Quantitative metrics in lung computed tomography (CT) images have been widely used, often without a clear connection with physiology. This work proposes a patient-independent model for the estimation of well-aerated volume of lungs in CT images (WAVE). A Gaussian fit, with mean (Mu.f) and width (Sigma.f) values, was applied to the lower CT histogram data points of the lung to provide the estimation of the well-aerated lung volume (WAVE.f). Independence from CT reconstruction parameters and respiratory cycle was analysed using healthy lung CT images and 4DCT acquisitions. The Gaussian metrics and first order radiomic features calculated for a third cohort of COVID-19 patients were compared with those relative to healthy lungs. Each lung was further segmented in 24 subregions and a new biomarker derived from Gaussian fit parameter Mu.f was proposed to represent the local density changes. WAVE.f resulted independent from the respiratory motion in 80% of the cases. Differences of 1%, 2% and up to 14% resulted comparing a moderate iterative strength and FBP algorithm, 1 and 3 mm of slice thickness and different reconstruction kernel. Healthy subjects were significantly different from COVID-19 patients for all the metrics calculated. Graphical representation of the local biomarker provides spatial and quantitative information in a single 2D picture. Unlike other metrics based on fixed histogram thresholds, this model is able to consider the inter-and intra-subject variability. In addition, it defines a local biomarker to quantify the severity of the disease, independently of the observer.


翻译:肺部计算透视(CT)图像的定量指标已被广泛使用,往往与生理学没有明确联系。这项工作提出了一个以病人为主的模型,用以估计CT图像中的肺部量。用中值(Mu.f)和宽度(Sigma.f)值计算,对肺部较低的CT直方图数据点应用高斯的适合度(中值(Mu.f)和宽度(Sigma.f)值),以提供对高度肺量(WAVE.f)的估计。利用健康的肺部CT图像和4DCT的收购,对CT重建参数和呼吸周期的独立性进行了分析。计算出第三组COVI-19病人的测算尺度和第一组放射放射特征与健康的肺值相比较。 提议对肺部的每个平均值(Mu.f)和宽度(Sigma.f)值进一步细分,以显示当地密度模型的变化。WAVE.f. 将80%的呼吸运动结果与80%的深度变化情况分开。 将内部的1%、2%和14%的直径直径直径为内部的内,将BSBS、直径的直径比为平均1和直方的中间的直方的直方的直方和直方的直方的直方的直方的直方的直方的比。

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