Simulation des Einflusses von Knochenmaterialeigenschaften und Bildqualität auf QCT basierten densitometrischen Maßen

Zielsetzung: Untersuchung des Einflusses von fetthaltigem Knochenmark und Bildqualitätsparametern auf CT-basierte Knochenqualitätsmaße wie Knochenmineralgehalt (BMD), Knochenanteil (BV/TV), segmentiertes Knochenmineralgehalt (segBMD).

Material und Methoden: Simulationen von trabekulären Knochen (Trabekelgroße: 0.12×0.6mm², BV/TV-Anfangswert: 0.19) in einem Fett-Wassergemisch, mit variierendem Fettvolumenanteil (0.4–0.74) wurden mit Matlab (R2012a, Natick, MA, USA) durchgeführt. Voxel- und Filtergrößen (10–160µm bzw. 1.0–1.3) sowie Rauschniveaus (1–350mg/cc) wurden als Bildqualitätsparameter simuliert.

Ergebnisse: Für den o.g. Fettanteilbereich variierte BMD zwischen 140 und 174mg/cc, war aber sehr robust gegenüber den Bildqualitätsparametern. BV/TV bzw. segBMD zeigten folgende Werte:

Schwaches Rauschen, kleinste Voxelgröße:	0.194±0 bzw. 1100±0.006mg/cc
Starkes Rauschen, kleinste Voxelgröße:	0.202±0.002 bzw. 1105.8±4.6mg/cc
Schwaches Rauschen, größte Voxelgröße:	0.125±0 bzw. 803.8±3.3mg/cc
Starkes Rauschen, größte Voxelgröße:	0.174±0.01 bzw. 888.3±19.0mg/cc

Diskussion: BMD hängt hauptsächlich vom Knochenmarkfettanteil ab. Bei kleinen Bildrauschniveaus und Voxelgrößen kann man den wahren BV/TV-Wert unabhängig vom Knochenmarkfettanteil gut bestimmen. Diese Aufgabe wird schwieriger für schlechtere Bildqualitäten wo eine geeignete Schwellenwertsetzung benötigt wird.

Schlussfolgerung: Knochenmarkfettanteil spielt eine Rolle für BMD, Bildparameter wiederum für BV/TV und segBMD. Inwieweit sich diese Einflüsse verstehen bzw. korrigieren lassen im Hinblick auf in-vivo Studien wird derzeit noch untersucht.

QCT - Computer Simulation - Knochenmarkfett - Bildqualität