用于从门控心脏计算机断层扫描图像测量冠状动脉空间加权钙评分的半自动图形工具

摘要

该视频演示了使用一种新型图形工具来测量空间加权钙评分 （SWCS），这是 Agatston 评分的替代方法，用于量化冠状动脉钙化。图形工具根据门控心脏计算机断层扫描的图像数据和用户定义的冠状动脉路径计算 SWCS。

摘要

目前测量冠状动脉钙化以确定动脉粥样硬化程度的标准是通过计算机断层扫描 （CT） 计算 Agatston 评分。但是，Agatston 分数忽略小于 130 Hounsfield 单位 （胡） 的像素值和小于 1 mm² 的钙区域。由于这种阈值，评分对钙沉积的小、弱衰减区域不敏感，并且可能无法检测到新生的微钙化。最近提出的一种称为空间加权钙评分（SWCS）的指标也利用了CT，但不包括胡的阈值，也不需要连续像素中的信号升高。因此，SWCS 对衰减较弱、钙沉积量较小的敏感性，并可能改善冠心病风险的测量。目前，由于计算复杂性增加，SWCS未得到充分利用。为了促进 SWCS 向临床研究的转化和可靠、可重复的分数计算，本研究的目的是开发一种计算 SWCS 和 Agatston 分数的半自动图形工具。该计划需要在视野中使用羟基磷灰石钙模型进行门控心脏 CT 扫描。该模型允许导出一个加权函数，从中调整每个像素的权重，从而减轻信号变化和扫描之间的可变性。在同时看到所有三个解剖视图的情况下，用户通过放置感兴趣的点或区域来追踪四个主要冠状动脉的路线。滚动缩放、双击删除和亮度/对比度调整等功能，以及每一步的书面指导，使该程序用户友好且易于使用。一旦追踪动脉完成，程序就会生成报告，其中包括任何可见钙的分数和快照。SWCS 可能揭示亚临床疾病的存在，可用于早期干预和生活方式改变。

引言

使用计算机断层扫描 （CT） 测量动脉内的钙含量是评估冠状动脉粥样硬化严重程度的既定方法。了解和量化动脉粥样硬化的程度是确定未来冠心病风险的关键 1,2,3,4。测量冠状动脉钙的最常见方法是使用 Agatston 评分⁵。但是，Agatston 分数计算的一部分依赖于所选像素的强度，以 Hounsfield 单位 （胡） 测量。计算中不考虑任何小于 130 胡 的像素。同样，不考虑面积小于 1 mm² 的钙化。由于这些阈值，Agatston 评分对小的、弱衰减的钙化病灶不敏感，这可能对于揭示亚临床疾病的存在仍然很重要⁶.

提出了一种先前描述的称为空间加权钙评分 （SWCS） 的指标，用于评估低水平钙化患者发生动脉粥样硬化斑块的风险⁷。与Agatston评分不同，SWCS不使用信号阈值来减少图像噪声的影响。取而代之的是，它利用一个具有已知浓度的羟基磷灰石钙 （CHA） 的幻影物体放置在参与者身上，使其处于扫描的视野中。在这里，在显影过程中使用了具有 0 mg/m....

研究方案

本研究是在西奈山机构审查委员会 （HS-20-01011） 的批准下进行的，所有受试者都给予了书面知情同意书。

1. 开始实验方案前的准备工作

1. 此程序需要适当的文件夹结构。首先，右键单击并选择文件目录中的“新建文件夹”选项，在计算机上的任何位置为项目创建主 文件夹 。所有输入的DICOM文件和结果都将存储在此主文件夹中。
   注意： 此程序所需的所有 DICOM 标头均为标准。因此，该程序可以跨扫描仪平台进行翻译。
2. 在此主文件夹中，通过右键单击并选择 “新建 文件夹”选项两次来创建两个新文件夹。
3. 重命名这两个文件夹中的第一个文件夹，通过右键单击它并选择 “重命名 ”选项，使其明显存储原始数据（例如，Original_Data）。
   1. 通过右键单击并选择“新建文件夹”选项，在此Original_Data文件夹中为给定患者创建一个新 文件夹 。通过右键单击文件夹并选择“重命名”选项，将其 重命名 为匿名患者标识符。仅将该患者的完整原始 DICOM 文件集导入此文件夹。
   2. 对程序中要分析的所有患者重复步骤 1.3.1。
4. 右键单击这两个文件夹中的第二....

讨论

虽然该程序的协议相对容易遵循，但有几个关键步骤是成功使用和可靠结果所必需的。在开始之前，重要的是要确保将在此计划中使用的患者数据是匿名的，以确保患者的机密性。项目主文件夹的初始格式和命名必须正确，程序才能识别提取和放置数据的位置。不正确的文件夹命名和/或放置，尤其是Meta_Data文件夹，会导致程序中出现错误。在项目的文件夹中不包括封面图像也会导致程序无法运行.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Calcium Hydroxyapatite	Sigma-Aldrich	289396-100G	Suspended in EpoxAcast 690 resin for phantom creation
Clinical Cardiac CT Scanner	Siemens	SOMATOM Force Dual Source CT	Used for the source images; Any cardiac CT will be sufficient
EpoxAcast 690	Smooth-On	03641	Used for phantom creation
MATLAB	Mathworks	R2019a	Requires Image Processing Toolbox and Statistics and Machine Learning Toolbox; Any version compatible with and able to run version R2019a scripts is sufficient
Standard Computer	N/A	N/A	macOS or Windows operating system
syngo.via	Siemens	VB60A_HF04	Commercial software used for computing Agatston score for validation study