Analysis of inequalities and correction model of the Goh method used in quantifying interstitial lung disease

Abstract

Introduction

Interstitial lung disease is a significant complication in autoimmune diseases. The extent of involvement is crucial in determining both onset and treatment response. While there are computational methods for this calculation, manual methods, such as the Goh method, remain the most commonly used. However, it has some disadvantages, such as presuming that areas across the lung are equivalent and thus influence the calculation equally. The aim of this study is to analyse these difficulties and find a mathematical correction method.

Materials and methods

High-resolution chest tomography images were obtained from patients with and without ILD. Pulmonary areas were analysed and compared in the slices referenced in the Goh method. Through geometric analysis of lung structure, the slice closest to the average of its areas was identified for comparison with other measurements. Based on this, a correction equation was formulated, and through simulation of various interstitial involvement patterns, the degree of variation was determined.

Results

Images from 80 patients were analysed, mostly women diagnosed with systemic sclerosis. It was found that apical areas (slices 1 and 2) and the sum of left-sided pulmonary areas were 20% smaller compared to basal and right-sided areas, respectively. Simulation with different involvement components found that apical or left-sided disease overestimates extension by 5% to 10%, especially when it exceeds 15%. The third slice was determined to be closest to the average of the areas, and a correction formula was devised based on this.

Conclusions

The Goh method incorrectly assumes the equivalence of pulmonary areas, which can impact calculations. We propose a mathematical correction for this purpose.

Resumen

Introducción

La enfermedad intersticial pulmonar es una complicación importante en las enfermedades autoinmunes. La extensión del compromiso es fundamental para determinar el inicio y la respuesta al tratamiento. Existen métodos computarizados poco disponibles para este cálculo, por lo cual suelen ser más empleados métodos manuales como el de Goh. Sin embargo, este tiene problemas, como el presumir que las áreas en todo el pulmón son equivalentes e influyen igualitariamente en el cálculo. El objetivo del estudio es corroborar estas dificultades y hallar una forma de corrección matemática.

Materiales y métodos

Se obtuvieron imágenes de tomografía de tórax de alta resolución de pacientes con y sin EPID. Se analizaron y compararon las áreas pulmonares en los cortes referidos en el método de Goh. Se buscó, mediante un análisis geométrico de la estructura pulmonar, el corte pulmonar más cercano al promedio de sus áreas, sobre el cual se compararon las otras mediciones. Con base en ello, se formuló una ecuación de corrección, en tanto que el grado de variación se determinó mediante una simulación de diferentes patrones de compromiso intersticial.

Resultados

Se analizaron las imágenes de 80 pacientes, la mayoría mujeres con diagnóstico de esclerosis sistémica. Se encontró que las áreas apicales (cortes 1 y 2) y la sumatoria de las áreas pulmonares del lado izquierdo eran 20% más pequeñas en comparación con las áreas basales y derechas, respectivamente. La simulación con diferentes componentes de compromiso encontró que la enfermedad apical o izquierda sobreestima la extensión entre 5 y 10%, más aún cuando supera el 15%. Se determinó que el tercer corte era el más cercano al promedio de las áreas y a partir de este se fabricó una fórmula de corrección.

Conclusiones

El método de Goh asume de manera errónea la equivalencia de las áreas pulmonares, lo que puede afectar el cálculo. Proponemos una corrección matemática para tal fin.