主动脉分割及周围脂肪计算软件-夜雨聆风

主动脉分割及周围脂肪计算软件

主动脉分割及周围脂肪计算软件使用说明

VX：yxy205502

1. 软件简介

本软件用于完成胸腹主动脉的自动识别、周围脂肪定量分析、二维结果预览、三维可视化以及结果导出。软件面向医学影像研究和临床科研场景设计，适用于对主动脉周围脂肪进行快速、标准化、可重复的定量评估。

软件支持以下两种工作模式：

·自动分割模式：主动脉分割采用基于 nnUNet 训练的深度学习模型完成。

·手动掩膜模式：用户提供已经准备好的主动脉 Mask，软件仅执行后续脂肪分析与结果展示。

除主动脉分割外，软件还支持基于椎体上下缘限定分析范围，从而实现面向特定解剖区段的主动脉周围脂肪测量。

2. 主要功能

软件包含以下核心功能：

·自动完成主动脉分割。

·支持手动导入主动脉 Mask。

·支持按照椎体范围和上下缘进行分析区段裁剪。

·支持主动脉外周累计距离脂肪计算，如 1mm、2mm、5mm 等。

·支持主动脉外周区间距离脂肪计算，如 2–7mm。

·支持自定义脂肪 HU 阈值。

·支持一键完成“分割 + 计算”全流程。

·支持单独执行“仅分割主动脉/椎体”。

·支持单独执行“仅计算主动脉周围脂肪”。

·支持查看运行日志、CSV 表格结果。

·支持二维矢状位预览。

·支持三维 VR 结果预览。

·支持将结果加载到 3D Slicer 进一步查看。

·支持自动保存二维预览图。

3. 适用数据与输入要求

3.1 CT 数据要求

·输入数据建议为胸部或胸腹部 CT 数据。

·推荐使用 NIfTI 格式，即 .nii.gz。

·一个病例对应一个 CT 文件。

3.2 主动脉 Mask 要求

若使用手动导入模式：

·主动脉 Mask 需与 CT 数据一一对应。

·文件名建议与 CT 完全一致。

·若空间信息与 CT 不一致，软件会在计算前统一到 CT 空间。

3.3 椎体裁剪范围

若启用椎体裁剪：

·可设置起始椎体和终止椎体。

·每个边界均可选择“上缘”或“下缘”。

·当前界面默认预设为 T2 上缘至 T12 下缘，但默认不勾选裁剪。

4. 软件界面总览

软件主界面由以下几部分组成：

·任务设置区

·执行按钮区

·状态栏

·运行日志区

·CSV 结果区

·2D 矢状位预览区

·3D VR 显示区

下图为软件整体界面示意：

软件主界面总览

5. 任务设置说明

5.1 输入CT目录

用于选择待分析的 CT 数据所在目录。

5.2 项目目录

用于设置软件运行目录。分析结果、预览图、CSV 文件等都会输出到该目录下的 results 文件夹中。

5.3 主动脉来源

包括两种模式：

·自动分割主动脉

·手动加载主动脉 Mask

若选择手动模式，需要额外指定手动 Mask 所在目录。

5.4 椎体裁剪范围

勾选“启用椎体裁剪”后，可设置：

·起始椎体

·起始边缘

·终止椎体

·终止边缘

该功能适合对指定胸主动脉区段开展定量测量。

5.5 累计距离与区间距离

软件支持两类脂肪测量方式：

·累计距离：例如 5mm，表示主动脉外周 0–5mm 范围内脂肪。

·区间距离：例如 2–7mm，表示主动脉外周 >2mm 且 ≤7mm 范围内脂肪。

二者可以同时设置，软件会分别输出对应结果。

5.6 脂肪阈值

默认脂肪 HU 阈值为：

·下限：-190

·上限：-30

该范围用于识别 CT 中符合脂肪衰减特征的体素。

5.7 跳过已存在结果

勾选后，若已有分割结果，软件会在自动分割环节跳过对应步骤，以提高重复运行效率。

6. 运行方式

软件包含三种执行按钮：

·自动分割+计算

·仅分割主动脉/椎体

·仅计算主动脉周围脂肪

6.1 自动分割+计算

适用于从原始 CT 数据开始，直接完成：

1. 主动脉分割 2. 椎体边界识别 3. 主动脉裁剪 4. 周围脂肪计算 5. 结果导出与预览

6.2 仅分割主动脉/椎体

适用于先单独完成分割结果生成，便于质控后再进行脂肪分析。

6.3 仅计算主动脉周围脂肪

适用于已经具备主动脉 Mask 的情况，可跳过分割，直接完成脂肪定量分析。

7. 运行日志、状态栏与 CSV 结果

7.1 状态栏

状态栏显示当前任务是否处于：

·就绪

·运行中

·完成

·失败

7.2 运行日志

运行日志会完整记录：

·当前步骤

·输入输出路径

·处理进度

·成功与失败信息

7.3 CSV 结果

CSV 结果区域用于显示当前所选距离范围的统计表。点击“刷新CSV”后可重新读取最新计算结果。

二维预览和 CSV 结果通常配合使用，便于同时查看图像和统计数值。

下图示例展示了 5mm 累计范围下的二维预览和统计结果：

5mm累计范围二维预览示例

下图示例展示了 2–7mm 区间范围下的二维预览和统计结果：

2-7mm区间范围二维预览示例

8. 二维矢状位预览

软件可在 2D矢状位标签页中自动生成拼接预览图。

当前二维预览包含两幅图像：

·左侧：中心矢状位

·右侧：主动脉最大面积矢状位

颜色定义如下：

·红色：主动脉

·黄色：主动脉周围脂肪

该设计有助于同时观察整体中心切面和病变或结构显示更明显的代表性切面。

软件在成功生成二维预览后，还会自动将预览图保存到：

·results/<距离范围>/preview/<病例名>_sagittal_combo.png

9. 三维 VR 显示

软件内置 3D VR显示标签页，可对主动脉及其周围脂肪进行三维查看。

主要作用包括：

·观察主动脉整体三维形态

·查看不同距离范围下周围脂肪的空间分布

·进行交互式旋转、平移、缩放

·快速切换不同病例与不同距离范围

9.1 3D VR 内置交互

常见操作方式如下：

·左键拖动：旋转

·中键拖动：平移

·滚轮：缩放

9.2 5mm 三维示例

5mm范围三维VR界面

9.3 2–7mm 三维示例

2-7mm范围三维VR界面

10. 加载到 3D Slicer

软件支持将当前病例及当前距离范围结果一键加载到 3D Slicer 中。

适用场景包括：

·多平面联动查看

·三维分割进一步检查

·高级可视化或截图

·后续科研展示

使用步骤如下：

1. 打开 3D VR显示标签页。 2. 选择距离范围与病例。 3. 检查 Slicer 路径是否正确。 4. 点击加载到Slicer。

软件会自动将当前 CT、主动脉分割和脂肪分割推送到 Slicer。

下图为 5mm 结果在 Slicer 中的示意：

5mm结果在Slicer中的显示

下图为 2–7mm 结果在 Slicer 中的示意：

2-7mm结果在Slicer中的显示

11. 输出结果说明

软件运行完成后，会在项目目录下生成 results 文件夹。常见输出包括：

11.1 主动脉裁剪结果

·results/aorta_mask/

该目录保存裁剪后的主动脉 Mask。

11.2 不同距离范围的脂肪结果

例如：

·results/5mm/

·results/2-7mm/

每个目录中通常包含：

·对应范围的脂肪 Mask

·fat_statistics_<范围>.csv

·preview/ 预览图目录

11.3 预览图

预览图自动保存到：

·results/<范围>/preview/

便于后续归档、论文插图整理或结果汇报。

11.4 Slicer三维结果文件

当使用“加载到 Slicer”功能时，软件还会生成供三维加载使用的中间分割文件。

12. 计算方法说明

本软件面向主动脉周围脂肪的定量分析，核心计算方法如下。

12.1 主动脉分割方法

主动脉分割采用基于 nnUNet 训练的深度学习模型完成。若用户已有主动脉 Mask，也可直接导入手动分割结果并继续进行后续分析。

12.2 椎体边界裁剪

若启用椎体裁剪，软件会根据用户指定的：

·起始椎体

·起始边缘

·终止椎体

·终止边缘

确定主动脉分析的上下边界，仅在该解剖区段内计算主动脉周围脂肪。

若不启用椎体裁剪，则以整段主动脉作为分析对象。

12.3 空间统一

若 CT、主动脉 Mask、椎体 Mask 不在完全相同的空间中，软件会先将相关掩膜统一到 CT 图像空间，再进行后续计算，以保证空间对应关系一致。

12.4 主动脉外周距离计算

软件以主动脉裁剪后区域为基准，计算主动脉外周每个体素到主动脉边界的空间距离，并结合体素实际间距换算为毫米单位。

12.5 脂肪判定方法

软件使用 HU 阈值限定脂肪候选体素。默认范围为：

·-190 HU 至 -30 HU

仅当体素同时满足：

·位于主动脉外周目标距离范围内

·HU 值落入脂肪阈值范围

时，才被认定为主动脉周围脂肪。

12.6 累计距离计算

例如选择 5mm 时，计算范围定义为：

·主动脉外周 0–5mm 范围内的脂肪

即所有到主动脉距离小于等于 5mm 的脂肪体素。

12.7 区间距离计算

例如选择 2–7mm 时，计算范围定义为：

·主动脉外周 >2mm 且 ≤7mm 范围内的脂肪

这样可以对不同壳层厚度的脂肪进行分层定量分析。

12.8 体积计算

单体素体积由 CT 的空间分辨率计算得到：

·单体素体积 = spacing_x × spacing_y × spacing_z

脂肪总体积计算为：

·脂肪体积 = 脂肪体素数 × 单体素体积

最终换算为 cm³ 输出。

12.9 统计指标

软件可输出以下定量指标：

·是否检出脂肪

·脂肪体素数

·脂肪体积（cm³）

·脂肪平均 HU

·脂肪 HU 标准差

·脂肪最小 HU

·脂肪最大 HU

·脂肪 HU 中位数

·裁剪起始层、裁剪终止层、层数

·起始椎体、终止椎体及边缘信息

13. 软件使用建议

·建议输入 CT 与手动 Mask 文件名保持完全一致。

·若只需要定量分析而已有高质量主动脉 Mask，建议使用“手动加载主动脉Mask”模式。

·若希望分析特定胸主动脉区段，建议启用椎体裁剪。

·若仅需快速评估近壁脂肪，建议优先查看 3–5mm 或 5mm 累计范围。

·若希望比较不同壳层分布特征，可增加 2–7mm 等区间分析。

·在正式统计前，建议先结合 2D 预览、3D VR 和 CSV 结果进行质控。

14. 常见使用流程示例

示例一：自动分割并计算 5mm 主动脉周围脂肪

1. 选择 CT 输入目录。 2. 选择项目目录。 3. 保持“主动脉来源”为“自动分割主动脉”。 4. 累计距离设置为 5mm。 5. 点击自动分割+计算。 6. 在 2D矢状位、3D VR显示与 CSV结果中查看结果。

示例二：分析 2–7mm 区间脂肪

1. 在累计距离中保留所需累计范围或不作为重点使用。 2. 在区间距离中设置 2mm 至 7mm。 3. 运行分析。 4. 查看 2–7mm 对应的 CSV、二维预览、三维显示和 Slicer 结果。

15. 截图总览

15.1 软件主界面与整体流程

截图1

15.2 5mm 二维预览与统计表

截图2

15.3 5mm 三维 VR 显示

截图3

15.4 2–7mm 二维预览与统计表

截图4

15.5 2–7mm 三维 VR 显示

截图5

15.6 5mm 在 3D Slicer 中的显示

截图6

15.7 2–7mm 在 3D Slicer 中的显示

截图7

16. 总结

本软件实现了从主动脉自动识别到周围脂肪定量分析、二维三维可视化、CSV 导出及 Slicer 联动查看的完整流程。其特点在于：

·面向软件用户，操作集中且流程清晰

·支持自动分割与手动 Mask 两种模式

·支持累计距离与区间距离双重定量

·支持二维、三维、Slicer 三层结果核查

·支持自动保存预览图与结构化 CSV 结果