Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

Image Rendering Teknikker i Postmortem Computed Tomography: Evaluering af biologisk sundhed og profil i strandede hvaler

Published: September 27, 2020 doi: 10.3791/61701
Automatic Translation
1,2, 3, 1, 1
1State Key Laboratory of Marine Pollution, City University of Hong Kong, 2Department of Veterinary Clinical Sciences, Jockey Club College of Veterinary Medicine and Life Sciences, City University of Hong Kong, 3School of Medical and Health Sciences, Tung Wah College

Summary

Hong Kong hvaler stranding respons program har indarbejdet postmortem computertomografi, som giver værdifulde oplysninger om den biologiske sundhed og profil af de afdøde dyr. Denne undersøgelse beskriver 8 billede rendering teknikker, der er afgørende for identifikation og visualisering af postmortem resultater i strandede hvaler, som vil hjælpe klinikere, dyrlæger og stranding respons personale over hele verden til fuldt ud at udnytte den radiologiske modalitet.

Abstract

Med 6 års erfaring i at gennemføre virtopsy rutinemæssigt i Hong Kong hvaler stranding respons program, standardiserede virtopsi procedurer, postmortem computertomografi (PMCT) erhvervelse, efterbehandling, og evaluering blev etableret med succes. I denne pioner hval virtopsy stranding respons program, PMCT blev udført på 193 strandede hvaler, der giver postmortem resultater til at støtte obduktion og kaste lys over den biologiske sundhed og profil af dyrene. Denne undersøgelse havde til formål at vurdere 8 billedgengivelsesteknikker i PMCT, herunder multiplanar rekonstruktion, buet planar reformation, maksimal intensitetsprojektion, minimal intensitetsprojektion, direkte volumengengivelse, segmentering, overførselsfunktion og perspektivvolumengengivelse. Illustreret med praktiske eksempler, disse teknikker var i stand til at identificere de fleste af PM resultater i strandede hvaler og tjente som et redskab til at undersøge deres biologiske sundhed og profil. Denne undersøgelse kunne guide radiologer, klinikere og dyrlæger gennem den ofte vanskelige og komplicerede realm af PMCT billede rendering og gennemgang.

Introduction

Virtopsy, også kendt som postmortem (PM) billeddannelse, er undersøgelsen af en slagtekrop med avancerede tværsnits billeddannelse modaliteter, herunder postmortem computertomografi (PMCT), postmortem magnetisk resonans imaging (PMMRI), og ultrasonografi1. Hos mennesker er PMCT nyttig til at undersøge traumatiske tilfælde af skeletændringer2,3,fremmedlegemer, gasformige fund4,5,,6og patologier i det vaskulære system7,8,9. Siden 2014, virtopsy er rutinemæssigt blevet gennemført i Hong Kong hval stranding respons program1. PMCT og PMMRI er i stand til at skildre patomorfologiske fund på slagtekroppe, der er for nedbrudte til at blive evalueret ved konventionel obduktion. Den ikke-invasive radiologiske vurdering er objektiv og digitalt kan lagres, hvilket giver mulighed for en second opinion eller retrospektive undersøgelserår senere1,10,11. Virtopsy er blevet en værdifuld alternativ teknik til at give nye indsigter i PM resultater i strandede havdyr12,13,14,15,16. Kombineret med obduktion, som er guldstandarden til at forklare den patofysiologiske rekonstruktion ogdødsårsag 17, kan dyrenes biologiske sundhed og profil behandles. Virtopsy er gradvist blevet anerkendt og gennemført i stranding svar programmer over hele verden, herunder men ikke begrænset til Costa Rica, Japan, Kina, New Zealand, Taiwan, Thailand og USA1.

Billedgengivelsesteknikker i radiologi bruger computeralgoritmer til at omdanne tal til oplysninger om vævet. For eksempel udtrykkes radiologisk tæthed i konventionelle røntgenstråler og CT. Den enorme mængde volumetriske data gemmes i DICOM-formatet (Digital Imaging and Communications in Medicine). CT-billeder kan bruges til at producere isotropiske voxel data ved hjælp af to-dimensionelle (2D) og tre-dimensionelle (3D) billedgengivelse i en postprocessing 3D arbejdsstation til høj opløsning visualisering18,19. Kvantitative data og resultater knyttes til at omdanne serielt erhvervede aksiale billeder til 3D-billeder med gråtone- eller farveparametre19,20,21. At vælge en passende datavisualiseringsmetode fra forskellige gengivelsesteknikker er en væsentlig teknisk determinant for visualiseringskvaliteten, hvilket i væsentlig grad påvirker analysen og fortolkningen af radiologiske fund21. Dette er især afgørende for stranding arbejde, der involverer personale uden nogen radiologi baggrund, der har brug for at forstå resultaterne under forskelligeomstændigheder 17. Målet med at gennemføre disse billedgengivelsesteknikker er at forbedre kvaliteten af visualiseringen af anatomiske detaljer, relationer og kliniske resultater, hvilket øger billeddiagnosticeringens diagnostiske værdi og muliggør en effektiv gengivelse af de definerede interesseområder17,19,22,23,24,25.

Selvom de primære aksiale CT/MR-billeder indeholder de fleste oplysninger, kan de begrænse nøjagtig diagnosticering eller dokumentation af patologier, da strukturer ikke kan ses i forskellige ortogonale planer. Billedreformation på andre anatomisk justerede planer tillader visualisering af strukturelle relationer fra et andet perspektiv uden at skulle flytte kroppen26. Som medicinsk anatomi og retsmedicinske patologi data er overvejende 3D i naturen, farvekodede PMCT billeder og 3D rekonstruerede billeder foretrækkes frem for grå-skala billeder og 2D skive billeder med henblik på forbedret forståelse og egnethed til retssalen adjudications27,28. Med fremskridt inden for PMCT-teknologi, en bekymring for visualisering udforskning (dvs. oprettelse og fortolkning af 2D og 3D-billede) i hvaler PM undersøgelse er blevet rejst12,29. Forskellige volumetriske rendering teknikker i radiologi arbejdsstation tillader radiologer, teknikere, henvisende klinikere (f.eks dyrlæger og havpattedyr forskere), og selv lægfolk (f.eks stranding svar personale, embedsmænd og offentligheden) til at visualisere og studere de regioner af interesse. Men valget af en passende teknik og forvirring af terminologi er fortsat et stort problem. Det er nødvendigt at forstå det grundlæggende koncept, styrker og begrænsninger af de fælles teknikker, da det i væsentlig grad vil påvirke den diagnostiske værdi og fortolkning af radiologiske fund. Misbrug af teknikker kan generere vildledende billeder (f.eks. billeder, der har forvrængninger, gengivelsesfejl, rekonstruktionslyde eller artefakter) og føre til en forkert diagnose30.

Formålet med denne undersøgelse er at vurdere 8 væsentlige billedgengivelsesteknikker i PMCT, som blev brugt til at identificere de fleste af PM's resultater i strandede hvaler i Hongkongs farvande. Beskrivelser og praktiske eksempler på hver teknik er fastsat til at guide radiologer, klinikere og dyrlæger over hele verden gennem den ofte vanskelige og komplicerede realm af PMCT billedgengivelse og gennemgang for evaluering af biologisk sundhed og profil.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

BEMÆRK: Inden for rammerne af Hong Kong hval virtopsy stranding respons program, strandede hvaler blev rutinemæssigt undersøgt af PMCT. Forfatterne var ansvarlig for virtopsy scanning, data efterbehandling (f.eks billede rekonstruktion og rendering), data fortolkning, og virtopsy rapportering1. Denne avancerede teknologi lægger vægt på opmærksomme resultater og giver indsigt i den indledende undersøgelse af PM resultater forud for konventionel obduktion (https://www.facebook.com/aquanimallab).

1. Forberedelse af data

  1. Eksportér de erhvervede CT-datasæt i DICOM 3.0-format. Kopier DICOM-mappen til computeren (f.eks. på skrivebordet).
  2. Åbn en gratis eller kommerciel DICOM-fremviser. Følgende trin er baseret på TeraRecon Aquarius iNtuition Workstation (version 4.4.12).
  3. Dobbeltklik på ikonet for AQi-ikonet Aquarius iNtuition Client Viewer. Angiv brugernavn, adgangskode og servernavn i de relevante felter. Klik på knappen Log på.
    BEMÆRK: Sørg for, at feltet servernavn har den korrekte server-IP-adresse.
  4. Klik på Importér under knapperne til datastyringsværktøjet, og vælg den DICOM-mappe, der skal importeres. Klik på ikonet Opdater for at forny undersøgelseslisten, når importstatus når 100 %.
  5. Få vist datasættene ved at vælge 1 eller flere CT-serier på patientlisten ved at dobbeltklikke på serien.
  6. Når du har indlæst den angivne serie, skal du klikke på knappen Vindueslayout for 2x2-skærmgrænsefladen, der viser et 2x2-standardlayout, et 3D-diskenhedsgengivet billede (øverst til højre-panelet) og 3 MPR-billeder i aksial visning (øverst til venstre panel), koronalvisning (nederst til venstre), sagittalvisning (nederst til højre panel), der giver forskellige retninger.
  7. Vurder de virtopsy datasæt grundigt ved hjælp af forskellige billedgengivelsesteknikker.

2. Multiplanar rekonstruktion (MPR)

  1. Vis standard MPR fra aksial visning (øverst til venstre panel), koronal visning (nederst til venstre panel), og sagittal visning (nederste højre panel) efter indlæsning af serien. Ret gengivelsestilstanden til MPR ved enten at højreklikke på billedet, og vælg MPR eller klik på MPR på miniværktøjslinjen i gengivelsestilstand.
  2. Vurder de virtopsy-datasæt fra det første billede til det sidste billede ved hjælp af den aksiale visning efterfulgt af koronale og sagittale visninger ved hjælp af følgende funktioner: Klik på udsnit, venstre klik-hold-museknap, og træk musen for at få vist og justere CT-billedudsnittet efter udsnit.
  3. Klik på Panorering, venstre klik-hold-museknappen, og træk med musen for at justere placeringen af billedet inde i panelet.
  4. Klik på Zoom, venstre klik-hold-museknappen, og træk med musen for at forstørre eller minificere billedet.
  5. Vælg det relevante forudindstillede vindue/niveauer ved at klikke på Abd 1 (vinduesbredde: 350, vinduesniveau: 75), Abd 2 (vinduesbredde: 250, vinduesniveau: 40), Hoved (vinduesbredde: 100, vinduesniveau: 45), Lung (vinduesbredde: 1500, vinduesniveau: -700), Knogle (vinduesbredde: 2200, vinduesniveau: 200) i vindues-/niveaumini-værktøjslinjen, afhængigt af interesseområderne. Head
  6. Klik på Vindue/niveau (W/L),venstre klik-hold-museknappen, og træk musen for manuelt at justere vinduesbredden og vinduesniveauet i CT-udsnittet.
  7. Klik på Roter, venstre klik-hold-museknappen, og træk med musen for at rotere MPR-billederne.
  8. Venstre-klik-hold-museknappen i midten af MPR-trådkorset for samtidig at justere interesseområderne og udsnit i 3 MPR-billeder.
    BEMÆRK: Der er musetilstande for de 4 hovedfunktioner i rotationer, panorering, zoom og vindue / niveau ændringer, som AQi at lette visningsprocessen. Du kan finde tastaturgenveje i Tabel 1.

3. Buet planar reformation (CPR)

  1. Beslut regionen af anatomisk interesse. Venstre-klik-hold-museknappen i midten af MPR-trådkorset til den pågældende interesseregion.
  2. Få vist MPR fra 3 forskellige visninger. Sørg for, at MPR-trådkorset er placeret på et korrekt sted. Juster MPR-trådkorset, hvis det ikke er tilfældet.
  3. Vælg 1 skærmpanel fra aksiale, koronale og sagittale visninger som studiepanel, f.eks.
  4. Afhængigt af studiepanelet justeres den udvidede linje af MPR-trådkors (f.eks. blå farve) fra koronal visning vinkelret på interesseområdet ved venstre klik-hold-museknap på rotationspunktet for den udvidede linje.
  5. Juster en anden udvidet linje (f.eks. rød farve) af MPR-trådkors fra sagittal visning parallelt med interesseområdet ved venstre klik-hold-museknap på rotationspunktet for den udvidede linje.
  6. Se på den aksiale visning for at kontrollere, om interesseområdet er justeret korrekt. Juster de udvidede linjer, hvis den ikke er det. Vurder virtopsy-datasættene ved hjælp af de 4 hovedfunktioner rotations-, panorerings-, zoom- og vindues-/niveauændringer.
    BEMÆRK: Der er 3 farvede udvidede linjer MPR-trådkors (grøn, rød og blå), der repræsenterer forskellige justeringer af MPR-planet (Figur 2).

4. Maksimal intensitetsfremskrivning

  1. Ret gengivelsestilstanden til MIP ved enten at højreklikke på billedet og vælge MIP eller ved at klikke på MIP på miniværktøjslinjen gengivelsestilstand.
  2. Juster pladetykkelsen i øverste højre hjørne (minimum: 1 mm, maksimum: 500 mm) ved at klikke på den grønne anmærkning og vælg en ny tykkelse for at visualisere de områder af interesse, f.eks.
  3. Vurder de virtopsy-datasæt ved hjælp af de 4 hovedfunktioner, der er ændret i rotations-, panorerings-, zoom- og vindues-/niveauændringer.

5. Mindste intensitetsfremskrivning (MinIP)

  1. Ret gengivelsestilstanden til MIP ved enten at højreklikke på billedet og vælge MinIP eller ved at klikke på MinIP på miniværktøjslinjen i gengivelsestilstand.
  2. Juster pladetykkelsen i øverste højre hjørne (minimum: 1 mm, maksimum: 500 mm) ved at klikke på den grønne anmærkning og vælge en ny tykkelse for at visualisere de områder af interesse (f.eks bronkialtræ i lungerne).
  3. Vurder de virtopsy-datasæt ved hjælp af de 4 hovedfunktioner, der er ændret i rotations-, panorerings-, zoom- og vindues-/niveauændringer.

6. Gengivelse af direkte volumen (DVR)

BEMÆRK: Da 1 af standardvisningen 2x2-grænseflader viser DVR (øverst til højre panel) 3D-afsmeltede billeder af slagtekroppen. Standardindstillingen for DVR-skabelonen er AAA (abdominal aortaaneurisme; vinduesbredde: 530, vinduesniveau: 385), hvilket giver kroppens brutto skeletstruktur.

  1. Juster automatisk vinduesindstillingen ved Viewer at klikke på Skabelon under Fremviseren, Gray 10% og vælg den relevante DVR-skabelon, f.eks. Fracture
  2. Klik på Vindue/niveau (W/L), venstre-klik-hold-museknappen, og træk musen for at justere vinduesbredden og vinduesniveauet for CT-udsnittet manuelt, hvilket giver et ydre lag (f.eks. epidermal overflade) til det indre lag (f.eks. intern struktur). (
  3. Brug de 4 hovedfunktioner i rotation, panorering, zoom og vindues-/niveauændringer til yderligere rettelser.
    BEMÆRK: Alle DVR skabeloner fra AQi er humane kliniske orienteret, ikke er udpeget til PM billeddannelse af hvaler.

7. Redigering af segmentering og interesseregion

  1. Segmenter ct-billedudsnittet ved hjælp af tre forskellige værktøjer, værktøjet Slab og Cube View, værktøjet Fri roiog dynamisk områdedyrkningsværktøj.
  2. Klik på Slab under Værktøj for værktøjet Slab og Kubevisning ,hvilket giver en parallel visningslinje. Juster pladeplaceringen ved at flytte MPR-trådkorset fra de tilsvarende MPR-visninger. Ændre pladetykkelsen (mindst: 1 mm, maksimum: 500 mm) via pladetykkelsesstang, hvilket resulterer i en segmentering af 3D-afsmeltede billeder af karkassen.
  3. Klik på FreeRO underVærktøj for at få gratis roi under Værktøj. Hold på Skift-tasten på tastaturet, og brug enten Tegn ledig kurve på MPR, Tegn cirkel på MPR eller Tegn kugle på MPR for at udelukke/medtage interesseområdet fra MPR-visningerne og DVR.
  4. Klik på Område under Værktøj for dynamiskområdes voksende værktøj. Region Hold på Skift-tasten på tastaturet, venstre klik-hold-museknappen, og rul den midterste knap med musen (rul op: forøg valgområdet, rul ned: formindsk valgområdet), hvilket giver et fremhævet område. Klik på Udeluk for at slette området. Klik på Medtag for at beholde området.

8. Overførselsfunktioner (TF)

  1. Klik på 3D-indstilling under Fremviser, vælg Kopiér for at oprette en ny 3D-rekonstrueret model.
  2. Klik på FreeRO eller Område under Værktøj i den nye 3D-rekonstruerede Region model. Hold skift nede på tastaturet, brug 3D VR til at medtage interesseområdet, og klik derefter på Vælg.
  3. Konfigurer 3D-indstillingerne, herunder W/L-skyder, W/L-tekstinputbokse, VR-rullemenu, opacitetsskyder (minimum: 0, maksimum: 1), Opacitetstekstinputboksog HU-farveskyder under 3D-indstilling.
  4. Højreklik på 1 af skyderne på farveskyderlinjen for at ændre farven på DVR. Vælg Skift farve, og definer en brugerdefineret farve fra farvepaletten, hvis det er nødvendigt.

9. Perspektivvolumengengivelse (PVR)

  1. Hvis du vil starte Flythrough-modulet, skal du højreklikke på den valgte serie og vælge Flythrough i genvejsmenuen.
  2. Vælg guiden Primær 3D i guiden Indstillinger for læsestil for at vælge primær visning. Klik på 2x2-skærmlayoutet og OK, hvilket resulterer i en automatisk RVR, f.eks. Sørg for, at interesseområdet er valgt.
  3. Byg en flyvevej ved at placere start- og slutpunkterne ved at tegne en sti. Ret kurven ved at klikke på alternativknappen Rediger forbindelse/Rediger kurve i værktøjspanelet, hvis der er en brudt kurve eller manglende struktur, redigering af kontrolpunkterne for jævnere dele af kurven eller rettelse af problemer. Oprette nye kontrolpunkter ved at klikke på flyvevejen. Når flyvevejen er korrekt, skal du klikke på OK.
  4. Få vist vinduet Flythrough, der viser et hovedfluthrough-vindue, MPR-visninger og flad visning.
  5. Brug Cine Tools ved at klikke på værktøjspanelet i højre side af skærmen for at evaluere lysstrukturen. Juster hastigheden og retningen af flythrough ved hjælp af Fly baglæns, Pause, Flyv fremad, Sæt farten ned flythrough og Gør flythrough hurtigere under Cine-værktøjerne. Fly backward

10. Evaluering af data

  1. Foretage virtopsy evaluering systematisk fra hoved til hale. Det er generelt inden for 30 minutter, der fungerer som en reference til at guide dyrlæger for efterfølgende obduktion.
  2. Efter obduktion, sammenligne virtopsi resultater og obduktion resultater. På grundlag af lokalitetsrapporten, virtopsi, obduktion og prøveanalyse (f.eks. histopatologi og mikrobiologi) afsluttes PM-undersøgelsen af den strandede hvals biologiske sundhed og profil.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Fra januar 2014 til maj 2020 blev i alt 193 hvaler, der strandede i Hongkongs farvande, undersøgt af PMCT, herunder 42 indo-Pacific humpback delfiner (Sousa chinensis), 130 indo-pacific finless marsvin (Neophocaena phocaenoides) og 21 andre arter. En helkropscanning blev udført på 136 kroppe, mens 57 var delvise scanninger på kranier og svømmefødder. Anatomiske træk og patologier, der almindeligvis blev observeret, blev illustreret med de 8 billedgengivelsesteknikker til evaluering af de strandede hvalers biologiske sundhed og profil.

Figure 1
Figur 1: MPR-funktion, der viser en afdød Indo-Pacific humpback-delfin i (A) aksial, (B) rekonstrueret 3D, (C) rekonstrueret koronal og (D) rekonstruerede sagittale visninger. Arealmålinger af atlanto-occipital rummet er demonstreret i aksialplanet. Lineære målinger af ventralrørsrøret til de ydre kanter af occipital condyle (koronal), basion-dorsal bue og opisthion-ventral bue (sagittal) til diagnosticering af atlanto-occipital dissociation er påvist. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: CPR-funktion, der viser buede strukturer i en afdød Indo-Pacific finless marsvin i planar visning. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: MIP-funktion, der fremhæver hyperopmærkerede lungeknuder (intense hvide prikker) i begge lunger af et afdødt marsvin uden fordygme. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: MinIP-funktion, der fremhæver hyperopmærkerede gasfyldte strukturer, dvs. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5: DVR-funktion, der viser forskellige komponenter i et afdødt dødt dødt porvin. ( A) Vasculatures overlejret med skeletsystemet er fremhævet af AAA. (B) Åndedrætssystemet er fremhævet af Lung. (C) Skeletsystemet, herunder ryghvirvlingepladerne, fremhæves af Bone plus Plate. (D) Hyperattenuated øreknogler og fisk kroge er fremhævet af Hardware. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6: ROI-redigeringsfunktion, der viser en afdød indo-pacific finless marsvin (A) med CT sofaen og (B) med CT sofaen fjernet. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7: TF-funktion, der viser forskellige bestanddeler af et afdødt dødt dødt dødt porpori. Sand i en luftsæk er fremhævet i cyan. Maveindhold er fremhævet med grønt. En parasitisk granulomatøs mastitislæsion er fremhævet med rødt. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8: PVR-funktion, der viser en virtuel bronkoskopi af en afdød Indo-Pacific humpback-delfin med Flythrough-funktionen. Klik her for at se en større version af dette tal.

Tabel 1: Tastaturgenveje i softwaren til forskellige billedopbearbejdningsfunktioner. Klik her for at downloade denne tabel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Til klar visualisering af virtopsy datasæt blev 8 billedgengivelsesteknikker, der består af både 2D- og 3D-gengivelse, rutinemæssigt anvendt på hver strandet slagtekrop til PM-undersøgelsen af deres biologiske sundhed og profil. Disse gengivelsesteknikker omfattede MPR, CPR, MIP, MinIP, DVR, segmentering, TF og PVR. Forskellige renderingsteknikker anvendes komplementært sammen med windowing justering. Begreberne i hvert billede reformation teknik og fordele er også beskrevet.

Multiplanar rekonstruktion (MPR)
MPR er processen med at skabe ikke-aksiale 2D-billeder, herunder koronale, sagittal, og enhver anatomisk justeret skrå plan billede24,30, som ikke er erhvervet direkte under erhvervelsen i et aksialt plan. Denne dominerende 2D-gengivelsesteknik er især nyttig til at vurdere enhver intakt anatomisk struktur eller patologi i det krævede plan med billeder afhøj kvalitet 31,32. Ved hjælp af MRP, hvaler PM undersøgelser af hele kroppen, ortopædiske, og neurologiske / rygsøjlen blev rutinemæssigt udført i 3 retninger samtidig, hvilket væsentligt forbedret nøjagtigheden af fund (Figur 1). Gennem omfattende observation fra de 3 fly reduceres fejlprocenten for fejlidentificering af minutpatologier. Derudover understøtter MPR også lineær og arealmåling på aksial, koronal og sagittal plan. Men det er operatør-afhængige, og kræver tilstrækkelig anatomisk viden til at identificere både normale strukturer og patologiske forhold, som undgår fejlfortolkning af de afsmeltede billeder.

Buet planar reformation (CPR)
CPR kaldes også buet MPR. På trods af at blive behandlet som MRP i nogle peer-set litteratur, CPR er en særskilt 2D rendering teknik. Ved hjælp af isotropisk billeddannelse, der justerer billedets lange akse med en valgt anatomisk struktur, omformateres 2D-billeder uden tab afbilledkvalitet 18,24. Dette gør det muligt for operatøren manuelt at definere en midterlinjesti for en buet rekonstruktion i det volumetriske datasæt. Dette er især afgørende, når motivet ikke kan placeres i en sand eller relativt sand anatomisk position med henvisning til PMCT-detektorerne (dvs. ægte rekonstrueret koronal/sagittal/aksialt billede), især for frosne eller mumificerede kroppe. Tilpasningen af komplicerede, snævere eller forkalkede strukturer er nødvendig for at opnå et mere symmetrisk billede til diagnosticering. På grund af dens fleksible udfladning og forvrængning egenskaber, fejlfortolkning kan let induceres. Operatøren skal tydeligt huske placeringen og formen af de anatomiske strukturer af interesse. Flippers er 1 af de sværeste kropsdele for at opnå en ægte anatomisk position, da de er buet mod kroppens flanker, medmindre resected før PMCT scanning. Med udnyttelsen af CPR, de fleste af de anatomiske træk i svømmefødder blev påvist på 1 plan og for skelet alder estimering (Figur 2).

Maksimal intensitetsprojektion
MIP projekterer kun den højeste dæmpningsværdi i hver pixel i de volumetriske datasæt i seerenssyn 32 og vælger voxelen med den maksimale intensitet som værdien af den tilsvarende visningspixel18. Oprindeligt er denne teknik anerkendt for at evaluere det osteologiske materiale, metalliske implantater og kontrastfyldte strukturer til CT-angiografi i klinisk radiologi antemortem17,33. På grund af nedbrydning af indre strukturer og organer og fraværet af blodperfusion i strandede kroppe bliver det meget vanskeligt at indføre MIP ved vurderingen af de kontrastfyldte strukturer for CT-angiografi. MIP har dog stadig en dominerende karakter i at undersøge osteologiske materialer, fremmedlegemer (f.eks. fødevarebolus, fiskerester, sten, metallisk sammenfiltring) og forkalkninger i blødt væv samt stærkt svækkede, smalle og blod- eller vandfyldte strukturer såsom de store arterier og vener. Gennem justering af pladetykkelse (dvs. billedtykkelse for data rekonstruktion) subjektive til størrelsen af det evaluerede mål, kunne visualisering af læsioner understreges. For eksempel, ved hjælp af forskellige glidende tynd-plade34, identifikation af små lungeknuder i kollapsede lunger af en strandet slagtekrop blev intensivt forbedret, som MIP understregede disse minutter af hyperopmærkerede speckles, som viste tilstedeværelsen af lunge konsolidering og parasitisk lungebetændelse (Figur 3).

Mindste intensitetsprojektion (MinIP)
I modsætning til MIP projicerer MinIP kun den laveste dæmpningsværdi, der er opstået langs en stråle, passerer gennem en lydstyrke mod beskuerens syn inden for etvolumen 18,24. Selv om MinIP ikke er almindeligt anvendt i klinisk radiologi24, denne teknik stadig fungerede som en fremragende visualisering værktøj på hypoopmærske strukturer og gas-fyldte strukturer, såsom luftvejene og mave-tarmkanalen. Undersøgelsen af morfologi og lungeparenkymale abnormiteter, startede fra blæsehullet ned til tracheobronkial træet, i de strandede hvaler blev væsentligt forbedret (Figur 4). I lighed med MIP, bør der tages yderligere kontrol på pladetykkelsen, med forbehold af de undersøgte patologier, for at skabe et mere skelneligt billede35,da pladetykkelsen er afgørende for at bestemme sondringen mellem de præsenterede strukturer på de undersøgte strukturer.

Gengivelse af direkte lydstyrke (DVR)
DVR er en algoritme, der konverterer et helt 3D-billede sat til 2D-billeder direkte uden at kassere oplysninger18. Den endelige viste 2D-billede er skabt baseret på dens Hounsfield enheder ved at tildele hver voxel i billedet en bestemt farve og opacitet værdi sammen med andre voxels i samme projektion ray. Som modstand mod at skabe en mellemliggende repræsentation (f.eks. en ekstraudvundet overflademodel ved hjælp af bløddelsfjernelsesværktøj) kan de interne og ydre forhold for en strandet slagtekrop på alle dybder med 3D-metoden undersøges med det samme uden at tilsløre hinanden. Denne 3D-gengivelsesteknik var et hurtigt, alsidigt og interaktivt værktøj til en vurdering af slagtekroppen fra alle vinkler. Knoglelæsioner, komplekse frakturer, fragmentering af kroppen og fremmedlegemer forårsaget af menneskelig interaktion (f.eks. traumatiske skader forårsaget af kollision og fiskeri af fartøjer) var muligt at identificere (figur 5). Udfordringen ved DVR er, at operatøren skaljustere gengivelsesparametrene,21,dvs.

Redigering af segmentering og interesseregion
Irrelevante strukturer, genstande (f.eks. ligpose og CT-sofa) og artefakter (f.eks. metalliske lynlåse), der vises på DVR-modellen, kan forringe billedkvaliteten og den obskure radiologiske diagnose. For at illustrere visse områder af anatomi eller patologi på en bedre måde, segmentering bruges til at medtage eller udelukke udvalgte volumetriske data på enten 2D eller 3D-billeder18,24. Selv om der findes automatiserede segmenteringsprogrammer, blev der i de fleste tilfælde udført manuel segmentering, som kræver høj vævsgenkendelse og afgrænsning fra operatørens side for at hjælpe med at identificere radiologiske fund på DVR af strandede kroppe. Roi redigering var den mest almindelige segmentering værktøj, der anvendes i denne undersøgelse, som gjorde det muligt for operatøren at medtage eller udelukke en region af interesse manuelt ved at tegne en rektangulær, elliptisk eller anden form til at definere den præcise rumlige grænse af målet (Figur 6). I lighed med DVR-skabeloner i 3D-arbejdsstationen er automatiseret segmentering baseret på reglerne om forbundethed og tærskelgærsning og udsat for klinisk radiologi, som for det meste var uegnet til denne undersøgelse, bortset fra den automatiske organbenfjernelsesfunktion.

Overfør funktioner (TF)
TF er en algoritme til at styre tærsklen for opacitet, lysstyrke og farve på den valgtediskenhed 18,24. Dette værktøj gør det muligt for operatøren selektivt at afsløre de relevante strukturer på DVR-modellen ved at vælge tærskelværdien, rækkevidden og formen for at tjene forskellige formål i det definerede område. For eksempel fjerner valget af en lavere opacitetstærskel det eksterne blødskedelvæv med lav opacitet (hud og fedt) og tilslører maveindholdet, mens en høj opacitetstærskel holder høje uigennemsigtige objekter (f.eks. knogle-, calcium- og udskillede kontrastmaterialer); Ændring af farve, lysstyrke og kontrastskala fremhæver interesseområdet og får DVR-modellen til at se anderledes ud. Disse kontroller giver en bedre belysning og hurtigere differentiering af strukturer baseret på deres dæmpning. Disse er dog sårbare over for interobservervariationer og afhængige af operatør beherskelse i optimering af rendering parametre21. Med bidrag fra segmentering og TF var forholdet mellem viste væv, organer og fremmedlegemer i scannede kroppe vel klassificeret (figur 7). Hurtige og klare foreløbige resultater på strandede hvaler blev demonstreret på den redigerede DVR-model, som gav dyrlæger og strandingspersonale et overblik over den interne og eksterne tilstand samt de første pm-undersøgelsesresultater og lettede efterfølgende konventionel obduktion.

Gengivelse af perspektivvolumen (PVR)
PVR, også kaldet endoluminal imaging eller fordybende rendering, anvendes hovedsageligt til luftholdige strukturer såsom luftrør, kolon, spiserøret, og arterier. Det gør det muligt for operatøren at visualisere de interne forhold i lumen ved virtuel navigation35. Operatoren angiver startpunktet, slutpunktet og en midterlinjesti, der skal flyves igennem. Ved at vise en animation af flyvende gennem strukturen, forholdet mellem anatomiske strukturer og endoluminal abnormiteter såsom polypper eller kræft vækster på væggene kan identificeres som i en ikke-invasiv virtuel endoskopi19. De tilsvarende MPR-billeder , der vises sammen med mulighed for samtidig gennemgang af bestemte læsioner37,38. Ved at udvide PVR ud over lumen, tilstødende ekstraluminale strukturer kan også visualiseres24. I denne undersøgelse fandt PVR kun anvendelse på friske kroppe med uafhentede strukturer, hvilket gjorde det muligt at genopbygge det endoluminale synspunkt (figur 8).

I den nuværende oversigt over renderingsteknikker blev der kun beskrevet 8 teknikker, der almindeligvis anvendes i den rutinemæssige virtopsi af strandede hvaler, mens andre blev anfægtet på grund af deres begrænsede anvendelighed. De nævnte teknikker kunne også give indsigt og anvendes på andre dyr i almindelighed. I klinisk radiologi er der mange andre gengivelsesteknikker og DVR-skabeloner, der er bygget på tærskelbaserede algoritmer med forudindstillede værdier for opacitet, lysstyrke, belysning, varmeskala, vinduesniveau og vinduesbredde, der findes i de fleste 3D-arbejdsstationer. Disse er designet til at understrege illustrationen af forskellige vævstyper og kropsdele til særlige undersøgelser, for eksempel, vaskulær kontrast, luftveje, mave eller trombe18,24,31. For strandede kroppe er der imidlertid gasakkumulering forårsaget af nedbrydning uden organperfusion. De fleste DVR-forudindstillinger for klinisk CT-undersøgelse, især CT-angiografi, kræver kontrastinjektion og kunne derfor ikke anvendes i denne undersøgelse. De selvdesignede DVR-skabeloner kombineret med enkelt- eller flerende DVR-modeller til hval-PM-undersøgelse kunne fastlægges efter standardisering af de tærskelbaserede algoritmer med hensyn til art og deres nedbrydningsniveau. Ikke desto mindre, baseret på vores erfaring, de 8 rendering teknikker opført var i stand til at identificere de fleste af PM resultater i strandede hvaler, og var tilstrækkelige til at undersøge deres biologiske sundhed og profil.

Fremstilling og scanning af slagtekroppe er afgørende for efterfølgende efterbehandling og visualisering af virtopsidata. Driften af en CT-maskine, en iioniserende radiologisk enhed, skal udføres af en certificeret radiologisk tekniker eller kliniker i overensstemmelse med loven. Selv om de scannede forsøgspersoner var slagtekroppe, bør strålingsdosis holdes på så lavt, som det med rimelighed er muligt. Styringen af scanningsparametre, især skivetykkelse, ville i høj grad påvirke nøjagtigheden af de rekonstruerede koronale og sagittale planer. Desuden reduktion i CT skive tykkelse tillader mere præcis diagnose. For eksempel, erhverve PMCT billeder på 3 mm tykkelse kan forsømme en 1 × 1 × 1 mm parasitære granulom, almindeligvis observeret i mælkekirtler af strandede hvaler. For at undgå at gå glip af nogen finde og forbedre opløsningen af 2D og 3D-rendering, en standardiseret scanning protokol blev brugt. Skivetykkelsen blev kontrolleret med 1 mm og ned til 0,625 mm, når det var muligt, hvilket er den mindste skivetykkelse, der er tilgængelig for den anvendte CT-maskine.

En korrekt postproces visualisering og manipulation af virtopsy datasæt kræver en klar forståelse af principperne og faldgruberne i de fælles rendering teknikker, der anvendes til hval pm undersøgelse, f.eks identifikation af styrke og svaghed mellem de teknikker21. Valget af rendering teknikker afhænger af de anatomiske strukturer og de underliggende patologier, der skal illustreres, er der ingen enkelt teknik, der kan omfattende genkende alle PM resultater. Kendskab til fordele og ulemper og vælge de relevante rendering teknikker kan øge billedkvaliteten og fortolkeligheden af virtopsy datasæt, som støtte til at opnå en korrekt diagnose. Ved nøje gennemgang af virtopsidatasæt og korrelere dem med andre teknikker kan man undgå potentielle gengivelses- og segmenteringsfejl18. Alligevel bør den endelige dom og diagnose foretages af veterinære radiologer eller radiologer, der er certificeret og erfarne til at rapportere virtopsy resultater.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Forfatterne vil gerne takke landbrugs-, fiskeri- og bevaringsafdelingen i Hongkongs særlige administrative regionregering for den fortsatte støtte til dette projekt. Oprigtig påskønnelse er også udvidet til dyrlæger, personale og frivillige fra Aquatic Animal Virtopsy Lab, City University of Hong Kong, Ocean Park Conservation Foundation Hong Kong og Ocean Park Hong Kong for at betale en stor indsats på stranding svar i dette projekt. Der er særlig taknemmelighed til teknikere i CityU Veterinary Medical Centre og Hong Kong Veterinary Imaging Centre for drift af CT- og MR-enheder til denne undersøgelse. Eventuelle udtalelser, resultater, konklusioner eller anbefalinger udtrykt heri afspejler ikke nødvendigvis synspunkter Marine Ecology Enhancement Fund eller Trustee. Dette projekt blev finansieret af Hong Kong Research Grants Council (Tilskudsnummer: UGC/FDS17/M07/14) og Marine Ecology Enhancement Fund (tilskudsnummer: MEEF2017014, MEEF2017014A, MEEF2019010 og MEEF2019010A), Marine Ecology Enhancement Fund, Marine Ecology & Fisheries Enhancement Funds Trustee Limited. Særlig tak til Dr. María José Robles Malagamba for engelsk redigering af dette manuskript.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tsui, H. C. L., Kot, B. C. W., Chung, T. Y. T., Chan, D. K. P. Virtopsy as a revolutionary tool for cetacean stranding programs: Implementation and management. Frontiers in Marine Sciences. , (2020).
  2. Jacobsen, C., Bech, B. H., Lynnerup, N. A comparative study of cranial, blunt trauma fractures as seen at medicolegal autopsy and by computed tomography. BMC Medical Imaging. 9 (18), 1-9 (2009).
  3. Jacobsen, C., Lynnerup, N. Craniocerebral trauma--congruence between post-mortem computed tomography diagnoses and autopsy results: a 2-year retrospective study. Forensic Science International. 194 (1-3), 9-14 (2010).
  4. Plattner, T., et al. Virtopsy-postmortem multislice computed tomography (MSCT) and magnetic resonance imaging (MRI) in a fatal scuba diving incident. Journal of Forensic Sciences. 48 (6), 1347-1355 (2003).
  5. Jackowski, C., et al. Visualization and quantification of air embolism structure by processing postmortem MSCT data. Journal of Forensic Sciences. 49 (6), 1339-1342 (2004).
  6. Aghayev, E., et al. Pneumomediastinum and soft tissue emphysema of the neck in postmortem CT and MRI; a new vital sign in hanging. Forensic Science International. 153 (2-3), 181-188 (2005).
  7. Jackowski, C., Persson, A., Thali, M. J. Whole Body Postmortem Angiography with a High Viscosity Contrast Agent Solution Using Poly Ethylene Glycol as Contrast Agent Dissolver. Journal of Forensic Sciences. 53 (2), 465-468 (2008).
  8. Jackowski, C., et al. Virtopsy: postmortem minimally invasive angiography using cross section techniques - implementation and preliminary results. Journal of Forensic Sciences. 50 (5), 1175-1186 (2005).
  9. Grabherr, S., et al. Postmortem CT angiography compared with autopsy: a forensic multicenter study. Radiology. 288 (1), 270-276 (2018).
  10. Yuen, A. H. L., Tsui, H. C. L., Kot, B. C. W. Accuracy and reliability of cetacean cranial measurements using computed tomography three dimensional volume rendered images. PloS one. 12 (3), 0174215 (2017).
  11. Kot, B. C. W., Chan, D. K. P., Yuen, A. H. L., Tsui, H. C. L. Diagnosis of atlanto-occipital dissociation: Standardised measurements of normal craniocervical relationship in finless porpoises (genus Neophocaena) using postmortem computed tomography. Scientific Reports. 8, 8474 (2018).
  12. Chan, D. K. P., Tsui, H. C. L., Kot, B. C. W. Database documentation of marine mammal stranding and mortality: current status review and future prospects. Diseases of Aquatic Organisms. 126 (3), 247-256 (2017).
  13. Chan, D. K. P., Kot, B. C. W. Cetaceans postmortem multimedia analysis platform (CPMAP): pilot web-accessed database of a virtopsy-driven stranding response program in the Hong Kong waters. Proceedings of International Association for Aquatic Animal Medicine 48th Annual Conference, Cancun, MEX. , (2017).
  14. Hamel, P. E. S., et al. Postmortem computed tomography and magnetic resonance imaging findings in a case of coinfection of dolphin morbillivirus and Aspergillus fumigatus in a juvenile bottlenose dolphin (Tursiops truncatus). Journal of Zoo and Wildlife Medicine. 51 (2), 448-454 (2020).
  15. Weisbrod, T. C., Walsh, M. T., Marquardt, S., Giglio, R. F. Computed tomography diagnosis of pneumothorax and cardiac foreign body secondary to stingray injury in a bottlenose dolphin (Tursiops truncatus). Aquatic Mammals. 46 (3), 326-330 (2020).
  16. Kot, B. C. W., Tsui, H. C. L., Chung, T. Y. T., Lau, A. P. Y. Postmortem neuroimaging of cetacean brains using computed tomography and magnetic resonance imaging. Frontiers in Marine Science. , (2020).
  17. Lundström, C., et al. State-of-the-art of visualization in post-mortem imaging. Acta Pathologica, Microbiologica, et Immunologica Scandinavica. 120 (4), 316-326 (2012).
  18. Lipson, S. A. MDCT and 3D Workstations. , Springer. (2006).
  19. Perandini, S., Faccioli, N., Zaccarella, A., Re, T. J., Mucelli, R. P. The diagnostic contribution of CT volumetric rendering techniques in routine practice. Indian Journal of Radiology and Imaging. 20 (2), 92-97 (2010).
  20. Pavone, P., Luccichenti, G., Cademartiri, F. From maximum intensity projection to volume rendering. Seminars in Ultrasound, CT and MRI. 22 (5), 413-419 (2001).
  21. Fishman, E. K., et al. Volume rendering versus maximum intensity projection in CT angiography: what works best, when, and why. RadioGraphics. 26 (3), 905-922 (2006).
  22. Udupa, J. K. Three-dimensional visualization and analysis methodologies: a current perspective. RadioGraphics. 19 (3), 783-806 (1999).
  23. Thali, M. J., et al. a new imaging horizon in forensic pathology: virtual autopsy by postmortem multislice computed tomography (MSCT) and magnetic resonance imaging (MRI) - a feasibility study. Journal of Forensic Sciences. 48 (2), 386-403 (2003).
  24. Dalrymple, N. C., Prasad, S. R., Freckleton, M. W., Chintapalli, K. N. Informatics in radiology (infoRAD): introduction to the language of three-dimensional imaging with multidetector CT. RadioGraphics. 25 (5), 1409-1428 (2005).
  25. Thali, M. J., et al. Virtopsy - documentation, reconstruction and animation in forensic: individual and real 3D data based geo-metric approach including optical body/object surface and radiological CT/MRI scanning. Journal of Forensic Sciences. 50 (2), 428-442 (2015).
  26. Tsui, H. C. L., Kot, B. C. W. Role of image reformation techniques in postmortem computed tomography imaging of stranded cetaceans. Proceedings of International Association for Aquatic Animal Medicine 47th Annual Conference. , Virginia Beach, VA, USA. (2016).
  27. Ampanozi, G., et al. Format preferences of district attorneys for post-mortem medical imaging reports: understandability, cost effectiveness, and suitability for the courtroom: a questionnaire based study. Legal Medicine (Tokyo). 14 (3), 116 (2012).
  28. Ebert, L. C., et al. Forensic 3D visualization of CT data using cinematic volume rendering: a preliminary study. American Journal of Roentgenology. 208 (2), 233-240 (2017).
  29. Alonso-Farré, J. M., et al. Cross-sectional anatomy, computed tomography and magnetic resonance imaging of the head of common dolphin (Delphinus delphis) and striped dolphin (Stenella Coeruleoalba). Anatomia, Histologia, Embryologia. 44 (1), 13-21 (2015).
  30. Gascho, D., Thali, M. J., Niemann, T. Post-mortem computed tomography: technical principles and recommended parameter settings for high-resolution imaging. Medicine, Science and the Law. 58 (1), 70-83 (2018).
  31. Lee, E. Y., et al. MDCT evaluation of thoracic aortic anomalies in pediatric patients and young adults: comparison of axial, multiplanar, and 3D images. American Journal of Roentgenology. 182 (3), 777-784 (2004).
  32. Errickson, D., Thompson, T. J. U., Rankin, B. W. J. The application of 3D visualization of osteological trauma for the courtroom: a critical review. Journal of Forensic Radiology and Imaging. 2 (3), 132-137 (2014).
  33. Prokop, M., Galanski, M. Spiral and multislice computed tomography of the body. , Thieme Medical Publishers. (2003).
  34. Kawel, N., Seifert, B., Luetolf, M., Boehm, T. Effect of slab thickness on the CT detection of pulmonary nodules: use of sliding thin-slab maximum intensity projection and volume rendering. American Journal of Roentgenology. 192 (5), 1324-1329 (2009).
  35. Vlassenbroek, A. The use of isotropic imaging and computed tomography reconstructions. Comparative Interpretation of CT and Standard Radiography of the Chest, Medical Radiology. , Springer-Verlag. Berlin Heidelberg. 53-73 (2011).
  36. van Ooijen, P. M., et al. Noninvasive coronary imaging using electron beam CT: surface rendering versus volume rendering. American Journal of Roentgenology. 180 (1), 223-226 (2003).
  37. Remy-Jardin, M., Remy, J., Artaud, D., Fribourg, M., Duhamel, A. Volume rendering of the tracheobronchial tree: clinical evaluation of bronchographic images. Radiology. 208 (3), 761-770 (1998).
  38. Bassett, J. T., Liotta, R. A., Barlow, D., Lee, D., Jensen, D. Colonic perforation during screening CT colonography using automated CO2 insufflation in an asymptomatic adult. Abdominal Imaging. 33 (5), 598-600 (2008).

Tags

Biologi Billedgengivelse postmortem computertomografi stranding hvaler biologisk sundhed biologisk profil virtopsy veterinærmedicin
Image Rendering Teknikker i Postmortem Computed Tomography: Evaluering af biologisk sundhed og profil i strandede hvaler
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kot, B. C. W., Chan, D. K. P.,… 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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter