$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wczesne liczne guzki płucne, które są małymi, okrągłymi naroślami na płucu, mogą być łagodne lub złośliwe1,2,3. Chociaż pojedyncze guzki płucne są łatwiejsze do zdiagnozowania i leczenia, pacjenci z wczesnymi mnogimi guzkami płucnymi stoją przed poważnymi wyzwaniami diagnostycznymi i terapeutycznymi. Aby opracować skuteczne plany leczenia, konieczne jest dokładne określenie rozmieszczenia przestrzennego, rozmiaru, lokalizacji i związku z otaczającą tkanką płucną tych guzków w całym płucu4,5. Tradycyjne metody diagnostyczne mają ograniczenia w dokładnym identyfikowaniu wczesnych mnogich guzków płucnych.
Ostatnie osiągnięcia w technologii przetwarzania obrazów medycznych i algorytmach uczenia maszynowego mogą potencjalnie poprawić dokładność i skuteczność wczesnego wykrywania i diagnozowania guzków płucnych. Zaproponowano różne podejścia, takie jak metody rozpoznawania wzorców oparte na widzeniu maszynowym i metody wizualizacji oparte na projekcji maksymalnej intensywności (MIP)6,7,8,9,10. Jednak te metody mają ograniczenia, takie jak wyniki fałszywie dodatnie, fałszywie ujemne11,12,13,14,15 oraz brak makroskopowych i holistycznych opisów rozmieszczenia i cech przestrzennych wczesnych mnogich guzków płucnych.
Aby rozwiązać te problemy, to badanie proponuje metodę rekonstrukcji 3D całego płuca, która wykorzystuje technologię przetwarzania obrazów medycznych do wyodrębnienia trójwymiarowego konturu płuca na tle całego skanu klatki piersiowej. Metoda ta polega następnie na rekonstrukcji 3D płuca, tętnicy płucnej i wczesnych mnogich guzków płucnych w przestrzeni 3D. Takie podejście pozwala na bardziej kompleksowe i dokładne odwzorowanie rozmieszczenia przestrzennego i cech radiologicznych wczesnych guzków mnogich w całym płucu.
Proponowana metoda obejmuje kilka kluczowych kroków. Po pierwsze, obrazy medyczne są importowane do oprogramowania do przetwarzania obrazów 3D, a obszar płuc jest ekstrahowany przy użyciu techniki segmentacji opartej na progach. Następnie wyekstrahowany obszar płuc jest oddzielany od otaczającej go ściany klatki piersiowej i struktur kostnych kręgów piersiowych. Wczesne mnogie guzki płucne i ich związek z otaczającymi naczyniami krwionośnymi są następnie rekonstruowane w przestrzeni 3D przy użyciu algorytmów projekcji maksymalnej intensywności (MIP). Na koniec wyświetlany jest zrekonstruowany model 3D płuca, tętnicy płucnej i guzków do dalszej analizy.
Ta metoda ma kilka zalet w porównaniu z istniejącymi metodami. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, które opierają się na obrazach 2D, ta metoda wykorzystuje objętość 3D, aby zapewnić dokładniejsze i bardziej kompleksowe odwzorowanie wczesnych mnogich guzków płucnych. Metoda ta pokonuje również ograniczenia wyników fałszywie dodatnich i fałszywie ujemnych związanych z metodami rozpoznawania wzorców i metodami wizualizacji MIP. Ponadto metoda ta zapewnia makroskopowy i całościowy opis rozmieszczenia i cech przestrzennych wczesnych mnogich guzków płucnych, co jest niezbędne do opracowania skutecznych planów leczenia.
Proponowana metoda ma kilka potencjalnych zastosowań w diagnostyce i leczeniu wczesnych mnogich guzków płucnych. Dokładna identyfikacja rozmieszczenia przestrzennego i cech radiologicznych wczesnych guzków mnogich może pomóc we wczesnej diagnozie i leczeniu raka płuc. Ponadto metoda ta może być stosowana do monitorowania postępu choroby i oceny skuteczności planów leczenia.
Metody rozpoznawania wzorców6,7,8 oparte na widzeniu maszynowym okazały się obiecujące w identyfikacji guzków płucnych, ale cierpią z powodu ograniczeń, takich jak wyniki fałszywie dodatnie i fałszywie ujemne. Z drugiej strony metody wizualizacji MIP zapewniają dokładniejsze odwzorowanie pojedynczych guzków, ale brakuje im makroskopowego i holistycznego opisu rozmieszczenia i cech przestrzennych wczesnych guzków mnogich. Proponowana metoda rekonstrukcji 3D całego płuca pokonuje te ograniczenia i zapewnia dokładniejsze i bardziej kompleksowe odwzorowanie wczesnych mnogich guzków płucnych.
Transformacja Isovoxel16,17odnosi się do procesu przekształcania obrazów 3D o różnych rozmiarach wokseli na obrazy 3D o jednolitych rozmiarach wokseli. W dziedzinie przetwarzania obrazów medycznych objętości 3D często składają się z wokseli o różnych rozmiarach, co może prowadzić do problemów obliczeniowych i wizualizacyjnych. Celem transformacji izofokselowej jest rozwiązanie tych problemów poprzez ponowne próbkowanie i interpolację wokseli w oryginalnej objętości 3D, co skutkuje nowym obrazem 3D o spójnych rozmiarach wokseli. Technika ta znajduje zastosowanie w różnych kontekstach medycznych, w tym w rejestracji obrazu, segmentacji i wizualizacji. W związku z tym w badaniu tym zaproponowano metodę rekonstrukcji 3D całego płuca, która wykorzystuje technologię przetwarzania obrazu medycznego w celu wyodrębnienia konturu 3D płuca na tle całego skanu klatki piersiowej. Metoda zapewnia dokładniejsze i bardziej kompleksowe odwzorowanie rozmieszczenia przestrzennego i cech radiologicznych wczesnych guzków mnogich w całym płucu. Badanie to przyczynia się do opracowania dokładniejszych i skuteczniejszych strategii diagnostycznych i terapeutycznych dla pacjentów z wczesnymi mnogimi guzkami płucnymi.