Potential of artificial intelligence for radiation dose reduction in computed tomography
A scoping review
M. Bani-Ahmad, A. England, L. McLaughlin, Y.H. Hadi, M. McEntee
Radiography, ISSN: 1078-8174, Vol: 31, Issue: 4, Page: 102968
https://doi.org/10.1016/j.radi.2025.102968
A számítógépes tomográfia (CT) magas időbeli és térbeli felbontásának köszönhetően gyakran alkalmazott és rendkívül hatékony képalkotó eljárás a kóros elváltozások felismerésében és különböző klinikai beavatkozások vezérlésében. A CT-nek azonban van egy velejáró hátránya: az ionizáló sugárzás alkalmazása pontmutációkhoz, kromoszómális transzlokációkhoz és génfúziókhoz vezethet, amelyek sugárzás okozta rosszindulatú daganatokat eredményezhetnek. A képrekonstrukciós algoritmusok, a beteg pozicionálása és a vizsgálati tartomány meghatározása azok közé az alapvető CT-vizsgálati paraméterek közé tartoznak, amelyek módosíthatók vagy optimalizálhatók a sugárterhelés csökkentése érdekében. A beteg kézi pozicionálása a középpont eltolódását okozhatja, ami növeli a sugárdózist és rontja a képminőséget. Ugyanezen összefüggésben megfigyelték, hogy a vizsgálati tartomány kézi beállítása a vizsgálati tartomány kiterjesztését okozhatja a célszerveken túlra, annak érdekében, hogy a kapcsolódó anatómiai struktúrákat is ábrázolják. Ez a gyakorlat felesleges és indokolatlan sugárterheléshez vezet, ami potenciálisan befolyásolhatja a páciensnek ténylegesen leadott dózist. A képrekonstrukciós módszerek, mint például a szűrt visszavetítés (FBP) és az iteratív rekonstrukció (IR) algoritmusok széles körben alkalmazhatók a CT-képalkotásban, azonban hasznosságuk az alacsony dózisú CT (LDCT) esetében megkérdőjelezhetőbb. A mesterséges intelligencia (AI) területén elért legújabb fejlődés számos kihívásra megoldást nyújtott, megnyitva az utat a további kutatások és a szélesebb körű klinikai alkalmazások előtt.
A mesterséges intelligencia (AI) integrálása az orvosi képalkotásba jelentős figyelmet kapott, mivel javíthatja a diagnosztikai pontosságot és a betegbiztonságot. A számtalan innováció közül az AI-alapú megoldások a CT-képek optimalizálásának kulcsfontosságú eszközeivé váltak. Ezek a fejlesztések magukban foglalják az AI-al integrált, kifinomult 3D-kamerák segítségével történő automatizált pozicionálást, a mélytanulási (DL) modellek vagy az AI-alapú anatómiai tájékozódási pontok felismerése révén történő automatizált vizsgálati tartomány-kijelölést, valamint a DL-algoritmusok alkalmazását a képrekonstrukcióhoz. Ezek a technológiák célja a kézi hibák csökkentése és a sugárterhelés minimalizálása, ezáltal javítva az eljárás optimalizálását és védve a betegeket a túlzott vagy indokolatlan sugárterheléstől.
Ezen áttekintés célja a jelenleg rendelkezésre álló mesterséges intelligencia technológiák értékelése és összefoglalása a sugárterhelés optimalizálása érdekében a beteg pozicionálásában, a vizsgálati tartomány kijelölésében és a CT-képek rekonstrukciójában.
Módszerek
Ezt a felmérő jellegű áttekintést a PRISMA-ScR módszertani keretrendszernek megfelelően végeztük el. A módszertan átláthatóságának és hitelességének növelése érdekében mellékeltük a kitöltött PRISMA-ScR ellenőrzőlistát (lásd az 1. kiegészítő táblázatot).+
Keresési stratégia
Az irodalomkutatásokat a Scopus, az Ovid, az EBSCOhost és a PubMed adatbázisokban végeztük el, hogy a releváns publikációk átfogó lefedettségét biztosítsuk. Az adatbázis-keresések során használt kulcsszavak között szerepeltek a mesterséges intelligencia, a számítógépes tomográfia, a dózisoptimalizálás, a dóziscsökkentés, a rekonstrukciós algoritmus, a beteg elhelyezése és a vizsgálati tartomány. Ezeket a kifejezéseket a célbeavatkozás („mesterséges intelligencia”) és a célkimenet („dózisoptimalizálás”) alapján választottuk ki. A Boole-operátorokat (AND, OR és NOT) használtuk az eredmények további szűrésére, hogy azok megfeleljenek a beválasztási kritériumoknak (az adatbázis-keresések teljes jegyzékét lásd a 2. kiegészítő táblázatban).
A tanulmányba való felvétel kritériumai
A tartalomelemzést a felülvizsgálat fő témája alapján végeztük, amely az AI szerepét vizsgálta a CT-sugárzás dózisoptimalizálásában három CT-területen: a vizsgálati tartomány meghatározása, a páciens vertikális elhelyezése és a képrekonstrukció. A cikkek felvételére vonatkozó kritériumok a következők voltak:
- PICO-k szerepeltetése (1. táblázat);
- lektorált cikkek;
- teljes szövegű cikkek;
- 2018 januárja és 2024 decembere között angol nyelven megjelent cikkek.
Kizártuk az áttekintő cikkeket, konferencia-absztraktokat, kutatási javaslatokat, előzetesen publikált tanulmányokat, nem angol nyelvű cikkeket, valamint azokat a cikkeket, amelyek kizárólag a sugárzási dózis befolyásolása nélküli képminőség javítására összpontosítottak, pl. fémes vagy mozgásból származó artefaktumok csökkentésére.
1. táblázat. A felülvizsgálatban használt PICO-keretrendszer összefoglalása:
| P | CT-vizsgálaton áteső felnőtt vagy gyermek betegek |
| I | AI-alapú technikák alkalmazása a beteg pozicionálásához, a vizsgálati tartomány tervezéséhez és a képrekonstrukcióhoz a CT-képalkotásban |
| C | Hagyományos megközelítések, beleértve a kézi központosítást/pozicionálást, a kézi vizsgálati tartomány kijelölését és a hagyományos rekonstrukciós technikákat (szűrt háttérvetítés és iteratív rekonstrukció) |
| O | Sugárterhelés (abszolút vagy relatív) |
A tanulmányok kiválasztása és az adatok kinyerése
A keresési eredményeket a Covidence szoftver (Covidence, Melbourne, Ausztrália) segítségével töltöttük fel és szűrtük meg az ismétlődésektől. Az összes tanulmány címét és absztraktját két kutató (M.B.A. és Y.H.) függetlenül és vakon vizsgálta át. Azokat a cikkeket kizártuk, amelyek címe egyértelműen jelezte, hogy a CT-felvételek határainak kijelölését, a beteg elhelyezését vagy a képrekonstrukciót nem végezték el vagy nem segítették AI-módszerek. Az azonosított cikkek teljes szövegét áttekintettük, hogy strukturált űrlap segítségével kivonjuk az adatokat. Ez olyan információkat tartalmazott, mint az AI-alkalmazások, a sugárterhelés csökkentése, az anatómiai részek és a használt AI-módszerrel kapcsolatos bármely releváns részlet. Összegyűjtötték a felvett tanulmányokban szereplő, az AI-módszereket a hagyományos módszerekkel összehasonlító átlagos sugárterhelési adatokat. A dóziscsökkentést az átlagos dózisok összehasonlításával számították ki, és az átlagos csökkenést százalékban adták meg. Ezenkívül értékelték a dóziscsökkentés statisztikai szignifikanciáját, és adott esetben p-értékekkel jelentették.
Eredmények
Összesen 90, 2018 és 2024 között publikált tanulmányt vettünk figyelembe (1. ábra). A tanulmányok különböző kohorttervezéssel rendelkeztek, és számos kontrasztanyaggal és kontrasztanyag nélkül végzett CT-vizsgálatot fedtek le, beleértve a fej, a nyak, a mellkas, a has, a mellkas/has és a medence vizsgálatát; a CT-angiográfiát (CTA); a CT-urográfiát (CTU) és a CT-enterográfiát (CTE). A sugárterhelési adatokat különböző CT-gyártóktól gyűjtötték össze, többek között a Canon Medical System, a Siemens Healthineers, a General Electric Healthcare és a Philips Healthcare vállalatoktól.

1. ábra: A PRISMA folyamatábra.
Potential of artificial intelligence for radiation dose reduction in computed tomography. A scoping review. Radiography, Vol: 31, Issue: 4, Page: 102968. https://doi.org/10.1016/j.radi.2025.102968
A beteg pozícionálása
A beteg pozicionálása tekintetében (2. táblázat - a cikkben) kilenc tanulmány foglalkozott az automatizált pozicionálás pontosságával a manuális pozicionáláshoz (MP) viszonyítva, valamint ezeknek a sugárterhelésre gyakorolt hatásával. Az elsősorban 3D-kamerákat alkalmazó automatizált pozicionáló rendszerek jelentősen javították a pozicionálás pontosságát a CT-vizsgálatok során, ami hozzájárul a sugárterhelés csökkentéséhez. Tanulmányok kimutatták, hogy az automatizált pozicionálás 44 %-kal csökkenti a középponttól való eltérést a manuálishoz képest, és az izoközponttól 5 mm-en belül elhelyezett betegek arányát a manuálisnál mért 16,1 %-ról 39,0 %-ra növeli az automatizált pozicionálás esetén. Ez a pontosság, amelyet az anatómiai tájékozódási pontok felismerésével és az ideális asztalmagasság kiszámításával érnek el, a klinikai helyzettől és a vizsgált testrésztől függően 6 % és 26 % közötti jelentős sugárterhelés-csökkenést eredményez.
A vizsgálati tartomány kijelölése
Hét tanulmányban hasonlították össze az automatizált vizsgálati tartomány kijelölését és a mesterséges intelligencia (AI) által generált átlagos vizsgálati hosszt a manuális módszerekkel, azzal a céllal, hogy értékeljék a felesleges sugárterheléshez vezető túlzott vizsgálati arányt (3. táblázat - a cikkben). A vizsgálatba bevont tanulmányok különböző AI-modelleket alkalmaztak – többek között mélytanulást és gépi tanulást – a vizsgálati tartományok automatizálására. Az AI-módszerekkel generált vizsgálati tartományok pontosabban fedték le a vizsgálandó anatómiai területeket, mint a manuális megközelítéssel meghatározottak, mivel az AI-hálózatok az anatómiai tájékozódási pontok és a szegmentációs megközelítés alapján pontosan meghatározták az ideális vizsgálati tartományokat. Ez a pontosság csökkentette a túlvizsgálati arányt, ami a célterület anatómiájától függően 15–58 mm-es vizsgálati hosszúság-csökkenést és 5–23 %-os sugárterhelés-csökkenést eredményezett. Az AI-módszerrel mért sugárzási dózisok átlaga és szórása (6,16 ± 5,16 mSv) alacsonyabb, mint a manuális módszer esetében (7,46 ± 6,38 mSv).
Képrekonstrukció
A képrekonstrukciót (DLIR) 74 tanulmányban vizsgálták, és általában az FBP-vel és az IR-technikákkal hasonlították össze a sugárterhelés csökkentése, a képzaj, a léziók észlelhetősége, valamint az alacsony és magas kontrasztú diagnosztikai hatékonyság tekintetében. A vizsgált tanulmányokban három DLIR algoritmust használtak, nevezetesen a TrueFidelity (n = 46), az Advanced Intelligence Clear-IQ Engine (AICE) (n = 25) és a Precise Image (n = 3) algoritmusokat. Ezeket az algoritmusokat különböző erősségben (alacsony (L), közepes (M) és magas (H)) alkalmazták. Hét tanulmány gyermek résztvevőkre vonatkozott. A különböző CT-vizsgálatok potenciális dóziscsökkentésének elemzése 57,3 %-os átlagos csökkenést mutatott, a medián érték 51,5 % volt. A szórás 20,7 %-nak bizonyult, ami az adatok mérsékelt szintű variabilitását jelzi. A megfigyelt minimális dóziscsökkentés 11,2 % volt, míg a maximális elérte a 97,0 %-ot. A különböző CT- és CTA-vizsgálatok klinikai feladatai alapján a képrekonstrukciós algoritmusok (DLIR) által elért dóziscsökkentés százalékos arányát a 4. és 5. táblázat foglalja össze (a cikkben).
Megbeszélés
Ez az áttekintés a mesterséges intelligencia (AI) technológiák szerepét vizsgálta a CT-vizsgálatok sugárterhelésének optimalizálása terén három területen: a beteg elhelyezése, a vizsgálati terület kijelölése és a képalkotás. Eredményeink számos fontos előnyt emelnek ki, amelyek alátámasztják a mesterséges intelligencia módszereinek bevezetésének fontosságát a CT-vizsgálatok sugárterhelésének optimalizálása érdekében.
A beteg automatizált pozicionálása
A beteg pontos elhelyezése a CT-n belül kritikus fontosságú, és közvetlen hatással van az automatikus csőáram-modulációs rendszerre, a képminőségre, a zajszintre és a sugárterhelésre. Az automatizált pozicionálási technológia, amely digitális kamerákat és fejlett mélytanulási algoritmusokat használ a testkontúr felismeréséhez, jelentős potenciállal rendelkezik a hatékonyság és a pontosság javításában. A tanulmányok az automatizált pozicionálás és a manuális módszerek pontosságát hasonlították össze különböző CT-vizsgálatokban az asztal beállított magasságának értékelésével a páciens izocentrumának a CT-gantry izocentrumához viszonyított ideális igazodása alapján. Az automatizált pozicionáló rendszerek nagyobb pontosságot mutattak, az összes tanulmány alacsonyabb eltérési hibákat és asztalmagasság-eltéréseket jelentett, ami nagyobb pontosságot és kisebb variabilitást jelez. A sugárterhelés tekintetében négy tanulmány jelentette a dózis jelentős csökkenését az automatizált módszerek alkalmazásával, kiemelve az automatizált pozicionálás hatékonyságát a sugárterhelés minimalizálásában. Más tanulmányok szintén jelezték a sugárdózis potenciális csökkenését az automatizált módszerekkel elért pontosabb pozicionálásnak köszönhetően.
Nelson eredményei azonban eltértek ezektől. Annak ellenére, hogy javult a pozicionálás pontossága, és a szkenner automatikus expozíciós vezérlőrendszere az automatizált pozicionálás segítségével jobban tudta a dózist a beteg abszorpciós tényezőjéhez igazítani, a víz-egyenértékű átmérő függvényében nem azonosítottak szignifikáns változást a dózisban. A tanulmány arra utalt, hogy a radiológusok által elért magas pozícionálási pontosság és a geometriai nagyítási hatások hozzájárulhattak ahhoz, hogy nem volt szignifikáns dóziscsökkenés.
Az automatizált pozicionáló rendszerek hatékonyságát azonban befolyásolhatják működési és helyzetbeli kihívások. Például a rögzítőeszközök, mint a vákuumpárnák és a kiegészítő matracok, akadályozhatják az anatómiai kontúrok pontos felismerését, ami kézi korrekciókat tesz szükségessé. A gyermekgyógyászati képalkotásban a babahordozók használata korlátozta a testkontúrok felismerésének pontosságát, ami aláhúzta a testre szabott algoritmusok szükségességét. Ez összhangban állt Greffier megállapításaival is, amelyek szerint a páciens háta és az asztallap közé helyezett kiegészítő matrac használata szükségessé tette a 3D-kamera által javasolt függőleges központosítás kézi korrekcióját. Ez aláhúzza az automatizált pozicionálás korlátait olyan sürgősségi helyzetekben, ahol ilyen anyagok gyakoriak, és a kezelőknek manuálisan kell beállítaniuk az asztal magasságát az optimális igazítás biztosítása érdekében. E probléma megoldására Salimi és munkatársai egy DL-modellt javasoltak a mellkasi CT 3D-s axiális testkontúrjának előrejelzésére egyetlen 2D-s lokalizátor használatával. A DL-modell olyan pontosságot mutatott, amely egyenértékű volt a meglévő rendszerekkel, miközben azt az előnyt is kínálta, hogy kiküszöbölte a kamera látómezejét elzáró akadályok által okozott hibákat. Ezenkívül a légzési állapotok jelentősen befolyásolják az automatizált pozicionálás pontosságát. Booij és munkatársai megállapították, hogy a belégzési és kilégzési felvételek közötti eltérések az asztal magasságának eltéréseit okozták, hangsúlyozva a tervezési kép és a felvétel állapotának szinkronizálásának szükségességét a hibák elkerülése érdekében. Ezen kihívások ellenére az automatizált pozicionálás előnyei továbbra is jelentősek a szokásos esetekben.
Az automatizált pozicionáló rendszerek bevezetését ezért inkább kiegészítő eszközként kell tekinteni, nem pedig a röntgentechnikus szakértelmének teljes helyettesítőjeként. Noha az automatizált pozicionálás javítja az eredmények konzisztenciáját és a hatékonyságot, a röntgentechnikus felügyelete továbbra is szükséges, különösen atipikus anatómiai viszonyok, zavaró anyagok vagy dinamikus fiziológiai állapotok esetén. Az automatizált pozicionáló technológia jövőbeli változatai fejlettebb algoritmusok és adaptív kalibrációs eljárások révén orvosolhatják ezeket a korlátokat.
A vizsgálati tartomány automatikus meghatározása
A vizsgálati tartomány közvetlenül összefügg a sugárterheléssel; a tartomány 1 cm-es csökkentése általában 6%-os átlagos dóziscsökkenést eredményez. A röntgentechnikusok a rutin klinikai gyakorlatban lokalizáló felvételek segítségével határozzák meg a vizsgálati tartományt. Az ismételt képalkotás elkerülése érdekében a radiológusok általában a célterületnél nagyobb vizsgálati tartományt állítanak be, ami felesleges és indokolatlan sugárterheléshez vezet, ezt a jelenséget gyakran túlvizsgálatnak nevezik. Ezenkívül az alacsony kontrasztú anatómiai struktúrák, az elhízás vagy a testen lévő egyéb eszközök hibákat okozhatnak a radiológus számára a lokalizáló képen a pontos anatómiai struktúrák megkülönböztetésében.
Az AI-alapú vizsgálati tartomány meghatározásának elve olyan algoritmusok használatát foglalja magában, mint az ML és a DL, amelyek automatikusan azonosítják az anatómiai tájékozódási pontokat, és a lokalizáló képek alapján kiszámítják az optimális vizsgálati tartományt. Ezek a képek lehetnek háromdimenziósak (3D), frontálisak (anteroposterior), laterálisak, vagy a frontális és laterális nézetek kombinációi. Ez a technológia csökkenti a kézi beállításoktól való függőséget, ezáltal minimalizálva a túlvizsgálat előfordulását.
A tanulmányok szerint az AI-algoritmusok jelentősen javítják a különböző CT-vizsgálatok szkennelési tartományának a kijelölés pontosságát a manuális módszerekhez képest, ami a sugárterhelés (p < 0,001) és a vizsgálat időtartamának jelentős csökkenéséhez vezet.
Ruan és munkatársai arról számoltak be, hogy a DL-technikák kizárólag egy anteroposterior felmérő felvétel felhasználásával pontosan azonosították a szkennelési tartományt, így kiküszöbölve az oldalirányú lokalizáló felvétel szükségességét, amely 0,09 mGy sugárterhelést jelent. Hasonlóképpen, tanulmányok kimutatták, hogy az AI-algoritmusok elemzik a lokalizátor képeit a célanatómia pontos kijelölése érdekében, még olyan kihívást jelentő esetekben is, mint a pleurális folyadékgyülem, az atelektáziához hasonló mellkasi patológiás rendellenességek jelenléte, a nem megfelelő pozicionálás vagy a túlsúlyos betegek. A túlszkennelés csökkentése mellett az AI algoritmusok pontosan azonosítják a szkennelési tartományt anélkül, hogy bármely anatómiai struktúrát kihagynának vagy alulszkennelnének, amint azt a has- és medencei képalkotás során megfigyelték. Ez biztosítja a átfogó képalkotást, miközben minimalizálja a felesleges sugárterhelést.
Más tanulmányokban azonban ellentétes eredményekről számoltak be. Például Demircioğlu és munkatársai rámutattak, hogy az AI-módszer a teljes esetek 4%-ában a szív anatómiájának hiányos vizsgálatát („túl rövid vizsgálati tartomány”) eredményezte. Bár ezek a hibák többségükben elhanyagolhatóak voltak, és szinte minden esetben a vizsgálat klinikailag hasznosnak bizonyult, aggodalmakat vet fel az, hogy releváns anatómiai struktúrák kimaradhatnak, és szükségessé válhat egy további vizsgálat, ami megduplázhatja a beteg sugárterhelését.
Az AI-alapú vizsgálati tartomány meghatározásakor az anatómiai struktúrák kimaradásához hozzájáruló egyik jelentős tényező a lokalizációs felvétel és a spirál CT-vizsgálat közötti légzési fázisok eltérése.
Ezért az AI-alapú vizsgálati tartományok klinikai gyakorlatba való bevezetése előtt számos kérdést meg kell vizsgálni, ideértve az artefaktumok – például a fém- vagy mozgásartefaktumok – illetve a segédeszközök hatását az AI-modellek teljesítményére.
Figyelembe kell venni továbbá a különböző kórházak közötti eltéréseket az ideális vizsgálati tartományok meghatározásában, a szkennermodellek közötti eltéréseket, a CT-képalkotási protokollokat, a betegek helyes elhelyezkedését, a kóros állapotokat és a betegek jellemzőit is.
Mélytanulásos kép-rekonstrukció
A rekonstrukciós algoritmusok nem csökkentik közvetlenül a sugárterhelést, de kompenzálhatják a csökkentett sugárdózisból eredő képminőség-romlást, vagy állandó sugárdózis mellett javíthatják a képminőséget.
A tanulmányba bevont kutatások kimutatták, hogy a DLIR algoritmusok – amelyek a CT-rekonstrukciós technológia legújabb fejlesztései – még alacsonyabb sugárterhelés mellett is hasonló vagy jobb képminőséget biztosítottak, mint az IR és FBP technológiákat alkalmazó standard dózisok, bizonyítva, hogy a DLIR hatékony stratégia a sugárterhelés csökkentésére, miközben megőrzi a detektálási pontosságot mind a nagy kontrasztú, mind az alacsony kontrasztú feladatoknál különböző anatómiai régiókban.
Koponya CT-vizsgálatokban az AiCE bizonyította a sugárdózis jelentős csökkentésének lehetőségét, a szürke- és fehérállomány közötti szöveti megkülönböztetés javítását, valamint az agyi elváltozások, a sinusitis, a középfülgyulladás és a mastoiditis gyulladásának jobb felismerését és értékelését.
Mellkasi CT-vizsgálatokban a DLIR bizonyította, hogy képes 75–97 %-kal csökkenteni a sugárterhelést, miközben megőrzi a térbeli felbontást, a kép textúráját, a léziók észlelhetőségét és a diagnosztikai pontosságot az intersticiális tüdőbetegségek és a tüdőparenchyma léziók (pl. bronchiektázia, méhsejtszerű elváltozás, emfizéma és pulmonalis csomó) esetében az FBP-hez és az IR-hez képest. Például Zhu és munkatársai rámutattak, hogy a TrueFidelity-H a 6 mm-nél nagyobb szubszolid csomók 97,5 %-át pontosan azonosította, egyetlen hamis pozitív eredmény mellett, és 84,0 %-os sugárterhelés-csökkentést ért el a standard dózisú CT-hez (SDCT) képest, az ASIR-V-50 % alkalmazásával.
A hasi és kismedencei CT-vizsgálatok során a DLIR 30–77 %-kal csökkentette a sugárterhelést, és jelentős javulást mutatott mind a szubjektív, mind a kvantitatív képminőségben olyan állapotok esetében, mint a májléziók, a hasnyálmirigy-daganatok, az urolithiasis, a gyulladásos bélbetegségek és a petefészekciszták. A májban előforduló klinikailag releváns elváltozások viszonylag magasabb gyakorisága miatt számos tanulmány a máj vizsgálatára összpontosított. Ezek a tanulmányok azt mutatták, hogy a DLIR 34–76 %-os dóziscsökkentést tett lehetővé a standard dózisú FBP-hez és IR-hez képest, miközben megőrizte a fokális májelváltozások, valamint a máj- és hepatocelluláris karcinóma elváltozások (>0,5 cm) kimutathatóságát. Ezenkívül a DLIR bevezetése a rutin teljes test CT-vizsgálatokba, amelyeket gyakran alkalmaznak olyan rosszindulatú daganatok monitorozására, mint a limfóma és a heredaganatok, jelentősen csökkentheti a sugárterhelést, és ezáltal a sugárzás okozta rák kockázatát.
CT angiográfiában, beleértve a fej és a nyak vizsgálatait, a koszorúereket, az aortát, a veseartériákat, és a pulmonális artériákat, a DLIR hatékonyan csökkentette a háttérzajt és javította az erek láthatóságát, megkönnyítve a perifériás érrendszeri és kardiovaszkuláris betegségek ábrázolását (pl. intracranialis szűkület, karotikus szűkület, tüdőembólia és aneurizma), miközben csökkentette a sugárterhelést, a kontrasztanyag-adagot és az injektálás sebességét az IR-t és FBP-t alkalmazó SDCT-hez képest.
Li és munkatársai szerint a DLIR-t alkalmazó koszorúér-vizsgálat diagnosztikai pontossága 48 %-os dóziscsökkentés mellett nem volt alacsonyabb, mint a standard dózisú, ASIR-V50 %-os vizsgálaté. A carotis és cerebrovascularis erek esetében azonban a képminőség nem mutatott jelentős javulást a DLIR-H alacsonyabb dózisú beállítások mellett. Lenfant és munkatársai megállapították, hogy az AiCE használatával a fej-nyak CT-angiográfiában a sugárdózis 50%-os csökkentése korlátozottan alkalmazható az aortaívhez közeli artériák esetében. Meng és munkatársai szerint az AiCE alacsonyabb dózisok mellett is tiszta képet adott a veseartériáról és annak végszakaszáról egy- és dualsorce-CT-ben. Lenfant és munkatársai bemutatták, hogy az AiCE képes javítani a képminőséget a CT pulmonalis angiográfiában 17%-kal csökkentett sugárzási dózis mellett, még túlsúlyos betegek esetében is.
A gyermekradiológiában a DLIR technológia a diagnosztikai információk megőrzése mellett 36–90 %-os sugárterhelés-csökkentést tett lehetővé a gyermekeknél végzett CT-vizsgálatok során. Li és munkatársai rámutattak, hogy a TrueFidelity-H technológia az alacsony dózisú gyermekgyógyászati orrmelléküreg CT-vizsgálatok során kiváló képélességet biztosít, és csökkenti a kép torzulását az orrüregben és az orrmelléküregekben. Sun és munkatársai megállapították, hogy a TrueFidelity-H 53 %-kal csökkentette a kontrasztanyag-adagot és 36 %-kal a sugárterhelést az ASIR-V-50 %-hoz képest gyermekeknél, miközben megfelelő kontrasztot biztosított a koszorúér-érrendszerben és 12 %-kal csökkentette az aorta képzaját. A vizsgált tanulmányok viszonylag kis száma (n = 8) miatt elengedhetetlen a DLIR hatékonyságának jövőbeli vizsgálata a gyermekradiológiai dózisoptimalizálás terén.
Az alacsony csőfeszültségű szkennelés és a DLIR kombinálása a CT-képalkotásban a sugár- és a jódkontrasztanyag-dózisok jelentős csökkenését eredményezte, miközben megőrizte vagy javította a képminőséget. Ez a módszer hatékonyan enyhítette az alacsony csőfeszültséggel jellemzően társuló megnövekedett képzajt, amely még magas csőáram-beállítások mellett is a fotonfluxus elégtelenségéből adódik. Következésképpen a DLIR alacsonyabb kV-ot alkalmazó protokolloknál kiválóbb képminőséget és alacsonyabb sugárdózisokat produkál az IR-módszerekhez képest.
A mélytanulást alkalmazó CT-képrekonstrukció a sugárterhelés optimalizálása érdekében jelenleg is aktív kutatási terület. Ugyanakkor az elérhető sugárterhelés-csökkentés mértéke, valamint a DLIR optimális erőssége – a képminőség romlása nélkül – alacsony kontrasztú vizsgálatok esetében a nagy kontrasztú vizsgálatokhoz képest továbbra is további vizsgálatok tárgyát képezi.
Ezzel az összefüggésben a DLIR erősségének növelése számos kihívást jelent a különböző anatómiai régiókban. A DLIR-H elmoshatja a máj apró elváltozásait és a kisméretű köveket a has- és medencei képalkotás során, a halántékcsont CT-vizsgálata során a finom csontszerkezeteket viaszosnak és túlságosan simának ábrázolhatja, és egyes normális csonttrabekulákat tévesen elváltozásként azonosíthat, a mellkasi CT-vizsgálat során pontatlanul becsülheti a meszesedett csomók sűrűségét és az emfizéma méretét, valamint az agyi képalkotás során csökkenhet a térbeli felbontás.
Másrészt különböző klinikai CTA-alkalmazásokban a DLIR-H hatékonynak bizonyult a képzaj, a sugárterhelés és a kontrasztanyag-adag csökkentésében, miközben megőrizte a térbeli felbontást. Ezért a kis elváltozások értékeléséhez, a kép elmosódásának minimalizálásához és a diagnosztikai pontosság megőrzéséhez gondos kiválasztásra van szükség a DLIR erősségei közül, az elsődleges klinikai feladathoz szükséges kontraszt mértéke és a kívánt sugárterhelési szintek alapján.
A sugárterhelés csökkentése szempontjából a CT-ben történő AI-használat előnyei ellenére továbbra is vannak kihívások. Az egészségügyben az AI-tól való túlzott függés alááshatja az egészségügyi rendszerekbe vetett bizalmat, feltételezve, hogy az egészségügyi dolgozók megkérdőjelezhetetlenül elfogadják az automatizált rendszerek tévedhetetlenségét. Ezenkívül az új AI-technológiára vonatkozó irányelvek, útmutatások, alkalmassági kritériumok és ellenőrzési programok hiánya, valamint a nem megfelelő képzés és az elavult oktatási tantervek jelentősen gátolhatják az AI bevezetését a CT-vizsgálatok sugárterhelésének optimalizálásában. Elengedhetetlen, hogy a képalkotó személyzet és a hallgatók számára prioritást élvezzen az AI-képzés, hogy megfelelően felkészüljenek a orvosi képalkotás jövőbeli fejlődésére.
Korlátozások
Ennek a felmérő jellegű áttekintésnek számos korlátja van. A vizsgálat kizárólag a CT-képalkotásban alkalmazott mesterséges intelligencia (AI) eszközökre összpontosított, kizárva a PET-CT-vel, SPECT-CT-vel és CBCT-vel kapcsolatos tanulmányokat. Csak az angol nyelven megjelent tanulmányokat vettük figyelembe, ami nyelvi torzítást okozhat. A CT-ben alkalmazott egyéb, szintén sugárterhelés-csökkentési potenciállal rendelkező AI-alkalmazásokat – mint például az automatizált minőségbiztosítási és karbantartási rendszereket, a fémartefaktum-csökkentő algoritmusokat, valamint a CT-képek generálását – ez a munka nem tárgyalta. Az eredmények meta-analitikus összesítésére nem került sor, ami korlátozhatja a megállapítások általánosíthatóságát és megbízhatóságát. A randomizált prospektív tanulmányok hiánya és a sugárdózisok közvetlen mérésének hiánya a vizsgálati tartományon belül befolyásolhatja a jelentett eredmények pontosságát és megbízhatóságát. Bár átfogó kereséseket végeztek öt fő adatbázisban, hivatkozás- vagy "szürke" irodalom-keresést nem végeztek. Ez oda vezethetett, hogy kihagytak olyan releváns tanulmányokat, amelyek nem szerepelnek ezekben az adatbázisokban, vagy nem kerültek publikálásra. A jövőbeli áttekintéseknek figyelembe kell venniük ezeket a korlátokat, és további keresési stratégiákat kell beépíteniük a rendelkezésre álló irodalom kimerítőbb feltérképezése érdekében.
Következtetés
Az AI nagy potenciállal rendelkezik a CT-képalkotás sugárdózisainak csökkentése terén. Az automatikus betegcentrálásra és a vizsgálati tartomány kijelölésére szolgáló AI-alapú technológiák javítják a pozicionálást és a vizsgálati tartomány pontosságát, ami a sugárdózisok csökkenéséhez és a túlvizsgálat minimálisra csökkentéséhez vezet. Az AI-technikák hatékonyan kezelik a képminőség és a sugárdózis közötti kompromisszumot a CT-ben az LDCT-képalkotásban alkalmazott DLIR-algoritmusok révén.
--------------------------
Á. Morales Santos, J.L. del Cura Rodríguez and N. Antúnez Larranaga
2. ábra: Kórházon belüli teleradiológia.
3. ábra: Kórházon kívüli teleradiológia.
4. ábra: A teleradiológia fejlődésének szakaszai.
2. táblázat: A bevált gyakorlatokról szóló útmutatók áttekintése és elemzése.
5. ábra: A beleegyezési dokumentációban szereplő tartalom.
6. ábra: Nemzetközi adatátvitel.
7. ábra: Sugárbiztonsági garanciák és kötelezettségek.
9. ábra: A fantomjelentések büntetőjogi következményei.
10. ábra: A termékek árucikké válásának szakaszai.
Mathias Goyen
Teodoro Martín-Noguerol Pilar López-Úbeda, Antonio Luna


