Para peneliti di Mayo Clinic telah menggabungkan CT detektor penghitungan foton (PCD) dengan pengurangan kebisingan berbasis pembelajaran mendalam untuk mencitrakan pasien dengan multiple myeloma. Teknik pencitraan baru ini menunjukkan deteksi penyakit tulang yang lebih unggul yang terkait dengan multiple myeloma dibandingkan dengan CT scan seluruh tubuh konvensional dosis rendah.
PCD CT bekerja dengan secara langsung mengubah foton sinar-X individu menjadi sinyal listrik. Hal ini memungkinkan penggunaan piksel detektor yang lebih kecil, sehingga meningkatkan resolusi spasial gambar dan meningkatkan deteksi lesi litik – area kerusakan tulang yang ditemukan pada sekitar 80% pasien multiple myeloma. Peningkatan ini dapat memberikan perbedaan dalam penentuan stadium penyakit, dan berpotensi berdampak pada pilihan terapi dan hasil akhir pasien.
Multiple myeloma adalah kanker sel plasma, sejenis sel darah putih. Sel-sel kanker myeloma tumbuh di luar kendali, menggantikan sel-sel plasma normal dan mencegahnya membuat antibodi untuk melawan infeksi. Pasien pada awalnya mungkin tidak menunjukkan gejala apa pun, atau mengembangkan multiple myeloma yang membara, suatu fase penyakit perantara yang ditandai dengan peningkatan signifikan dalam proliferasi sel plasma, namun tanpa kerusakan atau gejala organ apa pun. Multiple myeloma aktif dapat menyebabkan berbagai gejala, termasuk nyeri tulang, hiperkalsemia, insufisiensi ginjal, anemia dan/atau lesi tulang litik.
“Ketika lesi litik tunggal yang lebih besar dari 5 mm dapat dilihat pada CT, ini adalah peristiwa yang menentukan myeloma yang akan meningkatkan status pasien menjadi aktif dan memerlukan diskusi tentang memulai pengobatan,” kata peneliti utama. Francis Baffour.
“Pasien yang diduga menderita multiple myeloma menjalani serangkaian tes, termasuk biopsi sumsum tulang. Namun pengambilan sampel biopsi secara acak dari satu lokasi saja mungkin tidak dapat mendeteksi beban sebenarnya dari penyakit ini,” jelas Baffour. “Karena sensitivitas dan spesifisitasnya yang tinggi terhadap lesi tulang litik di seluruh tubuh, maka Kelompok Kerja Myeloma Internasional merekomendasikan CT seluruh tubuh dosis rendah sebagai tes pencitraan untuk mengevaluasi lesi tulang litik.”
Baffour dan rekannya berusaha membuktikan bahwa PCD CT, dikombinasikan dengan perangkat lunak denoising pembelajaran mendalam yang dikembangkan oleh tim Mayo, akan meningkatkan resolusi spasial yang cukup untuk meningkatkan diagnosis menggunakan dosis radiasi yang sama dengan CT scan detektor pengintegrasi energi konvensional (EID).
Penelitian tersebut, dilaporkan di Indonesia Radiologi, termasuk 27 pasien dewasa dengan stadium multiple myeloma yang berbeda. Peserta menjalani kedua jenis pemindaian pada hari yang sama: CT scan EID seluruh tubuh dengan dosis rendah; dan CT scan PCD dengan dosis radiasi yang sesuai (8 mSv untuk rata-rata orang dewasa). Para peneliti merekonstruksi gambar EID CT dan PCD CT pada ketebalan bagian 2 mm. Mereka juga merekonstruksi bagian gambar PCD CT yang lebih tipis 0.6 mm, yang dideteksi menggunakan jaringan saraf konvolusional.
Untuk membandingkan gambar 2 mm yang sesuai, dua ahli radiologi muskuloskeletal tidak mengetahui demografi pasien, jenis pemindai CT, dan protokol pemindaian secara independen mencetak gambar untuk fitur yang menentukan aktivitas myeloma. Ini termasuk: lesi litik pada kerangka; lesi jaringan lunak nodular hiperdens di rongga meduler; pelemahan lemak pada lesi myeloma; dan fraktur patologis.
Para peneliti melaporkan bahwa PCD CT menunjukkan kinerja yang unggul di seluruh penilaian visualisasi, dengan perbedaan terkuat diamati dalam melihat lesi tulang litik, lesi intramedulla, dan pelemahan lemak.
Empat minggu kemudian, ahli radiologi membandingkan gambar CT PCD 0.6 mm dengan gambar CT EID 2.0 mm. Untuk setiap pasien, mereka juga mencatat perubahan jumlah lesi litik yang terdeteksi dari rangkaian gambar sebelumnya. Gambar CT PCD bagian tipis sekali lagi menunjukkan peningkatan dalam melihat keempat kelainan patologis. Selain itu, para pembaca mengamati jumlah lesi litik yang lebih tinggi pada PCD CT dibandingkan dengan gambar EID CT pada 21 dari 27 peserta.
“Peningkatan jumlah lesi litik sangat menunjukkan perkembangan penyakit,” jelas Baffour. “Ketika pasien mengalami kemajuan, terapi dapat dimulai jika pasien sebelumnya tidak dirawat atau diubah jika pasien sedang menjalani terapi. Lesi litik melemahkan tulang dan, di beberapa lokasi, membuat pasien berisiko mengalami patah tulang.”
Baffour menunjukkan bahwa peningkatan resolusi spasial PCD CT memungkinkan visualisasi struktur kecil dan gambaran lebih rinci yang mungkin menunjukkan bahwa lesi sedang dalam proses penyembuhan atau telah diobati. “Misalnya, jika kita melihat suatu lesi telah mengembangkan tepi sklerotik atau memiliki kepadatan lemak internal baru padahal sebelumnya terdapat jaringan lunak, kita tahu bahwa pasien telah menjalani pengobatan,” jelasnya.
CT penghitung foton menjanjikan era baru pencitraan medis
Baffour menceritakan Dunia Fisika bahwa dia dan rekan-rekannya ingin mengamati kelompok pasien dengan berbagai kondisi prekursor multiple myeloma, untuk menentukan frekuensi lesi litik baru. Mereka juga ingin menyelidiki PCD CT pada kasus lain di mana protokol dosis rendah bermanfaat, misalnya untuk pasien anak atau hamil atau aplikasi skrining.
“Di Mayo Clinic, penelitian sedang dilakukan untuk menentukan seberapa rendah kita dapat menggunakan dosis pemindaian sambil tetap mendapatkan gambar diagnostik CT,” kata Baffour. “Ada banyak hal yang akan terjadi dan begitu banyak potensi CT detektor penghitungan foton dalam perawatan klinis.”
