Segmentazione della TC polmonare per identificare consolidamenti e aree di vetro macinato per l'assesment quantitativo della polmonite SARS-CoV

Summary

Lo scopo di questo protocollo è quello di fornire un modo efficiente in termini di tempo per segmentare i volumi di interesse sulle scansioni CT ad alta risoluzione da utilizzare per ulteriori analisi radiomiche.

Abstract

La segmentazione è un compito complesso, affrontato da radiologi e ricercatori mentre la radiomica e l'apprendimento automatico crescono di potenziale. Il processo può essere automatico, semiautomatico o manuale, il primo spesso non è sufficientemente preciso o facilmente riproducibile e l'ultimo richiede eccessivamente tempo quando coinvolge grandi distretti con acquisizioni ad alta risoluzione.

Una TAC ad alta risoluzione del torace è composta da centinaia di immagini, il che rende l'approccio manuale eccessivamente dispendioso in termini di tempo. Inoltre, le alterazioni parenchimali richiedono una valutazione esperta da discernere dall'aspetto normale; pertanto, un approccio semiautomatico al processo di segmentazione è, per quanto ne so, il più adatto quando si segmentano le polmonite, specialmente quando le loro caratteristiche sono ancora sconosciute.

Per gli studi condotti nel nostro istituto sull'imaging del COVID-19, abbiamo adottato 3D Slicer, un software freeware prodotto dall'Università di Harvard, e combinato la soglia con gli strumenti a pennello per ottenere una segmentazione rapida e precisa del polmone aerato, delle opacità del vetro macinato e dei consolidamenti. Quando si affrontano casi complessi, questo metodo richiede ancora una notevole quantità di tempo per adeguate regolazioni manuali, ma fornisce una media estremamente efficiente per definire segmenti da utilizzare per ulteriori analisi, come il calcolo della percentuale del parenchima polmonare interessato o l'analisi della trama delle aree di vetro macinato.

Introduction

Nell'anno in corso, il mondo sta affrontando un'emergenza sanitaria, la pandemia causata dal nuovo Coronavirus, Sars-CoV2. Anche se, fino ad oggi, molti aspetti riguardanti la fisiopatologia dell'infezione da COVID-19 non sono ancora chiari, condivide diverse caratteristiche con i suoi "antenati" SARS1 e MERS. In particolare, è stato dimostrato che le proteine del picco di virione interagiscono con l'enzima di conversione dell'angiotensina di tipo 2, un recettore ben rappresentato sulle cellule endoteliali alveolari, ma onnipresente nell'organismo umano, avendo così la potenzialità di dare sintomi sistemici¹.

Per la ....

Protocol

Questo protocollo segue le linee guida del comitato etico istituzionale per la ricerca umana.

1. Download delle immagini DICOM

1. Scarica le immagini DICOM e trasferiscile nella workstation dedicata alla segmentazione, con il software 3D installato. Se hai intenzione di lavorare su un personal computer, anonimizza i dati DICOM.

2. Importazione dello studio HRCT sul software 3D Slicer

1. Nella schermata di apertura del software (corrispondente alla sezione Welcome to Slicer del menu a discesa) selezionare Carica dati DICOM. In ....

Results

Il metodo proposto è stato perfezionato attraverso studi ed errori, testandolo su 117 pazienti affetti da polmonite da COVID-19 con un test rt-PCR positivo.

Dopo una breve curva di apprendimento, il tempo necessario per ottenere i segmenti può variare da 5 a 15 minuti, a seconda del modello di presentazione.

Come mostrato nella figura 1, il metodo produce segmenti precisi: questo può essere osservato notando l'esatta corrispondenza con l'HRCT. Il re.......

Discussion

La segmentazione rappresenta un passo fondamentale per l'esecuzione di moderni studi di radiologia quantitativa ed è necessaria per applicare tecniche di radiomica o analisi delle trame. I risultati patologici nei polmoni rappresentano uno dei più difficili da segmentare, per la mancanza di confini anatomici definiti e una piccola differenza nel valore di attenuazione rispetto alle aree sane.

Le immagini sorgente devono presentare un minimo di artefatti, se possibile, specialmente sulle aree p.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Scanner CT	General Electrics Healthcare	64-MDCT VCT lightSpeed	Lo scanner CT utilizzato per le acquisizioni HRCT Desktop
Computer	ThinkCentre		Il computer utilizzato per scaricare i file DICOM ed eseguire 3D Slicer