‘Dual-energy CT’: nieuwe diagnostische mogelijkheden

Welke techniek?

‘Dual-energy CT’ (DECT) biedt een breed scala aan diagnostische mogelijkheden met eenzelfde stralingsdosis als conventionele CT, of zelfs een lagere stalingsdosis.1 DECT geeft meer dan alleen morfologische informatie; met deze techniek kan men ook structuren chemisch (spectraal) karakteriseren, kwantificeren en differentiëren.

De belasting voor de patiënt bij diagnostisch onderzoek kan met DECT worden verkleind. Naast een lagere stralingsdosis kan de hoeveelheid intraveneus toegediend jodiumhoudend contrastmiddel worden verminderd; dit is belangrijk voor patiënten met nierschade of overgevoeligheid voor jodium. DECT heeft vele klinische toepassingen, onder andere bij aandoeningen van het hart en de vaten, de longen, de urinewegen en het steun- en bewegingsapparaat. Zo worden deposities van urinezuurkristallen niet-invasief afgebeeld en kan de effectiviteit van de behandeling van jicht worden gevolgd.

Het concept van DECT ontstond al ten tijde van de eerste ontwikkeling van CT in de jaren 70. Dankzij recente ontwikkelingen in scannertechnologie is de techniek nu beschikbaar voor de dagelijkse klinische praktijk. Er wordt gescand met 1 (‘single-source DECT’) of 2 röntgenbuizen (‘dual-source DECT’) met verschillende buisspanningen (figuur 1). Door te scannen met verschillende energieën heeft DECT meer mogelijkheden dan traditionele CT.

Met DECT kunnen structuren van elkaar worden onderscheiden op basis van hun materiaalspecifieke verschillen in de verzwakking (attenuatie) van röntgenstraling bij bijvoorbeeld 80 kV en 140 kV. De chemische samenstelling van weefsels en stoffen, zoals urinezuur en calcium, beïnvloedt de mate van verzwakking van de gebruikte röntgenstraling. Door de materiaalspecifieke verzwakking bij elk van de twee gebruikte buisspanningen vast te stellen en met elkaar te vergelijken, kan het algoritme in de software van de CT-scanner berekenen welke stoffen aanwezig zijn in het weefsel. In het uiteindelijke beeld worden deze stoffen weergegeven met een kleurcodering.2-4

Zo kunnen de urinezuurkristallen bij jicht betrouwbaar worden onderscheiden van calcium in bot en van weke delen (figuur 2); ook is onderscheid tussen urinezuurkristallen en calciumpyrofosfaatkristallen (pseudojicht) mogelijk.2 Daarnaast kunnen nierstenen, coronaire plaques en longembolieën worden afgebeeld op basis van hun materiaalspecifieke röntgenstralingsverzwakking.

Waarom is er behoefte aan een nieuwe techniek?

Door weergave van de chemische samenstelling van weefsels en stoffen, naast morfologische informatie, vervangt DECT niet alleen bestaande diagnostische technieken, maar is ze ook een uitbreiding van het diagnostische arsenaal. Daarnaast geeft DECT een betere beeldkwaliteit (minder artefacten) dan conventionele CT.

Welke indicaties?

De toepassing van DECT kan worden ingedeeld in CT voor materiaal- en weefseltypering, CT-angiografie en CT bij metalen implantaten.

Materiaal- en weefseltypering

Weefseltypering wordt uitgevoerd op een speciaal werkstation waarbij extra beelden worden gegenereerd met jodium-‘mapping’ (virtueel contrastbeeld), jodiumsubtractie (virtueel non-contrastbeeld) en bot- en calciumsubtractie (botmaskering, ‘bone mask’). De voornaamste toepassingen zijn op cardiaal,4 pulmonaal,5 ossaal,2 en renaal gebied.6

Coronaire vaten en myocardischemie Naast de coronaire vaten kan ook de doorbloeding van het myocard worden beoordeeld. Zo kan de mate van ischemie of de aanwezigheid van een infarct zichtbaar worden gemaakt.

Longembolieën De 80 kV-scans bij pulmonale DECT-angiografie verbeteren de afbeelding van distale longembolieën en geven informatie over perifere A.-pulmonalis-perfusiedefecten (figuur 3).

Botkneuzing Bij de afbeelding van een botkneuzing kunnen de botmineralen achteraf worden ‘afgetrokken’, waardoor gebieden met botoedeem worden aangetoond. Dit verbetert de detectie van occulte fracturen.

Jicht Uraatkristallen worden niet-invasief en betrouwbaar aangetoond met DECT, waardoor de diagnose ‘jicht’ kan worden bevestigd (zie figuur 2). Dit maakt een pijnlijke punctie overbodig. Als er geen uraatkristallen zijn, worden andere vormen van artritis – reumatoïde artritis en psoriatische artritis – waarschijnlijker.

Nierstenen DECT gebruikt geavanceerde nabewerkingstechnieken om de samenstelling van nierstenen (urinezuur, calciumfosfaat, calciumoxalaat, cystine of brushiet) op niet-invasieve wijze nauwkeurig te bepalen; brushiet is gehydrateerd calciumfosfaat. Elke soort niersteen impliceert een andere behandeling.

Nierafwijkingen DECT kan met virtuele blanco CT-beelden differentiëren tussen aankleurende maligne afwijkingen (niercelcarcinoom) en benigne, eiwitrijke of hemorragische cysten zonder dat de routinematige precontrast-CT-scan nodig is.

CT-angiografie

DECT kan het contrast dat jodiumhoudende contrastmiddelen geven versterken en daarmee de afbeelding van vaatstructuren verbeteren.3,5

Materiaalonderscheiding DECT kan beter onderscheid maken tussen jodium en calcium, waardoor de digitale verwijdering van bot en daarmee de visualisatie van bloedvaten verbeteren (figuur 4).

Suboptimale contrastinjectie Bij suboptimale contrastinjectie, suboptimale timing of beide kan met een scan met een lager kilovoltage, die gevoeliger is voor contrast, alsnog een bruikbaar onderzoek worden verkregen.5

Contrastmiddelbesparing Het hierboven genoemde principe kan ook worden gebruikt om scans met minder contrastmiddel te vervaardigen of om bij verminderde doorbloeding gebruik te maken van de hogere gevoeligheid voor jodium bij scans met een lager kilovoltage.5

Aortografie Controle met DECT op een endovasculairestentlek (‘endoleak’) geeft een betere detectie met minder opnamen dan standaard-CT; scans met een laag kilovoltage zijn gevoeliger voor contrast en kunnen subtielere lekkages weergeven met een lagere stralingsbelasting.3

Virtueel non-contrast Virtuele non-contrastbeelden maken precontrastscans overbodig. Dit geeft een relevante vermindering van de stralenbelasting, wat van belang is bij patiënten die hun hele leven CT-controles moeten ondergaan.

Metalen implantaten

DECT kan een aanzienlijke vermindering van streepartefacten realiseren; deze artefacten worden gewoonlijk veroorzaakt door metalen implantaten. Hierdoor is een betere afbeelding mogelijk ter hoogte van metaalhoudend osteosynthesemateriaal, zoals in de wervelkolom of bij gewrichtsprothesen (figuur 5).2

Welk probleem wordt hiermee opgelost?

DECT heeft een aantal voordelen. Ten eerste leidt typering van weefsels en materialen tot een verbetering en uitbreiding van het diagnostische arsenaal.

Ten tweede kan de belasting voor de patiënt worden verminderd. DECT voorziet in een behoefte bij patiënten met een overgevoeligheid voor contrastmiddel of met nierschade door een vermindering van de hoeveelheid intraveneus toegediend jodiumhoudend contrastmiddel. Doordat beelden met en zonder contrastmiddelen worden verkregen met één enkele scan in plaats van twee aparte scans is de stralingsdosis kleiner. Bovendien kan gebruik van DECT invasieve diagnostische methoden, zoals een punctie of biopsie, overbodig maken.

Ten derde geeft DECT bij metalen implantaten een betere beeldkwaliteit en daardoor een beter diagnostisch resultaat en meer diagnostische mogelijkheden.

Wat is er bekend over de effectiviteit?

DECT-bevindingen zijn goed reproduceerbaar en interpreteerbaar, met een grote overeenstemming tussen beoordelaars. De identificatie van bijvoorbeeld uraatkristallen met DECT heeft een hoge sensitiviteit (93-100%) en een hoge specificiteit (78-79%).2

Hoe moeilijk is de techniek te leren?

Er zijn talrijke klinische toepassingen van DECT die eenvoudig zijn uit te voeren. Hierbij wordt gebruikgemaakt van speciale postprocessing-software die klinisch relevante spectrale of moleculaire informatie geeft.

Toekomstverwachting

Het aanschaffen van de extra module en de software brengt kosten met zich mee, maar DECT kan zich op den duur geheel of deels terugverdienen door een reductie in het aantal invasieve diagnostische ingrepen, met name puncties inclusief laboratoriumbepalingen, en door minder verbruik van contrastmiddel. Door vervanging van hun apparatuur zullen steeds meer klinieken de komende jaren de mogelijkheid hebben de DECT-techniek in huis te halen, zodat DECT op termijn in veel ziekenhuizen beschikbaar zal zijn.

Waar in Nederland?

De modernste generatie van CT-scanners, zowel die met 1 als 2 röntgenbuizen, kan uitgerust worden met een dual-energymodule. Op dit moment wordt in enkele ziekenhuizen met de DECT-techniek gewerkt.