Attenuation Profile Matching: An accurate and scan parameter-robust method for measurement of small airway dimensions in low-dose CT scans

Abstract

내경이 2~3mm미만인 작은 기도의 치수는 천식 및 만성 폐색종(COPD)과 같은 폐 질병을 평가하기 위한 중요한 생체 지표이나, CT 시스템의 해상도의 한계는 소기도 치수를 결정하는 데 방해요인이 되었다. 본 연구에서는, 작은 기도 치수와 강력한 CT스캔 파라미터를 정확하게 결정할 수 있는 새로운 방법인 감쇠 프로필 매칭 방법을 제공한다.<br/> 폐 기도의 감쇠 프로파일을 생성하기 위해, 다양한 벽 두께에 따른 수치 폐 기도 모델을 생성하고, CT시스템에서 획득한 점 확산 기능을 컨볼루션하여 계산하였다. 기도의 치수는 기도의 전체 각도에 걸쳐 측정된 감쇠 프로필과 수치 모델에 의해 합성된 감쇠 프로필 사이의 최소 오차를 산출하는 계산식에 따라 결정되었다. <br/> 기도 관 팬텀 연구에서, 제안된 방법은 기도 벽 두께를 결정하는 데 매우 정확하다는 것이 입증되었다. 직경이 3mm인 0.6mm두께의 튜브에서 측정 오류는 벽 두께의 경우 겨우 2.10mm(3.3%)이고, 기도 내부 직경의 경우 0.17 mm(5.6%)였다. 팬텀 연구는 제안된 방법이 벽 두께 측정 시 매우 정확하다는 것을 입증하였다. 0.6mm두께의 가장 작은 튜브에 대한 오류는 0.001mm였다. 시험 임상연구에서, 제안된 방법은 COPD 군에서 1.16±0.23 mm, 정상군에서 0.6 ± 0.18 mm로 두 군집의 구별이 가능했으며, FWHM 방법의 경우 측정치는 각각 1.45 ± 0.32 mm, 1.28 ± 0.30 mm 로 두 군집간의 구별이 어려웠다. <br/> 우리가 제안한 감쇠 프로파일 매칭 방법은 현재 CT시스템의 해상도의 한계를 극복하고 COPD 환자에게 작은 기도 치수를 정확하게 측정할 수 있는 잠재력을 갖고 있다.<br/>