Untersuchung der Variabilität der Hounsfield-Einheiten-Verteilung in Lungen-CT- Schnittbildern bei verschiedenen Erkrankungen : Vergleich von Emphysem-, Fibrose-, Tumor-, pulmonale Hypertonie-Erkrankten mit Daten von Gesunden

Abstract

Die vorliegende Studie befasst sich mit HE-Histogrammen von CT-Schnittbildern der Lunge und versucht einen Überblick über deren Untersuchung mithilfe von numerischen Methoden zu geben. Dabei sollte geprüft werden, ob definierte Statistikparameter - auf Schnittbildebene berechnet - bei den HE-Histogrammen Lungengesunder weniger variieren, als bei den untersuchten Lungenerkrankungen. Ziel der Studie ist eine Entwicklung von computergestützten Verfahren zur Unterstützung des Radiologen bei der Beurteilung von CT-Aufnahmen der Lunge.Die Untersuchung umfasste 286 Patienten und insgesamt 88.510 CT-Schnittbilder. Das Patientenkollektiv setzte sich aus Lungengesunden, sowie Patienten, die an Emphysem, Fibrose, Lungentumor oder pulmonaler Hypertonie litten, zusammen. Die HRCT-Thorax- Aufnahmen entstanden im klinischen Routinebetrieb mittels des Computertomographen SOMATOM Definition bzw. SOMATOM Definition AS unter Verwendung eines Standardaufnahmeprotokolls und wurden im Rahmen dieser Studie retrospektiv mithilfe einer mit IDL geschriebenen Software untersucht. Die Software segmentiert die CT-Bilder der Lunge, erstellt für jedes Schnittbild ein HE-Verteilungs-Histogramm und beschreibt dieses unter Verwendung des mathematischen Modells einer GAUSS-Fit Funktion durch die Fit-Parameter A0, A1, A2 und A3. Es wurden verschiedene HE-Bereiche (Modus 1, 2 und 3) definiert, auf welche das Programm jeweils angewendet wurde. Die Standardabweichungen der Statistikparameter erlauben zwar weder im Modus 1 noch im Modus 2 und 3 eine Unterscheidung zwischen den verschiedenen Patientengruppen, da einige Extremwerte v.a. in den Gruppen Fibrose , Lungentumor und pulmonale Hypertonie eine Interpretation von p-Werten der Post-Hoc-Tests verhindern. Jedoch zeigten die Kurvenverläufe der Statistikparameter als Funktion des Schnittbildes durch die Lunge und des Schnittbildvolumens als Funktion der Schnittbild-Position Unterschiede der Gruppe Gesund gegenüber den untersuchten Lungenerkrankungen. Diese Unterschiede konnten in der vorliegenden Arbeit nur visuell festgestellt werden, bedürfen in anschließenden Studien aber einer genauen Beschreibung durch ein mathematisches Modell, da hier die Möglichkeit eines diagnostischen Nutzens gegeben sein könnte.