A Study of Imaging Techniques of 3-Dimennsional CT Diagnosis for Rib Fractures

Abstract

Rib fracture is a common disease occurring in patients with blunt chest trauma and can cause variable complications. However, the sensitivity of simple chest X-ray for the diagnosis of rib fracture is not high and the use of axial CT images of multi-detector computed tomography make us to spend so much time and effort to detect rib fracture. Multidetector CT is increasingly used for the evaluation of trauma patients and 3-dimensional CT image is known to be effective to detect rib fractures. The purpose of our study is to investigate the appropriate techniques including slice thickness and increment intervals for reconstructing 3D CT images in the diagnosis of rib fractures. From the raw CT data of 30 patients who were admitted to our emergency department due to blunt chest trauma and performed thoracic multidetector CT, 3 sets of axial images and 4 kinds of volume rendering images were reconstructed. VR1 was reconstructed from the axial images of 2mm slice thickness and 1mm increment interval. VR2 was from the axial images of 1mm slice thickness and 1mm increment interval and VR3 from 1mm slice thickness and 0.5mm increment interval. VR1` was from the axial images of 2mm slice thickness and 1mm increment interval and the right and left side were reconstructed separately. Two radiologists independently interpreted the 4 sets of volume rendering images for the presence and the location of rib fractures and the image quality. Gold standard were from the results of consensus reading by 2 radiologists of axial images with 1mm slice thickness and 0.5mm increment interval. The radionuclide images and volume rendering 3D CT images were also included if available. In comparing with VR1,2 and 3, reader 1 showed the highest sensitivity (60.3%) on VR3 and reader 2 on VR2 and VR3(66.7%) . VR3 showed significantly higher sensitivity than VR1 in both readers(p=0.000). There were significantly differences of sensitivities between VR2 and VR3 in reader 1 and between VR1 and VR2 in reader 2. VR1` showed significantly higher sensitivity than VR1 in both readers (p=0.000).Both readers had higher sensitivity in the displaced fractures than in undisplaced or incomplete fractures. Sensitivity for the fractures in the anterior arcs is significantly lower than in the lateral or posterior arcs. Because higher sensitivities were shown on the volume rendering images reconstructed from axial images with 1mm-thick/0.5mm interval and on the images in which each half of the thorax was separately reconstructed, we expect that volume rendering images of 1mm-thick/0.5mm interval reconstructed for each half of the thorax will be the most accurate and efficient method for the diagnosis of rib fractures on clinical setting.

늑골 골절은 흉부 외상 환자에서 비교적 흔하게 발생하며 여러 가지 합병증을 일으킬 수 있다.하지만 단순 흉부 촬영의 늑골 골절 진단율은 매우 떨어지며, CT의 축면영상을 이용한 진단은 시간과 노력이 많이 들어가는 단점이 있다.따라서 다중 검출 전산화 단층 촬영의 3차원 영상인 volumerendering 기법을 이용하여 늑골 골절을 진단할 때 가장 높은 민감도와 효율성을 가지기 위한 절편 두께와 재구성 간격을 알아보고자 하였다. 아주대학교 병원 응급실로 내원하여 흉부 다중 검출 전산화 단층촬영을 시행한 흉부 외상 환자 30명의 기초자료 (raw data)로부터 3종류의 축면 영상을 재구성하여 4종류의 3차원 영상을 재구성하였다.절편 두께 2mm/간격 1mm로부터 만들어진 volumerendering 영상을 VR1,절편 두께 1mm/간격 1mm인 경우 VR2,절편 두께 1mm/간격 0.5mm인 경우 VR3,절편 두께 2mm/간격 1mm를 좌,우측 따로 재구성한 영상을 VR1`로 하였다. 3차원 영상은 두 명의 판독자가 독립적으로 환자에 대한 정보 없이 판독하였고,늑골 골절의 여부와 골절의 위치,영상 질의 정도에 대해서 평가하였다.Gold standard로는 절편 두께 1mm/ 간격 0.5mm의 축면영상을 두 명의 영상의학과 전문의가 합의 하에 판독한 결과를 기본으로 하고,3차원 영상과 핵의학 영상,단순 촬영의 결과를 참고한 것으로 하였다. VR1,2,3,를 비교하였을 때,판독자 1은 VR3에서 60.3%로 가장 높은 민감도를 보였고,판독자 2는 VR2,3에서 66.7%로 가장 높은 민감도를 보였다. 판독자 1과 2 모두에서 VR3는 VR1보다 의미있게 높은 민감도를 보였고 (p=0.000),판독자 1은 VR2와 VR3(p=0.001),판독자 2는 VR1과 VR2에서 각각 의미있는 민감도의 차이가 있었다(p=0.000).VR1과 VR1`를 비교하였을 때 두 명의 판독자 모두에서 VR1`에서 의미있게 높은 민감도를 보였다(p=0.000). 두 명의 판독자가 모든 영상 기법에서 전위 골절의 민감도가 비전위 골절이나 불완전 골절의 민감도보다 높았다.골절의 위치에 따른 민감도는 전궁 골절의 민감도가 측궁 골절이나 후궁 골절인 경우보다 상대적으로 낮았다. 영상의 질에 따른 민감도는 두 명의 판독자가 모든 영상 기법에서 1점인 경우가 2,3점인 경우보다 낮았다. 이 결과는 절편 두께 1mm/절편 간격 0.5mm의 축면 영상으로부터 재구성한 volumerendering영상과 두께 2mm/간격 1mm의 축면 영상으로부터 좌,우측을 각각 재구성한 영상에서 높은 민감도를 보이고 있기 때문에,절편 두께 1mm/절편 간격 0.5mm의 축면 영상으로부터 좌,우측을 각각 재구성 하게 되면 늑골 골절 진단의 정확도가 높아질 수 있을 것으로 기대된다.