3D Analysis of MR-imaged Articular Cartilage

MR 成像关节软骨的 3D 分析

基本信息

  • 批准号:
    6992373
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-09-09 至 2006-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Osteoarthritis and articular cartilage injuries are very common, typically causing pain, swelling and reduced mobility leading to functional impairment. The treatment cost for patients suffering from these conditions are massive with an estimated annual economic cost of $65 billion in the US alone. Magnetic resonance imaging facilitates non-invasive imaging of articular cartilage in vivo. However, manual analysis is tedious, inaccurate, and irreproducible and no computer-aided tool is commercially available to analyze high-resolution 3-D MR cartilage image data. This proposal is for development and feasibility assessment of quantitative analysis of articular cartilage in highly congruent joints (knee, hip, ankle) from 3-D magnetic resonance images. The Phase I proposal will demonstrate that identification (segmentation) of the cartilage surfaces can be accomplished highly automatically and with subvoxel accuracy in the most difficult-to-segment region of the joint contact area. The main innovation of the proposed approach is that the multiple surfaces of adjoining bones and cartilages will be segmented simultaneously in 3-D rather than independently border-by-border and slice-by-slice in 2-D, thus taking advantage of 3-D contextual information with an expected improvement in 3-D segmentation performance. The specific aims of this Phase-l proposal are to: 1) Develop a method for simultaneous multi-surface detection of cartilage and bone surfaces in volumetric high-resolution MR images. 2) Develop a method for automated initialization of such multi-surface segmentation. 3) Assess segmentation errors and demonstrate subvoxel accuracy of the developed methods for cartilage segmentation and cartilage morphology assessment in comparison with existing independent standards. Once feasibility is demonstrated in the joint contact region, the future Phase II will develop methods for comprehensive analysis of cartilage morphology and cartilage tissue characterization in the entire joint. Therefore, the goal of the continuing Phase II research will be to build and validate a prototype system for quantitative cartilage analysis that will be utilized by orthopedic clinicians treating osteoarthritis, orthopedic surgeons, musculoskeletal radiologists, and researchers for epidemiologic and pharmacologic studies, as well as by MR scanner manufacturers.
描述(由申请人提供): 骨关节炎和关节软骨损伤非常常见,通常会引起疼痛、肿胀和活动能力降低,从而导致功能障碍。患有这些疾病的患者的治疗费用是巨大的,仅在美国估计每年的经济成本就达到650亿美元。磁共振成像有助于体内关节软骨的非侵入性成像。然而,手动分析是繁琐的,不准确的,和不可再现的,没有计算机辅助工具是商业上可用于分析高分辨率的3-D MR软骨图像数据。该建议是开发和可行性评估的定量分析关节软骨高度一致的关节(膝关节,髋关节,踝关节)从3-D磁共振图像。第一阶段的建议将证明,软骨表面的识别(分割)可以高度自动化,并在关节接触区的最难分割的区域亚体素精度。所提出的方法的主要创新之处在于,相邻的骨骼和软骨的多个表面将在3-D中同时分割,而不是在2-D中独立地逐边界和逐切片,从而利用3-D上下文信息,并预期在3-D分割性能方面有所改善。 第一阶段提案的具体目标是: 1)开发一种方法,用于在体积高分辨率MR图像中同时进行软骨和骨表面的多表面检测。 2)开发一种自动初始化这种多表面分割的方法。 3)与现有独立标准相比,评估分割错误并证明所开发的软骨分割和软骨形态评估方法的亚体素准确性。 一旦在关节接触区域证明了可行性,未来的第二阶段将开发用于全面分析整个关节中软骨形态和软骨组织表征的方法。因此,继续II期研究的目标将是建立和验证定量软骨分析的原型系统,该系统将被骨关节炎治疗的骨科临床医生、骨科医生、肌肉骨骼放射科医生和流行病学和药理学研究人员以及MR扫描仪制造商使用。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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专利数量(1)

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