Analysis of the diagnostic and economic impact of the combined artificial intelligence algorithm for analysis of 10 pathological findings on chest computed tomography

BACKGROUND: Artificial intelligence technology can help solve the significant problem of missed findings in radiology studies. An important issue is assessing the economic benefits of implementing artificial intelligence. AIM: To evaluate the frequency of missed pathologies detection and the economic potential of artificial intelligence technology for chest computed tomography compared and validated by experienced radiologists. MATERIALS AND METHODS: This was an observational, single-center retrospective study. The study included chest computed tomography without IV contrast from June 1 to July 31, 2022, in Clinical Hospital in Yauza, Moscow. The computed tomography was processed using a complex artificial intelligence algorithm for 10 pathologies: pulmonary infiltrates, typical for viral pneumonia (COVID-19 in pandemic conditions); lung nodules; pleural effusion; pulmonary emphysema; thoracic aortic dilatation; pulmonary trunk dilatation; coronary artery calcification; adrenal hyperplasia; and osteoporosis (vertebral body height and density changes). Two experts analyzed computed tomography and compared results with artificial intelligence. Further routing was determined according to clinical guidelines for all findings initially detected and missed by radiologists. The hospital price list determined the potential revenue loss for each patient. RESULTS: From the final 160 computed tomographies, the artificial intelligence identified 90 studies (56%) with pathologies, of which 81 (51%) were missing at least one pathology in the report. The second-stage lost potential revenue for all pathologies from 81 patients was RUB 2,847,760 ($37,251 or CNY 256,218). Lost potential revenue only for those pathologies missed by radiologists but detected by artificial intelligence was RUB 2,065,360 ($27,017 or CNY 185,824). CONCLUSION: Using artificial intelligence as an assistant to the radiologist for chest computed tomography can dramatically minimize the number of missed abnormalities. Compared with the normal model without artificial intelligence, using artificial intelligence can provide 3.6 times more benefits. Using advanced artificial intelligence for chest computed tomography can save money

Сравнительный анализ плотности печени по данным КТ и низкодозной КТ органов грудной клетки

The introduction of LDCT-based screening programs into clinical practice allows an additional assessment of the liver. It is known that medium-to-severe steatosis can be detected using LDCT. However, taking into account the increased image noise level and the fact that the liver is always only partly in the scan area, the question arises as to how accurately the liver density can be determined in LDCT relative to routine CT.Purpose. Thus, the following objectives of this study have been established:• To identify the differences between the mean density of the liver as measured by a CT and an LNDT.• To compare the mean density between CT and LDCT in different patient subgroups depending on the mean liver density (<40 HU, 40–50 HU, 50–60 HU, and >60 HU).• To determine the effect of image noise level on the mean liver density values on LDCT compared to CT.Materials and methods. We analyzed 30000 patient records from 2017 to 2019.Inclusion criteria: We included patients with both thoracic non-contrast CT and an LDCT and the time interval between the studies of less than 27 days.Exclusion criteria: The absence of CT-LDCT pair, presence of focal liver lesions, known liver diseases, operated liver, anemia with blood density decrease below 40 HU, hands along the body instead of overhead.Study protocol: LDCT was performed at 135 kV. The routine CT was at 120 kV. Scan length: from lung apex to pleural sinuses. The average radiation dose with LDCT was 0.6–0.8 mSv, and 2.8–4.6 mSv with routine CT. All scans were performed on two 64-detector units from the same manufacturer.We measured liver density with the CTLiverExam software algorithm for automatic liver densitometry.The statistical processing was done using the Stata14 program.Results. We used data from 61 patients for statistical analysis. The average age was 53 years. The ratio of men to women was 23:38.We did not observe statistically significant differences between CT and LDCT. With a breakdown by the initial liver density level, it turned out that in the subgroup 40-50 HU, the differences were statistically significant. No correlation between liver density and standard deviation for CT was revealed (p = 0.338). There was a mild anticorrelation for LDCT with a coefficient of -0.686 (p < 0.0001).Conclusion. Our study shows that liver density measurement in thoracic LDCT is valid. In the context of lung cancer screening programs. An analysis of the image noise/liver density ratio on the LDCT shows an inversely proportional relationship: the higher the noise level, the more significant a “decrease” in liver density. This factor must be taken into account when interpreting the results CT and LDCT.Жировой гепатоз – распространенный вид патологии, своевременное выявление которой позволяет избежать прогрессирования заболевания и развития необратимых изменений. Известно, что по данным стандартной компьютерной томографии (КТ) и низкодозной КТ (НДКТ) можно достоверно выявлять стеатоз средней и тяжелой степеней, в том числе при исследовании органов грудной клетки (ОГК). Таким образом внедрение в клиническую практику скрининговых программ с помощью НДКТ позволяет проводить дополнительную оценку состояния печени.Цель исследования: оценка возможностей корректного определения средней плотности печени при НДКТ ОГК для выявления признаков жирового гепатоза при проведении скрининговых исследований.Материал и методы. Проанализированы результаты КТ и НДКТ ОГК 30 000 пациентов, выполненных за период 2017–2019 гг. Критериями включения в разработку являлось наличие у пациента данных КТ и НДКТ в промежутке менее 27 дней между исследованиями. Исследования, при которых в печени выявлены образования, пациенты после операций на печени, с анемией, при снижении плотности крови менее 40 HU, с опущенными вдоль туловища руками во время исследования и при некорректной сегментации печени при обработке изображений не включались в анализ.Исследования НДКТ и КТ были выполнены на 64-срезовых томографах. Протяженность сканирования: от верхушки легких до плевральных синусов. Напряжение при низкодозном протоколе было равно 135 кВ, при стандартном – 120 кВ. Средняя лучевая нагрузка при НДКТ составила 0,6–0,8 мЗв, при стандартной КТ – 2,8–4,6 мЗв.Автоматический анализ изображений проводился с помощью разработанного ПО для автоматического измерения плотности печени, статистический анализ – с помощью программы Stata14 (StataCorp LLC, College Station, Texas, США).Результаты. Отобраны результаты исследований 61 пациента, которые соответствовали заданным критериям. Соотношение мужчин к женщинам составило 23:38, средний возраст – 53 года.При сравнительной оценке рентгенологической плотности печени при КТ и НДКТ на всей выборке  статистически значимых отличий не выявлено (p < 0,480), при этом отмечалось незначительное повышение средних значений плотности при использовании низкодозных протоколов сканирования: 52,81 HU при НДКТ и 51,88 HU при КТ.Оценка исследований, разбитых на подгруппы в зависимости от плотности печени, показала, что в подгруппе  40–50 HU полученные данные отличаются статистической значимостью (p < 0,0003), тогда как в остальных группах подобная взаимосвязь не выявлена (p < 0,753, p < 0,269, p < 0,077). При НДКТ отмечена средняя антикорреляция между плотностью и среднеквадратическим отклонением с коэффициентом -0,686 (p < 0,0001).Обсуждение. Результат статистического анализа показал, что данные плотности печени при НДКТ сопоставимы с КТ. Это позволяет выявлять пациентов с жировым гепатозом средней и тяжелой степеней,не повышая дозу лучевой нагрузки.Анализ влияния шумовых помех на плотность печени при НДКТ показал, что чем выше уровень шума, тем интенсивнее снижаются данные плотности печени, что необходимо учитывать при трактовке результатов. Отсутствие единых значений плотности печени, различающих ее нормальные значения от сниженных, затрудняет интерпретацию данных, находящихся в диапазоне 40–50 HU, что требует проведения дальнейших исследований

Ошибки в диагностике новообразований поджелудочной железы: интрапанкреатическая долька селезенки

Introduction. Accessory spleen (splenunculus) is one of the most common benign congenital anomalies in humans. The location of splenunculus may vary from perisplenic, greater omental or mesenterial to intraparenchymal (pancreas, stomach, duodenum, etc.). In the latter case, the additional spleen is called ectopic (from the greekektoposdisplaced). Most frequently detection of such splenic lobules occurs accidentally via abdominal ultrasound.Objective: two cases of verified intrapancreatic accessory spleen (IPAS) and main criteria for differential diagnosis with other hypervascular pancreatic lesions.Materials and methods. We present two case reports: a 43-year-old woman with a history of kidney cancer and a healthy 61-year-old man. In both cases, pancreatic neuroendocrine neoplasia (NEN) was initially suspected. Preoperative diagnostics included abdominal ultrasound examination and multiphase dynamic computed tomography (CT) with intravenous bolus nonionic iodine-based contrast agent (native, arterial – 10 sec, venous – 60 sec and delayed – 300 sec after threshold density of 150 HU in the aorta was exceeded). In one case magnetic resonance imaging (MRI) including axial, sagittal and coronal T1and T2-weighted images, diffusion-weighted images and dynamiccontrast-enhanced series with gadolinium chelate was performed. Both patients underwent robotic assisted distal pancreas resection. Morphological examination revealed IPAS.Results. In contrast-enhanced computed tomography IPAS has densitometric parameters similar to the spleen. Generally, magnetic resonance imaging does not differentiate IPAS, NEN and hypervascular metastases, since all three are generally T2-hyperintense and T1-hypointense. Contrast enhancement pattern with gadolinium chelateswas similar to CT-contrast enhancement pattern.Conclusion. Intrapancreatic accessory spleen does not require surgical treatment. Therefore, differential diagnosis between IPAS and neuroendocrine neoplasia, solid pseudopapillary tumor and hypervascular pancreatic metastases is crucial. MRI has an advantage with non-invasive diffusionweighted images (DWI). The apparent diffusion coefficient (ADC) of IPAS will be quantitatively similar to the main spleen while other lesion will demonstrate lower ADC values. Scintigraphy with red blood cells bound with 99mTc utilizes the reticuloendothelial system (RES) in the spleen demonstrating characteristic uptake in the IPASand the main spleen. Ultrasound with color Doppler and contrast enhancement may be a good addition to our armamentarium. One can evaluate the vascular pedicle of the IPAS, as well as contrast agent retention in RES via sonography. We believe the multimodal approach including MRI with DWI/ADC to be the most effective.Введение. Добавочная селезенка является одним из распространенных доброкачественных врожденных пороков развития человека. Ее расположение может быть разнообразным, как вблизи селезенки, большого сальника и брыжейки тонкой кишки, так и в структуре других органов, например в поджелудочной железе, стенке желудка или двенадцатиперстной кишки. В последнем случае добавочную селезенку называют эктопированной (от греч. ektopos – смещенный). Выявление подобных селезеночных долек происходит, как правило, случайно при ультразвуковом исследовании (УЗИ) органов брюшной полости.Цель исследования: представить клинические наблюдения верифицированной интрапанкреатической добавочной селезенки (ИПДС), выявить основные критерии дифференциальной диагностики данного патологического состояния с другими гиперваскулярными образованиями поджелудочной железы.Материал и методы. Представлены два клинических наблюдения: женщина 43 лет, имеющая в анамнезе оперированный рак почки, и мужчина 61 года, у которого не было жалоб и сопутствующей патологии на момент обследования. В обоих случаях по результатам инструментального обследования была заподозрена нейроэндокринная неоплазия (НЭН) хвоста поджелудочной железы. Инструментальное обследование данных пациентов включало УЗИ органов брюшной полости с применением цветового дуплексного картирования; мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) органов брюшной полости с внутривенным болюсным контрастированием неионным йодистым контрастным препаратом и сканированием в нативную, артериальную (10 с от достижения пороговой плотности 150 ед.H в просвете нисходящей аорты), в венозную (60 с от начала введения контрастного препарата) и в отсроченную фазы контрастного усиления (на 5–6-й минуте от начала введения контрастного препарата). В одном случае проведены магнитно-резонансная томография (МРТ) в режимах Т1и Т2ВИ в аксиальной, сагиттальной и корональной плоскостях, динамическое внутривенное контрастирование и диффузионно-взвешенная МРТ (ДВ-МРТ). Обоим пациентам выполнено оперативное вмешательство в объеме робот-ассистированной дистальной резекции поджелудочной железы. При морфологическом исследовании была выявлена ИПДС.Результаты. Эктопированная ткань селезенки имела денситометрические показатели, аналогичные таковым в основном органе, и сходный характер контрастирования. МРТ не позволила дифференцировать ИПДС, НЭН и гиперваскулярные метастазы.Заключение. ИПДС не требует хирургического лечения. Именно поэтому необходима дифференциальная диагностика с НЭН, солидной псевдопапиллярной опухолью и гиперваскулярными метастазами поджелудочной железы. При этом максимально результативным является комплексный подход с использованием нескольких методов лучевой диагностики, включающий МРТ (с ДВ-МРТ) и сцинтиграфию с 99mTc. Наличие в структуре селезенки ретикулоэндотелиальной системы (РЭС) позволяет применять в диагностике ее эктопированных долек сцинтиграфию с эритроцитами в комплексе с 99mTc, при которой отмечается характерное накопление радиофармпрепарата в ИПДС и основной селезенке. УЗИ с цветовым допплеровским картированием и контрастным усилением может стать хорошим дополнением в дифференциально-диагностическом поиске. Метод позволяет оценить сосудистую ножку ИПДС и характер накопления контрастного препарата в РЭС. У МРТ есть преимущество за счет применения диффузионно-взвешенных изображений. Исчисляемый коэффициент диффузии (ИКД) ткани селезенки будет соответствовать основной селезенке, в то время как другие новообразования имеют более низкие значения ИКД

Основные достижения низкодозной компьютерной томографии в скрининге рака легкого

The objective of the study: to summarize current data on the use of low-dose computed tomography (LDCT) for lung cancer screening (LCS).Subjects and methods: Relevant articles published from 2016 to 2019 were searched for the following key words: lung cancer screening, low-dose computed tomography, ultra-low-dose computed tomography. The search was performed in the open databases of PubMed, Google Scholar, Elibrary. 23 Russian and 778 English publications were found. Among them, relevant publications with high citation indices were selected.Results. By 2019, there have been significant changes in the methodology of LDCT in LCS, and these changes can be considered as one of the priority state areas of modern health care. The article considers the main and potential additional goals of screening for lung cancer, the parameters of inclusion into lung cancer risk groups according to the data of various global studies. It describes data on the recommended maximum permissible doses of radiation exposure in different countries and the economic efficiency of screening. In addition, the technical requirements for a computed tomography scanner in LCS and methods for interpreting LDCT have been systematized.Цель исследования: обобщить актуальные данные об использовании низкодозной компьютерной томографии (НДКТ) для скрининга рака легкого (СРЛ).Материалы и методы: проведен поиск релевантных статей по ключевым словам «скрининг рака легкого», «низкодозная компьютерная томография», «ультранизкодозная компьютерная томография» по открытым базам данных PubMed, Google Scholar, Elibrary, опубликованных с 2016 по 2019 г. Найдено 23 русскоязычных и 778 англоязычных публикаций. Среди них отобраны релевантные публикации с высокими индексами цитирования.Результаты. К 2019 г. произошли значительные изменения методологии НДКТ в СРЛ, позволяющие рассматривать их как одно из приоритетных государственных направлений современного здравоохранения. Рассмотрены основные и возможные дополнительные цели СРЛ, параметры включения в группу риска рака легкого по данным разных мировых исследований. Приведены данные о рекомендуемых предельно допустимых дозах лучевой нагрузки в разных странах и об экономической эффективности скрининга. Кроме того, систематизированы технические требования к компьютерному томографу в СРЛ и методики интерпретации НДКТ

The Role of Quantitative Assessment of Visceral Adipose Tissue of the Heart as a Predictor for Cardiovascular Events

Objective of this article – to evaluate possibilities to visualize cardiac visceral adipose tissue by echocardiography, computed tomography (CT), and magnetic resonanse imaging (MRI) and to systematize data on its physiological and pathological roles. To achieve this goal, the authors analyzed relevant Russian and foreign sources of literature in the scientific libraries eLIBRARY and PubMed, by using the keywords: “pericardial fat”, “epicardial fat”, “visceral fat of the heart”, “epicardial adipose tissue”, “pericardial adipose tissue”, and “adipocytokine”. Actual data as of November 2018 were collected. The review presents up-to-date data on the physiological and pathophysiological roles of cytokines secreted by pericardial adipose tissue, as well as on correlations and possible theories of the relationship between the volumes of pericardial adipose tissue and the development of coronary heart disease, atrial fibrillation, and metabolic syndrome. According to echocardiography, epicardial adipose tissue thickness is a reliable predictor for the presence of high-risk atherosclerotic plaques in the coronary arteries. Adipose tissue volume can be measured with high accuracy using CT (manual, semi-automatic, and automatic methods).A number of studies prove that MRI can be used for assigned tasks. The current notion of the role of these adipose depots can potentially be used in assessing the risk of cardiovascular diseases. The literature review presented confirms that visceral adipose tissue of the heart has a direct effect on the myocardium and coronary arteries and can be quantified using echocardiography, CT and MRI