Softwareassistierte CT-Nachverarbeitung am Beispiel der Karotiden[1]

Zusammenfassung

Ziel der Arbeit: Es sollte ein Softwareassistent für die automatisierte Auswertung von CT-Angiographien entwickelt werden, der die Visualisierung des Gefäßlumens und eine quantitative Auswertung von Stenosen ermöglicht. Die klinische Erprobung erfolgt am Beispiel der A. carotis. Methodik: Bei insgesamt zwölf Patienten mit Verdacht auf eine höhergradige Stenose der Karotiden wurde eine CT-Angiographie (CTA) mit einem Mehrzeilen-CT durchgeführt. Diese Daten wurden mit dem neuen Softwareassistenten analysiert und ausgewertet. Die Ergebnisse verglich man mit der digitalen Subtraktionsangiographie (DSA). Ergebnisse: Die Nachverarbeitungszeit der CT-Datensätze mit Hilfe des Softwareassistenten liegt im Durchschnitt bei etwa sechs Minuten pro analysiertem Gefäß. Dabei wurden eine Skelettierung des Gefäßverlaufs, eine MIP, eine curved MPR und orthogonale Querschnittsbilder des Gefäßes berechnet. Anhand dieser erfolgte die automatisierte Stenosequantifizierung. Es besteht eine gute Korrelation der CTA im Vergleich zur DSA (r = 0,82). Zudem kann anhand der CT-Datensätze im Gegensatz zur konventionellen Katheterangiographie zusätzlich eine Aussage zur Plaquemorphologie gemacht werden. Insgesamt bewegt sich die benötigte Zeit für die digitale Nachverarbeitung in einem Rahmen, der für die Anwendung in der klinischen Routine tolerabel ist. Schlussfolgerung: Die softwareassistierte Detektion und Analyse von Karotisstenosen sind mit dem neu entwickelten Programm innerhalb einer tolerablen Zeit in der klinischen Routine möglich. Die Weiterentwicklung der Softwaretools könnte zu einer genaueren Charakterisierung der Plaquemorphologie führen.

Abstract

Purpose: A software assistant for automatic evaluation of CT-angiograms (CTA) was developed. It should enable the visualization of the vessel lumen and the quantitative evaluation of a stenosis. CTA examinations of patients with suspected carotid artery stenoses were used for the evaluation of the software assistant. Materials and Methods: Twelve Patients with suspected high-grade stenosis of the carotid arteries underwent a CTA examination using a multislice CT scanner. The data were analyzed and evaluated using the new software assistant. The results were compared with the data of digital subtraction angiography (DSA) of these patients. Results: The time of digital postprocessing with the new software-assistant took about six minutes on average. Contour extraction of the vessel, MIP and curved MPR (c-MPR) and orthogonal cross-sectional images of the vessels were calculated, followed by an automatic quantification of stenosis by the use of the c-MPR. A good correlation was found between CTA and DSA data regarding the stenosis grade (r = 0.82). Furthermore, some information could be provided about the plaque morphology. Conclusion: The software-assisted detection and analysis of carotid artery stenosis with the new developed program is possible within a justifiable time. DSA- and CTA-data did not show a significant difference in stenosis grading. Further development of software tools could lead to a better characterization of plaque morphology.

Computed tomography (CT) - CT angiography (CTA) - carotid artery - stenoses - image processing

Literatur

• 1 Gomez C R. Carotid plaque morphology and risk for stroke.  Curr Concepts Cerebrovasc Dis Stroke. 1989;  24 25-29
• 2 Caplan L R, Pessin M S. Symptomatic carotid artery disease and carotid endarteectomy.  Annu Rev Med. 1988;  39 273-299
• 3 North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial Collaborators . Beneficial effects of carotid endarterectomy in symptomatic patients with high grade carotid stenosis.  N Engl J Med. 1991;  325 445-453
• 4 European Carotid Surgery Trialists’ Collaborative Group: MRC European carotid surgary trial . Interim results for symptomatic patients with severe (70 - 99 %) or with mild (0 - 29 %) carotid stenosis.  Lancet. 1991;  337 1235-1243
• 5 The Asymptomatic Carotid Atherosclerosis Study Group . Study design for randomized prospective trial of carotid endarterectomy for asymptomatic atherosclerosis.  Stroke. 1989;  20 844-848
• 6 Fellner F A, Wutke R, Lang W. Imaging of internal carotid arterial stenosis: Ist he new standard noninvasive?.  Radiology. 2001;  219 858-859
• 7 Rieker O, Mildenberger P, Neufang A. et al . CT-Angiographie bei arterieller Verschlusskrankheit: Vergleich von 3 Rekonstruktionsverfahren.  Fortschr Röntgenstr. 1997;  167 (4) 361-370
• 8 Verhoek G, Costello P, Khoo E W. et al . Carotid bifurcation CT-angiography: assessment of interactive volume rendering.  J Comput Assist Tomogr. 1999;  23 (4) 590-596
• 9 Boskamp T, Rinck D, Link F. et al . A New Vessel Analysis Tool for Morphometric Quantification and Visualization of Vessels in CT and MRI Datasets (submitted for Radiographics). 
• 10 Funke C, Alamo L, Castillo E. et al . Mehrschicht Spira-CT-Angiographie: Optimierung der Untersuchungsparameter an einem Gefässphantom.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 927-933
• 11 Anderson G B, Ashfort R, Steinke D E. et al . CT Angiography for the detection and characterization of carotid arterybifurcation disease.  Stroke. 2000;  31 2168-2174
• 12 Moll H, Dinkel H P. Value of CT angiography in the diagnosis of common carotid artery bifurcation disease: CT angiography versus digital substruction angiography and colour flow Doppler.  Eur J Radiol. 2001;  39 155-162
• 13 Randoux B, Marro B, Koskas F. et al . Carotid Artery Stenosis: Prospective comparsion of CT, three-dimensional Gadolinium-enhanced MR and conventional Angiography.  Radiology. 2001;  220 179-185
• 14 Lell M, Wildberger J E, Heuschmid M. et al . CT-Angiographie der A. carotis: Erste Erfahrungen mit einem 16-Schicht-Spiral-CT.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 1165-1169
• 15 Oliver T B, Lammie G A, Wright A R. et al . Atherosclerotic plaque at the carotid bifurcation: CT angiography appearance with histopathologic correlation.  Am J Neuroradiol. 1999;  20 (5) 897-901
• 16 Gronholt M L, Wagner A, Wiebe B M. et al . Spiral computed tomographic imaging related to computerized ultrasonographic images of carotid plaque morphology and histology.  J Ultrasound Med. 2001;  20 451-458
• 17 Hatsukami T S, Ferguson M S, Beach K W. et al . Carotid plaque morphology and clinical events.  Stroke. 1997;  28 95-100
• 18 Comerota A J, Katz M L, White J V. et al . The preoperative diagnosis of the ulcerated carotid atheroma.  J Vasc Surg. 1990;  11 505-510
• 19 Elgersma O EH, Buijs P C, Wüst A FJ. et al . Maximum Internal Carotid Arterial Stenosis: Assessment with Rotational Angiography versus Conventional Intraarterial Digital Subtraction Angiography.  Radiology. 1999;  213 777-783

1 Das dieser Veröffentlichung zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 01EZ0010 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.