Linear and volume measurements of pulmonary nodules at different CT dose levels

To compare the interobserver variability of the unidimensional diameter and volume measurements of pulmonary nodules in an intrascan and interscan analysis using semi-automated segmentation software on ultra-low-dose computed tomography (ULD-CT) and standard dose CT (SD-CT) data. Materials and Methods: In 33 patients with pulmonary nodules, two chest multi-slice CT (MSCT) datasets (1 mm slice thickness; 20 % reconstruction overlap) had been consecutively acquired with an ultra-low dose (120 kV, 5 mAs) and standard dose technique (120 kV, 75 mAs). MSCT data was retrospectively analyzed using the segmentation software OncoTREAT (MeVis, Bremen, Germany, version 1.3). The volume of 229 solid pulmonary nodules included in the analysis as well as the largest diameter according to RECIST (Response Evaluation Criteria for Solid Tumors) were measured by two radiologists. Interobserver variability was calculated and SD-CT and ULD-CT data compared in an intrascan and interscan analysis. Results: The median nodule diameter (n = 229 nodules) was registered with 8.2 mm (range: 2.8 to 43.6 mm, mean: 10.8 mm). The nodule volume ranged between 0.01 and 49.1 ml (median 0.1 ml, mean 1.5 ml). With respect to interobserver variability, the intrascan analysis did not reveal statistically significant differences (p > 0.05) between ULD-CT and SD-CT with broader limits of agreement for relative differences of RECIST measurements (-31.0 % + 27.0 % mean -2.0 % for SD-CT; -27.0 % + 38.6 %, mean 5.8 % for ULD-CT) than for volume measurements (-9.4 %, 8.0 %, mean 0.7 % for SD-CT; -13 %, 13 %, mean 0.0 % for ULD-CT). The interscan analysis showed broadened 95 % confidence intervals for volume measurements (-26.5 % 29.1 % mean 1.3 %, and -25.2 %, 29.6 %, mean 2.2 %) but yielded comparable limits of agreement for RECIST measurements.Conclusion: The variability of nodule volumetry assessed by semi-automated segmentation software as well as nodule size determination by RECIST appears to be independent of the acquisition dose in the CT source dataset. This is particularly important regarding size determination of pulmonary nodules in screening trials using low-dose CT data for follow-up imaging.

Ziel der Studie ist der Vergleich der Interobserver-Variabilität von linearen Messungen und semiautomatischen Volumenmessungen von pulmonalen Rundherden in Ultra-Niedrig-Dosis-CT-Datensätzen (ULD-CT) und Standard-Dosis-CT-Datensätzen (SD-CT) in einer Intra- und Interscan-Analyse. Material und Methoden: Von 33 Patienten mit pulmonalen Rundherden wurden zwei Mehrschicht-Spiral-CT-Datensätze (MSCT-Datensätze) (1 mm Schichtdicke bei 20 % überlappender Rekonstruktion) akquiriert. Einer Ultra-Niedrig-Dosis-CT (120 kV, 5 mAs) folgte unmittelbar die Durchführung einer MSCT in Standard-Dosis-Technik (120 kV, 75 mAs). Die Dünnschicht-Bilddaten wurden mittels der Segmentations-Software OncoTREAT (MeVis, Bremen, Germany, Version 1.3) analysiert. Der maximale axiale Durchmesser der Rundherde, in Anlehnung an die RECIST-Kriterien, als auch das Volumen von 229 soliden, in die statistische Auswertung übernommenen, pulmonalen Rundherden wurden unabhängig von 2 Radiologen bestimmt. Die Interobserver-Variabilität der ein- und dreidimensionalen Messungen der Rundherde in SD-CT and ULD-CT wurde berechnet und in einer Intra- and Interscan-Analyse verglichen. Ergebnisse: 90 % der pulmonalen Rundherde wurden erfolgreich segmentiert. Der mediane Durchmesser der Rundherde (n = 229) wurde mit 8,2 mm (Mittel: 10,8 mm, Minimum: 2,8 mm, Maximum: 43,6 mm) ermittelt. Das errechnete Volumen der Rundherde betrug minimal 0,01 ml und maximal 49,1 ml (Median: 0,1 ml; Mittel: 1,5 ml). Die Intrascan-Analyse ergab keine statistisch signifikanten Unterschiede (p > 0,05) zwischen der errechneten Interobserver-Variabilität in ULD-CT und der Variabilität in SD-CT. Es zeigten sich größere 95 %-Konfidenzintervalle (95 % CI) für die relativen Unterschiede der RECIST-Messungen (31,0 % + 27,0 %, Mittel: -2,0 % für SD-CT; -27,0 % + 38,6 %, Mittel: 5,8 % für ULD-CT) im Vergleich zu den relativen Unterschieden der Volumenmessungen (-9,4 %, 8,0 %, Mittel: 0,7 % für SD-CT; -13 %, 13 %, Mittel: 0,0 % für ULD-CT). Die Interscan-Analyse zeigte eine Zunahme der Interobserver-Variabilitäten mit vergrößerten 95 % CI für Volumenmessungen (-26,5 % 29,1 bzw. -25,2 % 29,6 %, Mittel: 1,3 % bzw. 2,1 %). Die Interscan-Analyse erbrachte zu der Intrascan-Analyse vergleichbare 95 %-Konfidenzintervalle der Variabilität der RECIST-Messungen. Schlussfolgerung: Die Variabilität von semiautomatischen Volumenmessungen pulmonaler Rundherde als auch die Variabilität von RECIST-Messungen scheint unabhängig von der zur Akquisition des CT-Datensatzes verwendeten Dosis zu sein. Dieses ist insbesondere für Verlaufskontrollen im Rahmen von Screening-Untersuchungen in Niedrig-Dosis-CT-Technik von Bedeutung.