冠動脈CTアンギオグラフィにおける血管内腔面積定量化のファントムベース評価

A phantom based evaluation of vessel lumen area quantification for coronary CT angiography.

• Sabee Molloi
• Travis Johnson
• Jerry Lipinski
• Huanjun Ding
• Logan Hubbard

抄録

冠動脈CT（Computed Tomography）アンギオグラフィは、冠動脈疾患を可視化するための非侵襲的な方法である。しかし，冠動脈CTアンギオグラフィは，部分体積効果や石灰化による狭窄の重症度の評価に限界がある．そのため、狭窄の重症度を正確に評価する方法が必要とされている。直径10cmの円筒形ルーサイトファントムに直径0.4～4.5mmの範囲で穴を開けたものを胸部ファントムに装着した。穴には8mg/mLのヨウ素溶液を充填した。冠動脈疾患をシミュレートするために、直径2〜4.5mmの範囲の穴にルーサイト棒を挿入することにより、異なるレベルの狭窄を作成した。結果として得られたルーメン断面積は1.4〜12.3mmの範囲であった。動脈石灰化をシミュレートするために、カルシウムハイドロキシアパタイト棒を直径2〜4.5mmの範囲の穴に挿入した。ファントムの画像は、320スライスCTスキャナを用いて100kVpで取得した。マウアルと統合されたHounsfield単位に基づく半自動技術を用いて、血管断面積を計算した。正常血管と狭窄血管の両方において、手動法と半自動法を用いて測定された断面積と既知の断面積との間には優れた相関関係があった。しかし、手動法の全体的な測定誤差は、統合HU法と比較して2倍以上であった。半自動化された統合Hounsfieldユニット法を用いた血管内腔面積の測定は、狭窄の有無にかかわらず、既存の手動法と比較して、精度と精度が2倍以上向上した。この技術は、冠動脈石灰化が存在する場合の動脈断面積を正確に測定するためにも使用できます。

Coronary computed tomography (CT) angiography is a noninvasive method for visualizing coronary artery disease. However, coronary CT angiography is limited in assessment of stenosis severity by the partial volume effect and calcification. Therefore, an accurate method for assessment of stenosis severity is needed. A 10 cm diameter cylindrical Lucite phantom with holes in the range of 0.4-4.5 mm diameter was fitted in a chest phantom. The holes were filled with an iodine solution of 8 mg/mL. To simulate coronary artery disease, different levels of stenosis were created by inserting Lucite rods into the holes with diameter range of 2-4.5 mm. The resulting lumen cross sectional areas ranged from 1.4 to 12.3 mm. To simulate arterial calcification, calcium hydroxyapatite rods were inserted into the holes with diameter range of 2-4.5 mm. Images of the phantoms were acquired at 100 kVp using a 320-slice CT scanner. A maual and a semi-automated technique based on integrated Hounsfield units was used to calculate vessel cross-sectional area. There was an excellent correlation between the measured and the known cross-sectional area for both normal and stenotic vessels using the manual and the semi-automated techniques. However, the overall measurement error for the manual method was more than twice as compared with the integrated HU technique. Determination of vessel lumen area using the semi-automated integrated Hounsfield unit technique yields more than a factor of two improvement in precision and accuracy as compared to the existing manual technique for vessels with and without stenosis. This technique can also be used to accurately measure arterial cross-sectional area in the presence of coronary calcification.