半自動(dòng)感興趣區(qū)檢測(cè)算法在腎小球?yàn)V過(guò)率定量分析中的研究.pdf

1、背景：腎小球?yàn)V過(guò)率（Glomerular Filtration Rate，GFR）是評(píng)價(jià)腎功能的一個(gè)重要指標(biāo)。測(cè)定方法包括金標(biāo)準(zhǔn)—菊粉清除法,血漿法以及核醫(yī)學(xué)法等。目前臨床上大多采用非侵入式的放射性示蹤劑標(biāo)記的核醫(yī)學(xué)方法做腎功能檢查，并利用Gates法計(jì)算GFR。Gates法計(jì)算GFR需首先勾畫腎臟感興趣區(qū)（ROI），由于缺少足夠成熟的計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算方法，實(shí)際應(yīng)用中多根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)勾畫ROI，此種方法無(wú)客觀數(shù)據(jù)支持、過(guò)程繁瑣且可重復(fù)性

2、低。特別是對(duì)于腎臟功能受損的情況，采集到功能圖像分辨率降低，又增加醫(yī)生準(zhǔn)確手動(dòng)勾畫ROI的難度。
　　目的：依據(jù)腎臟功能低下時(shí)采集到功能圖像的特點(diǎn)，提出一種新穎的有針對(duì)性的半自動(dòng)ROI檢測(cè)算法。當(dāng)腎臟功能受損，功能圖像分辨率降低但腎區(qū)顯像均勻且腎臟輪廓辨識(shí)度相對(duì)較高時(shí)，對(duì)腎臟SPECT動(dòng)態(tài)成像檢查時(shí)獲得的功能圖像直接利用半自動(dòng)ROI檢測(cè)算法進(jìn)行分割。當(dāng)腎臟功能受損嚴(yán)重導(dǎo)致腎區(qū)顯像不均勻且腎臟輪廓辨識(shí)度較低時(shí)，借助CT檢查采集到的腎

3、臟解剖結(jié)構(gòu)信息輔助獲取SPECT合成圖像上腎臟ROI。在得到腎臟ROI與本底R(shí)OI后結(jié)合Gates公式計(jì)算出GFR，從而得到一種簡(jiǎn)便易行、客觀可靠且有針對(duì)性的患腎的功能評(píng)價(jià)方法。
　　過(guò)程及方法：據(jù)Gates法，ROI需自合成圖像上獲取。研究中，藥物注射后2～3分鐘間示蹤劑賦集累加的圖像作為合成圖像用于分割得到ROI。若腎功能輕度受損，利用SPECT半自動(dòng)ROI檢測(cè)的圖像處理算法檢測(cè)ROI。程序如下：首先，利用示蹤劑分布隨時(shí)間的變

4、化，輔以圖像形態(tài)學(xué)處理，包括標(biāo)注連接分量以及圖像形態(tài)學(xué)處理，去除合成圖像上肝、胰和大血管等非感興趣區(qū)；其次，利用強(qiáng)度對(duì)（intensity-pair）增強(qiáng)算法增加圖像對(duì)比度；接著，應(yīng)用基于邊緣檢測(cè)的閾值分割算法，分離出腎臟ROI以及本底R(shí)OI。若腎功能嚴(yán)重受損，功能圖像腎區(qū)顯影不全，則無(wú)法僅依靠SPECT功能圖像檢測(cè)到ROI，此時(shí)采用基于CT輔助的半自動(dòng)腎臟ROI分割方法，借助CT圖像所能提供的解剖結(jié)構(gòu)信息手動(dòng)輔助分割得到ROI。然后根

5、據(jù)SPECT/CT匹配定位算法，完成從CT腎臟ROI到SPECT腎臟ROI映射；最后，利用Gates法計(jì)算出GFR。
　　結(jié)果：以單側(cè)腎功能（split renal function，SRF）小于50ml/min/1.73m2且腎區(qū)顯像均勻?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，從醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(kù)中隨機(jī)選取47例病人數(shù)據(jù)，采用本文提出的SPECT半自動(dòng)ROI檢測(cè)算法計(jì)算GFR，分析結(jié)果顯示與參考標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)性很高(r1=0.957, r2=0.951)且具有很好的一致性。

6、另選取19例患者SRF低于30 ml/min/1.73m2，采集到的圖像經(jīng)專家診斷為功能中到重度受損，腎區(qū)顯像不均勻，準(zhǔn)確勾畫腎臟ROI輪廓難度較高。無(wú)法采用本文提出的SPECT半自動(dòng)ROI檢測(cè)方法，臨床多手動(dòng)勾畫。此時(shí)采用本文提出的基于CT輔助的半自動(dòng)ROI檢測(cè)方法計(jì)算GFR，計(jì)算結(jié)果顯示比僅依靠視覺(jué)觀察SPECT圖像手動(dòng)勾畫ROI具有更好的可重復(fù)性與一致性。且經(jīng)具有豐富經(jīng)驗(yàn)的臨床醫(yī)生評(píng)價(jià)，結(jié)果具有臨床意義。
　　結(jié)論：本研究提