Wertigkeit einer Einzelschicht-Computertomographie in der Akutdiagnostik neurologischer Erkrankungen

Fragestellung: Zur Minimierung der Strahlenexposition von CT-Untersuchungen vor allem bei Kindern ist neben der Anpassung der Dosis an das Objekt auch eine Einschränkung des Untersuchungsvolumens denkbar. Diese Untersuchung wurde zur Beantwortung von drei Fragen unternommen: 1. Inwieweit ist es möglich, eine akute neurologische Erkrankung bei einem Kind durch eine eingeschränkt durchgeführte Schädel-CT mit nur einem Tomogramm in Höhe der Foramina Monroi zu diagnostizieren? Mit welcher Sicherheit werden die Diagnosen gestellt? 2. Wie verhalten sich klinisch tätige Ärzte oder Radiologen, wenn sie diese Untersuchung 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, Median 7 Jahre, war aufgrund einer vermuteten akuten neurologischen Pathologie eine Schädel-CT durchgeführt worden. Für diese Studie wurde eine Schicht in Höhe des Ventrikelsystems ausgewählt und zusammen mit dem Topogramm dargestellt. Die Scans wurden von einem Kinderradiologen und einer Kinderärztin fachärztlich diagnostiziert und mit allen Angaben aus der elektronischen Patientenakte (Klinikinformationssystem) abgeglichen. 16 Auswerterinnen 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 des Tomogrammes (in Knochen- und Hirnfenster dargestellt) eine Verdachtsdiagnose zu stellen. Für eine Receiver Operating Characteristics (ROC)-Analyse mussten sie eine Diagnosesicherheit angeben und entscheiden, ob eine sofortige komplette Schädel-CT durchzuführen sei oder ob eine MRT-Untersuchung am Folgetag unter stationärer Beobachtung ausreichend wäre. 50 der Untersuchungen waren Normalbefunde, bei 31 Untersuchten lag eine akut bedrohliche Situation vor, bei 20 Untersuchten war eine nicht bedrohliche, aber pathologische Situation gegeben. Die beiden häufigsten Diagnosen der pathologischen Fälle waren Hydrozephalus (20 Fälle) und intrakranielle Blutung (9 Fälle). 22 weitere Diagnosen wurden gestellt, fünf Fehlbildungen, fünf Frakturen, vier Ischämien, vier Neoplasien, drei Fälle von Atrophie und ein Hygrom. Die ROC-Kurven wurden für die Auswertungen der Sensitivität und Spezifität der Beurteilungen berechnet. Die Fläche unter der Kurve ist ein Maß für die Qualität der Befundung. Eine ideale Befundung müsste eine Fläche 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 einer bedrohlichen Situation (akute Erkrankung) oder ohne bedrohliche Situation gegenübergestellt. Bei den Normalbefunden waren im Median der 16 Auswerterinnen und Auswerter 18 % Fehldiagnosen (falsch-positiv), bei den akut bedrohlichen 42 % Fehldiagnosen (falsch-negativ, für den Patienten gefährlich), bei den nicht akut bedrohlichen 20 % Fehldiagnosen zu beobachten. Im Durchschnitt der Auswerterinnen und Auswerter wäre bei 13 von 31 akut Erkrankten eine kritische Situation entstanden, wenn sich der Befund nur auf die eine Schicht gestützt hätte, im Durchschnitt wurde bei 44 von 101 Untersuchungen eine komplette CT für erforderlich gehalten. Bei den falsch-negativen Diagnosen der akut bedrohlich erkrankten Personen war bei 27 % nicht die Indikation zur kompletten CT gestellt worden. Bei den Kindern mit der Verdachtsdiagnose der Dekompensation eines Hydrozephalus wurden in 61 %, bei den Kindern mit intrakranieller Blutung wurden in 64 % der Fälle richtige Diagnosen gestellt. Der Ausbildungsstand hatte keinen Einfluss auf die Qualität der Befundung, die besonders erfahrenen Auswerterinnen und Auswerter hatten tendenziell weniger richtige Befunde als die unerfahreneren. Die Dosis der Einzelschicht-CT errechnet sich aus der Summe der Dosis des Topogrammes und eines Tomogrammes, nach Herstellerangaben 0,081 mGy für ein fünfjähriges Kind und damit im Bereich der Dosis von zwei Thoraxaufnahmen. Eine komplette Schädel-CT hat eine Strahlenexposition von etwa 2-4 mGy oder das Äquivalent von 50 Thoraxaufnahmen. Die Ergebnisse der ROC-Analyse zeigen für einen sehr guten Auswerter eine Fläche unter der Kurve von 0,885, für eine weniger gute Auswertung 0,661. Für die besonders erfahrenen Auswerterinnen und Auswerter sind die Flächen im Mittel 0,787, für die mittelgradig erfahrenen Auswerterinnen und Auswerter 0,799, für die geringgradig erfahrenen 0,778. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Auswertergruppen sind also in dieser Darstellungsweise nicht wahrzunehmen. Schlussfolgerung: Die Einschränkung des Untersuchungsvolumens hat eine erhebliche Konsequenz für die Beurteilungsqualität und führt zu einer Verringerung der diagnostischen Leistungsfähigkeit der Schädel-CT. Bei ausgewählten Fragestellungen wie Hydrozephalus, die das Ventrikelsystem betreffen, wäre durch die Zusammenschau mit Voruntersuchungen eine Verbesserung der Diagnosesicherheit der Einzelschicht-CT denkbar. Diese Patienten haben wiederholte CT, sodass die Reduktion der Strahlenexposition wie durch das vorgeschlagene Vorgehen auf etwa 5 % der Dosis einer gesamten Schädel-CT gerade hier wünschenswert wäre. Ob die Einzelschicht-CT für ausgewählte Fragestellungen anwendbar ist, sollte durch eine weiterführende Untersuchung mit einem prospektiven Ansatz geklärt werden. Dabei müssen die klinisch erforderlichen Informationen sowie Voruntersuchungen dem Auswerter bzw. der Auswerterin 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 a limited view study. This study was performed to find out, 1. whether it is possible to diagnose an acute neurologic disorder in childhood by means of a limited Head CT consisting of a scout view and a tomogram at the level of the Foramina Monroi. How reliable are those diagnoses? 2. How do the clinical physicians act, when being confronted to a limited view Head CT as 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 Head CT. A paediatrician and a pediatric radiologist diagnosed the CT examination retrospectively with all available information from the follow-up to generate a golden standard of diagnosis for the 101 cases. For this study, a scan at the level of the side ventricles was chosen and presented together with a scout view and the clinical information that was given to the initial examination request. 16 readers with different experience (7 with high, 5 with mean and 4 with a low level of training in neuropediatric emergency radiology) attempted to pose a diagnosis, with an estimate of the diagnostic correctness for a ROC-analysis (Receiver Operating Characteristics) and had to decide, whether they wanted an immediate complete Head CT or whether a MRI (Magnetic Resonance Imaging) examination within the next day and an in-hospital observation suffices in each case. 50 of the cases were normal findings, in 31 cases there was an acute and possible life threatening situation, in 20 cases there was a not life threatening, but pathologic situation. The two most frequent diagnoses were hydrocephalus (20 cases) and intracranial bleeding (9 cases). 22 further diagnoses included 5 malformations, 5 fractures, 4 ischemias, 4 neoplasms, 3 cases of atrophy and 1 case of hygroma. ROC-Analysis gives a measure of the relation of sensitivity and specifity of the readings. Area under curve is a measure of quality of the results. An ideal reader would have an 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 normal cases, in the mean of the 16 readers 18 % of diagnoses were false-positive, the acute lifethreatening cases were misinterpreted in 42 % of the cases, those were potentially dangerous 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 of acutely sick children a critical situation could emerge, if the clinical and radiological diagnosis had been based on this single slice examination; in the mean of the 16 readers in 44 of 101 cases an immediate complete Head CT examination was held to be necessary. In the falsenegative cases of the acute neurologic patients the correct indication to a Head CT was missed in 27 %. The correct diagnosis of acuity was posed in cases of clinically proved decompensation 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 the readings; in the mean the most experienced readers had slightly lesser rate of correct diagnoses than the lesser experienced readers. Radiation dose of the single slice Head CT is calculated from the sum of the dose of the scout view and the tomogram, according to the manufacturer of the CT 0.081 mGy for a fiveyear old child and therefore in the range of two chest x-rays; a complete Head CT has a radiation 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 good reading) and 0.661. The very experienced readers scored areas of 0.787 (mean value), the lesser experienced readers 0.799, the least experienced readers 0.778. So there were no significant differences between these groups. Conclusion: A limited view Head CT had a considerable consequence on the diagnostic performance and lead to a diminished accuracy of the Head CT. In special conditions such as hydrocephalus, when previous examinations might be available, a better performance of the 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 be desirable. It should be determined prospectively whether a limited view Head CT with a single scan can be diagnostic in selected cases. In this study design, the readers should be aware of every clinical information and the previous examinations