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Biology

死後のコンピュータ断層撮影における画像レンダリング技術:鎖止め鯨類における生物学的健康とプロファイルの評価

Published: September 27, 2020 doi: 10.3791/61701

Summary

香港の鯨類座礁応答プログラムは、死後のコンピュータ断層撮影を組み込み、死亡した動物の生物学的健康とプロファイルに関する貴重な情報を提供しています。本研究では、立ち往生した鯨類における死後の知見の同定と可視化に不可欠な8つの画像レンダリング技術を説明し、世界中の臨床医、獣医師、および座礁対応要員が放射線モダリティを十分に利用するのに役立つ。

Abstract

香港の鯨類座礁応答プログラムに日常的にvirtopsyを実施した6年の経験を持ち、標準化されたウイルストプシー手順、死後コンピュータ断層撮影(PMCT)取得、後処理、および評価が成功しました。この先駆的な鯨類の乙女座の立ち往生応答プログラムでは、PMCTは193の立ち往生した鯨類に対して行われ、壊死を助け、動物の生物学的健康とプロファイルに光を当てる死後の所見を提供した。この研究は、マルチ平面の再構成、曲面的な平面の再形成、最大強度の投影、最小強度投影、直接体積レンダリング、セグメンテーション、伝達関数、およびパースのボリュームレンダリングを含む、PMCTにおける8つの画像レンダリング技術を評価することを目的とした。実用的な例を用いて示したこれらの技術は、足止めされた鯨類におけるPM所見のほとんどを同定することができ、その生物学的健康とプロファイルを調査するツールとして役立った。この研究は、PMCT画像のレンダリングとレビューのしばしば困難で複雑な領域を通じて放射線科医、臨床医および獣医師を導くことができる。

Introduction

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死後(PM)画像化としても知られるVirtopsyは、死後のコンピュータ断層撮影(PMCT)、死後の磁気共鳴画像(PMMRI)、および超音波検査1を含む高度な断面イメージングモダリティを有する死体の検査である。,ヒトにおいて、PMCTは、骨格変性,2、3、3異物、ガス所見244、5、6、5および血管67、8、98の病態の外傷性症例を調査するのに有用7である。92014年以来、virtopsyは香港の鯨類座礁応答プログラム1で日常的に実施されています。PMCTとPMMRIは、従来の壊死によって評価するには分解されすぎている死体に病理形態学的知見を描写することができる。非侵襲的な放射線評価は客観的でデジタル的に保持可能であり、数年後1、10、1110,11のセカンドオピニオンまたは遡及研究を可能にする。Virtopsy は、足止めされた海洋,動物,12、 1314,1516の PM 所見の新しい洞察を提供する貴重な代替技術となっています。14病態生理学的再建と死因説明するゴールドスタンダードである壊死と組み合わせることで、動物の生物学的健康とプロファイルに対処することができる。Virtopsyは徐々に認識され、コスタリカ、日本、中国本土、ニュージーランド、台湾、タイ、米国を含むが、これらに限定されない、世界中の座礁対応プログラムに実装されています。

放射線学における画像レンダリング技術は、コンピュータアルゴリズムを使用して数値を組織に関する情報に変換します。例えば、放射線密度は、従来のX線やCTで表される。膨大な量の容積データは、デジタルイメージングおよび医学通信(DICOM)形式で保存されます。CT画像は、高解像度可視化18、19,19のための後処理3Dワークステーションで2次元(2D)および3次元(3D)画像レンダリングを使用して等方性ボクセルデータを生成するために使用することができる。定量的データと結果は、グレースケールまたはカラーパラメータ19、20、2120を持つ3D画像19に逐次取得された軸画像21変換するためにマッピングされます。多様なレンダリング技術から適切なデータ可視化方法を選択することは、可視化品質の必須の技術的決定要因であり、放射線学的所見21の分析と解釈に大きな影響を与える。これは、放射線の背景を持たない人員を含む立ち往生作業のために特に重要です, 誰が異なる状況で結果を理解する必要があります17.これらの画像レンダリング技術を実装する目的は、解剖学的詳細、関係および臨床所見の可視化の品質を高めることであり、これは画像の診断値を高め、17、19、22、23、24、2519,22,23,24の定義された領域の効果的なレンディションを可能にする。,2517

一次軸方向CT/MRI画像はほとんどの情報を含みますが、構造は様々な直交面で見ることができないため、正確な診断や病理の文書化が制限される可能性があります。他の解剖学的に整列された平面での画像の再形成は、体26を再配置することなく、別の視点から構造的な関係を視覚化することを可能にする。医療解剖学および法医学病理データは主に本質的に3Dであり、色分けされたPMCT画像および3D再構成画像は、法廷裁定のための理解性と適合性の向上を考慮して、グレースケール画像および2Dスライス画像よりも好27,ましい。PMCT技術の進歩に伴い、鯨類PMの調査における可視化探査(すなわち、2Dおよび3D画像の作成と解釈)の懸念が提起,された。放射線学ワークステーションの様々な容積レンダリング技術により、放射線科医、技術者、臨床医(獣医師や海洋哺乳類科学者など)を参照し、さらには素人(例えば、座礁対応要員、政府役員、一般市民)が関心のある地域を視覚化し、研究することができます。しかし、適切な技術の選択と用語の混乱は依然として大きな問題です。放射線の知見の診断値と解釈に大きな影響を与えるので、一般的な技術の基本的な概念、強み、および限界を理解する必要があります。技術の誤用は、誤解を招く画像(例えば、歪み、レンダリングエラー、再構成ノイズまたはアーティファクトを有する画像)を生成し、誤った診断30につながる可能性があります。

本研究は、香港海域の立ち往生した鯨類におけるPM所見のほとんどを同定するために使用されたPMCTにおける8つの必須画像レンダリング技術を評価することを目的としている。各技術の説明と実用的な例は、PMCT画像レンダリングのしばしば困難で複雑な領域を通じて世界中の放射線科医、臨床医、獣医師を導き、生物学的健康とプロファイルの評価のためのレビューを提供しています。

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Protocol

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注:香港の鯨類の乙女座止め応答プログラムの枠組みでは、足止めされた鯨類はPMCTによって日常的に調べられました。著者らは、ウイルススキャン、データ後処理(例えば、画像の再構成とレンダリング)、データ解釈、およびvirtopsyレポート1を担当した。この高度な技術は、注意深い知見を強調し、従来の壊死(https://www.facebook.com/aquanimallab)の前にPM所見の最初の調査に関する洞察を与えます。

1. データ準備

  1. 取得した CT データセットを DICOM 3.0 形式でエクスポートします。DICOM フォルダをコンピュータ (デスクトップなど) にコピーします。
  2. 無料または商用のDICOMビューアを開きます。以下の手順は、TeraRecon Aquarius iNtuitionワークステーション(バージョン4.4.12)に基づいています。
  3. Aquarius iNtuition クライアント ビューア (AQi) アイコンのアイコン をダブルクリックします。該当するフィールドにユーザー名、パスワード、およびサーバー名を入力します。[ログイン] ボタンをクリックします。
    注 : サーバー名フィールドに正しいサーバー IP アドレスが設定されていることを確認してください。
  4. データ管理ツールのボタンの下にある[ インポート ]をクリックし、インポートするDICOMフォルダを選択します。インポートステータスが 100% に達した後にスタディリストを更新するには、[ 更新 ]アイコンをクリックします。
  5. [患者リスト] から 1 つまたは複数の CT シリーズを選択して、データセットを表示するには、シリーズをダブルクリックします。
  6. 指定されたシリーズをロードした後、2x2の表示インタフェースのウィンドウレイアウトボタンをクリックし、軸ビュー(左上パネル)の2x2、3Dボリュームレンダリングイメージ(右上パネル)、3 MPR イメージ、コロナビュー(左下パネル)、矢状ビュー(右下パネル)をそれぞれ表示します。
  7. 提供されているさまざまな画像レンダリング手法を使用して、virtopsy データセットを徹底的に評価します。

2. マルチプラナー再構成(MPR)

  1. シリーズをロードした後、軸方向ビュー(左上パネル)、コロナビュー(左下パネル)、矢状ビュー(右下パネル)からデフォルトのMPRを表示します。イメージを右クリックして MPR を選択するか、レンダリング モード ミニツールバーのMPRをクリックして、レンダリング モードMPRに変更します。
  2. 軸ビューを使用して最初の画像から最後の画像までの virtopsy データセットを評価し、次の機能を使用してコロナビューと矢状ビューを使用します。 Slice
  3. パン」をクリックし、マウスボタンを左クリックしてマウスをドラッグして、パネル内のイメージの位置を調整します。
  4. [ ズーム]をクリックし、マウスボタンを左クリックし、マウスをドラッグして画像を拡大または縮小します。
  5. Abd 1 (ウィンドウ幅: 350、) をクリックして、適切な事前設定されたウィンドウ/レベルを選択します。 ウィンドウレベル:75)、Abd 2(ウィンドウ幅:250、ウィンドウレベル:40)、ヘッド(ウィンドウ幅:100、ウィンドウレベル:45)、(ウィンドウ幅:1500、ウィンドウレベル:-700)、ボーン(ウィンドウ幅:2200、ウィンドウレベル:200)、関心の領域に応じて。
  6. [ ウィンドウ/レベル (W/L)]をクリックし、マウスボタンを左クリックし、マウスをドラッグして CT スライスのウィンドウ幅とウィンドウ レベルを手動で調整します。
  7. [ 回転]をクリックし、マウスボタンを左クリックし、マウスをドラッグしてMPR画像を回転します。
  8. MPR クロスヘアの中央にあるマウスボタンを左クリックして、3 MPR イメージの対象領域とスライスを同時に調整します。
    注:AQiが提供する回転、パン、ズーム、ウィンドウ/レベルの変更の4つの主要な機能にはマウスモードがあり、表示プロセスを容易にします。キーボードショートカットについては、表 1を参照してください。

3. 曲面の立体改革(CPR)

  1. 解剖学的関心の領域を決定します。 MPR クロスヘア の中心にあるマウス ボタンを左クリックして、対象の特定の領域に移動します。
  2. 3 つの異なるビューから MPR を表示します。 MPR 十字線 が正しい位置に配置されていることを確認します。 MPR の十字線 が合っていない場合は、調整します。
  3. 軸、冠状、矢状の各ビューから1つの表示パネルをスタディパネルとして選択し、例えば、軸方向のビューからフリッパーを表示することを目指します。
  4. スタディパネルに応じて、延長線の回転点でマウスボタンを左クリックして、コロナビューから対象領域に垂直に MPR十字線 (例えば青色) の延長線(例えば、青色)を調整します。
  5. 延長線の回転点上でマウスボタンを左クリックして、矢状の領域に平行な矢状ビューからMPR十字線の別の延長線(例えば、赤い色)を調整する。
  6. 軸ビューを見て、対象領域が正しく調整されているかどうかを確認します。延長線が表示されていない場合は、その行を調整します。回転、パン、ズーム、ウィンドウ/レベルの変更の 4 つの主要な関数を使用して、virtopsy データセットを評価します。
    注: MPR の各面の異なるアライメントを表す、MPR 十字線(緑、赤、青)には 3 つの色付きの延長線があります(図 2)。

4. 最大強度投影(MIP)

  1. イメージを右クリックして [MIP] を選択するか、レンダリング モード ミニツールバーの[MIP]をクリックして、レンダリング モードMIPに変更します。
  2. 緑色の注釈をクリックして、右上隅の スラブの厚さ (最小:1 mm、最大:500 mm)を調整し、新しい厚さを選択して、関心のある領域(例えば肺の気管支樹)を視覚化します。
  3. 回転、パン、ズーム、ウィンドウ/レベルの変更の 4 つの主要な関数を使用して、virtopsy データセットを評価します。

5. 最小強度投影 (MinIP)

  1. イメージを右クリックして MinIP を選択するか、レンダリング モード ミニツールバーの [MinIP] をクリックして 、レンダリング モードを MIP に変更します。
  2. 緑色の注釈をクリックして、右上隅の スラブの厚さ (最小:1 mm、最大:500 mm)を調整し、新しい厚さを選択して関心領域(例えば、肺の気管支樹)を視覚化します。
  3. 回転、パン、ズーム、ウィンドウ/レベルの変更の 4 つの主要な関数を使用して、virtopsy データセットを評価します。

6. 直接ボリューム レンダリング(DVR)

注: デフォルトのディスプレイ 2x2 インターフェイスの 1 として、DVR(右上パネル)はカーカスの 3D レンダリング イメージを示します。デフォルトのDVRテンプレート設定は AAA( 腹部大動脈瘤;窓幅:530、窓レベル:385)で、死体のグロス骨格構造を与える。

  1. ビューアの下にあるテンプレートをクリックしてウィンドウ設定を自動的に調整し、適切なDVRテンプレート(例:グレー10%)(ウィンドウ幅:442、ウィンドウレベル:115)、フラクチャ(ウィンドウ幅:2228、ウィンドウレベル:1414)を選択します。
  2. ウィンドウ /レベル(W/L)、左クリックマウスボタンをクリックし、マウスをドラッグしてCTスライスのウィンドウ幅とウィンドウレベルを手動で調整し、外側の層(表皮表面など)を内側の層 (例えば内部構造)に与えます。
  3. さらに修正するには、回転、パン、ズーム、ウィンドウ/レベルの変更の 4 つの主要な機能を使用します。
    注:AQiが提供するすべてのDVRテンプレートは、鯨類のPMイメージング用に指定されていない、ヒト臨床指向です。

7. セグメンテーションと関心領域(ROI)編集

  1. 3 つの異なるツール、 スラブとキューブビューツール無料 ROI ツール、および 動的領域成長ツールを使用して CT イメージ スライスをセグメント化します。
  2. スラブおよびキューブ表示ツールの場合は、[ツール] の下にある[ スラブ] をクリックし、平行表示線を表示します。対応する MPR ビューからMPR クロスヘアを再配置して、スラブ位置を調整します。スラブの厚さ(最小:1 mm、最大:500 mm)をスラブ厚バーで変更し、3D レンダリングされたカーカスのイメージをセグメンテーションします。
  3. [無料の ROI ツール] で、[ツール] の[FreeRO]をクリックします。キーボードのShift キーを押したまま、MPR のフリー カーブの描画、MPRの円の描画、MPR の球を描画のいずれかを使用して、MPRビューと DVR から対象領域を除外または含めます。
  4. [動的地域拡張ツール] で、[ツール] の [地域] をクリックします。キーボードのShiftキーを押したままマウスボタンを左クリックし、マウスの中央ボタンをスクロールします(スクロールアップ:選択領域を増やす、スクロールダウン:選択領域を減らす)、ハイライトされた領域を与えます。[除外] をクリックしてリージョンを削除します。[含める] をクリックして、地域を保持します。

8. 関数の転送 (TF)

  1. [ビューア] の[3D 設定] をクリックし、[コピー]を選択して、新しい 3D 再構築モデルを作成します。
  2. 新しい 3D 再構築モデルで、[ツール] の下の[FreeRO]または[領域] をクリックします。キーボードのShift キーを押したまま、3D VRを使用して対象地域を含め、次に[選択] をクリックします。
  3. W/L スライダー 、W/L テキスト入力ボックス、VR プルダウン メニュー不透明度スライダー (最小: 0、最大: 1)、不透明度テキスト入力ボックス、3D設定の下の HU レンジ カラー スライダーなどの3D 設定を構成します
  4. カラースライダバーのスライダの1を右クリックして、DVRの色を変更します。[ 色の変更] を選択し、必要に応じてカラー パレットからカスタムカラーを定義します。

9. パースペクティブ ボリューム レンダリング(PVR)

  1. Flythrough モジュールを起動するには、選択したシリーズを右クリックし、右クリック メニューから [フライスルー ] を選択します。
  2. プライマリ ビューの選択に対して、[読み取りスタイルの基本設定ウィザード] の [プライマリ3D]を選択します。2x2の画面レイアウトOKをクリックすると、自動的にRVR(コロンなど)が生成されます。対象地域が選択されていることを確認します。
  3. パスを描画して、コントロール ポイントの始点と終点を配置して、飛行経路を作成します。パスが壊れている場合や構造が欠落している場合は、ツールパネルの[接続を編集]/[パスを編集]ラジオボタンをクリックして、曲線のスムーズなセクションのコントロールポイントを編集するか、問題を修正してパスを修正します。飛行経路をクリックして、新しいコントロールポイントを作成します。フライト パスが正しければ、[OK]をクリックします。
  4. [フライスルー] ウィンドウが表示され、メイン フライスルー ウィンドウ、MPR ビューおよびフラット ビューが表示されます。
  5. Cine ツールを使用するには、画面の右側にあるツール パネルをクリックして、ルミナル構造を評価します。[後方にフライバック]、[一時停止]、[前方へ移動]、[スローダウン]、および[シーネ]ツールでのフライスルーの高速化を使用して、フライスルーの速度と方向を調整します。

10. データ評価

  1. 頭から尾まで体系的に体性評価を行う。それは一般的に30分以内であり、その後の壊死のための獣医を導く基準として機能する。
  2. 壊死後、ウイルス検出と壊死の所見を比較する。サイトレポートに基づいて、ウイルス、壊死、およびサンプル分析(例えば、組織病理学および微生物学)は、足止めされた鯨類の生物学的健康およびプロフィールに関するPM調査を終了する。

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Representative Results

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2014年1月から2020年5月にかけて、42頭のインドー太平洋ザトウクジラ (ソウザネンシス)、130 種のインドー太平洋フィンレスイルカ(ネオフォカイナフォカイド)、その他21種を含む、香港海域で足止めされた合計193頭の鯨類がPMCTによって調べられました。全身スキャンは136人の死体で行われ、57人は頭蓋骨とフリッパーの部分的なスキャンでした。解剖学的特徴および病理は一般的に観察された8つの画像レンダリング技術で、鎖状鯨類の生物学的健康およびプロファイルの評価のために示された。

Figure 1
図1:死亡したインドー太平洋ザトウクジラを(A)軸方向に表示するMPR機能、(B)3D、(C)再構成されたコロナル、(D)矢状の視差を再構成した。アトラント後頭空間の面積測定は、軸面で実証されています。腹側側の側頭座の外側のマージン(コロナ)、大根-底側弓およびアトラント後頭分離の診断のためのアピスチオン-側孔弓(矢状子状)の腹側の神経結核の直線的な測定が実証されている。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 2
図2:CPR機能は、死亡したインドー太平洋のフィンレス・ポアイズのフリッパーに湾曲した構造を平面図で表示する。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 3
図3:亡くなったインドー太平洋のフィンレス・ポルポイズの両肺における過狭窄性肺結節(強い白色点)を強調するMIP機能。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 4
図4:MinIP機能は、過敏化したガス充填構造、すなわち、死亡したインド太平洋のフィンレス・カポアの両肺における気管気管支樹を強調する。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 5
図5:亡くなったインドー太平洋のフィンレス・カイズの異なる成分を表示するDVR機能。 (A) 骨格系で覆われた血管系は AAAによって強調される。(B) 呼吸器系は によって強調される。(C) 椎骨フィシールプレートを含む骨格系は 、骨プラスプレートによって強調される。(D) ハイパーアテニュア化された耳の骨と魚のフックは 、ハードウェアによって強調表示されます。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 6
図6:CTソファを有する死亡したインド太平洋フィンレスカポア(A)とCTソファを取り外した(B)を表示するROI編集機能。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 7
図7:亡くなったインドー太平洋のフィンレスカイズの異なる成分を表示するTF機能。空気嚢の中の砂はシアンで強調されています。胃の内容は緑色で強調表示されます。寄生肉芽腫症の乳房炎病変は赤で強調される。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 8
図8:フライスルー機能を備えた亡くなったインドー太平洋ザトウクジラの仮想気管支鏡検査を示すPVR機能。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

表1:さまざまな画像後処理機能のためのソフトウェアのキーボードショートカット。こちらの表をダウンロードしてください。

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Discussion

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virtopsy データセットを明確に視覚化するために、2D レンダリングと 3D レンダリングの両方から成る 8 つの画像レンダリング技術が、生物学的健康状態とプロファイルの PM 調査のために、各足止めされた死体に日常的に適用されました。これらのレンダリング技術には、MPR、CPR、MIP、MinIP、DVR、セグメンテーション、TF、およびPVRが含まれていました。多様なレンダリング手法は、ウィンドウ調整と共に補完的に使用されます。各画像の改新技術の概念と利点も説明します。

マルチプラナー再構築(MPR)
MPRは、冠状動脈、矢状、および解剖学的に整列された斜め平面画像24,30を含む非軸2D画像を作成するプロセスであり30軸平面での取得中に直接取得されない。この支配的な2Dレンダリング技術は、高品質の画像31、32,32と必要な平面内の任意の無傷の解剖学的構造または病理を評価するのに特に有用である。MRPの助けを借りて、全身、整形外科、および神経学的/脊椎の鯨類PMの調査は、3つの方向で同時に日常的に行われ、所見の精度が大幅に向上した(図1)。3つの平面からの総合的な観察によって、分の病態を誤識別するエラー率は減る。さらに、MPRは軸面、冠状平面、矢状面での線形および面積測定もサポートします。しかし、それはオペレータ依存であり、レンダリングされた画像の誤解を避ける正常な構造と病理学的状態の両方を識別するのに十分な解剖学的知識を必要とします。

曲面の立体改革(CPR)
CPRは湾曲MPRとも呼ばれます。一部のピアビュー文献ではMRPとして扱われているにもかかわらず、CPRは明確な2Dレンダリング技術です。選択した解剖構造とイメージプレーンの長い軸を揃える等方性イメージングを使用して、2D画像は、画質18、24,24の損失を伴って再フォーマットされる。これにより、オペレータは、体積データセット内の曲線再構成の中心線パスを手動で定義できます。これは、特に凍結またはミイラ化した死体に対して、PMCT検出器(すなわち、真の再構築されたコロナ/矢状/軸画像)を参照して、被験者を真または比較的真の解剖学的位置に置くことができない場合に特に重要である。診断のためにより対称的な画像を得るためには、複雑で激しい、または石灰化した構造のアライメントが必要です。柔軟な平坦化と歪み特性により、誤解が容易に誘発される可能性があります。オペレータは、対象の解剖学的構造の位置と形状を明確に覚えておく必要があります。フリッパーは、PMCTスキャンの前に切除されない限り、身体の側面に向かって湾曲しているので、真の解剖学的位置を得るために最も困難な身体部分の1である。CPRの利用により、フリッパーの解剖学的特徴の大部分は、1面および骨格年齢推定のために実証された(図2)。

最大強度投影 (MIP)
MIPは、視聴者の視力32内の体積データセットの各ピクセルにおいて最高減衰値のみを投影し、最大強度を持つボクセルを対応する表示ピクセル18の値として選択する。本来、この技術は、臨床放射線前死17,33におけるCT血管造影用の骨学的材料、金属インプラント33およびコントラスト充填構造を評価するために認められている。内部構造や臓器の分解、および足止めされた死体における輸血の欠如により、CT血管造影のためのコントラスト充填構造の評価におけるMIPの採用は、ウイルストプシーでは非常に困難になる。しかし、MIPは依然として骨学的物質、異物(例えば、食物ボーラス、魚の残留物、石、金属の絡み合い)および軟部組織内の石灰化、ならびに主要な動脈および静脈のような高度に減衰、狭く、血液または水で満たされた構造を調べるのに支配的な性格を取る。評価対象のサイズに主観的にスラブ厚さ(すなわち、データ再構成のための画像の厚さ)の調整を通じて、病変の可視化を強調することができた。例えば、異なる滑り薄スラブ34を使用して、MIPが肺の統合と寄生性肺炎の存在を証明したこれらの過敏な斑点のこれらの分を強調したので、立ち往生した死体の崩壊した肺における小さな肺結節の同定は集中的に改善された(図3)。

最小強度投影 (MinIP)
MIP とは対照的に、MinIP は、光線に沿って検出された最低減衰値のみを、ボリューム18,,24内の視聴者の視界に向かってボリュームを通過します。MinIPは臨床放射線学24では一般的には使用されていませんが、この技術は依然として呼吸器管および胃腸管などの低減衰構造およびガス充填構造に関する優れた視覚化ツールとして役立った。形態および肺気質異常の検査は、気管気管支樹に下るブローホールから始まり、足止めされた鯨類において著しく増強された(図4)。MIPと同様に、検査された病理に従って、より識別可能な画像35を生成するために、研究された構造上の提示された構造の区別を決定するために重要であるため、追加の制御がスラブ厚さに取られるべきです。

直接ボリューム レンダリング(DVR)
DVRは、情報を一切捨てることなく、3D画像セット全体を直接2D画像に変換するアルゴリズムです。最終的に表示される 2D イメージは、同じ投影線の他のボクセルと一緒に特定の色と不透明度の値を画像内の各ボクセルに割り当てることによって、その Hounsfield ユニットに基づいて作成されます。中間表現(例えば、軟部組織除去ツールによる抽出された表面モデル)を作成する反対として、3D法を用いた全深部における立ち往生死体の内部および外部条件は、互いに隠すことなく一度に調べることができる。この 3D レンダリング技術は、あらゆる角度から全身カーカスを評価するための、迅速で多目的でインタラクティブなツールでした。骨病変、複雑な骨折、身体の断片化、および人的相互作用によって引き起こされる異物(例えば、船舶衝突および漁業による外傷)が同定可能であった(図5)。DVRの課題は、オペレータがレンダリングパラメータ、すなわち、不透明度と明るさを調整して、血管構造をより正確に21,36,36に表示する必要がある点です。

セグメンテーションと関心領域 (ROI) の編集
DVRモデルに表示される無関係な構造、物体(例えば、ボディバッグおよびCTソファ)、およびアーティファクト(例えば、金属ジッパー)は、画質を低下させ、放射線診断をあいまいにする可能性がある。解剖学または病理の特定の領域をより良い方法で説明するために、セグメンテーションは、2Dまたは3D画像18、24に選択された容積データを含めるか除外24するために使用される。自動セグメンテーションプログラムは利用可能ですが、作業者による高い組織認識と線引きを必要とする手動セグメンテーションは、ほとんどの状況で、立ち往生死体のDVRに関する放射線所見の同定を支援するために行われました。ROI 編集は、本研究で使用される最も一般的なセグメンテーション ツールであり、対象の正確な空間境界を定義するために、長方形、楕円、またはその他の形状を描画して、対象領域を手動で含めたり除外したりすることができました(図 6)。3Dワークステーションで提供されるDVRテンプレートと同様に、自動セグメンテーションは接続性と閾値の規則に基づいており、臨床放射線学を受けますが、これは自動体骨除去機能を除いて、この研究にはほとんど適していません。

関数の転送 (TF)
TFは、選択したボリューム18,24,24の不透明度、明るさ、色の閾値を制御するアルゴリズムです。このツールを使用すると、DVR モデル上の関連する構造を選択的に明らかにすることができ、しきい値、範囲、形状を選択して、定義された領域でさまざまな目的に対応できます。たとえば、不透明度の低い閾値を選択すると、外部の低不透明度の軟組織(皮膚と脂肪)が除去され、腹部の内容があいまいになり、不透明度の高い閾値は高い不透明な物体(骨、カルシウム、排泄された造影材料など)を維持します。色、明るさ、コントラストスケールを変更すると、対象領域がハイライトされ、DVR モデルの外観が異なります。これらのコントロールは、より良い解明を与え、その減衰に基づいて構造のより迅速な分化を与える。しかし、これらは、観察者間変動に対して脆弱であり、レンダリングパラメータ21の最適化におけるオペレータの習得に依存する。セグメンテーションとTFの貢献により、スキャン死体中の表示された組織、器官、および異物の関係は十分に分類された(図7)。立ち往生した鯨類に関する迅速かつ明確な予備所見が編集されたDVRモデルで実証され、獣医師と座礁対応要員に内部および外部の状態に関する概要と、最初のPM調査結果を与え、その後の従来の壊死を促進した。

パースペクティブ ボリューム レンダリング(PVR)
PVRは、心筋イメージングまたは没入型レンダリングとも呼ばれ、主に気管、結腸、食道、動脈などの空気を含む構造に適用されます。これは、オペレータが仮想ナビゲーション35によって内腔の内部条件を視覚化することを可能にする。オペレータは、始点、終点、および飛行する中心線のパスを指定します。構造物を飛行するアニメーションを表示することにより、壁面上のポリープや癌性成長などの解剖構造と内脳異常との関係を非侵襲的仮想内視鏡検査19で特定することができる。対応する MPR 画像は、特定の病変37,,38の同時レビューを可能にします。内腔を超えてPVRを拡張することにより、隣接する発光構造も24に可視化することができる。本研究では、PVRは、崩壊していない構造を有する新鮮な死体にのみ適用可能であり、これは、内皮図の再構築を可能にした(図8)。

レンダリング技術の概要では、足止めされた鯨類の日常的なウイルスに一般的に使用される8つの技術のみが説明され、他のものは限られた有用性のために論争された。言及された技術はまた、洞察を与え、一般的に他の動物に適用することができます。臨床放射線学では、不透明度、明るさ、照明、熱スケール、ウィンドウレベル、ウィンドウ幅のプリセット値を持つしきい値ベースのアルゴリズムに基づいて構築された他の多くのレンダリング技術とDVRテンプレートがあり、ほとんどの3Dワークステーションで提供されています。それらは、例えば、血管のコントラスト、気道、胃または血栓18、24、3124,31などの特別な検査のための異なる組織18タイプと身体部分のイラストを強調するように設計されています。しかし、立ち往生した死体の場合には、臓器灌流のない分解によってガス蓄積が生じる。臨床CT検査の大部分のDVRプリセット、特にCT血管造影は、コントラスト注射を必要とするため、本研究では適用できなかった。鯨類PMの調査のための単一または複数のDVRモデルと組み合わせた自己設計のDVRテンプレートは、種とその分解レベルの観点から閾値ベースのアルゴリズムの標準化後に確立することができる。それにもかかわらず、我々の経験に基づいて、リストされた8つのレンダリング技術は、立ち往生した鯨類のPM所見のほとんどを同定することができ、その生物学的健康とプロファイルを調査するのに十分であった。

死体の準備とスキャンは、後続の後処理とウイルスデータの可視化に不可欠です。CT機械の操作は、電離放射線ユニット、法律に準拠して認証された放射線技師または臨床医によって行われなければなりません。スキャンされた被験者は死体であったが、放射線量は合理的に達成可能な限り低く保つべきである。スキャンパラメータ、特にスライスの厚さの制御は、再構築されたコロナおよび矢状平面の精度に大きく影響します。さらに、CTスライス厚さの減少はより精密な診断を可能にする。例えば、PMCT画像を3mm厚で取得すると、1×1mmの寄生肉芽腫を無視し、鎖状鯨類の乳腺で一般的に観察される可能性があります。見つからないのを防い、2D および 3D レンダリングの解像度を向上させるために、標準化されたスキャン プロトコルが使用されました。スライス厚は1mmで制御され、可能な限り0.625 mmまで制御され、CTマシンで使用できる最小のスライス厚さです。

virtopsy データセットの適切な後処理の視覚化と操作は、鯨類PMの調査に使用される一般的なレンダリング技術の原理と落とし穴を明確に理解する必要があります。レンダリング技術の選択は、解剖学的構造および示される基礎的な病理に依存し、すべてのPM所見を包括的に認識できる単一の技術はない。長所と短所を知り、適切なレンダリングテクニックを選択することで、画像の品質が向上し、適切な診断を得るのに役立つ virtopsy データセットの解釈性が向上します。virtopsy データセットを注意深く検討し、他の手法と関連付けることで、レンダリングやセグメンテーション エラー18を回避できます。それでも、最終的な判断と診断は、ウイルスの発見を報告するために証明書され、経験豊富な獣医放射線科医または放射線医によって行われるべきです。

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Disclosures

著者らは開示するものは何もない。

Acknowledgments

著者らは、香港特別行政区政府の農業・漁業・保全省に対し、このプロジェクトの継続的な支援に感謝したいと考えています。このプロジェクトの立ち往生対応に多大な努力を払った、アクアティックアニマルヴィルトプシーラボ、香港市立大学、海洋公園保護財団香港、オーシャンパーク香港の獣医師、スタッフ、ボランティアにも心からの感謝の意を伝えます。本研究のためにCTおよびMRIユニットを操作したCityU獣医医療センターと香港獣医画像センターの技術者に特別な感謝の意を表します。ここに記載されている意見、調査結果、結論または勧告は、必ずしも海洋生態学増強基金または管財人の見解を反映しているわけではありません。このプロジェクトは、香港研究助成評議会(助成金番号:UGC/FDS17/M07/14)と海洋生態学増強基金(助成金番号:MEEF2017014、MEEF2019014A、MEEF2019010およびMEEF2019010A)、海洋生態学基金の強化、海洋強化基金によって資金提供されました。この原稿の英語編集のためのマリア・ホセ・ロブレスマラガンバ博士に感謝します。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Aquarius iNtuition workstation TeraRecon Inc NA
Siemens 64-row multi-slice spiral CT scanner Somatom go.Up Siemens Healthineers NA

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死後のコンピュータ断層撮影における画像レンダリング技術:鎖止め鯨類における生物学的健康とプロファイルの評価
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Kot, B. C. W., Chan, D. K. P., Chung, T. Y. T., Tsui, H. C. L. Image Rendering Techniques in Postmortem Computed Tomography: Evaluation of Biological Health and Profile in Stranded Cetaceans. J. Vis. Exp. (163), e61701, doi:10.3791/61701 (2020).More

Kot, B. C. W., Chan, D. K. P., Chung, T. Y. T., Tsui, H. C. L. Image Rendering Techniques in Postmortem Computed Tomography: Evaluation of Biological Health and Profile in Stranded Cetaceans. J. Vis. Exp. (163), e61701, doi:10.3791/61701 (2020).

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