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:
    7157489
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.53万
  • 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 2008-06-30
  • 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 of quantitative analysis of articular cartilage morphology and tissue composition in highly congruent joints (knee, ankle) from anatomical and multi-contrast 3-D magnetic resonance images. The main innovation of the proposed approach is that the multiple surfaces of adjoining bones and cartilages in the entire joint 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. Multi-contrast MR tissue characterization will identify 6 cartilage tissue types in a volumetric fashion. The specific aims of this Phase-I proposal are to: 1) Develop a method for comprehensive morphometric analysis of articular cartilage over the complete joint surface from volumetric high-resolution MR images. 2) Develop a method for cartilage tissue characterization from volumetric multi-contrast MR images. 3) Develop a prototype Cartilage Analyzer software suite and assess its performance in human cadaver and in vivo ankles and knees. The overarching goal of the Phase II research is 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. Following cardiovascular diseases, cartilage diseases are the second most frequent cause of illness. When measured in days of illness, cartilage diseases actually exceed the impact of cardiovascular diseases. The treatment cost for patients suffering from these conditions are massive with an estimated economic cost in the USA of $65 billion annually. As a result, articular cartilage research is a highly topical field with very significant practical implications and applications for future patient management and care.
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、肿胀和活动能力下降,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,仅在美国每年的经济费用估计就达 650 亿美元。磁共振成像有助于对体内关节软骨进行非侵入性成像。然而,手动分析繁琐、不准确且不可重复,而且目前还没有商业可用的计算机辅助工具来分析高分辨率 3-D MR 软骨图像数据。该提案旨在根据解剖学和多对比度 3D 磁共振图像对高度一致的关节(膝关节、踝关节)中的关节软骨形态和组织成分进行定量分析。该方法的主要创新之处在于,整个关节中相邻骨骼和软骨的多个表面将在 3D 中同时进行分割,而不是在 2D 中独立地逐边界和逐切片进行分割,从而利用 3D 上下文信息,预期提高 3D 分割性能。多重对比 MR 组织表征将以体积方式识别 6 种软骨组织类型。该第一阶段提案的具体目标是: 1) 开发一种根据体积高分辨率 MR 图像对整个关节表面的关节软骨进行综合形态测量分析的方法。 2) 开发一种根据体积多对比 MR 图像表征软骨组织的方法。 3) 开发原型软骨分析仪软件套件并评估其在人体尸体以及活体脚踝和膝盖中的性能。 II 期研究的总体目标是建立和验证用于定量软骨分析的原型系统,该系统将供治疗骨关节炎的骨科临床医生、骨外科医生、肌肉骨骼放射科医生、流行病学和药理学研究的研究人员以及 MR 扫描仪制造商使用。继心血管疾病之后,软骨疾病是第二常见的疾病原因。如果以患病天数来衡量,软骨疾病的影响实际上超过了心血管疾病的影响。患有这些疾病的患者的治疗费用是巨大的,美国每年的经济费用估计为 650 亿美元。因此,关节软骨研究是一个高度热门的领域,对未来的患者管理和护理具有非常重要的实际意义和应用。

项目成果

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