本文介绍了一种5D超声技术，该技术结合了多平面3D重建与彩色多普勒融合，能够同步显示甲状腺的结构与功能信息。通过最大限度减少盲区，该方法可实现病灶的快速精确定位，提高诊断准确性，尤其有助于初学者的操作与判读。
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本文内容
摘要
摘要
本文提出了一种基于超声数据五维（5D）同步重建的新型甲状腺检查技术。原始时序序列被重建为反映解剖结构的三维体数据。通过三个正交平面实现多平面可视化，从而对整个腺体进行系统性观察。将彩色多普勒成像整合至每个三平面切片中，以描绘血管变化情况。这种多模态融合技术能够在重建的5D空间中同步显示结构、功能及血流信息。与传统扫描相比，该技术具有可灵活进行离线诊断、降低对实时扫描的依赖性、增强直观解读能力以及实现全面多角度评估等优势。通过减少遗漏误差，该方法有望提高诊断准确性，尤其有助于初学者的临床实践。所提出的5D融合方法可实现病灶的快速精确定位，有利于早期发现。未来的研究将探索该技术与生物化学标志物的结合，以进一步提升诊断精度。该技术在推动甲状腺检查发展方面具有重要的临床价值。
引言
桥本甲状腺炎（HT）是最常见的自身免疫性甲状腺疾病（AITD），是全球碘充足地区甲状腺功能减退症的主要病因1。该病以淋巴细胞浸润及针对甲状腺抗原的自身抗体为特征，可导致甲状腺结构破坏并引发甲状腺功能减退2。HT的分期旨在评估疾病严重程度并指导治疗决策，主要依据包括促甲状腺激素（TSH）和甲状腺自身抗体等生化标志物3，以及甲状腺超声中可见的超声影像学特征4,5,6。
超声检查中，桥本甲状腺炎（HT）具有特征性表现，包括弥漫性回声减低、回声结构不均、微小结节样改变以及彩色多普勒显示血流信号增加6,7。然而，传统的二维（2D）灰阶超声缺乏对这些特征进行系统性分析以实现HT分期的定量方法8。对血流变化的评估也仅限于二维模式下的定性视觉判断。甲状腺复杂的三维（3D）结构进一步限制了使用传统二维切面进行充分评估的能力9,
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方案
本研究获得了北京中医药大学附属孙思邈医院机构审查委员会的批准。患者来自孙思邈医院甲状腺科。患者接受了甲状腺超声检查，并签署了参与研究的知情同意书。本研究利用手持设备获取的4D超声数据，重建甲状腺的三平面图像，并实现了实时同步彩色多普勒成像。本研究所使用的软件工具列于材料表中。
1. 数据收集与准备
- 使用便携式手持超声设备，将线阵探头横向放置于患者颈部，以横断面成像甲状腺。在保持探头接触和方向的同时，沿甲状腺长度方向缓慢而稳定地滑动探头。
- 以33 Hz的帧率获取一系列横断面B模式图像，以观察甲状腺形态。
- 同时应用彩色多普勒技术检测腺体及血管中的血流。从甲状腺上极扫描至下极，覆盖整个腺体。所获得的动态成像序列由连续的横断面切片组成，形成两组4D数据集。
- 加载与浏览4D B模式超声数据
- 将所有DICOM数据复制到自定义的工作目录中。
注意：操作系统和MATLAB中的工作目录应保持一致。在MATLAB中输入每行命令后按Enter键以执行命令。 - 使用dicomread函数将B模式超声数据文件导入MATLAB，并使用size函数查看数据的维度。
- 在计....
- 将所有DICOM数据复制到自定义的工作目录中。
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结果
如图1和图2所示的图形用户界面（GUI）所示，可连续查看超声扫描序列。 然而，这种二维检查高度依赖甲状腺专科医生的解剖学知识，以在脑海中重建病灶的位置，这对初学者而言具有挑战性，且导致定量一致性不足。图3将B模式灰度图像与彩色多普勒血流图像融合，从而在二维扫描中实现更全面的评估。
为了对甲状腺疾病进行全面且可靠的评估，图4展示了B模式强度的三维空间分布，而图5则展示了基于彩色多普勒数据重建的三维血管分布图。如图形用户界面（图6）所示，可在三个正交平面上同步显示结构与功能信息。临床医生可连续检查甲状腺灰阶图像的多平面横截面及其对应的血流图像。这种多种模态信息的无缝整合，对于精确定位甲状腺病变并判断.......
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讨论
方案中的关键步骤
尽管图1和图2在检查与诊断中具有价值，但要确定病灶位置并从其他视角观察，仍需依赖专家经验。对于桥本甲状腺炎（HT）的诊断，实时同步图1和图2同样是一个重要且关键的步骤。方案第3.3步是关键步骤之一，如图4所示，主治医师可交互式地查看甲状腺三维解剖结构的任意横截面。这对于定位病灶和识别异常组织区域至关重要。传统手持超声扫描仅能提供二维横断面图像，不可避免地因盲区而遗漏三维病理细节。类似地，方案第4.3步生成三维血流图，对精确定位病灶位置也极为关键。方案第5.1和5.2步实现了结构与功能甲状腺图像的同步，为临床医生提供了更强大的数字化智能工具，以应对复杂病情的管理。
优化与故障排除
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披露
用于甲状腺疾病精准定量的软件工具，列于 材料表 本研究的成果“甲状腺疾病精准量化系统V1.0”为北京智熵科学有限公司的产品。 & 技术有限公司。该软件工具的知识产权归该公司所有。作者声明无利益冲突。
致谢
本出版物获得了陕西省重点研发计划：2023-ZDLSF-56 和陕西省的资助 "科学家 + 工程师" 团队建设：2022KXJ-019
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| MATLAB | MathWorks | 2023B | 计算与可视化 |
| 甲状腺疾病精准定量工具 | 智能熵 | 甲状腺-3D V1.0 | 北京智熵科技 & Technology Co Ltd. 甲状腺疾病的建模 |
参考文献
- Ragusa, F., et al. Hashimotos' thyroiditis: Epidemiology, pathogenesis, clinic and therapy. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 33 (6), 101367(2019).
- Ralli, M., et al.
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重印与许可
