Strumento grafico semiautomatico per la misurazione del punteggio di calcio ponderato spazialmente dell'arteria coronaria da immagini di tomografia computerizzata cardiaca gated

Sommario

Questo video mostra l'uso di un nuovo strumento grafico per misurare il punteggio del calcio ponderato spazialmente (SWCS), un'alternativa al punteggio di Agatston, per quantificare la calcificazione delle arterie coronarie. Lo strumento grafico calcola SWCS in base ai dati delle immagini provenienti dalla tomografia computerizzata cardiaca gated e dai percorsi definiti dall'utente delle arterie coronarie.

Abstract

L'attuale standard per misurare la calcificazione delle arterie coronarie per determinare l'estensione dell'aterosclerosi è calcolando il punteggio di Agatston dalla tomografia computerizzata (TC). Tuttavia, il punteggio di Agatston non tiene conto dei valori dei pixel inferiori a 130 unità di Hounsfield (HU) e delle regioni di calcio inferiori a 1 mm². A causa di questa soglia, il punteggio non è sensibile alle piccole regioni debolmente attenuanti della deposizione di calcio e potrebbe non rilevare la microcalcificazione nascente. Una metrica proposta di recente, chiamata punteggio del calcio ponderato nello spazio (SWCS), utilizza anche la TC ma non include una soglia per l'HU e non richiede segnali elevati in pixel contigui. Pertanto, l'SWCS è sensibile ai depositi di calcio debolmente attenuanti e più piccoli e può migliorare la misurazione del rischio di malattia coronarica. Attualmente, l'SWCS è sottoutilizzato a causa della maggiore complessità computazionale. Per promuovere la traduzione del SWCS nella ricerca clinica e il calcolo affidabile e ripetibile del punteggio, lo scopo di questo studio è stato quello di sviluppare uno strumento grafico semiautomatico che calcoli sia il SWCS che il punteggio di Agatston. Il programma richiede scansioni TC cardiache con gate con un fantoccio di idrossiapatite di calcio nel campo visivo. Il fantasma consente di derivare una funzione di ponderazione, da cui viene regolato il peso di ciascun pixel, consentendo la mitigazione delle variazioni del segnale e la variabilità tra le scansioni. Con tutte e tre le viste anatomiche visibili contemporaneamente, l'utente traccia il decorso delle quattro arterie coronarie principali posizionando punti o regioni di interesse. Funzioni come lo scorrimento per ingrandire, il doppio clic per eliminare e la regolazione della luminosità/contrasto, insieme a una guida scritta in ogni passaggio, rendono il programma intuitivo e facile da usare. Una volta completato il tracciamento delle arterie, il programma genera rapporti, che includono i punteggi e le istantanee di qualsiasi calcio visibile. Il SWCS può rivelare la presenza di una malattia subclinica, che può essere utilizzata per l'intervento precoce e i cambiamenti dello stile di vita.

Introduzione

La misurazione della quantità di calcio all'interno delle arterie utilizzando la tomografia computerizzata (TC) è un metodo consolidato per valutare la gravità dell'aterosclerosi coronarica. Conoscere e quantificare l'estensione dell'aterosclerosi è fondamentale per determinare il rischio di future malattie coronariche 1,2,3,4. Il modo più comune per misurare il calcio nelle arterie coronarie è utilizzare il punteggio di Agatston⁵. Tuttavia, parte del calcolo del punteggio di Agatston si basa sull'intensità dei pixel ....

Protocollo

Questo studio è stato condotto con l'approvazione del Mount Sinai Institutional Review Board (HS-20-01011) e tutti i soggetti hanno dato il consenso informato scritto.

1. Preparazione prima di iniziare il protocollo

1. Per questo programma è necessaria una struttura di cartelle appropriata. Iniziare creando una cartella principale per il progetto in qualsiasi punto del computer facendo clic con il pulsante destro del mouse e selezionando l'opzione Nuova cartella nella directory dei file. Tutti i file DICOM di input e i risultati verranno archiviati in questa cartella principale.
   NOTA: Tutte le int....

Risultati

I risultati rappresentativi mostrati in questa sezione mostrano ciò che comporta l'uso corretto del programma. In questo caso, viene utilizzato come esempio un paziente con un punteggio di Agatston maggiore di zero. Come discusso in precedenza, i risultati all'interno della cartella dei metadati di un paziente conterranno fogli di calcolo sotto forma di file CSV, immagini sotto forma di file PNG e report sotto forma di file PDF, come mostrato nella Figura 5. Il numero di file PNG varia da ca.......

Discussione

Sebbene il protocollo per questo programma sia relativamente facile da seguire, ci sono alcuni passaggi critici necessari per un uso efficace e risultati affidabili. Prima di iniziare, è importante assicurarsi che i dati dei pazienti che verranno utilizzati in questo programma siano resi anonimi per garantire la riservatezza del paziente. La formattazione iniziale e la denominazione della cartella principale del progetto devono essere corrette affinché il programma riconosca la posizione in cui estrarre e posizionare i d.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Idrossiapatite di calcio	Sigma-Aldrich	289396-100G	Sospesa in resina EpoxAcast 690 per la creazione di fantocci
Scanner CT cardiaco clinico	Siemens	SOMATOM Force Dual Source	CT Utilizzato per le immagini sorgente; Qualsiasi TC cardiaca sarà sufficiente
EpoxAcast 690	Smooth-On	03641	Utilizzato per la creazione di fantocci
MATLAB	Mathworks	R2019a	Richiede Image Processing Toolbox e Statistics and Machine Learning Toolbox; Qualsiasi versione compatibile e in grado di eseguire gli script della versione R2019a è sufficiente
Standard Computer	N/A	N/A	sistema operativo macOS o Windows
syngo.via	Siemens	VB60A_HF04	Software commerciale utilizzato per il calcolo del punteggio Agatston per lo studio di convalida