Einleitung: Die Dual-Energy-Computertomographie (DECT) gewinnt in der Gichtdiagnostik zunehmend an Bedeutung als nicht-invasives Verfahren zur Detektion von Harnsäure (MSU). Dennoch existieren keine Untersuchungen zum Einfluss der iterativen Rekonstruktion (IR) in der DECT-Gichtdiagnostik und zur Bestimmung der Harnsäuremenge in Gichttophi. Ziel dieser Phantomstudie zur Einzelröhren-DECT war es, die optimalen Geräteeinstellungen, den Einfluss der IR und geeignete Parameter der Auswertungssoftware, welche zur bestmöglichen diagnostischen Genauigkeit bei geringer Strahlenexposition notwendig sind, zu evaluieren. Zudem sollte erstmals eine Methode entwickelt werden, mit welcher die Harnsäuremasse anhand von Dichte- und Volumenwerten ermittelt, und so der Einsatz in der Verlaufsbeurteilung von Gicht optimiert werden kann. Methodik: Es wurden Proben mit homogenisierten Suspensionen aus MSU und Ultraschallgel mit MSU-Masseanteilen von 30%-50% hergestellt. Sie wurden in einem Epoxidharz- und einem biologischen Schweinefuß-Phantom mit einem 320-Zeilen DECT in Einzelröhren- und Volumenerfassungstechnik mit 80 kV und 135 kV gescannt und mit gefilterter Rückprojektion (FBP) und zwei IR-Verfahren rekonstruiert. Es wurden manuelle und automatische Volumen- und Dichtemessungen durchgeführt. Die Daten wurden zur Kalkulation von Schwächungskoeffizienten und der MSU-Probenmassen eingesetzt und die Ergebnisse mit den realen Massen verglichen. Zusätzlich wurden mit Hilfe automatischer Volumetrie Schwellenwertparameter ermittelt, welche eine sensitive und spezifische Einstellung ohne falsch positive MSU-Detektionen in den Weichteilen ermöglichen und die Bildqualität dosisabhängig evaluiert. Ergebnisse: Die Schwächungskoeffizienten für MSU waren bei FBP 0,97 ± 0,03, für standardmäßige adaptive iterative Dosisreduktion 0,95 ± 0,03 und für starke adaptive iterative Dosisreduktion 0,96 ± 0,02. Sowohl im Epoxid-, als auch im Schweinefuß-Phantom konnten mit Einsatz der IR in Stromstärkebereichen unter 290 mA (80 kV) und 50 mA (135 kV) höhere Harnsäurevolumina detektiert werden als bei FBP bei gleicher Spezifität. Die Massekalkulationen ergaben, dass bei 50% MSU-Masseanteil fast die gesamte Harnsäuremenge, bei 45% noch ein Großteil, bei 40% noch mehr als die Hälfte und bei 35% und 30% unter einem Drittel der Masse quantifiziert werden konnte. Schlussfolgerung: Mit dem Einsatz von IR kann im Vergleich zu FBP mehr MSU-Volumen detektiert und MSU-Masse quantifiziert werden, insbesondere bei niedrigen und mittleren Stromstärkewerten. Die besten Detektionsraten bei klinisch vertretbarer Strahlenexposition ließen sich bei IR und Stromstärken von 170-230 mA (80 kV) und 30-40 mA (135 kV) mit 0,037-0,05 mSv erreichen. Gute Ergebnisse zeigten auch Niedrigdosis-Scans in Bereichen von 60-110 mA (80 kV) und 10-20 mA (135 kV) mit 0,013-0,024 mSv. Die Einzelröhren-Volumenerfassungstechnik erlaubt somit die Detektion von Harnsäure in biologischen Geweben mit IR bei Niedrigdosis. Die neue Methode zur Bestimmung der Harnsäuremenge könnte die Verlaufsbeurteilung optimieren.
Introduction: Dual-energy computed tomography (DECT) is gaining influence in the diagnosis of gout as a non-invasive alternative for detection of uric acid (MSU). However, no studies exist relating to the effect of iterative reconstruction (IR) and only few publications regarding single-source DECT, a technique which could increase availability of DECT. This phantom study about single-source DECT aimed to examine optimal scanner settings, the influence of IR and suitable software parameters for the best diagnostic accuracy at low dosage. The second aim was to establish a method for estimating the MSU mass to improve the use for follow-up. Methods: Homogenised suspensions with MSU mass fractions of 30-50% in ultrasound gel have been prepared, placed in an epoxy-based and a biological pig’s leg phantom and scanned in a 320-row DECT in single-source volume scan mode with 80 kV and 135 kV. The image data has been reconstructed with filtered backprojection (FBP) and two IR-methods. Manual and automatic volumetry and densitometry, as well as calculations of attenuation coefficients and MSU mass estimation have been performed. Threshold parameters have been determined for a sensitive and specific adjustment without false-positive detections of MSU in soft tissues and dosage-dependent image quality has been evaluated. Results: Attenuation coefficients for MSU were 0.97 ± 0.03 for FBP, 0.95 ± 0.03 for standard adaptive iterative dose reduction and 0.96 ± 0.02 for strong adaptive iterative dose reduction. Both, in the epoxy-based and in the biological phantom, with the use of IR higher MSU volumes have been detected in currents below 290 mA (80kV) and 50 mA (135 kV) with similar specificity. The mass estimation showed that at 50% MSU almost all of the MSU, at 45% a majority, at 40% more than the half and at 35% and 30% under a third of the real mass has been quantified. Conclusions: The use of IR improves detection of MSU volumes and estimation of MSU burden, especially at low to medium currents. The best detection rates at reasonable dosage were shown with IR and currents of 170-230 mA (80 kV) and 30-40 mA (135 kV) with 0.037-0.05 mSv. Also, low-dose scans with currents of 60-110 mA (80 kV) and 10-20 mA (135 kV) with 0.013-0.024 mSv yielded good results. Thus, single-source volume scan mode DECT with IR allows detection of MSU in biological tissues with low dosage. The new MSU mass estimation method could improve follow-up.
