Background: With dual-energy computed tomography (DECT) it is possible to quantify certain elements and tissues by their specific attenuation, which is dependent on the X-ray spectrum. This systematic review provides an overview of the suitability of DECT for fat quantification in clinical diagnostics compared to established methods, such as histology, magnetic resonance imaging (MRI) and single-energy computed tomography (SECT).
Method: Following a systematic literature search, studies which validated DECT fat quantification by other modalities were included. The methodological heterogeneity of all included studies was processed. The study results are presented and discussed according to the target organ and specifically for each modality of comparison.
Results: Heterogeneity of the study methodology was high. The DECT data was generated by sequential CT scans, fast-kVp-switching DECT, or dual-source DECT. All included studies focused on the suitability of DECT for the diagnosis of hepatic steatosis and for the determination of the bone marrow fat percentage and the influence of bone marrow fat on the measurement of bone mineral density. Fat quantification in the liver and bone marrow by DECT showed valid results compared to histology, MRI chemical shift relaxometry, magnetic resonance spectroscopy, and SECT. For determination of hepatic steatosis in contrast-enhanced CT images, DECT was clearly superior to SECT. The measurement of bone marrow fat percentage via DECT enabled the bone mineral density quantification more reliably.
Conclusion: DECT is an overall valid method for fat quantification in the liver and bone marrow. In contrast to SECT, it is especially advantageous to diagnose hepatic steatosis in contrast-enhanced CT examinations. In the bone marrow DECT fat quantification allows more valid quantification of bone mineral density than conventional methods. Complementary studies concerning DECT fat quantification by split-filter DECT or dual-layer spectral CT and further studies on other organ systems should be conducted.
Key points: · DECT fat quantification in the liver and bone marrow is reliable.. · DECT is clearly superior to SECT in contrast-enhanced CT images.. · DECT bone marrow fat quantification enables better bone mineral density determination.. · Complementary studies with split-filter DECT or dual-layer spectral CT as well as studies in other organ systems are recommended..
Citation format: · Molwitz I, Leiderer M, Özden C et al. Dual-Energy Computed Tomography for Fat Quantification in the Liver and Bone Marrow: A Literature Review. Fortschr Röntgenstr 2020; 192: 1137 - 1152.
Hintergrund: Mit der Dual-Energy-Computertomografie (DECT) ist es möglich, bestimmte Elemente und Gewebe durch ihre spezifische, vom Röntgenspektrum abhängige Abschwächung zu quantifizieren. Diese systematische Übersichtsarbeit bietet einen Überblick über den Einsatz der DECT zur Fettquantifizierung in der klinischen Diagnostik im Vergleich zu etablierten Verfahren wie der Histologie, Magnetresonanztomografie (MRT) oder Single-Energy-Computertomografie (SECT).
Methode: Nach systematischer Literaturrecherche wurden sämtliche Studien eingeschlossen, in denen Fettquantifizierung durch die DECT anhand von Vergleichsmodalitäten validiert wurde. Es erfolgte die Aufarbeitung der methodischen Heterogenität der eingeschlossenen Studien. Die Studienergebnisse wurden je Zielorgan und separat nach Vergleichsmodalitäten präsentiert und eingeordnet.
Ergebnisse: Es bestand eine hohe Heterogenität der Studienmethodik. Die DECT-Daten basierten auf sequenzieller Generierung, Fast-kVp-Switching-DECT oder Dual-Source-DECT. Die Studien behandelten sämtlich die Eignung der DECT zur Diagnostik der Steatosis hepatis oder zur Bestimmung des Knochenmarkfettanteils und dessen Einfluss auf die Messung der Knochenmineraldichte. Die DECT-Fettquantifizierung in Leber und Knochenmark kommt gegenüber der Histologie, MRT-Chemical-Shift-Relaxometrie, Magnetresonanzspektroskopie und SECT zu validen Ergebnissen. In kontrastmittelgestützten CT-Aufnahmen ist die DECT der SECT zur Diagnostik der Steatosis hepatis klar überlegen. Im Knochen ermöglicht die Bestimmung des Knochenmarkfettanteils über die DECT die zuverlässigere Bestimmung auch des Knochenmineralanteils.
Schlussfolgerung: Die DECT ist eine valide Methode zur Fettquantifizierung in Leber und Knochenmark und insbesondere für die Diagnostik der Steatosis hepatis in kontrastmittelgestützten CT-Untersuchungen gegenüber der SECT vorteilhaft. Die Korrektur der Knochenmineraldichte um den durch die DECT bestimmten Knochenmarkfettanteil gestattet eine exaktere Bestimmung der Knochenmineraldichte als konventionelle Methoden. Bei heterogener sowie fehlender Studienlage zur Split-Filter-DECT oder Dual-Layer-Spektral-CT besteht Bedarf an ergänzenden Arbeiten wie auch Potenzial für weitere Studien zur DECT-Fettquantifizierung in anderen Organsystemen.
Kernaussagen: · Die Fettquantifizierung in Leber und Knochenmark durch die DECT ist valide möglich.. · Die DECT-Fettquantifizierung ist der SECT in kontrastmittelgestützten Aufnahmen klar überlegen.. · Die DECT-Fettquantifizierung im Knochenmark erlaubt die exaktere Bestimmung der Knochenmineraldichte.. · Es besteht Potenzial für ergänzende Studien zur Dual-Layer-Spektral-CT, Split-Filter-DECT und DECT-Fettquantifizierung in anderen Organsystemen..
Zitierweise: · Molwitz I, Leiderer M, Özden C et al. Dual-Energy Computed Tomography for Fat Quantification in the Liver and Bone Marrow: A Literature Review. Fortschr Röntgenstr 2020; 192: 1137 – 1153.
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