Vergleich zwischen digitaler Lumineszenzradiographie und konventioneller Myelographie Von H . I:'t.ler~rrnn..I. Adolpl?. (;. Rririher. 7: I/kslriticl. W. W i e s ~ ~ ~ n J. t z I.'eriiers, ~r, h'. Ifoos, I'. I:'. Petcrs (Irr L%cstl>lischci~ Wihc~Iriis-Uiii~~(*rsi~a~ \Iiiiisicir ~l)ir(ikioi..I'roC I)r. I'. I r .

Zusamnieiifassuiig --l i i dieser Studie wurden dic Möglichkoitcn der digitalen 1.umincszcnzradiogr;iphicl im Ersatz der konvent.ioncllcn Myelographie mit Hilfe der ReceiverOpcrator-Characteristics(R0Ci-blethodik analysiert. 05 konventioiielle (KR). digitale (DH) und kantenbetonte digilale ( K D H ) Myelogranime (49 ßandscheibcnvorlällc. 46 Normalbeiiindr) wiirdcn von 5 R;idiologcn bci'iiridot und die Ergebnisse cinor ROC-Analyse urilerzogeii. Von den Rcfiindern wurden milder DR und KDR sowohl für eine korrekte als auch inkorrekte Diagnose höhere Sicherheiten als mit der KR angegeben. Jedoch wurden keine statistisch signifikanten Unterschicdc zwischcn den AUC-Werten (Fläche unter der Kurve) der verschiedenen Dokiimcnt,ationtsteclinikt?ii gefunden. Die separate Analyse der zervikalen und lumbalen blyelograrnme zeigte ebenralls keine signifikanten Unterschiede zwischen den verschiedenen radiographischcn Techniken. 4 von 5 ßefiindcrn crzielten, vt?rglichen mit der KR, mit dcr DR und KDR eine höhere Serisilivität lumbal, jedoch eine niedrigere zervikal. Ein Ersatz der konventionellen durch die digitale Lumineszenzradiographie erscheint möglich. jedoch muß zcrvikal mit einer geringen Abnahme der Scnsitivität gerechnet werden.

Compsrison of digital luiiiinesceiice with conventional myelography The potential of digital Iiimincsccncc radiograpliy iii replacing coriveiitional rriyelographj. was aiialyzed using 110C methodology. 9 5 coiiveritional (CR), digital ( U R ) and edge enhanced digital (EUI1) rnyclograms (49 dick hcrniations. 46 normal) were read i n d ~ p ~ m d o n tby l y .5 radiologists; and a ROC itnalysis was perforrned. Higlier corifidence levels wert! uscd in making both correct and incorrect diagnosec with DR and KUR than cvith CR. llowever. no statisticallv significant differences between AUC (area. under the curve) values obtained with thc difri:rcnt tcchniqucs, were noted. The separate arialysis of cervical and lurnbar myclograms showed no significant differeiices belween the diflererit techniques. With DR and EDH. the sensitivity of 4 of 5 readers was somewhat higher in the lumbar but lower in thc ccrvical rcgion than with CR. Replacement of convc+ntional by digital luminesccnct: myclography sccms possible; however, sorne decrease ol' sensitivity in the cervical region must be acceptecl.

Schlüsselwiirter

Key words

LiimineszenzradiograMyelographie phie - Lumineszcnzmyclographic!

Myelography - - Digital radiography - üigital rnyelography

-

Einleitung Die digitale I.umineszenzradiographie (DLR) ist ein relativ neues IJntersuchungsverfahren. das zunehmend in der klinischer1 Roulinediagnostik eingesetzt wird (4, 11, 1 2 , 14. 15). Die Vorteile der DLR bestehen in der Möglichkeil einer nachträglichen Bildmanipiilation bci einer linearen Beziehung zwischen Röntgendosis und Intensität des Fluoreszenzlichtes, der primären BildinTormation, über einen sehr wciten Bereich. wodurch Fehlbelichtungen nahezu ausgeschlossen werden können (1, 13). Fortschr. Röntgcnstr. 154.3(1991)269-274 GeorgThierrie Verlag Stuttgart. Naw York

(L.>

I1cic!rs)

Durch die Bildrnanipulation, entweder inil einem a u l die urilersuchte Region abgestimmten vorgegebenen Algorithmus oder durch freie Wahl der Bildparameter. können z. B. durch Verstärkung dcr höhcrfrcqucntcn Rildantcilc Grenzstruktiircn zwischen Geweben betorit werderi (1 5). Andererseits kann durch Verstärkung niederfrequenter Bildanteile iri urilerbelichteten Regionen die diagnostische Ausbeute verbessert werden (1 1). Fiir die sich in nächstcr Zukunft abzeichnende Einfiihriing von PACS (Picture Archiving and Cornmiinication Systems) i n Rönlgenableilungen slelll die DLR das ideale Untersuchungsverfaliren dar. In der DLll liegen die Bildinformationen in digitaler Form vor und müssen nicht wie bei der konventionellen Radiographie zcitaiif-

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Insiiriii [iir kliiiis~:lii~ Ii;idiulogic,

P P

154.3 ----

Digitale vs konventionelle Myelographie gesamter Datensatz

0

0.1

0.2

0,3 0.4 0.6 0.6 0.7 0.0 0.9

1

FiIoch poiilive Friktion

I

I

Digitale vs konventionelle Myelographie Lendenwirbelsäule

0

0.1 0.2

0.3 0.4

0.6

0,s

0.7

0,s 0.9

1

FaIoch poai1Ive Fraktion

Abb. 1

ROC Kurven fur den gesamlen Datensalz aus jeweils 95 Myelographiebildern Es sind keine deutlichen Unterschiede im Kurvenverlauf der einzelnen Dokumentationstechnikensicht bar (Anmerkung Die Punkte auf den Kurven sind keine Stutz punkte der ROC Analyse. sondern nur graphische Diskrimina Iionszeichen )

Abb 2 ROC-Kurvenfurden Datensatz der 54 Bilder von luin balen Myelographien Die ROC-Kurvender digitalen sind gering flacher als die ROC Kurve der konventionellen Technik (Anmerkung Die Punkte auf den Kurven sind keine Stutzpunkte der ROC Analyse, sondern nur graphische Diskriminationszeichen )

wendig iintcr teilweiseni Qualilälsverlusl riachdigilalisiert w c r d e n (2, 3). I r i d i e s e r Studie h a b e n w i r a n a l y s i e r t , i n w i e w e i t d i e digitale L u m i n e s z e n z r a d i o g r a p h i e d i e k o n v e n l i o iielle R a d i o g r a p h i e i n d e r D o k u m e n t a t i o n v o n M y e l o g r a p h i e n ersetzen k a n n .

Fiir eiiie ROC-Sliiciie (Receiver-Operator-(:haracteristics) (8. 10) wurden jeweils 95 (41 zcrvikalc und 54 lumbale) koiivcntionclle, digitale u i i d kantenbetonte digitale Bilder ausgcwählt. Von dieser) zeigten 49 einen Bandscheibenvorfall. während 46 kcincn pathologischcn Bcfund auf\vicscn. Als (;oldstandard Ingeii i n nlleii Ffilleit CT-lJntrrsiicliiirigeii vor. Bei Pai.ieiiieii rriit einer radikiilären Syrnptomatik wiirden post-myelographische (:'I‘-Untersuchungen dcs i n d c r Myclographic als pathologisch L~efiiiide~eii uiid/oder des kliiiiscli auffalligeii Segirieii1.s durcligefuhrt. Bei Patienten o h n r radikuläre Syniptomatik. dic übcrwicgcnd zum 'l'iimorausschluß zugcwicscn worden waren. wurden post-iiiyrIogrnl)liisclir CT-lJ~ilersuciiiiirigeii iiiir der rriyelographisch auffälligen Segmente angefertigt. Sämtlichc IJildcr wurdcn von 5 Radiologen (4 Fachärzte). die m i t der Inlerpretntinii vnn Myrlograiiiiiieri vertraut siiid. iii tlrei Sitzungeri bellindrt. wobei pro Sitzung alle Bilder ciner I)okumentationstcchnik intcrprcticrt wurden. Die B c h n d u n g erfolgte anhand ciner I'iinfstufigeii KoiilideiiLskala (Tab. 1). uiid dit, I'rgebiiisse wurderi einer HOC-Analyse unterzogen. Die Kalkulation dcr HO(;-Kurvcn und die Berechnung der AIIC-Wcrtr: (Aren iindcr the CII~VR) r r k ~ l g t en i i l dein als Sliarewar? verfiigliareii Prograinin Feasible*. Zusätzlich wurden Sensitivitäten. Spezifitäten und 'I'rcffsichcrhcitcn dcr Bcfundcr m i t den verschiedenen Dokumentntionstechiiikw erinittelt. nazii wiirden als korrekt diagriostizierter pathologischer Befund die Grade 1 und 2 und als richtig crkanntcr Normalbcfund die Grade 4 und 5 der Konlideiizsknln gewertet. Säriilliche Aiiswerliirigeri erfolgten für das Gesamtkollektiv u n d zusätzlich für die beiden Subkollcktivc dcr lumbalcn und zcrvikalcn Myclogrnphicn. Die IJnters~Iiiede zwisclieii tleii i n deii verscliiedeiieii Dokiirrientationstechniken ermittelten AUC-Werten wurden mittels '1'-'l'cst u n d dic Untcrschicdc i n den Scnsitivitätcn u n d Spczifittiteii iiiittels Mnriii-Wliit-

Matcrial und Methodik-I n einer prospektiven Studie wurden 50 Myelograiiiiiir (27 lumbale und 23 zcrvikalc) sowohl konvcntioncll (Film-Folien-Kombination der Eiripliiidlichkeitsklasse 250) als auch mittels L)Lti (Digiscan. Siemens) dokumentiert. Sämtliche \~lyelogri~iiiiiiewurdeii durch dcnsclbcn Cntcrsuchcr durchgcführt. u n d d i r Kontrastrriittelapplikalioii eriolgle iiiiiiier p r r I.iimbnlpunktion. Für die lumbale Myelographie wurde ein nicht-ionisches diirirres KoiitrastmilteI niit einer .Jodkonzcntrntion von 240 mg/ml eingt:setzt. wälirend fiir die zeriikale Myelograpliir eine .Jodknnzcntration von 300 mg/ml gewählt wurde. Konventioiirlle (KR) uiid digitale ßilrler wurden init.der gleichen Dosis bclichtct. Uic Nachbearbeitung der DLR-Bilder erfolgte mit deii soltwnrenitil3ig für die Lcndcn- und Halswirbclsäulc irnplcmentierten Hechenalgoritliiiirii. Die digitale11 Bilder wurden sowohl iii eiiicin dem konventionellen Höntgenbild vrrgleichbaren (DR) Bildeiiitlruck als aiich m i t einer Betonung der höhcrfrcqucntcn Bildanteile. das heißt iriil e i i i r r ßetoiiuiig voii Greiizstrukturen (KDR). ausgcspiclt.

Tab. 1

1: 2: 3: 4: 5:

Konfidenzskala zur Befundungder Myelogramme.

sicherer Befund wahrscheinlicher Befund nicht zu enlscheiden/unsicherer Befund wahrscheinlich kein Befund sicher kein Befund

* Dr. J. I'. J. dc Valk. Lcidcn Univcrsity Hospital. Building 50. Rijiishiirgrrweg 10. 2333 AA I.eitltiii

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270 borlscht Hontgenstr -

0

0.3 0.4 0.6 0.6 0.7 0.8 Falsch positive Fraktion

0.1 0.2

0.9

1

Abb. 3 ROC-Kurvenfur den Datensatz der 41 Bilder von zeniikalen Myelographien.Die ROC-Kurven der digitalen Technik, besondersdieder kantenbetonten Ausspielung. sind deutlich flacher als die ROC-Kurveder konventionellenTechnik. (Anmerkung: Die Punkte auf den Kurven sind keine Stützpunkte der ROC-Analy se, sondern nurgraphische Diskrirninationszeichen.)

ney-Test (1.1-Test)a u f statistische Sigiiifik;~nz iiberprült. Als Signifikanzniveau wurde i n allcn 'Tcsten p < 0.05 festgelegt.

Ergebnisse

-.

Für das Gesarntkollektiv wurden keine signifikanten Unterschicdn zwischen den AUC-Werten der KR (0,784 I 0,037), DR (0.776 I 0.013) und KDR (0,768 f 0,042) gefunden (alle p >0.05) (Abb. 1). Die Variation der Befunder untereinander war von etwa gleicher (;rößeriordnung wie die Variat,ion zwischen den verschiedenen L)okumentationsrnethode~~. Insgesan~twurde bei 4 der 5 Befundcr dic Tendenz beobachtet, mit der DR und besonders der KDR eine höhere Sicherheitsstiifc auf' der Konfidcnzskala als mit der KR z u wählen. Dieses crfolgtc jedoc:h sowohl bei den richtig als auch falsch klassifizierten Befunden. so daß dic diagnostische Sicherheit riichl anstieg. I n Sensitivität, Spezifilät und Treffsicherheit wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den drei Dokurnentationsrnethoden ermittelt (allc p > 0,05). -

P p -

.-

--

konventionell 56%(85%) 76 % (65 %) 55 % (95 %) 85%(90%) 47 %(95%)

P P

lumbal digital

kantenbetont

74%(75%) 82 % (70 %) 65 % (90 %) 74%(85%) 58 %(95%)

Die gcntrenrile Auswertung der lumbalcn Myelographicn zeigte, daß die DL1.i in der Summe der konvcntionellen Radiographie unterlegen zu sein schic:n, da die ROC-Kurven der digitalen Ausspiclungcn unter der Kurve der konventionellen Tcchnik lagen (Abb. 2). Allerdings konnten keine statistisch sigriilikaiilen Unterschiede zwischen den AIIC-Werten der KR (0,879 f 0.046). der DR

-konventionell

65%(80%) ! 6 0 % ( 5 4 % ) BEF1 BEF 2 82 % (75 %) 87 % (46 %) BEF 3 59 % (90 %) 80 % (69 X) BEF4 71 %(85 %) 93%(34 %) 64 %(95 %) 67 %(73%) BEF5 . .Anmerkung: Zahlen ohne Klammern = Sensitivität, Zahlen in Klammern = Spezifität P -

Abb. 4 Medialer Bandscheibenvorfallim Segment HWK 5/6. Auf dem konventionellen Bild (a) kann der Bandscheibenvorfalldurch die Uberlagerungder Schultern nurschwererkannt werden, während er auf dendigitalen Bildern deutlich sichtbar ist (Pfeil).Auf der kantenbetonten Ausspielung (b) sind sowohl die Wirbel als auch der Duralsackgut dargestellt, wahrend in der ..normalen" digitalen Ausspielung(c) nur der Duralsackgut abgebildet ist.

- zervikal digital

kantenbetont

53%(54%) 73 % (34 %) 53 % (69 %) 67%(58%) 60 %(73%)

33%(50%) 80 % (27 %) 47 % (65 %) 73%(69%) 67 %(73 %)

..

Tab. 2 Sensitivitat und Spezifitat in der lumbalen undzervikalen Myelographie

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Digitale vs konventionelle Myelographie Halswirbelaäule

+

(0.840 f 0,040) und der KDR (0,855 0,033) ermittc:lt werde11(alle p >0,05). 4 der 5 Befurider erreicliteii iriit den digitalen Verfahren eine geringfügig höhere Sensitivität als mit der konventionellen Radiographie (p > 0.05) ('l'ab. 2). Dio gotronntc: Auswertung dor zorvikalcn Myelographieii zeigte ebenfalls, daß die DLR in der Surnrrie der konventionellen 1)okunientation unterlegen zu sein schien. Besonders der Verlaurder HOC-Kurve der KDII war deutlich flacher als der entsprechende Kurvcnverlauf der KR. Jedoch waren dic intcrindividucllcn Schwankungen der R~i'underdeutlicli griißc:r als die Ilntersctiitid(: zwisclien den verschiedeiien Untersuchungsverfahre~i,so da13 die Diifereiizen zwischen den AUC-Werten der KR (0.736 0,063). der UR (0.713 tr 0.065) und der KDII (0.684 f 0,075) nicht statistisch signifikant waren (alle p >0,05). 4 dcr 5 Rehnder crzicltcn mit der DR und KDR eine niedrigere Serisitivität als mit der K R (p >0.05) (Tab. 2).

+

In dicscr Studic wiirdc analysiert, inwicweit die digitale I.umirieszenzradiographie dic: konvontionelle Radiographie in der Dokumentation von Myelographien ersetzen kann. Dabei wurde von der Möglichkeit einer individuellen. manuellen Bildnachbearbeitung kein Gebrauch gemacht. Dicscr Verzicht mag einerseits bedingon, daß mit Aiisnahmc: c:incr gcring höhcrcn Sensitivität mit der digitalen Technik bei der lunibaleri Myelograptiic!

kein Vorteil der DLR beobachtet wurdc. Andererseits bedeutet dcr Verzicht auf eine zeitirilensive Nac:hbo;trbcitung, daß die Ilrgebnisse der Studie als praxisrelevarit angesehen worden könncn. da nur in Ausnahmefallen der I'ntersucher dieso zusätzlich(: Zeit aufbringen wird. lEin anderer. häufig betoiiter Vorteil der DI.R, die Dosisreduktion, wurde ebenfalls nicht genukzt, uni nicht cincn unkalkulicrba.ren Parameter in der Befunduiig zu haben (4. 6 , 7 . 12).

Die Myelographie bietet sich als ein Untersuchungsverfahren für den Vergleich der Il1.R mit der konventionellen Radiographie an. da Tür die Diagnose! der Kontrast zwischen kontrastmittelgefülltem Duralsack und den urngebendcn spinalen Strukturen entscheidend ist. Eineri weseiitlicli geringeren EinfluU hat die Ortsauflösung der L)okumentationslechnik, die in der D1.R deutlich niedriger als in der konventionellen Radiographie ist. Rci den von uns verwandten Kassetten (24 X 30 crn) beträgt die Ortsnulliisung dcr D1.R ca. 2.5 LP/mm, während die eirigeset,zte Filrri-Folien-Kombination cine Auflösung von mehr als 5 LP/mm (theoretisch bis zu 10 I.P/mm) aufweist. 5 LP/ m m werden als Mirideslaulliisung fiir den Nachweis von subtilen Skelettveränderungeii gefordert (9). Im Gegensatz zu Ilaubitz und Illitarb. (6) liaberi wir Für dic D1.R keinen globalen diagnostisctieii Vorteil gegeiiüber der korivc?ntioncillcn Radiographie gefunden. Andererseits bestätigt diese Studic dic Ergebnisse von Yrrng und Mitarb. (161. daß die DI-R der konvcntioncllen

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Abb. 5 Lateraler Bandscheibenvorfall HWK 617. Auf dem konventionellen Bild ist die laterale Impression der Kontrastm~ttelsäule klar sichtbar (a) (Pfeil).In der ..riorrridlen" (b)und kantenbetonten (C)Aussp~elung ist der Kontrast zwischen der lnipres. sion und dem iiorrnalen Subarachnoidalraum deutlich geringer.

Vergleich zwischen Lun~ineszer~~r