臓器の局在：コンピューター断層撮影における前向き患者特異的臓器線量測定に向けて

目的：医療イメージングからの放射線量に焦点を合わせると、将来の放射線量の推定値がますます望まれています。成人および小児の患者ファントムの利用可能な集団を使用して、放射線量計算をカタログ化し、特定の解剖学的特性に最もよく一致する個々の患者に前向きに適用できます。そうすることで、臓器のサイズと場所の知識が必要な要素です。ここで、著者は、成人および小児コンピューター断層撮影（CT）データの分析に基づいて、臓器の位置と量の予測モデルを開発します。 方法：58人の大人と69の小児CTデータセットがセグメント化され、研究で利用されました。臓器の最大点と最小点は、仙骨の先端からの軸方向の距離に関して記録されました。各臓器の軸幅、中点、および体積を計算しました。これら3つの臓器パラメーターと患者年齢、BMI、体重、および高さの間の線形相関が決定されました。 結果：患者の年齢またはBMIに対して、臓器の軸幅、中点、および体積の間の成人患者では、統計的に有意な相関は見られませんでした。臓器中点に対して患者の体重に対してわずかで正の線形傾向が見つかりました（最大R（2）= 0.382、平均R（2）= 0.236）。同様の傾向は、臓器の中間点と高さ（最大r（2）= 0.439、平均r（2）= 0.200）、および臓器の体積対高さ（最大r（2）= 0.410、平均r（2）= 0.153）についても同様の傾向が見つかりました。成人臓器の確率密度関数で実行されたガウス適合により、R（2）値は0.96から0.996の範囲になりました。小児患者は全体的にはるかに強い相関を示しました。臓器軸の中間点と年齢、高さ、および体重の間に強い相関が観察されました（最大r（2）= 0.842、平均r（2）= 0.790;最大= 0.949、平均r（2）= 0.894;および最大r（2）= 0.870、平均r（2）= 0.847、それぞれ。中程度の線形相関は、臓器軸の幅と高さ（最大r（2）= 0.772、平均r（2）= 0.562）と高さ（最大r（2）= 0.781、平均r（2）= 0.601）で観察されました。 結論：成人患者は、身長と体重に関して臓器量と位置に小さな変動を示しましたが、これらのパラメーターと年齢またはBMIの間に意味のある相関は存在しませんでした。成人期に達すると、臓器の形態と位置は静的なままであるように見えます。ただし、年齢、身長、体重に対して、小児臓器の位置との間で明確な傾向が明らかです。このような情報は、放射線量を前向きに推定するために臨床検査を受けた患者の解剖学的構造を表す可能性が最も高いマッチング方法論に組み込むことができます。

PURPOSE: With increased focus on radiation dose from medical imaging, prospective radiation dose estimates are becoming increasingly desired. Using available populations of adult and pediatric patient phantoms, radiation dose calculations can be catalogued and prospectively applied to individual patients that best match certain anatomical characteristics. In doing so, the knowledge of organ size and location is a required element. Here, the authors develop a predictive model of organ locations and volumes based on an analysis of adult and pediatric computed tomography (CT) data. METHODS: Fifty eight adult and 69 pediatric CT datasets were segmented and utilized in the study. The maximum and minimum points of the organs were recorded with respect to the axial distance from the tip of the sacrum. The axial width, midpoint, and volume of each organ were calculated. Linear correlations between these three organ parameters and patient age, BMI, weight, and height were determined. RESULTS: No statistically significant correlations were found in adult patients between the axial width, midpoint, and volume of the organs versus the patient age or BMI. Slight, positive linear trends were found for organ midpoint versus patient weight (max r(2) = 0.382, mean r(2) = 0.236). Similar trends were found for organ midpoint versus height (max r(2) = 0.439, mean r(2) = 0.200) and for organ volume versus height (max r(2) = 0.410, mean r(2) = 0.153). Gaussian fits performed on probability density functions of the adult organs resulted in r(2)-values ranging from 0.96 to 0.996. The pediatric patients showed much stronger correlations overall. Strong correlations were observed between organ axial midpoint versus age, height, and weight (max r(2) = 0.842, mean r(2) = 0.790; max r(2) = 0.949, mean r(2) = 0.894; and max r(2) = 0.870, mean r(2) = 0.847, respectively). Moderate linear correlations were also observed for organ axial width versus height (max r(2) = 0.772, mean r(2) = 0.562) and for organ volume versus height (max r(2) = 0.781, mean r(2) = 0.601). CONCLUSIONS: Adult patients exhibited small variations in organ volume and location with respect to height and weight, but no meaningful correlation existed between these parameters and age or BMI. Once adulthood is reached, organ morphology and positioning seem to remain static. However, clear trends are evident between pediatric organ locations versus age, height, and weight. Such information can be incorporated into a matching methodology that may provide the highest probability of representing the anatomy of a patient undergoing a clinical exam to prospectively estimate the radiation dose.