Automatische quantitative Analyse und Visualisierung peripherer Lungengefäße in pädiatrischen CT-Untersuchungen

Zielsetzung Die manuelle Messung und visuelle Erfassung von Gefäßdurchmessern/Volumina kleiner Gefäße, insbesondere bei Kindern, ist schwierig und fehleranfällig. Das Gefäßvolumen kann manuell nicht erfasst werden. Ziel: Vollautomatische Quantifizierung peripherer Lungengefäße am Beispiel von Kindern mit angeborenen Herzfehlern

Material und Methoden Eingeschlossen wurden 223 CT-Pulmonalisangiographien von pädiatrischen Patienten mit angeborenen Herzfehlern und mindestens 2 CT-Untersuchungen im Verlauf (Siemens Force, carekV 90, caredose 120, Schichtdicke: 1 mm, gewichtsadaptierte KM-Gabe). Post-Processing: 1. automatische Lungenlappen- und Lungengefäßsegmentierung mit „TotalSegmentator“, 2. Bestimmung der Gefäßdurchmesser/-volumina durch Berechnung der „local thickness“ mit morphologischen Operatoren (Distanztransformation der segmentierten Gefäße und Berechnung des Abstandes der Gefäßmittelachse zum segmentierten Gefäßrand). Für die visuelle Analyse wurde ein interaktives 3D-Modell des Lungengefäßbaums erstellt. Die Gefäßdurchmesser wurden durch eine Farbkodierung auf der Oberfläche des Gefäßmodells dargestellt. Lappenweise wurden Gefäßdurchmesser und -volumen in 4 getrennten Bereichen (Bereichsgrenzen: <3 mm, <5 mm, <10 mm und >=10 mm Durchmesser) gemessen. Serielle Gefäßmessungen wurden für jeden Lappen und für die gesamte Lunge mit dem paarweisen t-Test auf signifikante Unterschiede geprüft.

Ergebnisse Die automatische Gefäßquantifizierung erwies sich als sehr robust. 212 von 223 CT-Untersuchungen konnten vollautomatisch ausgewertet werden. Pro CT-Scan wurde der Durchmesser von durchschnittlich 24648 Gefäßabschnitten bestimmt (min: 1606 max: 103463). Während das absolute Gefäßvolumen in den seriellen CTs signifikant zunahm (p<0,0001), blieb der relative Anteil des Gefäßvolumens am Lungenvolumen nahezu konstant (12,7 ± 0,02%). Zwischen Lungenvolumen und Gefäßvolumen bestand eine sehr starke lineare Korrelation (Pearson r=0,97). Kleine Gefäßdurchmesser hatten den größten Anteil am Gefäßvolumen (< 3 mm: 47 ± 10,94%, 3 bis<5 mm: 39 ± 7,10%). Die Analyse nach Lappen zeigte mit Ausnahme des Mittellappens keine signifikanten Unterschiede im Gefäßvolumen und in der Durchmesserverteilung.

Schlussfolgerungen Die vollautomatische Bestimmung von Durchmesser und Volumen peripherer Lungengefäße ist robust und erlaubt die vollständige Quantifizierung von Gefäßen auch<3 mm in der gesamten Lunge.

Publikationsverlauf

Artikel online veröffentlicht:
12. April 2024