Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Halvautomatisk grafisk værktøj til måling af koronararterie rumligt vægtet calciumscore fra gated hjertecomputertomografibilleder

Published: September 22, 2023 doi: 10.3791/65458

Summary

Denne video demonstrerer brugen af et nyt grafisk værktøj til måling af den rumligt vægtede calciumscore (SWCS), et alternativ til Agastton-scoren, til kvantificering af koronararterieforkalkning. Det grafiske værktøj beregner SWCS baseret på billeddata fra gated cardiac computertomografi og brugerdefinerede stier i kranspulsårerne.

Abstract

Den nuværende standard for måling af koronararterieforkalkning for at bestemme omfanget af aterosklerose er ved at beregne Agatston score fra computertomografi (CT). Agatston scoren ser dog bort fra pixelværdier mindre end 130 Hounsfield Units (HU) og calciumområder mindre end 1 mm2. På grund af denne tærskel er scoren ikke følsom over for små, svagt dæmpende områder med calciumaflejring og registrerer muligvis ikke spirende mikroforkalkning. En nyligt foreslået metrisk kaldet den rumligt vægtede calciumscore (SWCS) bruger også CT, men inkluderer ikke en tærskel for HU og kræver ikke forhøjede signaler i sammenhængende pixels. SWCS er således følsom over for svagt dæmpende, mindre calciumaflejringer og kan forbedre målingen af koronar hjertesygdomsrisiko. I øjeblikket er SWCS underudnyttet på grund af den ekstra beregningsmæssige kompleksitet. For at fremme oversættelse af SWCS til klinisk forskning og pålidelig, gentagelig beregning af scoren var formålet med denne undersøgelse at udvikle et halvautomatisk grafisk værktøj, der beregner både SWCS og Agatston score. Programmet kræver gated hjerte CT-scanninger med et calciumhydroxyapatitfantom, i synsfeltet. Fantomet giver mulighed for at udlede en vægtningsfunktion, hvorfra hver pixels vægt justeres, hvilket giver mulighed for at afbøde signalvariationer og variabilitet mellem scanninger. Med alle tre anatomiske visninger synlige samtidigt, sporer brugeren forløbet af de fire vigtigste koronararterier ved at placere punkter eller områder af interesse. Funktioner som scroll-to-zoom, dobbeltklik for at slette og lysstyrke/kontrastjustering sammen med skriftlig vejledning i hvert trin gør programmet brugervenligt og nemt at bruge. Når sporing arterierne er færdig, programmet genererer rapporter, som omfatter scoringer og snapshots af enhver synlig calcium. SWCS kan afsløre tilstedeværelsen af subklinisk sygdom, som kan anvendes til tidlig intervention og livsstilsændringer.

Introduction

Måling af mængden af calcium i arterierne ved hjælp af computertomografi (CT) er en etableret måde at vurdere sværhedsgraden af koronar aterosklerose. At kende og kvantificere omfanget af åreforkalkning er nøglen til at bestemme risikoen for fremtidig koronar hjertesygdom 1,2,3,4. Den mest almindelige måde at måle calcium i kranspulsårerne på er at bruge Agatston score5. En del af beregningen af Agatston score afhænger dog af intensiteten af de valgte pixels, målt i Hounsfield Units (HU). Pixels, der er mindre end 130 HU, medregnes ikke i beregningen. Tilsvarende tages forkalkninger med et areal mindre end 1 mm2 ikke i betragtning. På grund af disse tærskler er Agatston score ikke følsom over for små, svagt dæmpende foci for forkalkning, hvilket stadig kan være vigtigt for at afsløre tilstedeværelsen af subklinisk sygdom6.

En tidligere beskrevet metrik kaldet den rumligt vægtede calciumscore (SWCS) blev foreslået for at vurdere risikoen for aterosklerotisk plaque hos patienter med lave niveauer af forkalkning7. I modsætning til Agastton-scoren bruger SWCS ikke signaltærskel til at reducere virkningen af billedstøj. I stedet gør den brug af et fantom-et objekt med kendte koncentrationer af calciumhydroxyapatit (CHA) placeret på deltageren, så det er i scanningens synsfelt. Her blev et fantom, med 0 mg/ml, 50 mg/ml, 100 mg/ml og 200 mg/ml CHA anvendt under udviklingen; I den nuværende implementering af det grafiske værktøj kræves dog kun 0 mg/ml og 100 mg/ml sektionerne. Fantomet bruges til at oprette en scanningsspecifik vægtningsfunktion, som derefter bruges til at veje hver af de brugervalgte pixels såvel som dens naboer. Pixels med tilstødende pixels, der har et højt dæmpningsniveau, får mere vægt end dem, der er omgivet af pixels med lavere dæmpningsniveauer. Denne proces gør SWCS tolerant over for støj og sammenlignelig fra scanning til scanning8. SWCS er kontinuerlig og producerer en score, selv når der er lave niveauer af forkalkning, hvilket giver mulighed for kvantificering af omfanget af aterosklerose, når Agatston score er nul. Ved at tillade evaluering af mikroforkalkning, selv når Agasston-scoren er nul, kan SWCS være vigtig for at afsløre tilstedeværelsen af subklinisk sygdom. Dette kan give en bedre forståelse af de genetiske, miljømæssige og andre risikofaktorer i åreforkalkning 9,10. En tidligere undersøgelse, der undersøgte personer med en Agatston score på nul ved baseline og ikke-nul ved en opfølgning ca. 15 år senere, observerede, at de med en højere SWCS ved baseline havde en højere koronar hjertesygdom (CHD) hændelsesrate. SWCS' prædiktive styrke er særlig vigtig i yngre populationer, hvor påvisning og overvågning af resterende risici på lang sigt kan være nyttig6.

Her præsenteres et halvautomatisk værktøj til beregning af SWCS sammen med Agastston score. Værktøjet bruger en grafisk brugergrænseflade, der kører på et kompatibelt programmeringssprog. Brugeren er i stand til at interagere med billederne for at generere en endelig serie rapporter, som omfatter de to calciumscorer. For at starte vælger brugeren en sag eller en række DICOM-filer (Digital Imaging and Communications in Medicine), der skal indtastes i programmet. Disse billeder skal være åndedrættet, elektrokardiogram-gated CT-scanninger, der kun erhverves under diastol for at undgå åndedræts- og hjertebevægelser. Mens programmet er operationelt med alle hjerte-CT-billeder, skal kildebillederne opfylde de mindste retningslinjer for klinisk calciumscoring11,12 for at producere meningsfulde resultater. Til reference anvendes en skivetykkelse på 3 mm, maksimal rørspænding på 100 kVp, gennemsnitlig CT-dosisindeks-vol på 1,19 mGy og billedopløsning på 512 x 512 pixels i undersøgelsen her. Alle billeder, der ikke er 512 x 512 pixel, ændres automatisk i programmet for at sikre tilstrækkelig og ensartet opløsning af små områder med forkalkning. Når billederne er indlæst, kan brugeren se dem i aksial, sagittal og koronal visning. Man kan derefter justere lysstyrken og kontrasten af billederne for bedre visualisering, før man vælger 0 mg / ml og 100 mg / ml sektioner af fantomet. Dernæst kan brugeren spore hver af de fire koronararterier - venstre forreste nedadgående (LAD), venstre koronararterie (LCA), venstre circumflex (LCX) og højre koronararterie (RCA) - ved at placere enten et punkt, en region af interesse (ROI) eller en kombination af begge for at muliggøre et grundigt valg af en arteries pixels, uanset hvordan arterien vises i det aksiale plan. Brugeren kan slette og erstatte eller gentegne point og ROI'er efter behov. Hvis du klikker på knappen SWCS, genereres de endelige rapporter. Sager gemmes automatisk, så billeder sammen med punkter og ROI'er kan genindlæses på et senere tidspunkt. Skriftlige instruktioner er også tilgængelige på hvert punkt, mens du bruger programmet, hvilket gør programmet nemt at bruge.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne undersøgelse blev udført med godkendelse fra Mount Sinai Institutional Review Board (HS-20-01011), og alle forsøgspersoner gav skriftligt informeret samtykke.

1. Forberedelse inden protokollen påbegyndes

  1. Passende mappestruktur er nødvendig for dette program. Start med at oprette en hovedmappe til projektet hvor som helst på computeren ved at højreklikke og vælge indstillingen Ny mappe i filmappen. Alle input DICOM-filer og resultater gemmes i denne hovedmappe.
    BEMÆRK: Alle DICOM-headere, der kræves af dette program, er standard. Derfor kan programmet oversættes på tværs af scannerplatforme.
  2. I denne hovedmappe skal du oprette to nye mapper ved at højreklikke og vælge indstillingen Ny mappe to gange.
  3. Omdøb den første af disse to mapper for at gøre det indlysende, at den gemmer rådata (f.eks. Original_Data) ved at højreklikke på den og vælge indstillingen Omdøb .
    1. Opret en ny mappe til en given patient i denne Original_Data mappe ved at højreklikke og vælge indstillingen Ny mappe . Omdøb det som en anonymiseret patientidentifikator ved at højreklikke på mappen og vælge indstillingen Omdøb . Importer kun hele sættet af rå DICOM-filer for denne patient til denne mappe.
    2. Gentag trin 1.3.1 for alle de patienter, der skal analyseres i programmet.
  4. Omdøb den anden af disse to mapper som Meta_Data til lagring af resultater ved at højreklikke på den og vælge Omdøb mulighed. Denne mappe vil være tom, indtil programmet køres, og resultaterne genereres.
  5. Download programfilen (supplerende fil 1) og omslagsbilledet (supplerende fil 2), og flyt dem fra downloadmappen til hovedprojektmappen ved at trække og slippe. Den endelige opsætning af projektmappen skal ligne figur 1.

Figure 1
Figur 1: Format af hovedprojektmappe. Denne figur viser, hvordan projektets hovedmappe skal struktureres og formateres for korrekt brug af programmet. Klik her for at se en større version af denne figur.

2. Start af programmet

  1. Åbn programmets kode ved at dobbeltklikke på filen i projektets hovedmappe. Dette åbner softwaren og viser programmets kode.
  2. Gå ind i editorvinduet ved at enkeltklikke hvor som helst på det. Klik på den grønne Kør-knap i det øverste bånd på editorfanen for at starte programmet. Det oprindelige programvindue, efter åbning, skal ligne billedet i figur 2.
    BEMÆRK: Skriftlige instruktioner om de forventede handlinger fra brugeren og forløbet af resultatgenerering vises nederst til venstre i løbet af brugen af programmet.
  3. Klik på knappen Åbn DICOM i nederste venstre hjørne. Dette åbner filmappen.
  4. Naviger til projektets hovedmappe, mappen, der indeholder de oprindelige data, og til en patient, der skal analyseres. Enkeltklik på patientens mappe, så den fremhæves, og klik på Åbn.
  5. Billederne vises nu i tre visninger: aksial, sagittal og koronal. Hvis du holder markøren over og ruller i en bestemt visning, gennemgås udsnittene i den visning. Trådkorset i hver visning viser markørens placering på det pågældende tidspunkt. Juster lysstyrken og kontrasten i nederste højre område af programmet ved at skubbe bjælkerne, som i figur 3.

Figure 2
Figur 2: Indledende programvindue. Programmet, når det oprindeligt blev lanceret, har knapperne lagt ud sammen med et kunstbillede. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Grafisk brugergrænseflade (GUI). Når billederne er indlæst, viser programmets GUI tre anatomiske visninger af billederne sammen med trådkors på hver visning, der repræsenterer markøren. Klik her for at se en større version af denne figur.

3. Analyse af koronararterieforkalkning

  1. Når du er klar til at begynde at analysere, skal du klikke på knappen 0 mg/ml Phantom . Hold markøren over den aksiale visning, og rul op eller ned, indtil fantomets 0 mg/ml sektion er synlig.
  2. Flyt markøren til midten af fantomet 0 mg/ml i den aksiale visning. Nu, uden at flytte markøren, skal du observere trådkorset i sagittal og koronal visning.
  3. Rul langsomt op og ned et par skiver, indtil trådkorset i alle tre visninger er i midten af 0 mg / ml fantomet. Enkeltklik for at placere et gitter med punkter på 10 x 10 på det aktuelle udsnit og dets to tilstødende udsnit. Hvis du gør det, vises en rød klynge af cirkler i den aksiale visning, og en kolonne med tre punkter vises i sagittale og koronale visninger. Disse punkter vil blive brugt til beregning af vægtningsfunktionen.
  4. Gentag trin 3.1-3.3 for fantomet på 100 mg/ml.
  5. Hvis et fantombillede ikke er tilgængeligt eller er ubrugeligt på grund af kvalitetsproblemer, skal du klikke på knappen Intet fantombillede for at få en samling af 10 eksempelfantomer og den tilsvarende vægtningsfunktion, der skal bruges.
  6. Når du er færdig med at vælge fantomerne, skal du begynde at spore hver af de fire kranspulsårer ved at klikke på en af arterieknapperne - LAD, LCA, LCX eller RCA.
  7. Hold markøren over den aksiale visning, og rul for at navigere til enten den proksimale eller distale ende af den valgte arterie. Overhold formen af arterien i denne skive.
  8. Hvis arteriens form er cirkulær i det aksiale billede af denne skive og højst 5 mm i diameter, skal du følge disse undertrin. Hvis det ikke er cirkulært, skal du gå videre til trin 3.9.
    1. Placer et punkt på arterien ved at enkeltklikke på midten af arterien i den aksiale visning. Det placerede punkt vises med en cirkel, der er 5 mm i diameter. Hvis arterien ikke passer ind i cirklen, skal du slette den ved at dobbeltklikke på den og gå videre til trin 3.9 for at tegne en ROI. Pointen vises også i sagittale og koronale synspunkter.
    2. Hvis arterien er lettere at visualisere i sagittal eller koronal visning, skal du placere et punkt der i stedet. Sørg for, at den flugter med midten af arterien i den aksiale visning.
    3. Hvis et placeret punkt er utilsigtet eller ikke er optimalt, kan det slettes ved hurtigt at dobbeltklikke på det i en af de tre visninger. Teksten i nederste venstre område giver en meddelelse om, at punktet er blevet slettet.
  9. Hvis formen af arterien ikke er cirkulær i det aksiale plan, skal du følge nedenstående trin.
    1. Mens du sikrer, at den ønskede aksiale skive er synlig, skal du klikke på knappen Tegn ROI. I pop op-vinduet skal du rulle for at zoome ind / ud og begynde at enkeltklikke rundt om arterien for at spore den, som i figur 4.
      BEMÆRK: ROI'er, i modsætning til punkter, kan kun placeres i den aksiale visning.
    2. Mens ROI stadig er åben, kan backspace-tasten bruges til at slette det forrige punkt, der er placeret i sporingen af arterien. For at lukke ROI skal du enten dobbeltklikke på, hvor det sidste punkt skal placeres, eller dobbeltklikke på det første punkt, der er placeret.
    3. Juster det lukkede investeringsafkast yderligere, og finjuster ved at trække i investeringsafkastets perimeterpunkter eller dobbeltklikke på omkredsen af et investeringsafkast for at tilføje et punkt.
    4. Når ROI er lukket, vises to knapper nederst i pop op-vinduet: Lås ind og Tegn ROI igen. Hvis investeringsafkastet skal tegnes om, skal du klikke på knappen Gentag investeringsafkast for at rydde det aktuelle og tegne et nyt.
    5. Når du er tilfreds med det aktuelle investeringsafkast, skal du klikke på knappen Lås i og lukke pop op-vinduet ved at klikke på den røde knap i øverste venstre hjørne (Mac) eller X-knappen i øverste højre hjørne (pc) i pop op-vinduet.
    6. Et investeringsafkast kan slettes, selv når det er låst fast, ved at dobbeltklikke på et af perimeterpunkterne i den aksiale visning af hovedprogramvinduet (ikke pop op-vinduet).

Figure 4
Figur 4: Tegn ROI-funktion. Når indstillingen Tegn investeringsafkast er valgt, vises et pop op-vindue med det aktuelle aksiale udsnit. Den gule viser et investeringsafkast, der tidligere blev tegnet på dette udsnit. Klik her for at se en større version af denne figur.

  1. Rul op eller ned en skive i den aksiale visning, og gentag trin 3.8-3.9, indtil slutningen af den valgte arterie er nået. Når du er færdig, skal du klikke på den færdige arteries knap for at gennemgå sporingen af arterien og sikre, at der ikke blev placeret utilsigtede punkter.
    BEMÆRK: Mere end et punkt eller ROI kan placeres på en given aksial skive. Ekstra linjer, der forbinder to investeringsafkast på et udsnit, kan ignoreres. Hvis nogen skiver for en given arterie ikke er mærket, vises en fejlmeddelelse. Luk meddelelsen, og mærk det eller de glemte udsnit.
  2. Gå videre til den næste af de fire arterier og gentag trin 3.6-3.10.
  3. Når alle fire arterier er blevet sporet, skal du klikke på SWCS-knappen i nederste højre hjørne for at generere resultaterne. Det nederste venstre område viser fremskridtene og viser "Udført behandling", når du er færdig. Luk programvinduet ved at klikke på den røde knap i øverste venstre hjørne (Mac) eller X-knappen i øverste højre hjørne (PC).

4. Adgang til resultaterne

  1. For at få adgang til resultaterne for den netop analyserede sag skal du åbne filmappen og navigere til projektets hovedmappe. Gå ind i Meta_Data-mappen, og bemærk, at der er vist en ny mappe med samme navn som den originale datamappe for det pågældende emne.
  2. I denne mappe vil der være tre typer dokumenter: CSV'er, PNG'er og PDF-filer. Gennemse PDF-filerne for at få den endelige SWCS- og Agatston-score for sagen samt den anvendte vægtningsfunktion.
    BEMÆRK: CSV'erne gemmer koordinaterne for de forskellige punkter/ROI'er, der placeres, når dette emne analyseres. Hvis du har disse CSV'er, kan dette motivs billeder genåbnes i programmet på en senere dag og få de tidligere punkter/ROI'er vist automatisk. Eventuelle ændringer af sagen, når den åbnes igen, afspejles automatisk i CSV-filerne.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De repræsentative resultater, der vises i dette afsnit, viser, hvad vellykket brug af programmet indebærer. Her bruges en patient med en Agatston score større end nul som et eksempel. Som diskuteret tidligere vil resultaterne i en patients metadatamappe have regneark i form af CSV-filer, billeder i form af PNG-filer og rapporter i form af PDF-filer, som vist i figur 5. Antallet af PNG-filer varierer fra sag til sag, da kun snapshots af udvalgte pixels med mærkbart calcium (HU > 130) er inkluderet. Der er også billeder af vægtningsfunktionen, fantomet og banen for punkter / ROI'er for hver arterie i 3D-rum. Disse billeder vises i rapporterne. Der er en rapport for hver arterie analyseret. Rapporterne giver SWCS og Agatston score, vægtningsfunktionen, punkt / ROI-bane og eventuelle snapshots af fantomet og arterien. En rapport med de samlede scorer er også inkluderet og har kun scorerne og vægtningsfunktionen. Figur 6 viser, hvordan den første side i LCX-rapporten ser ud i denne sag, mens figur 7 viser repræsentative billeder af punkternes/ROI'ernes banegraf, fantomsnapshottet og et mærkbart calciumsnapshot.

For at validere programmets beregning af Agatston score blev der udført en valideringsundersøgelse, der sammenlignede programmets output med kommercielt tilgængelig software. I alt 10 tilfælde, der vides at have calcium i kranspulsårerne, blev analyseret af to billedanalytikere separat på både programmet og den kommercielle software. Tilfælde med calcium til stede i arterierne blev brugt til at undgå Agatston score på nul, hvilket ikke ville være nyttigt til sammenligningsformål. Den samlede Agatston score (summen af Agatston score fra hver arterie) fra begge værktøjer blev indsamlet for de 10 tilfælde og analyseret på et Bland-Altman plot (figur 8). Konfidensintervallet på 95 % var ± 17 procentpoint fra gennemsnittet.

Figure 5
Figur 5: Indhold af resultatmappen. Metadatamappen for en given patient har de viste CSV-, PNG- og PDF-filer, hvis programmet bruges korrekt. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 6
Figur 6: LCX-rapport. Dette eksempel viser, hvordan den første side i en rapport skal se ud. SWCS- og Agastton-scoren vises med rødt sammen med omfanget af forkalkning - antallet af udsnit, der er inkluderet i beregningen af Agatston-scoren. Den fantomafledte vægtningsfunktion vises også, som viser en given pixels vægt i henhold til dens dæmpningsniveau. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 7
Figur 7: Forskellige PNG'er. Rapporten for hver arterie indeholder A) en graf, der viser banen for de mærkede punkter / ROI'er, B) et øjebliksbillede af fantomet og C) et eller flere snapshots af mærkbart calcium, hvis nogen. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 8
Figur 8: Validering af program Agatston score. Dette Bland-Altman-plot viser den procentvise forskel mellem Agatston score opnået fra programmet versus den, der opnås fra den kommercielle software i 10 tilfælde, der vides at have calcium i en eller flere kranspulsårer. Klik her for at se en større version af denne figur.

Supplerende fil 1: SWCS-kode. Denne fil indeholder programmets kode, der skal køres til SWCS-måling. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende fil 2: Lamprocapnos spectabilis. Dette er det kunstbillede, der vises i hovedprogramvinduet, da det oprindeligt blev lanceret. Klik her for at downloade denne fil.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Mens protokollen for dette program er relativt let at følge, er der et par kritiske trin, der er nødvendige for vellykket brug og pålidelige resultater. Før du starter, er det vigtigt at sikre, at de patientdata, der vil blive brugt i dette program, anonymiseres for at sikre patientens fortrolighed. Den indledende formatering og navngivning af projektets hovedmappe skal være korrekt, for at programmet kan genkende, hvor data skal trækkes og placeres. Forkert navngivning og / eller placering af mapper, især den Meta_Data mappe, fører til fejl i programmet. Hvis du ikke inkluderer omslagsbilledet i projektets mappe, fører det også til programmets manglende evne til at køre, da det specifikt ser efter billedet. Det er også vigtigt at sikre, at det sande centrum for hvert fantomer vælges ved at kontrollere alle tre visninger. Dette sikrer, at nøjagtige punkter trækkes fra ikke kun skiven, hvor punktet er placeret, men også skiverne over og under. Hvis du placerer et punkt for højt oppe eller for langt nede i fantomet, kan det resultere i, at punkter med tom plads eller luft bruges i beregningen af vægtningsfunktionen. Endelig er det vigtigt at lukke programvinduet, når hver sag er færdig med at køre. For at analysere en anden patients billeder genstartes programmet ved at klikke på knappen Kør . Dette sikrer korrekt billedvisning i programvinduet.

Da størstedelen af den præsenterede metode er softwarebaseret, involverer fejlfinding hovedsageligt kontrol af input til programmet. Som nævnt før er mappeformatering og navngivning kritisk og bør være den første ting at kontrollere, når du løber ind i fejl. En anden simpel kontrol er at sikre, at omslagsbilledet er på det rigtige sted. Man skal også være sikker på, at kun DICOM-filer indtastes i programmet; Enhver anden filtype i patientens originale datamappe vil føre til fejl. En anden, mindre almindelig årsag til fejl i programmet er ikke at have de korrekte værktøjskasser downloadet til det valgte programmeringssprog, der er nødvendigt for DICOM-behandling og nogle matematiske beregninger. For fejl, der ikke forklares her, er det nyttigt at bruge softwarens hjælpecenter til at forklare fejl, der findes i kommandovinduet.

Selvom denne metode er effektiv og vellykket til at opnå en nøjagtig SWCS, er der nogle begrænsninger for programmet. Afhængigheden af mappestruktur og opsætning begrænser, hvordan en bruger kan gemme projektdata, indtil de endelige rapporter genereres. Dette kan kræve nogle justeringer, hvis brugeren ikke er vant til den mappestruktur, der kræves. En anden begrænsning falder inden for selve programmet. Evnen til kun at placere enkeltpunkter eller frie ROI'er og skulle mærke alle skiver for hver arterie begrænser, hvor hurtigt arterier kan spores. Handlingen med at skulle lukke hvert pop op-vindue efter tegning af et investeringsafkast øger også den tid, der bruges på at analysere hver enkelt sag. På trods af disse begrænsninger er denne metode til generering af SWCS imidlertid effektiv og let at lære.

Den præsenterede metode er signifikant på grund af dens nye karakter. Mens metoden til beregning af SWCS er blevet grundigt beskrevet af andre7, findes der ikke i øjeblikket et program, der beregner både SWCS- og Agatston-scoren halvautomatisk. Det faktum, at dette program beregner begge scoringer, sparer tid for brugeren ved at skære det ekstra trin ud ved at bruge et andet program til at få Agatston score. Da vigtigheden af at kvantificere lave niveauer af forkalkning fortsætter med at vokse6, vil behovet for et program, der kan generere SWCS, også vokse. Dette program vil primært være nyttigt inden for kardiologi, da SWCS hjælper med bedre at forstå risikofaktorerne forbundet med aterosklerose.

Afslutningsvis er der implementeret et nyt værktøj til beregning af SWCS- og Agatston-scoren, hvor Agatston-scoren er valideret mod et uafhængigt værktøj. Værktøjet vil gøre det muligt at foretage en robust beregning af SWCS i fremtidige undersøgelser af flere brugere for at fremme forståelsen og påvisningen af subklinisk koronar hjertesygdom.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen interessekonflikter at oplyse.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af NIH-bevilling R01ES029967.

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. O'Malley, P. G., Taylor, A. J., Jackson, J. L., Doherty, T. M., Detrano, R. C. Prognostic value of coronary electron-bean computed tomography for coronary heart disease events in asymptomatic populations. The American Journal of Cardiology. 85 (8), 945-948 (2000).
  2. Budoff, M. J., et al. Assessment of coronary artery disease by cardiac computed tomography. Circulation. 114 (16), 1761-1791 (2006).
  3. Rumberger, J. A., Simons, D. B., Fitzpatrick, L. A., Sheedy, P. F., Schwartz, R. S. Coronary artery calcium area by electron-beam computed tomography and coronary atherosclerotic plaque area. Circulation. 92 (8), 2157-2162 (1995).
  4. Mautner, G. C., et al. Coronary artery calcification: assessment with electron beam CT and histomorphometric correlation. Radiology. 192 (3), 619-623 (1994).
  5. Agatston, A. S., et al. Quantification of coronary artery calcium using ultrafast computed tomography. Journal of the American College of Cardiology. 15 (4), 827-832 (1990).
  6. Shea, S., et al. Spatially weighted coronary artery calcium score and coronary heart disease events in the multi-ethnic study of atherosclerosis. Circulation: Cardiovascular Imaging. 14 (1), e011981 (2021).
  7. Liang, C. J., Budoff, M. J., Kaufman, J. D., Kronmal, R. A., Brown, E. R. An alternative method for quantifying coronary artery calcification: the multi-ethnic study of atherosclerosis (MESA). BMC Medical Imaging. 12, 14 (2012).
  8. McCollough, C. H., et al. Coronary artery calcium: a multi-institutional, multimanufacturer international standard for quantification at cardiac CT. Radiology. 243 (2), 527-538 (2007).
  9. Detrano, R., et al. Coronary calcium as a predictor of coronary events in four racial or ethnic groups. The New England Journal of Medicine. 358 (13), 1336-1345 (2008).
  10. Budoff, M., et al. Cardiovascular events with absent or minimal coronary calcification: The Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA). American Heart Journal. 158 (4), 554-561 (2009).
  11. Hecht, H. S., et al. 2016 SCCT/STR guidelines for coronary artery calcium scoring of noncontrast noncardiac chest CT scans: A report of the Society of Cardiovascular Computed Tomography and Society of Thoracic Radiology. Journal of Cardiovascular Computed Tomography. 11 (1), 74-84 (2017).
  12. American College of Radiology. ACR-NASCI-SPR practice parameter for the performance and interpretation of cardiac computed tomography (CT). American College of Radiology. , (2021).

Tags

Halvautomatisk grafisk værktøj Måling Koronararterie Rumligt vægtet calciumscore Gated Cardiac Computed Tomography Images Agatston Score Aterosklerose Pixelværdier Hounsfield Units (HU) Calciumregioner Mikroforkalkning Rumligt vægtet calciumscore (SWCS) Svagt dæmpende regioner Calciumaflejring Koronar hjertesygdomsrisiko Computational Complexity Klinisk forskning Repeterbar beregning Program Calciumhydroxyapatitfantom Vægtningsfunktion Signal Variation
Halvautomatisk grafisk værktøj til måling af koronararterie rumligt vægtet calciumscore fra gated hjertecomputertomografibilleder
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Patel, H. J., Kaufman, A. E.,More

Patel, H. J., Kaufman, A. E., Pereañez, M., Soultanidis, G., Ramachandran, S., Naidu, S., Mani, V., Fayad, Z. A., Robson, P. M. Semi-Automatic Graphical Tool for Measuring Coronary Artery Spatially Weighted Calcium Score from Gated Cardiac Computed Tomography Images. J. Vis. Exp. (199), e65458, doi:10.3791/65458 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter