Como medir um nódulo pulmonar em uma imagem DICOM por tomografia computadorizada?

Nesta pergunta, eu gostaria de focar no valor da intensidade da tomografia computadorizada. Primeiro, dê uma olhada na imagem abaixo:

A imagem superior é a imagem original, enquanto a imagem inferior é a versão com limite. Para medir o volume de qualquer formato, teoricamente, é possível simplesmente contar o número de voxels na imagem. No entanto, a camada mais externa do objeto (ex. Nódulo) mostra intensidade mais escura, enquanto todos os voxels dentro do objeto têm intensidade muito alta. Se eu simplesmente contar os voxels na versão de limiar, provavelmente obterá um volume de resultados maior que o volume real do nódulo pulmonar.

Também vejo que existem variáveis ​​como o centro da janela (nível) e a largura da janela, que podem ser usadas para ajustar as informações de intensidade da imagem DICOM. Intensidades diferentes podem alterar o volume do resultado.

Então, eis a questão: se devo medir qualquer nódulo pulmonar, o que devo fazer para obter a melhor precisão possível? Quando devemos ignorar os voxels de menor intensidade? Ou devo fazer isso de outras maneiras?

Além de toda a discussão sobre o processamento puro de sinais: o que exatamente você define como "o nódulo". Geralmente é uma entidade biológica com fronteiras difíceis de definir. A natureza do nódulo às vezes é de crescimento invasivo e, portanto, mesmo em cortes histológicos pouco definidos. A própria TC tem, portanto, um limiar mais alto que a histologia e, portanto, a borda verdadeira de um nódulo não pode ser facilmente definida. Por outro lado, o tecido saudável ao redor do nódulo pode ser comprimido e parecer denso na TC. Isso pode depender da fase da respiração em que a varredura foi acionada (melhores resultados na inspiração intermediária, de acordo com dados mais recentes). Ou a inflamação pode obscurecer a verdadeira borda do nódulo.

Outro aspecto é a interpolação das imagens. A técnica geralmente é uma TC em espiral, para que você não perca nenhuma lesão. As seções são calculadas. Isso resulta em bordas menos definidas dos objetos. Se o foco estiver na detecção de bordas ou na resolução quase histológica, geralmente são necessárias varreduras em alta resolução. Isso é o que você faz pela doença intersticial dos pulmões. Infelizmente, eles cortam o pulmão com uma grande distância entre eles. A dose de radiação seria extremamente alta se você tentar fazer uma "varredura de volume total". Mas neste tipo de exame, você deve estar ciente de que você sente falta de lesões entre as fatias.

Voltando à pergunta inicial: acho que você terá que validar sua técnica - seja ela qual for - com o padrão-ouro. Qual é a seção de histologia. (Infelizmente, o pulmão não é facilmente seccionado ...). Outra opção é uma técnica adicional: como o PET-CT (combinando tomografia por emissão de pósitrons com tomografia por computador), mas os algoritmos de alinhamento são às vezes complicados.

Supondo que isso se deva ao " efeito de volume parcial " (e não porque a camada externa do nódulo seja realmente algum material diferente):

Se você considera um voxel (1 mm ^ 3, por exemplo) com um valor brilhante de 200 como todo material nodular e um voxel com um valor de 100 como tecido definitivamente normal, parece razoável supor que um voxel com um valor de 160 é 60% de nódulo e 40% de tecido normal (e, portanto, deve contribuir com 0,6 mm ^ 3 ao total).

Se essa suposição estiver correta (e isso for um grande se), você deverá obter uma medida de volume melhor do que apenas contar voxels> = 200 ou> 100.