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方法文章

死后计算机断层扫描中的图像渲染技术:搁浅鲸类生物健康与特征评估

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DOI:

10.3791/61701

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2020年9月27日

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本文内容

摘要

中国香港的鲸豚搁浅救护项目已引入死后计算机断层扫描技术,该技术可为死亡动物的生物学健康状况和特征提供重要信息。本研究描述了8种图像重建技术,这些技术对于识别和可视化搁浅鲸豚的死后发现至关重要,将有助于全球的临床医生、兽医及搁浅救护人员充分运用这一放射学手段。

摘要

在香港鲸豚搁浅救援项目中常规实施虚拟解剖已有6年经验,已成功建立标准化的虚拟解剖流程,包括死后计算机断层扫描(PMCT)的采集、后处理及评估方法。在此项开创性的鲸豚虚拟解剖搁浅响应项目中,共对193头搁浅鲸豚实施了PMCT,提供死后影像学发现,以辅助尸体解剖,并揭示动物的生物学健康状况与特征。本研究旨在评估PMCT中的8种图像重建技术,包括多平面重建、曲面重建、最大密度投影、最小密度投影、直接容积渲染、分割、传递函数以及透视容积渲染。通过实际案例展示,这些技术能够识别搁浅鲸豚中的大多数死后异常发现,并作为研究其生物学健康状况与特征的有效工具。本研究可为放射科医师、临床医生及兽医在面对复杂且具挑战性的PMCT图像重建与阅片工作时提供指导。

引言

虚拟解剖(virtopsy),也称为死后(PM)影像学,是指利用先进的断层成像技术对尸体进行检查,包括死后计算机断层扫描(PMCT)、死后磁共振成像(PMMRI)以及超声检查1。在人类医学中,PMCT 有助于研究骨骼结构改变的创伤病例2,3、异物、气体征象4,5,6以及血管系统病理变化7,8,9。自2014年起,虚拟解剖已常规应用于中国香港的鲸豚搁浅响应项目1。PMCT 和 PMMRI 能够显示因严重腐败而无法通过传统尸体解剖评估的病理性形态学发现。这种无创的影像学评估具有客观性且可数字化存储,便于多年后进行会诊或回顾性研究1,10,11。虚拟解剖已成为研究搁浅海洋动....

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方案

注意:在香港鲸豚类虚拟解剖搁浅响应项目框架下,搁浅的鲸豚类动物通常接受死后计算机断层扫描(PMCT)检查。作者负责虚拟解剖扫描、数据后处理(例如图像重建与渲染)、数据分析解读以及虚拟解剖报告撰写1。该先进技术强调细致的发现,可在传统尸体解剖之前为死后所见提供初步洞察(https://www.facebook.com/aquanimallab)。

1. 数据准备

  1. 以 DICOM 3.0 格式导出采集的 CT 数据集。将 DICOM 文件夹复制到计算机(例如桌面)。
  2. 打开一个免费或商业的 DICOM 查看软件。以下步骤基于 TeraRecon Aquarius iNtuition Workstation(版本 4.4.12)进行。
  3. 双击 Aquarius iNtuition Client Viewer (AQi) 图标。在相应字段中输入用户名、密码和服务器名称。点击 登录 按钮。
    注意:请确保服务器名称字段中填写了正确的服务器 IP 地址。
  4. 在数据管理工具按钮中点击 导入,选择要导入的 DICOM 文件夹。当导入进度达到 100% 后,点击 更新 图标以刷新研究列表。
  5. 在患者列表中通....

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结果

2014年1月至2020年5月期间,共有193头在香港水域搁浅的鲸豚类动物接受了PMCT检查,其中包括42头中华白海豚(Sousa chinensis)、130头印太江豚(Neophocaena phocaenoides)以及21头其他物种。对136具尸体进行了全身扫描,对57具尸体进行了头骨和鳍肢的局部扫描。通过8种图像重建技术展示了常见的解剖特征和病理变化,用于评估搁浅鲸豚类动物的生物学健康状况和个体特征。

动物CT扫描分析与三维重建,医学影像中的横断面及测量示意图。
图1:MPR功能显示一具死亡的印度-太平洋驼背海豚,分别为(A)轴状位、(B)重建后的三维图像、(C)重建后的冠状位图像,以及(D)重建后的矢状位图.......

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讨论

为了清晰地可视化虚拟解剖数据集,常规对每具搁浅的尸体应用8种图像重建技术,包括二维和三维重建,以进行死后生物学健康状况和特征的调查。这些重建技术包括多平面重建(MPR)、曲面重建(CPR)、最大密度投影(MIP)、最小密度投影(MinIP)、容积再现(DVR)、分割、传递函数(TF)和透视容积重建(PVR)。多种重建技术通常结合窗宽窗位调整互补使用。本文还描述了每种图像重组技术的概念及其优势。

多平面重建(MPR)
MPR 是指生成非轴向的二维图像,包括冠状面、矢状面以及任何与解剖结构对齐的斜面图像24,30,这些图像并非在轴向扫描过程中直接获取。这种主流的二维图像重建技术特别有助于在所需平面上以高质量图像评估完整的解剖结构或病理变化31,32。借助 MPR,可对鲸类动物的全身、骨科及神经/脊柱进行常规的.......

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

作者谨此感谢香港特别行政区政府渔农自然护理署对本项目持续的支持。同时,衷心感谢来自香港城市大学水生动物虚拟解剖实验室、香港海洋公园保育基金及香港海洋公园的兽医、工作人员和志愿者。 感谢为本项目搁浅动物救护响应工作付出巨大努力的各位。特别感谢城市大学兽医医疗中心和香港兽医影像中心的技术人员为本研究操作CT和MRI设备。本文所表达的任何观点、发现、结论或建议,不一定反映海洋生态提升基金或受托方的观点。本项目由香港研究资助局(资助编号:UGC/FDS17/M07/14)和海洋生态提升基金(资助编号:MEEF2017014、MEEF2017014A)资助。 MEEF2019010 和 MEEF2019010A),海洋生态增益基金,海洋生态学 & 渔业增殖基金受托有限公司。特别感谢玛丽亚·何塞·罗夫莱斯·马拉甘巴博士对本文稿的英文编辑。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Aquarius iNtuition 工作站TeraRecon IncNA
西门子 64 排多层螺旋 CT 扫描仪 Somatom go.Up西门子医疗NA

参考文献

  1. Tsui, H. C. L., Kot, B. C. W., Chung, T. Y. T., Chan, D. K. P. Virtopsy as a revolutionary tool for cetacean stranding programs: Implementation and management. Frontiers in Marine Sciences. , (2020).
  2. Jacobsen, C., Bech, B. H., Lynnerup, N. A comparative study of cranial, blunt trauma fractures as seen at medicolegal autopsy and by ....

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重印与许可

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