Evaluation of the optimal energy in spectral dual-energy computed tomography for the detection of pedicle screw loosening around pedicle screws implants
Évaluation de l’énergie optimale en tomodensitométrie double énergie pour la détection des chambres de résorption osseuse au pourtour du matériel d’ostéosynthèse rachidien
Abstract
Purpose: To evaluate the optimal energy of spectral Computed Tomography for metal artifact reduction in patients with pedicle screw loosening. Methods: 46 patients with pedicle screws loosening underwent spectral CT examination. Virtual monochromatic images used for diagnosis (70-80 keV) and five sets of virtual monochromatic images at high energy (100–140 keV) were obtained. The standard deviation (SD) of CT number in pedicle screw loosening and around a screw without loosening was measured to generate artifact index (AI) and Beam Hardenning Rate (BAR). The same measure was performed in worst level degraded by metal artefacts. Objective assessment including AI, BAR, CT number and SD value was performed with ANOVA test and a linear regression model for continuous dependent variable with adjustment on hyperdense and hypodense AI. Results: The AI of screw loosening regions decreased as keV increased such as for the worst artefact. In ANOVA test, the 120 keV images provided an accurate CT number for analysis of pedicle screw. But in linear regression with adjustment on the most pronounced artefact,110 keV seems to be the real accurate energy in virtual monochromatic images.Conclusion: Virtual monochromatic images at 110 and 120 keV provided an accurate CT number for analysis of pedicle screw loosening in Dual Energy Computed Tomography with Spectral technology.
Objectif: Evaluer l’énergie optimale en tomodensitométrie (TDM) spectral double énergie pour une meilleure détection des chambres de résorption au pourtour du matériel d’ostéosynthèse grâce à la diminution des artefacts métalliques.Méthode: 46 patients avec chambre de résorption osseuse autour de matériel d’ostéosynthèse rachidien thoraco-lombaire ont bénéficié d’une TDM spectrale. Des images virtuelles monochromatiques ont été reconstruites à faibles énergies (70 et 80 keV) en comparaison avec des hautes énergies (100 à 140 keV). Les déviations standards (SD) obtenues par les valeurs d’Unités Hounsfield des régions d’intérêts au sein des chambres de résorption ainsi que des artefacts les plus marqués ont permis le calcul d’un index d’artefact (AI) et d’un taux de diminution des artefacts de durcissement (BAR). L’évaluation statistique quantitative des AI, BAR, SD et valeurs d’UH a été réalisée à l'aide du test ANOVA puis par un modèle de régression linéaire pour variable dépendante continue avec ajustement sur la mesure des AI hyperdense et hypodense.Résultats: Les valeurs des AI au sein des chambres de résorption ainsi que celles des artefacts les plus marqués diminuent progressivement avec l’augmentation des keV. De même, les valeurs de BAR augmentent progressivement. En utilisant les tests ANOVA, les images à 120 keV sont les plus précises pour l'analyse des vis pédiculaire. Mais dans l'analyse en régression linéaire avec ajustement sur l'artefact le plus prononcé, 110 keV semble être l'énergie réellement la plus précise des images monochromatiques virtuelles. Conclusion: Les images virtuelles monochromatiques obtenues en tomodensitométrie spectrale double énergie à 110 keV permettent une détection optimale des chambres de mobilité au pourtour du matériel d’ostéosynthèse.
Keywords
Metal artifact reduction
Metal implants
Dual energy CT
CT imaging
Pedicle screw loosening
Metal artifact reduction
Scanographie
Radiographie
Énergie
Colonne vertébrale
Ostéosynthèse
Implants orthopédiques
Résorption osseuse
Radiographie digitale par projection en double énergie
Vis pédiculaires
Défaillance de prothèse
Réduction des artefacts métalliques
Matériel d’ostéosynthèse
Tomodensitométrie spectrale double énergie
Chambre de résorption osseuse
Scanographie