Zielsetzung
Mittels 2D Scoutscans aus Dual-Energy-CT Daten sollen Knochendichte (BMD) - Karten berechnet werden und die diagnostische Bedeutung für ein opportunistisches Osteoporose-Screening evaluiert werden.
Material und Methoden
Mit einem 64 Zeilen Doppelschicht Szintillator Detektor CT-Scanner wurden Übersichtsaufnahmen (Scout-Scans) von 52 Patienten gemessen, die insgesamt 208 Lendenwirbelkörper umfassten (L1-L4). Die Übersichtsaufnahmen, die mit einer Standarddosis von 0,06 mGy durchgeführt wurden, wurden mit einem spekralen Entrauschungsalgorithmus verarbeitet. Virtuelle monoenergetische Bilder wurden zur Bestimmung der 3D Knochendichte auf den CT-Daten verwendet und als Referenzstandard herangezogen. Für die automatische 3D BMD-Quantifizierung wurde ein Convolutional Neural Network (CNN) zur Bildsegmentierung und Wirbelkörperbeschriftung eingesetzt. Die 3D-Wirbelsäulenmaske wurde auf die Detektorebene vorwärts-projiziert und verwendet, um eine perfekte Registrierung der 2D- und 3D-BMD-Karten für die Korrelationsanalyse zu erreichen.
Ergebnisse
Mit der Anwendung des spektralen Entrauschungsalgorithmus konnte eine 6-fache Steigerung des Signal-Rausch-Verhältnisses von 3,5 auf 21,8 erreicht werden. Die spektrale 3D Knochendichte und die entsprechenden 2D BMD-Werte reichten von 118 bis 293 mg/cm**3 bzw. 0,65 bis 1,42 g/cm**2. Insgesamt 7, 23 und 22 Probanden wurden anhand der für jeden Patienten gemittelten 2D Knochendichte als osteoporotisch, osteopenisch oder normal eingestuft. Die Korrelationsanalyse zwischen beiden Methoden ergab einen Pearson-Korrelationskoeffizienten von 0,67 mit einem p-Wert << 0,01 und einem 95 %-Konfidenzintervall der Steigung von 148 ± 22,5.
Schlussfolgerungen
Entrauschte materialspezifische 2D Knochendichte-Karten zeigen eine signifikante positive Korrelation zur 3D-Volumenmessungen. Opportunistisches Osteoporose-Screening ist somit prinzipiell mit einem Bruchteil der Dosis eines CT-Scans möglich.
Beschränkungen: Die Messung der Knochendichte auf Übersichtsscans liefert nur 2D-Informationen, wobei trabekulärer und kortikaler Knochen nicht getrennt quantifiziert werden können.