Name: Synchrone triplanaire reconstructie geïntegreerd met kleurendopplermapping voor nauwkeurige en snelle lokalisatie van schildklierlaesies (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 41 s
Description: Leer een 5D-echotechniek voor nauwkeurige schildklierdiagnostiek door synchronisatie van B-mode en kleurendopplerbeelden in 3D-ruimte. Deze methode verbetert de lokalisatie van laesies en verhoogt de diagnostische nauwkeurigheid.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Deze publicatie kreeg steun van het Shaanxi Provincial Key Research and Development Plan: 2023-ZDLSF-56 en de Shaanxi Provincial "Scientist + Engineer" Team Construction: 2022KXJ-019.

Deze studie werd goedgekeurd door de Institutional Review Board van het Sunsimiao Hospital, verbonden aan de Beijing University of Chinese Medicine. De patiënt werd gerekruteerd van de afdeling Schildklier, Sunsimiao Hospital. De patiënt onderging een echografisch onderzoek van de schildklier en gaf geïnformeerde toestemming voor het onderzoek. In dit onderzoek werden 4D-echografiegegevens verkregen met behulp van een handheld-apparaat gebruikt om triplanaire beelden van de schildklier te reconstrueren. Bovendien werd real-time synchrone kleuren-Doppler-beeldvorming bereikt. De softwaretools die in dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de Materiaaltabel.
1. Gegevensverzameling en -voorbereiding
<ol><li>Gebruik een draagbaar draagbaar draagbaar echografieapparaat om de lineaire array-transducer dwars op de nek van de patiënt te plaatsen om de schildklier in het dwarsdoorsnedevlak in beeld te brengen. Schuif de sonde langzaam en gestaag langs de lengte van de schildklier terwijl u het contact en de oriëntatie van de sonde behoudt.</li>
	<li>Verkrijg een reeks transversale B-modusbeelden die de morfologie van de schildklier visualiseren met een framesnelheid van 33 Hz.</li>
	<li>Breng tegelijkertijd kleurdoppler aan om de bloedstroom in de klier en bloedvaten te detecteren. Scan van de superieure naar inferieure schildklierpolen om de hele klier te bedekken. De resulterende dynamische beeldvormingssequentie bestaat uit opeenvolgende transversale segmenten die twee 4D-datasets vormen.</li>
	<li>Laden en bladeren van 4D B-mode ultrasone gegevens<ol><li>Kopieer alle DICOM-gegevens naar een aangepaste werkmap. OPMERKING: De werkmap is hetzelfde in zowel het besturingssysteem als MATLAB. Druk op Enter na het typen van elke regel om de opdracht in MATLAB uit te voeren.</li>
		<li>Importeer het Amerikaanse gegevensbestand in de B-modus in MATLAB met behulp van de dicomread-functie en gebruik de groottefunctie om de afmetingen van de gegevens te bekijken.<ol><li>Open MATLAB op de computer.</li>
			<li>Typ in het opdrachtvenster: VB0 = dicomread('fname.dcm'); Waarbij 'fname.dcm' kan worden vervangen door de werkelijke bestandsnaam van de DICOM-gegevens. Dit leest het DICOM-bestand in en slaat de beeldgegevens op in de variabele VB0.</li>
			<li>Als u de grootte van de geladen gegevens wilt bekijken, typt u: grootte (VB0), OPMERKING: De hier geïmporteerde 4D-gegevens hadden afmetingen van 768 pixels x 1024 pixels x 3 x 601 lagen. De 768 pixels x 1024 pixels x 3 komt overeen met een standaard RGB-afbeelding, waarbij elke pixel wordt weergegeven door drie kanalen met 24-bits diepte. De 601 lagen geven het totale aantal gescande plakjes aan.</li>
		</ol></li>
		<li>Roep de US_B_Show-functie aan om de 4D-matrixgegevens om te zetten in een continue grijswaarden-videosequentie die continu moet worden afgespeeld voor gedetailleerd onderzoek (zie afbeelding 1).<ol><li>Om deze 4D-ultrasone gegevensmatrix VB0 geïmporteerd in stap 1.4.2.2 met behulp van de dicomread-functie op de DICOM-bestanden te converteren naar een continu afspelende videosequentie in grijstinten, roept u de functie US_B_Show op door de volgende opdracht in het MATLAB-opdrachtvenster te typen: US_B_Show(VB0) Waarbij VB0 de 4D-matrixvariabele is die de eerder geïmporteerde ultrasone gegevens bevat.</li>
		</ol></li>
		<li>De GUI in afbeelding 1 toont afspeelknoppen voor pauzeren, vooruitspoelen, terugspoelen, enz.<ol><li>Druk op de afspeelknop om het continu afspelen van de framereeks te starten. Gebruik de pictogrammen van de pauze- en afspeelbesturingstool voor flexibele navigatie door elk frame. Gebruik de in-/uitzoomknoppen om de beelden dynamisch te vergroten of te verkleinen tijdens het afspelen en de standaard zoomknop om terug te zetten naar de oorspronkelijke 1x-weergave.</li>
			<li>Klik op de knop Pixelwaarden inspecteren en beweeg de muis over een gebied om het dradenkruis te overlappen met pixelcoördinaten en -intensiteiten voor gelokaliseerde analyse. OPMERKING: Deze interactieve bedieningselementen maken flexibele inspectie van de kenmerken van ultrasone gegevens mogelijk, zowel in ruimte als in tijd.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Laden en bladeren van 4D-kleuren-Doppler-echografiegegevens<ol><li>Importeer het kleuren-Doppler-echografiegegevensbestand in MATLAB met behulp van de dicomread-functie en gebruik de groottefunctie om de afmetingen van de gegevens te bekijken. OPMERKING: De 4D-gegevens die hier zijn geïmporteerd, hadden afmetingen van 768 pixels x 1024 pixels x 3 x 331 lagen. De 768 pixels x 1024 pixels x 3 komen overeen met een standaard RGB-afbeelding, waarbij rood en blauw de bloedstroom in verschillende richtingen vertegenwoordigen. De 331 lagen geven het totaal aantal gescande plakjes aan.</li>
		<li>Gebruik de US_C_Show-functie om de 4D-matrixgegevens om te zetten in een continue kleurenvideoreeks die continu kan worden afgespeeld voor gedetailleerd onderzoek (zie afbeelding 2). OPMERKING: De GUI in Figuur 2 heeft dezelfde set interactieve bedieningselementen en bewerkingen als eerder beschreven in stap 1.4.4 voor Figuur 1.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Synchrone waarneming van B-modus en kleuren-Doppler-echografie
OPMERKING: De 4D B-Mode echografiegegevens weergegeven in afbeelding 1 en de 4D kleurendoppler-echografiegegevens weergegeven in afbeelding 2 bevatten dezelfde absolute tijdstempels in de vierde dimensie langs de tijdas. Dit veld wordt in de DICOM-metagegevens vastgelegd als FrameTimeVector. Op basis van de tijdwaarden in dit veld kunnen Figuur 1 en Figuur 2 in realtime worden gesynchroniseerd.
<ol><li>Na het lezen van de twee 4D-bestanden met behulp van het dicomread-commando , voert u de Synchronize_B_C-functie uit met de twee 4D-matrices als invoer. OPMERKING: Afbeelding 3 toont de resulterende video die nog steeds continu kan worden afgespeeld. Het verschil is nu dat de 4D B-Mode Ultrasound Data en de 4D Color Doppler Ultrasound Data in realtime worden gesynchroniseerd binnen dezelfde videoframes. De GUI in Figuur 3 heeft dezelfde set interactieve bedieningselementen en bewerkingen als eerder beschreven in stap 1.4.4 voor Figuur 1.</li>
</ol>3. Synchrone triplanaire reconstructie voor schildklier
OPMERKING: Om een nauwkeurigere lokalisatie en kwantificering van laesies mogelijk te maken, voerde deze studie een triplanaire reconstructie van de schildklier uit op basis van de verkregen 4D-echografiegegevens, met real-time interactiviteit. Dit stelt clinici in staat om laesies snel en nauwkeurig te lokaliseren, waardoor een solide basis wordt gelegd voor latere kwantificering van de getroffen regio's.
<ol><li>Roep de thyroid_triplanar-functie aan met de 4D B-modus echografiegegevens uit figuur 1 als invoer om de drie orthogonale vlakken (coronaal, sagittaal en axiaal) af te leiden, zoals weergegeven in afbeelding 4.</li>
	<li>De dradenkruisinteractie in figuur 4 maakt real-time inspectie van verschillende delen van de schildklier mogelijk. Klik en sleep het midden van het dradenkruis voor een willekeurig 3D-onderzoek van de anatomie van de schildklier, gereconstrueerd op basis van echografie. OPMERKING: De GUI in afbeelding 4 maakt het ook mogelijk om het grijswaardenintensiteitsbereik, het contrast en de helderheid van de triplanaire weergaven aan te passen.</li>
	<li>Druk en sleep de linkermuisknop over een willekeurig deel van de afbeeldingen voor real-time wijziging van de helderheid en contrastniveaus . Laat de muisknop los om de aanpassingen te bevestigen en af te ronden.</li>
</ol>4. Synchrone triplanaire reconstructie voor 3D-bloedstroomveld
OPMERKING: Het reconstrueren van de synchrone triplanaire weergaven voor het 3D-bloedstroomveld op basis van 4D-kleuren-Doppler-echografiegegevens is ook klinisch belangrijk voor het karakteriseren van Hashimoto's thyroïditis (HT).
<ol><li>Roep de thyroid_3D_blood-functie aan met de 4D C-mode echografiegegevens uit figuur 2 als invoer om de drie orthogonale vlakken (coronaal, sagittaal en axiaal) af te leiden, zoals weergegeven in figuur 5.</li>
	<li>De interactie tussen dradenkruisen in figuur 5 maakt real-time inspectie van verschillende delen van de schildklier mogelijk. Klik en sleep het midden van het dradenkruis voor een willekeurig 3D-onderzoek van de anatomie van de schildklier, gereconstrueerd op basis van echografie. OPMERKING: De GUI in afbeelding 5 maakt het ook mogelijk om het intensiteitsbereik in grijstinten, het contrast en de helderheid van de triplanaire weergaven aan te passen.</li>
	<li>Druk en sleep de linkermuisknop over een willekeurig deel van de afbeeldingen voor real-time wijziging van de helderheid en contrastniveaus . Laat de muisknop los om de aanpassingen te bevestigen en af te ronden.</li>
</ol>5. Synchronisatie van B-mode triplanaire weergaven en kleuren Doppler triplanaire weergaven
OPMERKING: Voortbouwend op de triplanaire weergaven die in figuur 4 worden getoond, zou het synchroniseren van de overeenkomstige Doppler-stroombeelden in kleur met de laesielocaties ongetwijfeld de diagnose en kwantificering van de pathologische progressie bij Hashimoto's thyroïditis (HT) vergemakkelijken.
<ol><li>Sleep de dradenkruisinteractie in Figuur 4 om het interessegebied te lokaliseren en voer US_B2C uit om de overeenkomstige locatie in de triplanaire kleurenweergaven van Doppler te verkrijgen.</li>
	<li>Sleep het dradenkruis in figuur 5 om het interessegebied te lokaliseren en voer US_C2B uit om de overeenkomstige locatie in de B-modus triplanaire weergaven te verkrijgen. OPMERKING: Figuur 6 legt een solide echografische basis voor de nauwkeurige lokalisatie en definitieve diagnose van Hashimoto's thyroïditis (HT) laesies.</li>
</ol>

Synchrone visualisatie van structurele en functionele informatie over de schildklier

<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>

De softwaretool voor precisiekwantificering van schildklieraandoeningen, vermeld in de materiaaltabel van deze studie als Thyroid Disease Precision Quantification V1.0, is een product van Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co., Ltd. De intellectuele eigendomsrechten van deze softwaretool behoren toe aan het bedrijf. De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.

Kritieke stappen in het protocol Hoewel figuur 1 en figuur 2 waarde hebben voor inspectie en diagnose, vereist het bepalen van de locatie van de laesie en het uitzicht vanuit andere perspectieven deskundige ervaring. Voor de diagnose van Hashimoto's thyroïditis (HT) is het synchroniseren van figuur 1 en figuur 2 in realtime ook een belangrijke en kritieke stap. Protocolstap 3.3 is een van de belangrijkste stappen waarbij, zoals weergegeven in figuur 4, de behandelend arts interactief willekeurige dwarsdoorsneden van de 3D-schildklieranatomie kan onderzoeken. Dit is cruciaal voor het lokaliseren van laesies en het identificeren van abnormale weefselregio's. Traditioneel biedt handheld echografie alleen 2D-transversale weergaven. Dit leidt onvermijdelijk tot het over het hoofd zien van 3D-pathologische details als gevolg van blinde vlekken. Op dezelfde manier genereert protocolstap 4.3 de 3D-bloedstroomkaart, die ook van cruciaal belang is voor het lokaliseren van laesielocaties. Protocolstappen 5.1 en 5.2 synchroniseren de structurele en functionele schildklierbeelden, waardoor clinici worden uitgerust met krachtigere digitale intelligente hulpmiddelen voor het beheersen van complexe aandoeningen.
Wijzigingen en probleemoplossing Als er reconstructieartefacten optreden, kan de omvang van de acquisitie onvoldoende zijn. Herhaald scannen met uitgebreide dekking kan dit verhelpen. Parameters zoals slice spacing en pixelgrootte kunnen ook worden aangepast.
Beperkingen van de methode Hoewel echografie uit de hand tijdstempels kan verkrijgen voor het synchroniseren van verschillende modi, ontbreekt het aan real-time 3D-sondelokalisatie. Vandaar dat alleen de transversale afmetingen nauwkeurig worden gereconstrueerd in de schildkliermodellen. Kwantitatieve metingen op transversale vlakken zijn momenteel nauwkeurig, terwijl coronale en sagittale weergaven pathologische lokalisatie ondersteunen, maar momenteel onbetrouwbare kwantitatieve schalen hebben.
Betekenis ten opzichte van bestaande methoden Deze 5D-echografietechniek verbetert conventionele 2D-scanning door multi-planair structureel onderzoek mogelijk te maken in combinatie met het in kaart brengen van de bloedstroom in een panoramische gevisualiseerde ruimte. Het overwint beperkingen zoals afhankelijkheid van de operator, blinde vlekken en diagnostische ambiguïteit die blijven bestaan in 2D-echografie. De voorgestelde workflow legt een robuuste basis om de huidige ervaringsafhankelijke praktijken voor echografie van schildklieraandoeningen te standaardiseren en te transformeren.
Mogelijke toepassingen Deze methode kan worden toegepast om schildklierknobbeltjes, tumoren en inflammatoire laesies zoals Hashimoto's thyroïditis nauwkeurig te lokaliseren en te kwantificeren. Het biedt radiologen en chirurgen verbeterde visuele perspectieven voor het evalueren van pathologie. De techniek heeft een aanzienlijk potentieel om te helpen bij de diagnose, behandelplanning en chirurgische begeleiding. Bovendien is het onderzoeksteam van plan om biochemische markers op te nemen in deze 5D-analysepijplijn om AI-gestuurde precisiediagnose en kwantificering voor schildklieraandoeningen te realiseren.

Hashimoto's thyroïditis (HT), de meest voorkomende auto-immuunziekte van de schildklier (AITD), is de belangrijkste oorzaak van hypothyreoïdie in delen van de wereld die over voldoende jodium beschikken. Het wordt gekenmerkt door lymfatische infiltratie en auto-antilichamen tegen schildklierantigenen, wat leidt tot de vernietiging van de schildklierarchitectuur en hypothyreoïdie2. Staging van HT heeft tot doel de ernst te beoordelen en behandelingsbeslissingen te begeleiden. Het is gebaseerd op een combinatie van biochemische markers zoals schildklierstimulerend hormoon (TSH) en auto-antilichamen van de schildklier3, evenals echografische kenmerken die zichtbaar zijn op echografie van de schildklier 4,5,6.
Bij echografisch onderzoek vertoont HT karakteristieke bevindingen, waaronder diffuus verminderde echogeniciteit, heterogene echotextuur, micronodulariteit en verhoogde bloedstroom op kleur Doppler 6,7. Conventionele tweedimensionale (2D) grijswaardenechografie mist echter kwantitatieve methoden voor het systematisch analyseren van deze kenmerken voor HT-stadiëring8. De beoordeling van vasculariteitsveranderingen is ook beperkt tot kwalitatieve visuele inspectie in 2D-modus. De complexe driedimensionale (3D) architectuur van de schildklier bemoeilijkt een grondige evaluatie met behulp van conventionele 2D-slicing 9,10. Deze factoren leiden tot blinde vlekken en verkeerde interpretaties, wat resulteert in een lage sensitiviteit en specificiteit, vooral voor minder ervaren beoefenaars11,12.
Conventioneel handheld echografieën integreren real-time acquisitie en diagnose. Deze gekoppelde workflowafhankelijkheid vergroot de kans op toezichtsfouten tijdens het scannen. Het gebrek aan ruimtelijke lokalisatie en tracking maakt ook de identificatie en monitoring van laesies onnauwkeurig12,13. Er zijn speciale 3D-echografiesystemen ontstaan om deze beperkingen aan te pakken en hebben veelbelovende resultaten opgeleverd14,15. De meeste 3D-echografietechnologieën vereisen echter complexe mechanische scanmechanismen en gespecialiseerde transducers, wat leidt tot hoge kosten en belemmeringen voor acceptatie.
Om de beperkingen van conventionele 2D- en 3D-echografietechnieken te overwinnen, stelt deze studie een nieuwe 3D-reconstructie- en visualisatieoplossing voor die is afgestemd op schildklieronderzoek. Met behulp van algemeen verkrijgbare handheld echografie worden eerst meerdere 2D-sweeps verkregen om de hele schildklier te scannen. 3D volumetrische reconstructie wordt vervolgens gerealiseerd door ruimtelijke registratie en samensmelting van de 2D-sequenties. Tegelijkertijd worden kleurendopplerframes samen geregistreerd om vasculariteitskaarten te maken die veranderingen in de bloedstroom visualiseren. De gereconstrueerde 3D-grijswaardenvolumes en gekleurde vasculariteitskaarten worden uiteindelijk geïntegreerd in één enkel platform, waardoor gesynchroniseerde multiplanaire visualisatie en gecombineerde structureel-functionele inspectie mogelijk zijn.
Deze voorgestelde 3D-fusietechniek biedt een systematische en uitgebreide evaluatie van de complexe schildkliermorfologie vanuit verschillende aspecten. Door blinde vlekken te minimaliseren en een globaal overzicht mogelijk te maken, kan het helpen de diagnostische nauwkeurigheid te verbeteren en toezichtsfouten te verminderen, wat vooral ten goede komt aan beginnende beoefenaars. De multimodale visualisatie vergemakkelijkt ook een snelle en nauwkeurige lokalisatie van laesies, wat veelbelovend is voor een vroege diagnose en behandeling van schildklierknobbeltjes en tumoren. Bovendien introduceert de methode kwantitatieve 3D-kenmerkanalyse die nog niet eerder is onderzocht voor HT-stadiëring. Met brede acceptatie heeft het de potentie om de momenteel ervaringsafhankelijke ultrasone diagnoseprocedures te standaardiseren en te objectiveren. Door synergetische integratie van handheld 3D-reconstructie, multimodale fusie, kwantitatieve functieanalyse en flexibele visualisatie in een gestroomlijnde workflow, vertegenwoordigt deze goedkope, gebruiksvriendelijke techniek een diagnostisch krachtige sprong voorwaarts ten opzichte van conventionele 2D-echografie voor het bevorderen van schildklieronderzoek.

<table><tbody><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks&nbsp;</td><td>2023B</td><td>Computing en visualisatie&nbsp;</td></tr><tr><td>Hulpmiddelen voor nauwkeurige kwantificering van schildklieraandoeningen</td><td>Intelligente Entropie</td><td>Schildklier-3D V1.0</td><td>Beijing Intelligent Entropy Science &amp; Technology Co Ltd. Modellering voor schildklieraandoeningen</td></tr></tbody></table>

synchrone triplanaire reconstructie geïntegreerd met kleurendopplermapping voor nauwkeurige en snelle lokalisatie van schildklierlaesies

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

Dit artikel stelt een nieuwe techniek voor schildklieronderzoek voor op basis van vijfdimensionale (5D) synchrone reconstructie van echografiegegevens. De ruwe temporele sequenties worden gereconstrueerd tot 3D-volumetrische gegevens die de anatomische structuur weerspiegelen. Triplanaire visualisatie van drie orthogonale vlakken wordt gerealiseerd om een systematische inspectie van de gehele klier te bieden. Color Doppler-beeldvorming is geïntegreerd in elke triplanaire plak om vasculariteitsveranderingen in kaart te brengen. Deze multimodale fusie maakt synchrone weergave van structurele, functionele en bloedstroominformatie mogelijk in de gereconstrueerde 5D-ruimte. In vergelijking met conventioneel scannen biedt deze techniek de voordelen van flexibele offline diagnose, verminderde afhankelijkheid van scannen, verbeterde intuïtieve interpretatie en uitgebreide evaluatie van meerdere aspecten. Door het minimaliseren van toezichtsfouten kan het de diagnostische nauwkeurigheid verbeteren, vooral voor beginnende beoefenaars. De voorgestelde 5D-fusiemethode maakt een snelle en nauwkeurige lokalisatie van laesies mogelijk voor vroege detectie. Toekomstig werk zal de integratie met biochemische markers onderzoeken om de diagnostische precisie verder te verbeteren. De techniek heeft een aanzienlijke klinische waarde voor het bevorderen van schildklieronderzoek.

Zoals te zien is in de grafische gebruikersinterface (GUI) in afbeelding 1 en afbeelding 2, kan de ultrasone scanvolgorde continu worden gecontroleerd. Dit tweedimensionale onderzoek is echter sterk afhankelijk van de anatomische kennis van de thyreoïdoloog om de locatie van de laesie mentaal te reconstrueren, wat een uitdaging is voor beginners en resulteert in een gebrek aan kwantitatieve consistentie. Figuur 3 combineert de B-modus grijstinten met Doppler-stroombeelden in kleur om een beter geïnformeerde inspectie van de 2D-scans mogelijk te maken.
Om een uitgebreide en betrouwbare beoordeling van schildklieraandoeningen mogelijk te maken, toont figuur 4 de 3D-ruimtelijke verdeling van B-modusintensiteiten, terwijl figuur 5 de 3D-vasculariteitskaart toont die is gereconstrueerd op basis van kleuren-Dopplergegevens. Zoals geïllustreerd in de GUI (Figuur 6), wordt gesynchroniseerde visualisatie van de structurele en functionele informatie langs drie orthogonale vlakken gerealiseerd. Artsen kunnen continu de multiplanaire dwarsdoorsneden van schildkliergrijswaardenbeelden en de bijbehorende bloedstroombeelden inspecteren. Deze naadloze integratie van complementaire modaliteiten zou een cruciale rol kunnen spelen bij het nauwkeurig lokaliseren en bepalen van de ernst van schildklierpathologieën.
Als de 3D-grijswaardenvolumes en 3D-kleurendopplervolumes in wezen 4D-gegevens zijn die de ruimtelijke en pathologische dimensies omvatten, zou het koppelen van hun interactie over de twee gesynchroniseerde triplanaire visualisaties de thyreoïdoloog in staat kunnen stellen om laesies snel te lokaliseren in een uniforme 5D-ruimte en nauwkeurige diagnoses te stellen op basis van de gewrichtsintensiteit en stroompatronen.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig01.jpg"> Figuur 1: Transversale B-mode echografie videolussen. Opeenvolgende B-modus frames verkregen door continue transversale scanning tonen schildkliermorfologie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig02.jpg"> Figuur 2: Transversale kleur Doppler echografie videolussen. Opeenvolgende kleurendopplerframes verkregen door transversale scanning onthullen de bloedstroomkarakteristieken van het schildklierweefsel. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig02large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig03.jpg"> Figuur 3: Gesynchroniseerde B-modus en Doppler-echografie. Geïntegreerde video die synchroon de schildklierstructuur (grijstinten) en de bloedstroom (gekleurde overlay) weergeeft. De kleuren-Doppler-overlay geeft de richting en snelheid van de stroom weer met behulp van een kleurenschaal - rood geeft de stroom naar de transducer aan; Blauw geeft aan dat de transducer wegvloeit. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig03large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig04.jpg"> Figuur 4: Triplanaire beelden geëxtraheerd uit B-modus echografie. Orthogonale coronale, sagittale en axiale vlakken gereconstrueerd uit 4D B-mode scans met behulp van triplanaire visualisatie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig04large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig05.jpg"> Figuur 5: Triplanaire beelden geëxtraheerd uit Doppler-echografie. Orthogonale coronale, sagittale en axiale vlakken gereconstrueerd uit 4D Doppler-scans om de bloedstroomkarakteristieken van het schildklierweefsel in kaart te brengen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig05large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66569/66569fig06.jpg"> Figuur 6: Gesynchroniseerde triplanaire weergaven die structurele en vasculariteitsgegevens samenvoegen. Gefuseerde multiplanaire reconstructie synchroniseert B-modus en Doppler-gegevens om gecombineerde morfologische en functionele inspectie mogelijk te maken. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66569/66569fig06large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

Hier presenteren we een 5D-echografietechniek die multiplanaire 3D-reconstructie en kleuren-Doppler-fusie combineert, die synchrone visualisatie van structurele en functionele informatie over de schildklier mogelijk maakt. Door blinde vlekken te minimaliseren, maakt deze methode een snelle, nauwkeurige lokalisatie van laesies mogelijk om de diagnostische nauwkeurigheid te verbeteren, wat vooral beginnende beoefenaars ten goede komt.

Synchrone triplanaire reconstructie geïntegreerd met kleurendopplermapping voor nauwkeurige en snelle lokalisatie van schildklierlaesies

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

De reikwijdte van ons onderzoek richt zich op de precieze, kwantitatieve diagnose van schildklieraandoeningen, waarbij specifiek wordt onderzocht hoe verschillende status van de ziekte nauwkeurig kan worden gekwantificeerd. Momenteel wordt de fusiediagnose van echografie en de vaste biochemische markers gebruikt om het onderzoek in ons vakgebied vooruit te helpen. We hebben belangrijke bevindingen in ons vakgebied vastgesteld door de echografie en de Color Doppler-echografie in de 3D-ruimte te synchroniseren om solide beeldvormingsindicatoren te diagnosticeren en deze te integreren met biochemische indicatoren.Met ons protocol pakken we de onderzoekskloof aan door gebruik te maken van draagbare draagbare ultrasone apparaten om panoramische observatie en diagnose van de triplanaire beelden van solide echografie te bereiken. Ons protocol biedt het voordeel van een hoge kosteneffectiviteit en een uitgebreide nauwkeurige diagnose in vergelijking met andere technieken.

synchronous-triplanar-reconstruction-integrated-with-color-doppler

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

Diffuse fluorescentie tomografie biedt een relatief goedkope en potentieel hoge hele benadering van de...

Computed Tomography-begeleide tijd-domein Diffuus fluorescentie tomografie in kleine dieren voor het lokaliseren van Cancer Biomarkers

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor longknobbellokalisatie met behulp van kleurstofmarkering via elektromagnetisch genavigeerde transthoracale naaldtoegang. De hier beschreven techniek kan worden bereikt in de peri-operatieve periode om nodule lokalisatie te optimaliseren en tot succesvolle resectie bij het uitvoeren van minimaal invasieve thoracale chirurgie.

Elektromagnetische navigatie Transthoracale nodule lokalisatie voor minimaal invasieve thoracale chirurgie

Bij het diagnosticeren en behandelen van lokaal gevorderde schildklierkanker kan de toepassing van computerondersteunde driedimensionale reconstructie aanvullende informatie opleveren over de tumoromvang en anatomische kenmerken, waardoor wordt geholpen bij risicobeoordeling en chirurgische planning.

Computerondersteunde driedimensionale visualisatie bij de behandeling van lokaal gevorderde schildklierkanker

Hier wordt een nieuw model voor schildklierknobbeldetectie in echografiebeelden voorgesteld, dat Swin Transformer gebruikt als de ruggengraat om contextmodellering op lange afstand uit te voeren. Experimenten bewijzen dat het goed presteert in termen van gevoeligheid en nauwkeurigheid.

Een op Swin transformator gebaseerd model voor detectie van schildklierknobbels in echografiebeelden

Hier wordt een nieuwe methode voorgesteld om een gepersonaliseerd 3D-geprint model voor preoperatieve evaluatie van schildklierchirurgie op te stellen. Het is bevorderlijk voor preoperatieve discussie, waardoor de moeilijkheid van schildklierchirurgie wordt verminderd.

Een gepersonaliseerd 3D-geprint model voor preoperatieve evaluatie bij schildklierchirurgie

Het huidige protocol beschrijft hoogfrequente echografie voor het visualiseren van de gehele schildklier van de muis en het monitoren van de groei van anaplastisch schildkliercarcinoom.

Hoge-resolutie echografie voor de analyse van orthotopische ATC-tumoren in een genetisch gemanipuleerd muismodel

Radicale endoscopische thyreoïdectomie gaat gepaard met verschillende chirurgische complicaties. Deze studie maakt gebruik van mixed reality-technieken om chirurgen te helpen bij het uitvoeren van radicale endoscopische thyreoïdectomie, met als doel de veiligheid te verbeteren en de chirurgische drempel te verlagen.

Mixed Reality geassisteerde radicale endoscopische thyreoïdectomie

Het doel van dit artikel is om een methode te presenteren voor het identificeren en beschermen van de recidiverende strottenhoofdzenuw tijdens robotische thyreoïdectomie door middel van de orale vestibulaire benadering in afwezigheid van de larynxzenuwmonitor.

Identificatie en bescherming van de recidiverende larynxzenuw tijdens transorale robotische thyreoïdectomie

Endoscopische en-bloc resectie voor schildkliercarcinoom levert aanzienlijke technische uitdagingen op, waarbij de huidige literatuur een gebrek heeft aan uitgebreide methodologische beschrijvingen. Er werd een systematische ontwikkeling en beschrijving gepresenteerd van de "Sun's Seven-Step Technique" voor endoscopische en-bloc thyroidectomie via de borstkas-borst benadering, waarbij de superieure operatieve efficiëntie, veiligheid en klinische haalbaarheid werd aangetoond.

"Zon's Zeven-Staps Techniek" voor Endoscopische En-Bloc Resectie van Schildklierkanker via de Borst-Borstbenadering

Een experimenteel muismodel van bot metastase is opgericht naar aanleiding intracardiale levering van luciferase expressie mamma tumorcellen. De ontwikkeling van tumoren en resulteerde osteolytische laesie werden longitudinaal gevolgd met bioluminescentie en micro-CT beeldvorming.

Monitoring tumormetastasen en osteolytische laesies met bioluminescentie en Micro CT Imaging

Leer een 5D-echotechniek voor nauwkeurige schildklierdiagnostiek door synchronisatie van B-mode en kleurendopplerbeelden in 3D-ruimte. Deze methode verbetert de lokalisatie van laesies en verhoogt de diagnostische nauwkeurigheid.

Synchrone triplanaire reconstructie geïntegreerd met kleurendopplermapping voor nauwkeurige en snelle lokalisatie van schildklierlaesies (Video) | JoVE Journal

Synchrone triplanaire reconstructie geïntegreerd met kleurendopplermapping voor nauwkeurige en snelle lokalisatie van schildklierlaesies

Meer video's verkennen