Wertigkeit einer Einzelschicht-Computertomographie in der Akutdiagnostik neurologischer Erkrankungen

Abstract

Fragestellung: Zur Minimierung der Strahlenexposition von CT-Untersuchungen vor allembei Kindern ist neben der Anpassung der Dosis an das Objekt auch eine Einschränkung desUntersuchungsvolumens denkbar. Diese Untersuchung wurde zur Beantwortung von dreiFragen unternommen:1. Inwieweit ist es möglich, eine akute neurologische Erkrankung bei einem Kind durcheine eingeschränkt durchgeführte Schädel-CT mit nur einem Tomogramm in Höheder Foramina Monroi zu diagnostizieren? Mit welcher Sicherheit werden dieDiagnosen gestellt?2. Wie verhalten sich klinisch tätige Ärzte oder Radiologen, wenn sie dieseUntersuchung als Grundlage ihrer Entscheidung nehmen sollen?3. Wie ist die Dosis dieser eingeschränkten Untersuchung zu bewerten?Material und Methode: Bei 101 Patienten (44 weiblich) im Alter von 0 bis 37 Jahren, Median7 Jahre, war aufgrund einer vermuteten akuten neurologischen Pathologie eine Schädel-CTdurchgeführt worden. Für diese Studie wurde eine Schicht in Höhe des Ventrikelsystemsausgewählt und zusammen mit dem Topogramm dargestellt. Die Scans wurden von einemKinderradiologen und einer Kinderärztin fachärztlich diagnostiziert und mit allen Angabenaus der elektronischen Patientenakte (Klinikinformationssystem) abgeglichen. 16Auswerterinnen und Auswerter mit unterschiedlichem Ausbildungsstand (sieben mit hoher,fünf mit mittlerer und vier mit geringer Erfahrung in neuropädiatrischer Notfallradiologie)versuchten anhand der mitgeteilten Anamnese sowie des Topogrammes und desTomogrammes (in Knochen- und Hirnfenster dargestellt) eine Verdachtsdiagnose zu stellen.Für eine Receiver Operating Characteristics (ROC)-Analyse mussten sie eineDiagnosesicherheit angeben und entscheiden, ob eine sofortige komplette Schädel-CTdurchzuführen sei oder ob eine MRT-Untersuchung am Folgetag unter stationärerBeobachtung ausreichend wäre. 50 der Untersuchungen waren Normalbefunde, bei 31Untersuchten lag eine akut bedrohliche Situation vor, bei 20 Untersuchten war eine nichtbedrohliche, aber pathologische Situation gegeben. Die beiden häufigsten Diagnosen derpathologischen Fälle waren Hydrozephalus (20 Fälle) und intrakranielle Blutung (9 Fälle). 22weitere Diagnosen wurden gestellt, fünf Fehlbildungen, fünf Frakturen, vier Ischämien, vierNeoplasien, drei Fälle von Atrophie und ein Hygrom. Die ROC-Kurven wurden für dieAuswertungen der Sensitivität und Spezifität der Beurteilungen berechnet. Die Fläche unterder Kurve ist ein Maß für die Qualität der Befundung. Eine ideale Befundung müsste eineFläche von 1 haben, eine reine Zufallsauswertung hätte eine Fläche unter der Kurve von 0,5.Ergebnisse: Die falsch-positiven Diagnosen wurden den falsch-negativen mit einerbedrohlichen Situation (akute Erkrankung) oder ohne bedrohliche Situationgegenübergestellt. Bei den Normalbefunden waren im Median der 16 Auswerterinnen undAuswerter 18 % Fehldiagnosen (falsch-positiv), bei den akut bedrohlichen 42 %Fehldiagnosen (falsch-negativ, für den Patienten gefährlich), bei den nicht akut bedrohlichen20 % Fehldiagnosen zu beobachten. Im Durchschnitt der Auswerterinnen und Auswerterwäre bei 13 von 31 akut Erkrankten eine kritische Situation entstanden, wenn sich derBefund nur auf die eine Schicht gestützt hätte, im Durchschnitt wurde bei 44 von 101Untersuchungen eine komplette CT für erforderlich gehalten. Bei den falsch-negativenDiagnosen der akut bedrohlich erkrankten Personen war bei 27 % nicht die Indikation zurkompletten CT gestellt worden. Bei den Kindern mit der Verdachtsdiagnose derDekompensation eines Hydrozephalus wurden in 61 %, bei den Kindern mit intrakraniellerBlutung wurden in 64 % der Fälle richtige Diagnosen gestellt. Der Ausbildungsstand hattekeinen Einfluss auf die Qualität der Befundung, die besonders erfahrenen Auswerterinnenund Auswerter hatten tendenziell weniger richtige Befunde als die unerfahreneren.Die Dosis der Einzelschicht-CT errechnet sich aus der Summe der Dosis des Topogrammesund eines Tomogrammes, nach Herstellerangaben 0,081 mGy für ein fünfjähriges Kind unddamit im Bereich der Dosis von zwei Thoraxaufnahmen. Eine komplette Schädel-CT hat eineStrahlenexposition von etwa 2-4 mGy oder das Äquivalent von 50 Thoraxaufnahmen.Die Ergebnisse der ROC-Analyse zeigen für einen sehr guten Auswerter eine Fläche unterder Kurve von 0,885, für eine weniger gute Auswertung 0,661. Für die besonders erfahrenenAuswerterinnen und Auswerter sind die Flächen im Mittel 0,787, für die mittelgradigerfahrenen Auswerterinnen und Auswerter 0,799, für die geringgradig erfahrenen 0,778. DieUnterschiede zwischen den einzelnen Auswertergruppen sind also in dieserDarstellungsweise nicht wahrzunehmen.Schlussfolgerung: Die Einschränkung des Untersuchungsvolumens hat eine erheblicheKonsequenz für die Beurteilungsqualität und führt zu einer Verringerung der diagnostischenLeistungsfähigkeit der Schädel-CT. Bei ausgewählten Fragestellungen wie Hydrozephalus,die das Ventrikelsystem betreffen, wäre durch die Zusammenschau mit Voruntersuchungeneine Verbesserung der Diagnosesicherheit der Einzelschicht-CT denkbar. Diese Patientenhaben wiederholte CT, sodass die Reduktion der Strahlenexposition wie durch dasvorgeschlagene Vorgehen auf etwa 5 % der Dosis einer gesamten Schädel-CT gerade hierwünschenswert wäre.Ob die Einzelschicht-CT für ausgewählte Fragestellungen anwendbar ist, sollte durch eineweiterführende Untersuchung mit einem prospektiven Ansatz geklärt werden. Dabei müssendie klinisch erforderlichen Informationen sowie Voruntersuchungen dem Auswerter bzw. derAuswerterin zur Verfügung gestellt werden. Aim of the Study: To miminize radiation exposure of Computed Tomography (CT)examinations in children the adaptation of dose is reasonable. A possible alternative is alimited view study. This study was performed to find out,1. whether it is possible to diagnose an acute neurologic disorder in childhood by meansof a limited Head CT consisting of a scout view and a tomogram at the level of theForamina Monroi. How reliable are those diagnoses?2. How do the clinical physicians act, when being confronted to a limited view Head CTas a base for their therapeutic decision?3. What is the radiation dose of the limited view Head CT?Materials and Methods: 101 Patients (44 female) at the ages between 0 to 37 years,Median 7 years, with an acute neurologic disorder were examined with a conventional HeadCT. A paediatrician and a pediatric radiologist diagnosed the CT examination retrospectivelywith all available information from the follow-up to generate a golden standard of diagnosisfor the 101 cases. For this study, a scan at the level of the side ventricles was chosen andpresented together with a scout view and the clinical information that was given to the initialexamination request. 16 readers with different experience (7 with high, 5 with mean and 4with a low level of training in neuropediatric emergency radiology) attempted to pose adiagnosis, with an estimate of the diagnostic correctness for a ROC-analysis (ReceiverOperating Characteristics) and had to decide, whether they wanted an immediate completeHead CT or whether a MRI (Magnetic Resonance Imaging) examination within the next dayand an in-hospital observation suffices in each case. 50 of the cases were normal findings, in31 cases there was an acute and possible life threatening situation, in 20 cases there was anot life threatening, but pathologic situation. The two most frequent diagnoses werehydrocephalus (20 cases) and intracranial bleeding (9 cases). 22 further diagnoses included5 malformations, 5 fractures, 4 ischemias, 4 neoplasms, 3 cases of atrophy and 1 case ofhygroma. ROC-Analysis gives a measure of the relation of sensitivity and specifity of thereadings. Area under curve is a measure of quality of the results. An ideal reader would havean area under curve of 1.0, a random evaluation would lead to an area of 0.5.Results: False-positive diagnoses and false-negative diagnoses were analysed. In normalcases, in the mean of the 16 readers 18 % of diagnoses were false-positive, the acute lifethreateningcases were misinterpreted in 42 % of the cases, those were potentiallydangerous for the patient. In the cases that were pathologic, but not life threatening, 20 %false-negative diagnoses were observed. In the mean of the readers in 13 of 31 cases ofacutely sick children a critical situation could emerge, if the clinical and radiological diagnosishad been based on this single slice examination; in the mean of the 16 readers in 44 of 101cases an immediate complete Head CT examination was held to be necessary. In the falsenegativecases of the acute neurologic patients the correct indication to a Head CT wasmissed in 27 %. The correct diagnosis of acuity was posed in cases of clinically proveddecompensation of a hydrocephalus in 61 % and in cases of intracranial bleeding in 64 %.The experience of the readers in pediatric neuroradiology did not influence the results of thereadings; in the mean the most experienced readers had slightly lesser rate of correctdiagnoses than the lesser experienced readers.Radiation dose of the single slice Head CT is calculated from the sum of the dose of thescout view and the tomogram, according to the manufacturer of the CT 0.081 mGy for a fiveyearold child and therefore in the range of two chest x-rays; a complete Head CT has aradiation dose of approximately 2-4 mGy or the equivalent to 50 chest x-rays.Results of the ROC-Analysis demonstrated Area under curve between 0.885 (very goodreading) and 0.661. The very experienced readers scored areas of 0.787 (mean value), thelesser experienced readers 0.799, the least experienced readers 0.778. So there were nosignificant differences between these groups.Conclusion: A limited view Head CT had a considerable consequence on the diagnosticperformance and lead to a diminished accuracy of the Head CT. In special conditions suchas hydrocephalus, when previous examinations might be available, a better performance ofthe single slice Head CT is imaginable. Such patients get repeatedly Head CT examinations,therefore a reduction of the dose about 5 % of the complete Head CT dose would bedesirable.It should be determined prospectively whether a limited view Head CT with a single scan canbe diagnostic in selected cases. In this study design, the readers should be aware of everyclinical information and the previous examinations.