半自动感兴趣区检测算法在肾小球滤过率定量分析中的研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangfegnlin
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背景:肾小球滤过率(Glomerular Filtration Rate,GFR)是评价肾功能的一个重要指标。测定方法包括金标准—菊粉清除法,血浆法以及核医学法等。目前临床上大多采用非侵入式的放射性示踪剂标记的核医学方法做肾功能检查,并利用Gates法计算GFR。Gates法计算GFR需首先勾画肾脏感兴趣区(ROI),由于缺少足够成熟的计算机自动计算方法,实际应用中多根据临床经验手动勾画ROI,此种方法无客观数据支持、过程繁琐且可重复性低。特别是对于肾脏功能受损的情况,采集到功能图像分辨率降低,又增加医生准确手动勾画ROI的难度。目的:依据肾脏功能低下时采集到功能图像的特点,提出一种新颖的有针对性的半自动ROI检测算法。当肾脏功能受损,功能图像分辨率降低但肾区显像均匀且肾脏轮廓辨识度相对较高时,对肾脏SPECT动态成像检查时获得的功能图像直接利用半自动ROI检测算法进行分割。当肾脏功能受损严重导致肾区显像不均匀且肾脏轮廓辨识度较低时,借助CT检查采集到的肾脏解剖结构信息辅助获取SPECT合成图像上肾脏ROI。在得到肾脏ROI与本底ROI后结合Gates公式计算出GFR,从而得到一种简便易行、客观可靠且有针对性的患肾的功能评价方法。过程及方法:据Gates法,ROI需自合成图像上获取。研究中,药物注射后2~3分钟间示踪剂赋集累加的图像作为合成图像用于分割得到ROI。若肾功能轻度受损,利用SPECT半自动ROI检测的图像处理算法检测ROI。程序如下:首先,利用示踪剂分布随时间的变化,辅以图像形态学处理,包括标注连接分量以及图像形态学处理,去除合成图像上肝、胰和大血管等非感兴趣区;其次,利用强度对(intensity-pair)增强算法增加图像对比度;接着,应用基于边缘检测的阈值分割算法,分离出肾脏ROI以及本底ROI。若肾功能严重受损,功能图像肾区显影不全,则无法仅依靠SPECT功能图像检测到ROI,此时采用基于CT辅助的半自动肾脏ROI分割方法,借助CT图像所能提供的解剖结构信息手动辅助分割得到ROI。然后根据SPECT/CT匹配定位算法,完成从CT肾脏ROI到SPECT肾脏ROI映射;最后,利用Gates法计算出GFR。结果:以单侧肾功能(split renal function,SRF)小于50ml/min/1.73m2且肾区显像均匀为标准,从医院数据库中随机选取47例病人数据,采用本文提出的SPECT半自动ROI检测算法计算GFR,分析结果显示与参考标准相关性很高(r1=0.957,r2=0.951)且具有很好的一致性。另选取19例患者SRF低于30ml/min/1.73m2,采集到的图像经专家诊断为功能中到重度受损,肾区显像不均匀,准确勾画肾脏ROI轮廓难度较高。无法采用本文提出的SPECT半自动ROI检测方法,临床多手动勾画。此时采用本文提出的基于CT辅助的半自动ROI检测方法计算GFR,计算结果显示比仅依靠视觉观察SPECT图像手动勾画ROI具有更好的可重复性与一致性。且经具有丰富经验的临床医生评价,结果具有临床意义。结论:本研究提出一种有针对性的ROI检测方法计算GFR。依据肾脏的受损程度与功能成像效果的不同选取不同的研究对象并分别采用两种不同的ROI检测方法。结果显示此方法简便快捷,可重复性好,GFR计算结果准确度高,有很好的临床价值。
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