noninvasive coronary angiography by 320-row computed tomography with lower radiation exposure and maintained diagnostic accuracy: comparison of results with cardiac catheterization in a head-to-head pilot investigation. Circulation. 2009;120(10):867-75.
• 4. Fleischmann D, Boas FE. Computed tomography--old ideas and new technology. Eur Radiol. 2011;21(3):510-7.
• 5. Maurer MH, Zimmermann E, Schlattmann P, Germershausen C, Hamm B, Dewey M. Indications, imaging technique, and reading of cardiac computed tomography: survey of clinical practice. Eur Radiol. 2012;22(1):59-72.
• 6. Hsieh J, Londt J, Vass M, Li J, Tang X, Okerlun D. Step-and-shoot data acquisition and reconstruction for cardiac x-ray computed tomography. Med Phys. 2006;33(11):4236-48.
• 7. Lee CH, Goo JM, Ye HJ, Ye SJ, Park CM, Chun EJ, et al. Radiation dose modulation techniques in the multidetector CT era: from basics to practice. Radiographics. 2008;28(5):1451-9.
• 8. Yoo RE, Park EA, Lee W, Shim H, Kim YK, Chung JW, et al. Image quality of Adaptive Iterative Dose Reduction 3D of coronary CT angiography of 640-slice CT: comparison with filtered back-projection. Int. J Cardiovasc Imaging. 2013; 29(3):669-76.
• 9. Singh S, Kalra MK, Gilman MD, Hsieh J, Pien HH, Digumarthy SR, et al. Adaptive statistical iterative reconstruction technique for radiation dose reduction in chest CT: a pilot study. Radiology. 2011;259(2):565-73.
• 10. Hara AK, Paden RG, Silva AC, Kujak JL, Lawder HJ, Pavlicek W. Iterative reconstruction technique for reducing body radiation dose at CT: feasibility study. AJR Am J Roentgenol. 2009;193(3):764-71.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  15 Out 2013
• Data do Fascículo
  Set 2013

Histórico

• Recebido
  01 Nov 2012
• Aceito
  05 Jul 2013