用于从门控心脏计算机断层扫描图像中半自动测量冠状动脉空间加权钙化评分的图形工具

生物医学工程与影像研究所的使命是创建创新的生物医学工程和影像技术，以应用于医学科学和临床实践。其目标是尽早识别并开发出对疾病的早期和准确诊断技术，从而有助于优化更有效的治疗方案。我们的心血管影像团队专注于磁共振成像（MRI）、正电子发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT）的图像采集与分析技术。

CT成像可用于测量钙化程度，并在无需侵入性操作的情况下确定冠状动脉疾病的严重程度。Agatston评分是钙化评分中最常用的方法，但它依赖于信号阈值，可能导致疾病早期阶段被遗漏，因为体积较小、衰减程度较低的钙化沉积物在图像噪声背景下无法被检测到。华盛顿大学的Jason Liang博士及其同事提出了空间加权钙化评分的概念。

然而，目前尚无可靠且一致的工具用于计算该评分。我们开发了一款程序，使研究人员能够准确且重复地进行计算。这种特殊加权的钙化评分旨在对微钙化具有较高的敏感性，而微钙化通常出现在传统钙化评分CT扫描能够检测到冠状动脉明显钙化之前。

这种敏感性在识别亚临床冠状动脉疾病方面具有重要意义，同时通过提供定量数据，在评估新型风险因素（如电子烟导致的金属暴露）、评价年轻人群中的可改变风险以及探索干预措施的影响时具有重要价值。本研究的直接应用是探讨冠状动脉钙化与使用电子烟导致的有毒金属暴露之间的关系。该项目由美国国立卫生研究院（NIH）资助，由哥伦比亚大学的 Navas-Acien Ian 教授领导。

首先，为该实验方案创建适当的文件夹结构，导航至项目主文件夹并找到程序文件。双击该文件以启动软件并显示程序代码。要运行程序，请单击编辑器窗口的任意位置，然后单击编辑器选项卡顶部功能区上的绿色运行按钮。

单击左下角的“打开DICOM”按钮以访问文件目录。导航至主项目文件夹并找到原始数据。选择待分析的患者文件夹，然后单击打开。

轴向、矢状和冠状视图的图像将显示在屏幕上。要查看特定视图中的切片，可将鼠标悬停其上并滚动。使用十字线来显示此时指针所在的位置。

使用程序右下角的滑块，调节图像的亮度和对比度。要分析冠状动脉钙化，请点击零毫克每毫升（0 mg/mL）模体按钮。将鼠标悬停在轴向视图上并滚动，直到模体的零毫克每毫升（0 mg/mL）部分可见。

在轴向图中将光标置于 0 毫克/毫升模体的中点位置。保持光标不动，观察矢状面和冠状面中的十字线。逐层滚动多个层面，直至十字线及三个视图均对准 0 毫克/毫升模体的中心。

要在矢状面和冠状面的三定点列中生成轴向视图中的红色圆圈簇，请在当前层面及相邻层面上放置一个 10×10 点的网格。如果模体不可用或质量较差，可选择“无模体”按钮，以使用 10 个样本模体及其相应的加权函数的集合。然后选择动脉按钮，开始追踪四条冠状动脉中的每一条。

将鼠标悬停在轴向视图上。滚动以导航至所选动脉的近端或远端，并观察该切片中动脉的形状。要标记一个圆形的动脉，可在轴向视图中点击其圆心，此时将出现一个直径为五毫米的点，该点在矢状面和冠状面视图中同样可见。

如果在矢状面或冠状面图像中动脉显示得更清晰，则在该视图中标记一点，并确保其与横断面图像中动脉的中心对齐。可快速双击任意一个视图，以删除位置欠佳的标记点。观察左下角区域，确认是否出现提示信息，表明标记点已成功删除。

如果动脉在轴向平面上的形状不是圆形，请确保目标轴向切面处于可视状态，然后点击绘制 ROI 按钮。在弹出窗口中，滚动以放大或缩小，并通过单次点击沿动脉轮廓进行描记。在 ROI 打开状态下，若要删除动脉描记中的上一个点，可使用退格键；通过双击最后一个或第一个放置的点来闭合 ROI。

通过拖动闭合感兴趣区域（ROI）的边界点，或双击边界以添加新点来优化ROI。然后锁定并重新绘制，该ROI将出现在弹出窗口底部。当对当前ROI满意后，单击锁定按钮，并使用左上角的红色按钮关闭弹出窗口。

要删除已锁定的 ROI，请在主程序窗口的轴向视图中双击任意周界点。在轴向视图中逐一切片滚动，并重复此操作，直至到达所选动脉的末端。完成描记后，重新单击动脉按钮，以确保未误置任何点。

完成四条动脉的追踪后，单击右下角的 SWCS 按钮以生成结果。左下区域将显示处理进度，并在完成后显示“处理完毕”。单击红色按钮关闭程序窗口。

要访问结果，请打开文件目录，导航至项目的主文件夹，然后进入元数据文件夹。查找与受试者原始文件夹同名的文件夹，并找到所需格式的文件。查看PDF文件以获取该病例的最终SWCS和Agatston评分以及所使用的等待函数。

使用Bland-Altman图展示了该程序与商业软件所得Agatston评分之间的百分比差异。