Name: 갑상선 병변의 정확하고 신속한 국소화를 위해 컬러 도플러 매핑과 통합된 동기식 삼면 재구성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 41 s
Description: 학습하세요 5D 초음파 기술을 활용한 갑상선 질환의 정량적 진단 방법을 배우세요. 컬러 도플러와 삼면 재구성을 통합하여 병변을 신속하고 정확하게 국소화하고 진단 정확도를 향상시키는 혁신적인 영상 기법을 탐색하세요.

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이 간행물은 산시성 중점 연구 개발 계획: 2023-ZDLSF-56 및 산시성 "과학자 + 엔지니어" 팀 건설: 2022KXJ-019의 지원을 받았습니다.

이 연구는 베이징 중의약 대학 부속 Sunsimiao Hospital의 Institutional Review Board의 승인을 받았습니다. 환자는 Sunsimiao 병원 갑상선과에서 모집되었습니다. 환자는 갑상선 초음파 검사를 받았고 연구에 대한 정보에 입각한 동의를 했습니다. 이 연구에서는 휴대용 장치를 사용하여 획득한 4D 초음파 데이터를 활용하여 갑상선의 삼면 보기를 재구성했습니다. 또한, 실시간 동기식 컬러 도플러 이미징이 이루어졌습니다. 이 연구에 사용된 소프트웨어 도구는 재료 표에 나열되어 있습니다.
1. 데이터 수집 및 준비
<ol><li>휴대용 휴대용 초음파 장치를 사용하여 선형 어레이 변환기를 환자의 목에 가로로 배치하여 단면면에서 갑상선을 촬영합니다. 프로브 접촉과 방향을 유지하면서 갑상선의 길이를 따라 프로브를 천천히 꾸준히 밉니다.</li>
	<li>33Hz의 프레임 속도로 갑상선 형태를 시각화하는 일련의 횡방향 B 모드 이미지를 획득합니다.</li>
	<li>동시에 컬러 도플러를 적용하여 분비샘과 혈관의 혈류를 감지합니다. 갑상선 극 전체를 덮기 위해 갑상선 극에서 하부 갑상선을 스캔합니다. 결과 동적 이미징 시퀀스는 두 개의 4D 데이터 세트를 형성하는 연속적인 횡방향 슬라이스로 구성됩니다.</li>
	<li>4D B 모드 초음파 데이터 로드 및 탐색<ol><li>모든 DICOM 데이터를 사용자 지정된 작업 디렉터리에 복사합니다. 참고: 작업 디렉터리는 운영 체제와 MATLAB 모두에서 동일합니다. 각 라인을 입력한 후 Enter 키를 눌러 MATLAB에서 명령을 실행합니다.</li>
		<li>dicomread 함수를 사용하여 B 모드 US 데이터 파일을 MATLAB으로 가져오고, size 함수를 사용하여 데이터의 차원을 확인합니다.<ol><li>컴퓨터에서 MATLAB을 엽니다.</li>
			<li>명령 창에 다음을 입력합니다. VB0 = dicomread('fname.dcm'); 여기서 'fname.dcm'는 DICOM 데이터의 실제 파일 이름으로 대체될 수 있습니다. 이것은 DICOM 파일을 읽고 변수 VB0에 이미지 데이터를 저장합니다.</li>
			<li>로드된 데이터의 크기를 보려면 다음과 같이 입력합니다. 크기(VB0), 참고: 여기서 가져온 4D 데이터의 크기는 768픽셀 x 1024픽셀 x 3 x 601 레이어입니다. 768픽셀 x 1024픽셀 x 3은 표준 RGB 이미지에 해당하며, 각 픽셀은 24비트 심도의 3개 채널로 표현됩니다. 601개의 레이어는 스캔한 슬라이스의 총 수를 나타냅니다.</li>
		</ol></li>
		<li>US_B_Show 함수를 호출하여 4D 행렬 데이터를 연속 회색조 비디오 시퀀스로 변환하여 자세한 검사를 위해 연속적으로 재생할 수 있습니다(그림 1 참조).<ol><li>DICOM 파일의 dicomread 함수를 사용하여 1.4.2.2단계에서 가져온 이 4차원 초음파 데이터 행렬 VB0을 연속적으로 재생되는 회색조 비디오 시퀀스로 변환하려면 MATLAB 명령 창에 다음 명령을 입력하여 US_B_Show 함수를 호출하십시오. US_B_Show(VB0) 여기서 VB0은 이전에 가져온 초음파 데이터를 포함하는 4D 매트릭스 변수입니다.</li>
		</ol></li>
		<li>그림 1의 GUI는 일시 중지, 앞으로, 되감기 등을 위한 재생 버튼을 보여줍니다.<ol><li>재생 버튼을 눌러 프레임 시퀀스의 연속 비디오 재생을 시작합니다. 일시 중지 및 재생 제어 도구 아이콘을 사용하여 모든 프레임을 유연하게 탐색할 수 있습니다. 확대/축소 버튼을 사용하여 재생 중에 이미지를 동적으로 확대 또는 축소하고 기본 확대 버튼을 사용하여 원래 1x 보기로 재설정합니다.</li>
			<li>픽셀 값 검사 버튼을 클릭하고 영역 위로 마우스를 이동하여 현지화된 분석을 위해 픽셀 좌표 및 강도로 십자선을 오버레이합니다. 참고: 이러한 대화형 제어를 통해 공간과 시간에 걸쳐 초음파 데이터 특성을 유연하게 검사할 수 있습니다.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>4D 컬러 도플러 초음파 데이터 불러오기 및 찾아보기<ol><li>dicomread 함수를 사용하여 컬러 도플러 초음파 데이터 파일을 MATLAB으로 가져오고, size 함수를 사용하여 데이터의 차원을 확인합니다. 참고: 여기에서 가져온 4D 데이터의 크기는 768픽셀 x 1024픽셀 x 3 x 331 레이어입니다. 768 픽셀 x 1024 픽셀 x 3은 표준 RGB 이미지에 해당하며, 빨간색과 파란색은 서로 다른 방향의 혈류를 나타냅니다. 331개의 레이어는 스캔한 슬라이스의 총 수를 나타냅니다.</li>
		<li>US_C_Show 기능을 사용하여 4D 매트릭스 데이터를 연속 컬러 비디오 시퀀스로 변환하여 자세한 검사를 위해 연속적으로 재생할 수 있습니다(그림 2 참조). 참고: 그림 2 의 GUI에는 그림 1의 1.4.4단계에서 설명한 것과 동일한 대화형 제어 및 작업 집합이 있습니다.</li>
	</ol></li>
</ol>2. B-모드와 컬러 도플러 초음파의 동시 관찰
참고: 그림 1 의 4D B-모드 초음파 데이터와 그림 2 의 4D 컬러 도플러 초음파 데이터에는 시간 축을 따라 4차원에 동일한 절대 타임 스탬프가 포함되어 있습니다. 이 필드는 DICOM 메타데이터에 FrameTimeVector로 기록됩니다. 이 필드의 시간 값에 따라 그림 1 과 그림 2 를 실시간으로 동기화할 수 있습니다.
<ol><li>dicomread 명령을 사용하여 두 개의 4차원 파일을 읽은 후 두 개의 4차원 행렬을 입력값으로 사용하여 Synchronize_B_C 함수를 실행합니다. 참고: 그림 3 은 계속 재생할 수 있는 결과 비디오를 보여줍니다. 차이점은 4D B-Mode 초음파 데이터와 4D 컬러 도플러 초음파 데이터가 동일한 비디오 프레임 내에서 실시간으로 동기화된다는 것입니다. 그림 3 의 GUI에는 그림 1의 1.4.4단계에서 설명한 것과 동일한 대화형 제어 및 작업 집합이 있습니다.</li>
</ol>3. 갑상선에 대한 동기 삼면 재건
참고: 병변의 위치를 보다 정확하게 파악하고 정량화할 수 있도록 이 연구는 실시간 상호 작용으로 획득한 4D 초음파 데이터에서 갑상선의 삼면 재구성을 수행했습니다. 이를 통해 임상의는 병변을 빠르고 정확하게 찾아낼 수 있으며, 영향을 받는 부위의 후속 정량화를 위한 견고한 토대를 마련할 수 있습니다.
<ol><li>그림 1의 4D B 모드 초음파 데이터를 입력으로 사용하여 thyroid_triplanar 함수를 호출하여 그림 4와 같이 3개의 직교 평면(코로나, 시상, 축)을 도출합니다.</li>
	<li>그림 4의 십자선 상호 작용을 통해 갑상선의 여러 부분을 실시간으로 검사할 수 있습니다. 십자선의 중심을 클릭하고 드래그하여 초음파에서 재구성한 갑상선 해부학의 임의의 3D 검사를 수행합니다. 참고: 그림 4 의 GUI를 사용하면 삼각면 보기의 그레이스케일 강도 범위, 대비 및 밝기를 조정할 수도 있습니다.</li>
	<li>마우스 왼쪽 버튼을 이미지의 아무 영역이나 누르고 드래그하여 밝기와 대비 수준을 실시간으로 수정할 수 있습니다. 마우스 버튼을 놓아 조정을 확인하고 완료합니다.</li>
</ol>4. 3D 혈류장에 대한 동기식 삼면 재구성
참고: 4D 컬러 도플러 초음파 데이터를 기반으로 3D 혈류장에 대한 동기 삼면 보기를 재구성하는 것도 하시모토 갑상선염(HT)을 특성화하는 데 임상적으로 중요합니다.
<ol><li>그림 2의 4D C 모드 초음파 데이터를 입력으로 사용하여 thyroid_3D_blood 함수를 호출하여 그림 5와 같이 세 개의 직교 평면(코로나, 시상, 축)을 도출합니다.</li>
	<li>그림 5의 십자선 상호 작용을 통해 갑상선의 여러 부분을 실시간으로 검사할 수 있습니다. 십자선의 중심을 클릭하고 드래그하여 초음파에서 재구성한 갑상선 해부학의 임의의 3D 검사를 수행합니다. 참고: 그림 5 의 GUI를 사용하면 삼각면 보기의 그레이스케일 강도 범위, 대비 및 밝기를 조정할 수도 있습니다.</li>
	<li>마우스 왼쪽 버튼을 이미지의 아무 영역이나 누르고 드래그하여 밝기와 대비 수준을 실시간으로 수정할 수 있습니다. 마우스 버튼을 놓아 조정을 확인하고 완료합니다.</li>
</ol>5. B-모드 삼면 보기와 컬러 도플러 삼면 보기의 동기화
참고: 그림 4에 표시된 삼면 보기를 기반으로 해당 컬러 도플러 흐름 이미지를 병변 위치에 동기화하면 의심할 여지 없이 하시모토 갑상선염(HT)의 병리학적 진행을 진단하고 정량화하는 데 도움이 될 것입니다.
<ol><li>그림 4의 십자선 상호 작용을 끌어 관심 영역을 찾고 US_B2C 실행하여 컬러 도플러 삼면 보기에서 해당 위치를 가져옵니다.</li>
	<li>그림 5의 십자선 교호작용을 끌어 관심 영역을 찾고 US_C2B 실행하여 B 모드 삼면 보기에서 해당 위치를 가져옵니다. 참고: 그림 6 은 하시모토 갑상선염(HT) 병변의 정확한 위치 파악 및 최종 진단을 위한 견고한 초음파 촬영 기반을 마련합니다.</li>
</ol>

갑상선의 구조적 및 기능적 정보에 대한 동기식 시각화

<ol><li>Ragusa, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hashimotos%27+thyroiditis%3A+Epidemiology%2C+pathogenesis%2C+clinic+and+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Best+Pract+Res+Clin+Endocrinol+Metab%22%5BJournal%5D)">Hashimotos' thyroiditis: Epidemiology, pathogenesis, clinic and therapy.</a> Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 33 (6), 101367(2019).</li>
<li>Ralli, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hashimoto%27s+thyroiditis%3A+An+update+on+pathogenic+mechanisms%2C+diagnostic+protocols%2C+therapeutic+strategies%2C+and+potential+malignant+transformation%5BTitle%5D)+AND+%22Autoimmun+Rev%22%5BJournal%5D)">Hashimoto's thyroiditis: An update on pathogenic mechanisms, diagnostic protocols, therapeutic strategies, and potential malignant transformation.</a> Autoimmun Rev. 19 (10), 102649(2020).</li>
<li>Soh, S., Aw, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laboratory+testing+in+thyroid+conditions+-+pitfalls+and+clinical+utility%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Lab+Med%22%5BJournal%5D)">Laboratory testing in thyroid conditions - pitfalls and clinical utility.</a> Ann Lab Med. 39 (1), 3-13 (2019).</li>
<li>Cansu, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnostic+value+of+3D+power+Doppler+ultrasound+in+the+characterization+of+thyroid+nodules%5BTitle%5D)+AND+%22Turk+J+Med+Sci%22%5BJournal%5D)">Diagnostic value of 3D power Doppler ultrasound in the characterization of thyroid nodules.</a> Turk J Med Sci. 49, 723-729 (2019).</li>
<li>Haugen, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2015+American+Thyroid+Association+Management+Guidelines+for+adult+patients+with+thyroid+nodules+and+differentiated+thyroid+cancer%3A+The+American+Thyroid+Association+Guidelines+Task+Force+on+Thyroid+Nodules+and+Differentiated+Thyroid+Cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Thyroid%22%5BJournal%5D)">2015 American Thyroid Association Management Guidelines for adult patients with thyroid nodules and differentiated thyroid cancer: The American Thyroid Association Guidelines Task Force on Thyroid Nodules and Differentiated Thyroid Cancer.</a> Thyroid. 26 (1), 1-133 (2016).</li>
<li>Acharya, U. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnosis+of+Hashimoto%27s+thyroiditis+in+ultrasound+using+tissue+characterization+and+pixel+classification%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Inst+Mech+Eng+H%22%5BJournal%5D)">Diagnosis of Hashimoto's thyroiditis in ultrasound using tissue characterization and pixel classification.</a> Proc Inst Mech Eng H. 227 (7), 788-798 (2013).</li>
<li>Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+learning+to+diagnose+Hashimoto%27s+thyroiditis+from+sonographic+images%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Deep learning to diagnose Hashimoto's thyroiditis from sonographic images.</a> Nat Commun. 13 (1), 3759(2022).</li>
<li>Huang, J., Zhao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+diagnosis+progress+of+ultrasound+imaging+technology+in+thyroid+diffuse+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Diagnostics%22%5BJournal%5D)">Quantitative diagnosis progress of ultrasound imaging technology in thyroid diffuse diseases.</a> Diagnostics. 13 (4), 700(2023).</li>
<li>Gasic, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+low+vitamin+D+levels+with+Hashimoto+thyroiditis%5BTitle%5D)+AND+%22Srp+Arh+Celok+Lek%22%5BJournal%5D)">Relationship between low vitamin D levels with Hashimoto thyroiditis.</a> Srp Arh Celok Lek. 151 (5-6), 296-301 (2023).</li>
<li>Sultan, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Is+3D+ultrasound+reliable+for+the+evaluation+of+carotid+disease%3F+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Ultrason%22%5BJournal%5D)">Is 3D ultrasound reliable for the evaluation of carotid disease? A systematic review and meta-analysis.</a> Med Ultrason. 25 (2), 216-223 (2023).</li>
<li>Arsenescu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+ultrasound+reconstructions+of+the+carotid+artery+and+thyroid+gland+using+artificial-intelligence-based+automatic+segmentation-qualitative+and+quantitative+evaluation+of+the+segmentation+results+via+comparison+with+CT+angiography%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">3D ultrasound reconstructions of the carotid artery and thyroid gland using artificial-intelligence-based automatic segmentation-qualitative and quantitative evaluation of the segmentation results via comparison with CT angiography.</a> Sensors. 23 (5), 2806(2023).</li>
<li>Krönke, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracked+3D+ultrasound+and+deep+neural+network-based+thyroid+segmentation+reduce+interobserver+variability+in+thyroid+volumetry%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Tracked 3D ultrasound and deep neural network-based thyroid segmentation reduce interobserver variability in thyroid volumetry.</a> PLoS One. 17 (7), e0268550(2022).</li>
<li>Hazem, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+shear+wave+elastography+in+the+evaluation+of+diffuse+thyroid+diseases+in+children+and+adolescents%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Radiol%22%5BJournal%5D)">Reliability of shear wave elastography in the evaluation of diffuse thyroid diseases in children and adolescents.</a> Eur J Radiol. 143, 109942(2021).</li>
<li>Herickhoff, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost+volumetric+ultrasound+by+augmentation+of+2D+systems%3A+design+and+prototype%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Imaging%22%5BJournal%5D)">Low-cost volumetric ultrasound by augmentation of 2D systems: design and prototype.</a> Ultrasound Imaging. 40 (1), 35-48 (2017).</li>
<li>Seifert, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+thyroid+volume+determination+by+stitched+3D-ultrasound+data+sets+in+patients+with+structural+thyroid+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedicines%22%5BJournal%5D)">Optimization of thyroid volume determination by stitched 3D-ultrasound data sets in patients with structural thyroid disease.</a> Biomedicines. 11 (2), 381(2023).</li>
</ol>

갑상선 질환 정밀 정량화를 위한 소프트웨어 도구는 이 연구의 재료 표 에 갑상선 질환 정밀 정량화 V1.0으로 나열되어 있으며 Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co., Ltd.의 제품입니다. 이 소프트웨어 도구의 지적 재산권은 회사에 있습니다. 저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.

프로토콜의 중요한 단계 그림 1과 그림 2는 검사 및 진단에 가치가 있지만 병변 위치를 결정하고 다른 관점에서 보려면 전문적인 경험이 필요합니다. 하시모토 갑상선염(HT)의 진단을 위해서는 그림 1과 그림 2를 실시간으로 동기화하는 것도 중요하고 중요한 단계입니다. 프로토콜 단계 3.3은 그림 4에서 볼 수 있듯이 주치의가 3D 갑상선 해부학의 임의의 단면을 대화식으로 검사할 수 있는 주요 단계 중 하나입니다. 이는 병변의 위치를 파악하고 비정상적인 조직 영역을 식별하는 데 매우 중요합니다. 전통적으로 휴대용 초음파 스캔은 2D 횡방향 보기만 제공합니다. 이는 불가피하게 사각지대(blind spot)로 인해 3D 병리학적 세부 사항을 간과하게 됩니다. 마찬가지로, 프로토콜 단계 4.3은 병변 위치를 정확히 찾아내는 데에도 중요한 3D 혈류 맵을 생성합니다. 프로토콜 단계 5.1 및 5.2는 구조적 및 기능적 갑상선 이미지를 동기화하여 임상의에게 복잡한 상태를 관리하기 위한 보다 강력한 디지털 지능형 도구를 제공합니다.
수정 및 문제 해결 재구성 아티팩트가 발생하는 경우 획득 스윕 범위가 충분하지 않을 수 있습니다. 확장된 적용 범위로 스캔을 반복하면 이를 극복할 수 있습니다. 슬라이스 간격 및 픽셀 크기와 같은 매개변수도 조정할 수 있습니다.
방법의 한계 휴대용 초음파 스캔은 다양한 모드를 동기화하기 위한 타임스탬프를 얻을 수 있지만 실시간 3D 프로브 위치 파악이 부족합니다. 따라서 갑상선 모델에서는 횡방향 치수만 정밀하게 재구성됩니다. 횡평면에 대한 정량적 측정은 현재 정확하지만, 관상동맥 및 시상적 보기는 병리학적 국소화에 도움이 되지만 현재 신뢰할 수 없는 정량적 척도를 가지고 있습니다.
기존 방법에 대한 중요성 이 5D 초음파 기술은 파노라마로 시각화된 공간에서 혈류 매핑과 결합된 다중 평면 구조 검사를 가능하게 하여 기존 2D 스캐닝을 향상시킵니다. 작업자 의존성, 사각지대 및 2D 초음파에서 지속되는 진단 모호성과 같은 한계를 극복합니다. 제안된 워크플로우는 갑상선 질환의 초음파 진단을 위한 현재의 경험 의존적 관행을 표준화하고 변화시킬 수 있는 강력한 토대를 마련합니다.
적용 가능한 응용 분야 이 방법은 갑상선 결절, 종양 및 하시모토 갑상선염과 같은 염증성 병변의 위치를 정확하게 파악하고 정량화하는 데 적용할 수 있습니다. 방사선 전문의와 외과의에게 병리학 평가를 위한 향상된 시각적 관점을 제공합니다. 이 기술은 진단, 치료 계획 및 수술 안내에 도움이 될 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 또한 연구팀은 이 5D 분석 파이프라인에 생화학 마커를 통합하여 갑상선 질환에 대한 AI 기반 정밀 진단 및 정량화를 실현할 계획입니다.

하시모토 갑상선염(Hashimoto's thyroiditis, HT)은 가장 흔한 자가면역성 갑상선 질환(AITD)으로, 전 세계 요오드 부족 지역에서 갑상선 기능 저하증의 주요 원인이다1. 림프구 침윤과 갑상선 항원에 대한 자가항체가 발생하여 갑상선 구조의 파괴와 갑상선 기능 저하증을 유발하는 것이 특징이다2. HT의 병기는 중증도를 평가하고 치료 결정을 안내하는 것을 목표로 합니다. 갑상선 자극 호르몬(thyroid stimulating hormone, TSH)과 갑상선 자가항체(thyroid autoantibodies)3와 같은 생화학적 표지자(marker)와 갑상선 초음파에서 볼 수 있는 초음파 특징(ultrasonographic features)의 조합에 의존한다 4,5,6.
초음파 검사에서 HT는 컬러 도플러 6,7에서 확산 감소된 에코원성, 이질적인 에코텍스처, 미세 결절성 및 혈류 증가를 포함한 특징적인 소견을 보여줍니다. 그러나, 종래의 2차원(2D) 그레이스케일 초음파는 HT 병기 결정8을 위해 이러한 특징들을 체계적으로 분석하기 위한 정량적 방법이부족하다. 혈관 변화의 평가는 2D 모드의 정성적 육안 검사로 제한됩니다. 갑상선의 복잡한 3차원(3D) 구조는 기존의 2D 슬라이싱 9,10을 사용한 철저한 평가를 더욱 방해합니다. 이러한 요인은 이미징 사각지대와 오해로 이어져 특히 경험이 적은 실무자에게 낮은 민감도와 특이도를 초래합니다11,12.
기존의 휴대용 초음파 스캔은 실시간 획득 및 진단을 통합합니다. 이러한 결합된 워크플로 의존도는 스캔 중 감독 오류의 가능성을 높입니다. 또한 공간적 위치 파악 및 추적이 부족하기 때문에 병변 식별 및 모니터링이 부정확하다12,13. 이러한 한계를 해결하기 위해 전용 3D 초음파 시스템이 등장했으며 유망한 결과를 보여주었습니다14,15. 그러나 대부분의 3D 초음파 기술에는 복잡한 기계적 스캐닝 메커니즘과 특수 변환기가 필요하므로 비용이 많이 들고 채택이 장벽이 있습니다.
본 연구는 기존의 2D 및 3D 초음파 기술의 한계를 극복하기 위해 갑상선 검사에 적합한 새로운 3D 재구성 및 시각화 솔루션을 제안합니다. 널리 사용되는 휴대용 초음파를 사용하여 먼저 여러 번의 2D 스윕을 통해 전체 갑상선을 스캔합니다. 그런 다음 3D 체적 재구성은 공간 정합 및 2D 시퀀스의 융합을 통해 실현됩니다. 동시에 컬러 도플러 프레임은 혈류 변화를 시각화하는 혈관 맵을 생성하기 위해 공동 등록됩니다. 재구성된 3D 그레이스케일 부피와 컬러 혈관 맵이 마침내 단일 플랫폼에 통합되어 동기화된 다중 평면 시각화 및 결합된 구조-기능 검사가 가능합니다.
이 제안된 3D 융합 기술은 다양한 측면에서 복잡한 갑상선 형태에 대한 체계적이고 포괄적인 평가를 제공합니다. 사각지대를 최소화하고 글로벌 오버뷰를 가능하게 함으로써 진단 정확도를 개선하고 감독 오류를 줄이는 데 도움이 될 수 있으며, 특히 초보 의사에게 도움이 될 수 있습니다. 멀티모달 시각화는 또한 병변의 위치를 빠르고 정확하게 파악하여 갑상선 결절 및 종양의 조기 진단 및 치료를 가능하게 합니다. 또한 이 방법은 이전에 HT 스테이징에 대해 조사되지 않은 정량적 3D 특징 분석을 도입합니다. 널리 채택되면 현재 경험에 의존하는 초음파 진단 절차를 표준화하고 객관화할 수 있는 잠재력이 있습니다. 휴대용 3D 재구성, 다중 모드 융합, 정량적 특징 분석 및 유연한 시각화를 간소화된 워크플로우에 시너지 효과를 발휘하는 이 기술은 갑상선 검사를 발전시키기 위해 기존 2D 초음파에서 진단적으로 강력한 도약을 나타냅니다.

<table><tbody><tr><td>MATLAB</td><td>매스웍스&nbsp;</td><td>2023B</td><td>컴퓨팅 및 시각화&nbsp;</td></tr><tr><td>갑상선 질환 정밀 정량화</td><td>도구 지능형 엔트로피</td><td>갑상선-3D V1.0</td><td>베이징 지능형 엔트로피 과학 및 Technology Co Ltd. 갑상선 질환 모델링</td></tr></tbody></table>

갑상선 병변의 정확하고 신속한 국소화를 위해 컬러 도플러 매핑과 통합된 동기식 삼면 재구성

Synchronous Triplanar Reconstruction Integrated with Color Doppler Mapping for Precise and Rapid Localization of Thyroid Lesions

본 논문은 초음파 데이터의 5차원(5D) 동기식 재구성을 기반으로 한 새로운 갑상선 검사 기법을 제안한다. 원시 시간 시퀀스는 해부학적 구조를 반영하는 3D 체적 데이터로 재구성됩니다. 3개의 직교 평면에서 삼면 시각화를 실현하여 전체 글랜드에 대한 체계적인 검사를 제공합니다. 컬러 도플러 이미징은 각 삼면 슬라이스에 통합되어 혈관 변화를 매핑합니다. 이 멀티모달 융합을 통해 재구성된 5D 공간에서 구조적, 기능적, 혈류 정보를 동시에 표시할 수 있습니다. 기존 스캐닝과 비교하여 이 기술은 유연한 오프라인 진단, 스캐닝에 대한 의존도 감소, 향상된 직관적 해석 및 포괄적인 다측면 평가의 이점을 제공합니다. 감독 오류를 최소화함으로써 특히 초보 의사의 진단 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 제안된 5D 융합 방법을 사용하면 조기 발견을 위해 병변의 위치를 빠르고 정확하게 파악할 수 있습니다. 향후 연구에서는 진단 정밀도를 더욱 향상시키기 위해 생화학 마커와의 통합을 탐구할 것입니다. 이 기술은 갑상선 검사를 진행하는 데 상당한 임상적 가치가 있습니다.

그림 1 및 그림 2의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)에서 볼 수 있듯이 초음파 스캐닝 시퀀스를 지속적으로 확인할 수 있습니다. 그러나 이 2차원 검사는 병변의 위치를 정신적으로 재구성하기 위해 갑상선 전문의의 해부학적 지식에 크게 의존하기 때문에 초보자에게는 어렵고 정량적 일관성이 부족합니다. 그림 3은 B-모드 그레이스케일과 컬러 도플러 플로우 이미지를 융합하여 2D 스캔에 대한 보다 정확한 정보를 바탕으로 검사할 수 있도록 합니다.
갑상선 질환에 대한 포괄적이고 신뢰할 수 있는 평가를 용이하게 하기 위해 그림 4 는 B 모드 강도의 3D 공간 분포를 보여주고, 그림 5 는 컬러 도플러 데이터에서 재구성된 3D 혈관 맵을 보여줍니다. GUI(그림 6)에서 볼 수 있듯이 3개의 직교 평면을 따라 구조적 및 기능적 정보를 동기화하여 시각화할 수 있습니다. 임상의는 갑상선 회색조 영상의 다평면 단면과 해당 혈류 영상을 지속적으로 검사할 수 있습니다. 이러한 상보적 양식의 완벽한 통합은 갑상선 병리의 중증도를 정확하게 파악하고 결정하는 데 중추적인 역할을 할 수 있습니다.
3D 그레이스케일 볼륨과 3D 컬러 도플러 볼륨이 본질적으로 공간 및 병리학적 차원에 걸친 4D 데이터인 경우, 동기화된 두 개의 삼면 시각화에서 상호 작용을 연결하면 갑상선 전문의가 통합된 5D 공간에서 병변을 신속하게 찾아내고 관절 강도 및 흐름 패턴을 기반으로 정확한 진단을 제공할 수 있습니다.
<img alt="초음파 영상, 갑상선 스캔, 의료 진단 도구, 그레이스케일 소노그램, 측정 척도." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig01.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 1"> 그림 1: 횡방향 B 모드 초음파 비디오 루프. 연속 횡방향 스캔으로 획득한 연속적인 B-모드 프레임은 갑상선 형태를 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="초음파 도플러 영상, 갑상선 혈류 분석, 진단 의료 영상 기술." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig02.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 2"> 그림 2: 가로 컬러 도플러 초음파 비디오 루프. 횡방향 스캔으로 얻은 연속적인 컬러 도플러 프레임은 갑상선 조직의 혈류 특성을 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="초음파 비교; 그레이스케일 및 컬러 도플러 이미징, 혈관 흐름 분석, 의료 진단 도구." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig03.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 3"> 그림 3: 동기화된 B 모드와 도플러 초음파. 갑상선 구조(회색조)와 혈류(컬러 오버레이)를 동시에 보여주는 통합 비디오. 컬러 도플러 오버레이는 컬러 스케일을 사용하여 흐름의 방향과 속도를 묘사합니다.-빨간색은 변환기를 향한 흐름을 나타냅니다. 파란색은 변환기에서 멀어지는 흐름을 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="의료 진단 설정에서 X, Y, Z 평면을 보여주는 초음파 영상, 단면 분석." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig04.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 4"> 그림 4: B 모드 초음파에서 추출한 삼면 보기. 직교 관상, 상면 및 축 평면은 삼면 시각화를 사용하여 4D B 모드 스캔에서 재구성되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="스펙트럼 이미징 다이어그램; 흡수 연구를 위한 3D 데이터 시각화; 히트맵 강도 분석." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig05.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 5"> 그림 5: 도플러 초음파에서 추출한 삼면 보기. 갑상선 조직의 혈류 특성을 매핑하기 위해 4D 도플러 스캔에서 재구성한 직교 관상, 시상 및 축 평면. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="초음파 및 열화상 비교, 진단 분석, 온도 분포 차트." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig06.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 6"> 그림 6: 구조적 데이터와 혈관성 데이터를 융합하는 동기화된 삼면경. 융합된 다중 평면 재구성은 B-모드와 도플러 데이터를 동기화하여 형태학적 및 기능적 검사를 결합할 수 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

여기에서는 갑상선 구조 및 기능 정보의 동기식 시각화를 가능하게 하는 다중 평면 3D 재구성과 컬러 도플러 융합을 결합한 5D 초음파 기술을 제시합니다. 사각지대를 최소화함으로써 이 방법은 병변의 위치를 빠르고 정확하게 파악하여 진단 정확도를 향상시켜 특히 초보 의사에게 도움이 됩니다.

This paper proposes a novel thyroid examination technique based on five-dimensional (5D) synchronous reconstruction of ultrasound data. The raw temporal ...

본 연구의 범위는 갑상선 질환의 정밀하고 정량적인 진단에 중점을 두고 있으며, 특히 갑상선 질환의 다양한 상태를 정확하게 정량화할 수 있는 방법을 탐구합니다. 현재 초음파 영상과 고형 생화학 마커의 융합 진단은 우리 분야의 연구를 발전시키는 데 활용되고 있습니다. 초음파와 컬러 도플러 초음파를 3D 공간에서 동기화하여 고체 영상 지표를 진단하고 생화학 지표와 통합함으로써 우리 분야에서 중요한 발견을 확립했습니다.우리의 프로토콜을 통해 우리는 휴대용 휴대용 초음파 장치를 활용하여 고체 초음파 영상의 삼면 보기에 대한 파노라마 관찰 및 진단을 달성함으로써 연구 격차를 해소하고 있습니다. 당사의 프로토콜은 다른 기술에 비해 높은 비용 효율성과 포괄적이고 정확한 진단의 이점을 제공합니다.

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연구

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Medicine

의학

미만성 형광 tomography는 잠복기로 높은 걸쳐 상대적으로 저렴한 비용과 잠재적인 접근 방식을...

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여기에 제시된 것은 전자기적으로 탐색된 흉부 횡단 바늘 접근을 통한 염료 마킹을 이용한 폐 결절 국소화를 위한 프로토콜이다. 여기에 설명 된 기술은 결절 국소화를 최적화하고 최소 침습적 흉부 수술을 수행 할 때 성공적인 절제술을 위해 수술 전 기간에 달성 될 수 있습니다.

최소 침습적 흉부 수술을 위한 전자기 네비게이션 흉부 결절 국소화

국소 진행성 갑상선암을 진단하고 치료할 때 컴퓨터를 이용한 3차원 재구성을 적용하면 종양 범위 및 해부학적 특성에 대한 추가 정보를 제공하여 위험 평가 및 수술 계획을 지원할 수 있습니다.

국소 진행성 갑상선암 치료에서 컴퓨터 지원 3차원 시각화

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현재 프로토콜은 전체 마우스 갑상선을 시각화하고 역형성 갑상선 암종의 성장을 모니터링하기 위한 고주파 초음파를 설명합니다.

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갑상선암에 대한 내시경 단일 절제술은 상당한 기술적 도전을 제시하며, 현재 문헌에는 포괄적인 방법론적 설명이 부족합니다. 가슴-유방 접근법을 통한 내시경 덩크 갑상선 절제술을 위한 'Sun의 7단계 기법'의 체계적인 개발 및 설명이 제시되었으며, 그 우수한 수술 효율성, 안전성 및 임상적 타당성을 입증하였습니다.

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Bioluminescence 및 마이크로 중부 표준시 이미징과 함께 종양의 Metastases 및 Osteolytic 조직 손상을 모니터링

학습하세요 5D 초음파 기술을 활용한 갑상선 질환의 정량적 진단 방법을 배우세요. 컬러 도플러와 삼면 재구성을 통합하여 병변을 신속하고 정확하게 국소화하고 진단 정확도를 향상시키는 혁신적인 영상 기법을 탐색하세요.

갑상선 병변의 정확하고 신속한 국소화를 위해 컬러 도플러 매핑과 통합된 동기식 삼면 재구성

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