view in publisher's site

3D reconstruction of the lumbar vertebrae from anteroposterior and lateral dual-energy X-ray absorptiometry

Current vertebral fracture prevention measures use Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA) to quantify the density of the vertebrae and subsequently determine the risk of fracture. This modality however only provides information about the projected Bone Mineral Density (BMD) while the shape and spatial distribution of the bone determines the strength of the vertebrae. Quantitative Computed Tomography (QCT) allows for the measurement of the vertebral dimensions and volumetric densities, which have been shown to be able to determine the fracture risk more reliably than DXA. However, for the high cost and high radiation dose, QCT is not used in clinical routine for fracture risk assessment. In this work, we therefore propose a method to reconstruct the 3D shape and density volume of lumbar vertebrae from an anteroposterior (AP) and lateral DXA image used in clinical routine. The method is evaluated for the L2, L3 and L4 vertebra. Of these vertebrae a statistical model of the vertebral shape and density distribution is first constructed from a large dataset of QCT scans. All three models are then simultaneously registered onto both AP and lateral DXA image. The shape and volumetric BMD at several regions of the reconstructed vertebrae is then evaluated with respect to the ground truth QCT volumes. For the L2, L3 and L4 vertebrae respectively the shape was reconstructed with a mean (2RMS) point-to-surface distance of 1.00 (2.64)   mm, 0.93(2.52)   mm and 1.34(3.72)   mm and a strong correlation ( r     0.82) was found between the trabecular volumetric BMD extracted from the reconstructions and from the same subject QCT scans. These results indicate that the proposed method is able to accurately reconstruct the 3D shape and density volume of the lumbar vertebrae from AP and lateral DXA, which can potentially improve the fracture risk estimation accuracy with respect to the currently used DXA derived areal BMD measurements.

بازسازی ۳ بعدی مهره‌های کمری از anteroposterior و دو پرتو دوگانه پرتو ایکس

مهره‌های کنونی جلوگیری از شکستگی شکستگی منفرد از اشعه ایکس با انرژی دوگانه (DXA)برای تعیین کمیت چگالی مهره‌ها و متعاقبا تعیین خطر شکستگی استفاده می‌کنند. با این حال، این روش نه تنها اطلاعاتی در مورد چگالی منابع معدنی پیش‌بینی‌شده (BMD)فراهم می‌کند در حالی که شکل و توزیع فضایی استخوان قدرت مهره‌ها را تعیین می‌کند. پرتونگاری مختصری از روش ارزیابی کمی (QCT)امکان اندازه‌گیری ابعاد ستون و دانسیته حجمی را فراهم می‌آورد که نشان داده می‌شود که قادر به تعیین ریسک شکستگی بیشتر از DXA است. با این حال، برای هزینه بالای و دوز بالای تشعشع، QCT در برنامه بالینی برای ارزیابی ریسک شکستگی استفاده نمی‌شود. در این کار، ما روشی را برای بازسازی شکل سه‌بعدی و حجم تراکم (کمری)کمری از an (AP)و تصویر DXA (lateral)که در برنامه بالینی مورد استفاده قرار می‌گیرد، پیشنهاد می‌کنیم. این روش برای مهره L۲، L۳ و L۴ مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. از بین این مهره‌ها یک مدل آماری از ستون فقرات و توزیع چگالی ابتدا از مجموعه داده بزرگی از اسکن QCT ساخته شده‌است. سپس هر سه مدل به طور همزمان بر روی هر دو تصویر AP و lateral ثبت می‌شوند. شکل و BMD حجمی در چند ناحیه از مهره بازسازی‌شده سپس با توجه به واقعیت زمینی QCT مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. برای L۲ cache، L۳ و L۴ به ترتیب با یک فاصله نوک به سطح ۱ (۲ RMS)mm، ۰.۹۳ (۳.۷۲)، و یک همبستگی قوی (r ۰.۸۲)بین the حجمی trabecular استخراج‌شده از بازسازی و از همان اسکن QCT مورد بررسی قرار گرفتند. این نتایج نشان می‌دهد که روش پیشنهادی قادر به بازسازی دقیق شکل سه‌بعدی و چگالی مهره‌های کمری از AP و DXA جانبی است که می‌تواند به طور بالقوه دقت تخمین خطر شکستگی را با توجه به اندازه‌گیری‌های استفاده‌شده در اندازه‌گیری BMD derived بهبود بخشد.
ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.