Optimaliseren van 4D-CT voor de diagnostische workup van pancreas tumoren

Bij patienten met pijnloze icterus wordt de oorzaak van de obstructie
onderzocht middels een echo onderzoek, CT en/of MRI van het abdomen. Mogelijke
oorzaken zijn een steen of tumor in de ductus hepatocholedochus, een ontsteking
of een cysteuze of solide tumor in de kop van het pancreas. In geval van een
tumor dient de precieze lokatie, de uitbreiding naar omliggende structuren en
de aanwezigheid van locoregionale en afstand metastasen te worden vastgesteld.

De diagnose van een tumor in het pancreas wordt meestal vastgesteld door middel
van een CT van thorax en abdomen. Het CT onderzoek bestaat uit een blanko scan
zonder contrast, gevolgd door een serie met contrast in de arteriele fase en in
de porto-veneuze fase (Figuur 1).

Recent is op de afdeling radiologie een nieuwe CT scanner in gebruik genomen
(Aquilion ONE, 320 row, Toshiba Medical Systems, Ohtawara, Japan), waarmee het
mogelijk is om een dynamische volumetrische scan te verrichten met een
scangebied van 16cm lengte, bij een maximale rotatie tijd van 35ms;
specificaties die tot nu nog niet zijn geevenaard. Met deze nieuwe techniek is
het derhalve mogelijk om de lever en het pancreas in een volume dynamisch te
scannen, waardoor perfusie studies uitgevoerd kunnen worden (Figuur 1). Deze
techniek kan ingezet worden om een betere detectie en karakterisatie van de
primaire pancreas tumor en vroege detectie van lever metastasen te realiseren.

Tot op heden worden een diagnostische en een perfusie scan in twee aparte
stappen uitgevoerd, die elk een afzonderlijke contrast injectie benodigen. Met
de nieuwe dynamisch volumetrische scantechniek kunnen beide stappen tijdens een
CT scan worden uitgevoerd, waarbij maar een contrast injectie benodigd is. In
deze ene scan zijn echter zowel de diagnostische alsook de perfusie data
verkregen. Aangezien het een nieuwe scantechniek betreft is het noodzakelijk om
de CT scanparameters te optimaliseren voor wat betreft de ademhaling techniek,
het aantal benodigde tijdpunten in de arteriele en portoveneuze fase en de
hoeveelheid straling per verkregen tijdpunt.

Naar verwachting zullen de data verkregen met de perfusie scan, in vergelijking
met de reguliere diagnostische scan, leiden tot een verbeterde detectie en
kararakterisatie van de pancreas tumor. Dit resulteert in een verbeterde
stadiering van de tumor waardoor een betere keuze voor behandeling, hetzij
curatieve resectie (Whiplle operatie) danwel palliatieve chemo-radiatie
therapie, kan worden genmaakt.

--------------------------------------------------------------------------------
------------------------------
Fig. 1. Time density curve. Contrast enhancement in Hounsfield units (HU) as a
function of time (t) in seconds (s). A CT scan-protocol in which a diagnostic
and perfusion scan are performed during one intravenous contrast injection.
Phase I, II and III are the non-contrast enhanced (t=0s), and arterial (t=35s)
and porto-venous (t=65s) contrast-enhanced diagnostic scans respectively. The
curve (red) represents the data acquired at regular time intervals during the
perfusion scan.

Het doel van deze pilot studie is om de stralenbelasting te verminderen.
Daartoe is het nodig om 5 patienten bij 100 kV en 5 patienten bij 80kV te
scannen en vervolgens de reductie in stralenbelasting te bepalen, waarbij het
uiteindelijke doel is om een dosis te realiseren die vergelijkbaar is met een
reguliere diagnostische 3-fasen CT scan. Dit kan bereikt worden door het
optimaliseren van het aantal benodigde tijdpunten, de dosis per tijdpunt en het
combineren van perfusie data tot een diagnostische scan. In het laatste geval
zijn er minder diagnostische scans noodzakelijk. Door het gebruik van adaptieve
iteratieve dosis reductie (AIDR-3D) zal de dosis nog verder afnemen (zie
paragraaf met extra risico's). Deze techniek is recent beschikbaar gekomen (in
oktober 2011).

De verkregen data zullen resulteren in een geoptimaliseerd CT scan protocol met
het kleinste aantal tijdpunten dat nodig is om een perfusie studie te
verrichten, met de unieke mogelijkheid om dit te combineren met een
diagnostische scan en daarmee resulterend in een zo gering mogelijke
stralenbelasting. Het uiteindelijke doel is om de stadiering en karakterisering
van pancreas tumoren te verbeteren waardoor niet-curatieve resecties, met
hiermee geassocieerde postoperatieve morbiditeit, voorkomen kunnen worden en
daarmee de kwaliteit van leven te kunnen verbeteren.

Aantal patienten: n=10.

Inclusie criteria:
- Patienten met verdenking op een tumor in de kop van het pancreas.
- Ouder dan 18 jaar

Exclusie criteria:
- Niet post menopausale vrouwen
- Transpapillaire endoprothese in situ
- Eerdere chirurgie aan het pancreas
- Eerdere chemoradiatie therapie van het pancreas
- Patienten met een actieve hepatitis of andere leverziekte die geelzucht kan
veroorzaken
- Geen toestemming voor het onderzoek verkregen

Ademhaling protocol:

Rond de buik wordt een band aangebracht waardoor de buikwand bewegingen tijdens
de ademhaling beperkt worden. Voor de start van de scan zal de patient gevraagd
worden om gedurende 1 min te hyperventileren. Hierdoor is het mogelijk om
tijdens het scannen rustig en gelijkmatig te ademen.

Specificaties van de contrast toediening:
- Contrastmiddel: Xenetix 300mgI/ml
- Hoeveelheid contrastmiddel: 0,5 - 0,6g I/kg lichaamsgewicht
- Injectie snelheid: 3-10ml/s
- Geen vertraging tussen start van de scan en start van de injectie

Met de nieuwe CT scan is de hoeveelheid contrast die gebruikt wordt voor de
gecombineerde perfusie en diagnostische scan, hetzelfde als voor een reguliere
diagnostsiche scan. De nierfunctie van de patienten wordt gevolgd volgens de
huidige standaard voor toediening van intraveneus contrastmiddelen.

Specificaties van de stralenbelasting (geschat):
- Standaard: een diagnostische CT scan met 3 fasen (kV = 120; mA variabel):
12-26 mSv
o at T = 0s: non-contrast enhanced helical CT upper abdomen
o at T = 35s: contrast-enhanced helical CT upper abdomen
o at T = 65s: contrast-enhanced helical CT thorax and abdomen
- Studie: een diagnostische CT scan met 3 fasen en een perfusie CT scan (kV =
80/100; mA variable): 36-50 mSv
o at T = 0s: non-contrast enhanced helical CT upper abdomen
o T = 0 - 300s (perfusie): contrast-enhanced upper abdomen
o at T = 35s: contrast-enhanced helical CT upper abdomen
o at T = 65s: contrast-enhanced helical CT thorax and abdomen

De extra stralenbelasting met deze scan techniek is groot en verdubbelt de
effectieve dosis voor de patient (European Guidelines on Quality Criteria for
Computed Tomography, EUR 16262 EN, Table 2, p70). De perfusie scan van de
bovenbuik leidt tot een additionele stralenbelasting van 24 mSv. Het extra
risico voor deze specifieke oncologische patientengroep is echter zo goed als
verwaarloosbaar. Patienten gediagnosticeerd met een tumor van het pancreas
hebben een 1-jaar overleving van 20% en een 5-jaar overleving van 5%. In geval
van lokale ziekte bedraagt de 5-jaar overleving ongeveer 20%, terwijl de
mediane overleving voor lokaal irresectabele tumoren en voor gemetaseerde
ziekte respectievelijk 10 en 6 maanden bedraagt. De 5-jaar overleving na
curatieve resectie van een adenocarcinoom van de pancreaskop is 5-10%. Kanker
geinduceerd door röntgenstralen heeft een latente periode die ruim boven de 5
jaar ligt.

Met de nieuwe reeds geimplementeerde software (AIDR-3D) wordt de geschatte
totale stralendosis gereduceerd tot 20-36 mSv (zie paragraaf inschatting
risico's).

Data analyse:
- De bevindingen van de diagnostische CT scans vormen deel van de reguliere
workup voor patienten met een pancreas tumor en zullen besproken worden in de
wekelijkse pancreas tumor werkgroep (PACON) en resulteren in een behandelplan.
- De perfusie data zullen afzonderlijk geanalyseerd worden.
o Software voor de registratie, om te compenseren voor beweging gedurende het
scannen, en pefusie analyse zoals beschikbaar op het Toshiba workstation,
zullen vergeleken worden met in huis ontwikkelde software (DIAG met behulp van
MeVisLab).
o Het aantal tijdpunten zal worden geoptimaliseerd met betrekking tot de
stralendosis en perfusie parameters.
o Combineren van perfusie data voor het creeeren van een diagnostische scan.
Het weglaten van een diagnostische scan geeft een reductie van de
stralenbelasting.
o Door middel van iteratieve reconstructie, een nieuwe methode om beelden te
reconstrueren, kan de beeldkwaliteit (signaal-ruis verhouding (SNR)) verbeterd
worden.
De data worden gebruikt om voor toekomstige patienten protocollen voor dosis
reductie te ontwikkelen .

Het risico dat verbonden is aan deelname aan deze studie bestaat uit de extra
stralenbelasting behorend bij de additionele perfusie scans.

Met de recente implementatie van de "adaptive iterative dose reduction
(AIDR-3D)" software in October 2011, kan de stralingdosis verminderd worden. We
hebben deze nieuwe software getest op een fantoom (CT Torst Phantom CTU-41,
Kyoto Kagaku Co., Ltd) met het CT protocol zoals eerder beschreven. De hieruit
voortvloeiende geschatte dosis reductie is afhankelijk van de grootte van de
patient (20
Oude software (QDS+):
- diagnostische scan : 12-26mSv (20 - perfusie scan (100kV) : 24mSv
TOTAAL: 36-50mSv

Niewe software (AIDR-3D):
- diagnostische scan : 4-20mSv (20 - perfusie scan (100kV) : 16mSv
TOTAAL: 20-36 mSv