3D-Querschnittsprofil des Laryngotrachealtrakts—Eine neue Methode zur Visualisierung und Quantifizierung von Trachealstenosen

Zusammenfassung

Fragestellung

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Beschreibung einer neuen Methode der Nachverarbeitung von Spiral-CT-Daten zur Darstellung und Quantifizierung von Laryngotrachealstenosen.

Patienten und Methoden

Nach der Spiral-CT-Datenakquisition erfolgte die nahezu automatische Segmentierung des Laryngotrachealtrakts (LTT). Danach wurde mittels Skeletonisierung die LTT-Mittellinie bestimmt. In 3D wurde orthogonal zur extrahierten LTT-Mittellinie das Querschnittsprofil errechnet und als Liniengraphik dargestellt. Verengungen konnten an diesem 3D-Querschnittsprofil als Abnahme der Querschnittsfläche erkannt, und die Länge und der Grad der Verengung direkt an der Liniengraphik abgelesen werden. Beide Parameter trachealer Kaliberänderungen wurden bei 36 Patienten mit einer aus 18 Personen bestehenden Kontrollgruppe verglichen. Die Genauigkeit und Präzision wurden anhand von 17 Phantomuntersuchungen bestimmt.

Ergebnisse

Der durchschnittliche Grad und die Länge einer Trachealstenose betrugen 60,5% bzw. 4,32 cm. In der Kontrollgruppe fanden sich geringfügige tracheale Kaliberänderungen im Ausmaß von 8,8% und einer Länge von 2,31 cm (p <0,005). Bei den Phantomuntersuchungen fand sich eine exzellente Korrelation zwischen dem wahren und dem berechneten 3D-Querschnittsprofil (p <0,005). Die Genauigkeit von Längen und Gradbestimmungen konnte bei den Phantomen mit 2,14 mm und 2,53% bestimmt werden. Die korrespondierenden Werte für die Präzision betrugen 0,92 mm und 2,56%.

Schlussfolgerung

Das 3D-Querschnittsprofil erlaubt die Darstellung von LTT-Kaliberänderungen und deren objektive, genaue und präzise Vermessung. Geringe Änderungen des 3D-Querschnittprofils können bei ansonsten unauffälliger CT-Untersuchung als normal angesehen werden und entsprechen Artefakten.

Abstract

Purpose

Demonstration of a technique for 3D assessment of tracheal stenoses, regarding site, length and degree, based on spiral computed tomography (S-CT).

Patients and Methods

S-CT scanning and automated segmentation of the laryngo-tracheal tract (LTT) was followed by the extraction of the LTT medial axis using a skeletonisation algorithm. Orthogonal to the medial axis the LTT 3D cross sectional profile was computed and presented as line charts, where degree and length were obtained. Values for both parameters were compared between 36 patients and 18 normal controls separately. Accuracy and precision was derived from 17 phantom studies.

Results

Average degree and length of tracheal stenoses were found to be 60.5% and 4.32 cm in patients compared to minor caliber changes of 8.8% and 2.31 cm in normal controls (p <0.005). For the phantoms an excellent correlation between the true and computed 3D cross sectional profile was found (p <0.005) and an accuray for length and degree measurements of 2.14 mm and 2.53% respectively could be determined. The corresponding figures for the precision were found to be 0.92 mm and 2.56%.

Conclusion

LTT 3D cross sectional profiles permit objective, accurate and precise assessment of LTT caliber changes. Minor LTT caliber changes can be observed even in normals and, in case of an otherwise normal S-CT study, can be regarded as artefacts.