Summary
홍콩 고래 좌초 대응 프로그램은 죽은 동물의 생물학적 건강과 프로필에 대한 귀중한 정보를 제공하는 사후 계산 단층 촬영을 통합했습니다. 이 연구는 전 세계 임상의, 수의사 및 좌초 대응 요원이 방사선 양식법을 완전히 활용하는 데 도움이 될 좌초 된 고래의 사후 발견의 식별 및 시각화에 필수적인 8 가지 이미지 렌더링 기술을 설명합니다.
Abstract
홍콩 고래 좌초 대응 프로그램에 정기적으로 virtopsy를 구현한 6년의 경험을 통해 표준화된 상체 절차, 사후 계산 단층 촬영(PMCT) 획득, 후처리 및 평가가 성공적으로 수립되었습니다. 이 개척자 고래 가닥 반응 프로그램에서 PMCT는 193 개의 좌초 된 고래에 수행되어 부검을 돕고 동물의 생물학적 건강과 프로필에 빛을 비추기 위한 사후 연구 결과를 제공했습니다. 이 연구는 다중 평면 재구성, 곡선 평면 재구성, 최대 강도 투영, 최소 강도 투영, 직접 볼륨 렌더링, 분할, 전송 기능 및 원근 볼륨 렌더링을 포함하여 PMCT에서 8개의 이미지 렌더링 기술을 평가하는 것을 목표로 했습니다. 실용적인 예로 설명된 이 기술은 좌초된 고래의 PM 발견의 대부분을 식별할 수 있었고 생물학적 건강과 프로필을 조사하는 도구로 사용되었습니다. 이 연구 결과는 PMCT 이미지 렌더링 및 검토의 수시로 어렵고 복잡한 영역을 통해 방사선학자, 임상의 및 수의사를 인도할 수 있었습니다.
Introduction
포스트모템(PM) 이미징이라고도 하는 Virtopsy는 사후 전산 단층 촬영(PMCT), 사후 자기 공명 영상(PMMRI), 초음파 검사1을포함한 고급 단면 이미징 양식으로 시체를 검사하는 것입니다. 인간에서 PMCT는 골격 변경2,3,이물질, 기체 발견4,4,55,6및 혈관 계통의 병리학의 외상성 사례를 조사하는 데 유용하다7,,8,,9. 2014년부터 홍콩 고래 좌초 대응 프로그램1에서정기적으로 구현되었습니다. PMCT 및 PMMRI는 기존의 부검에 의해 평가되기에는 너무 분해되는 시체에 대한 병리학적 발견을 묘사할 수 있다. 비침습적 방사선 학적 평가는 객관적이고 디지털로 입증되어 몇 년 후1, 10,,11에 두 번째 의견 또는 회고 적 연구를 허용합니다.11 Virtopsy는 좌초 된 해양 동물12,13,,14,,15,,16에서PM 연구 결과의 새로운 통찰력을 제공하는 귀중한 대체 기술이되었습니다., 병리학적 재건 및 사망 원인을 설명하는 금본위제인 부검과 결합하여17,동물의 생물학적 건강과 프로파일을 해결할 수 있다. Virtopsy는 코스타리카, 일본, 중국 본토, 뉴질랜드, 대만, 태국 및 미국1을포함하되 이에 국한되지 않는 전 세계적으로 좌초된 대응 프로그램으로 점진적으로 인식되고 구현되었습니다.
방사선학의 이미지 렌더링 기술은 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 숫자를 조직에 대한 정보로 변환합니다. 예를 들어, 방사선 밀도는 기존의 X선 및 CT에서 발현된다. 방대한 양의 체적 데이터는 의학(DICOM) 형식의 디지털 이미징 및 커뮤니케이션 형식으로 저장됩니다. CT 이미지는 고해상도 시각화를 위한 후처리 3D 워크스테이션에서 2차원(2D) 및 3차원(3D) 이미지 렌더링을 사용하여 아이소트로픽 복셀 데이터를 생성하는 데 사용할 수있다.,19 정량적 데이터와 결과는 연속적으로 획득한 축 이미지를 회색 스케일 또는 색상 매개 변수19,,20,,21로3D 이미지로 변환하도록 매핑됩니다. 다양한 렌더링 기술에서 적절한 데이터 시각화 방법을 선택하는 것은 시각화 품질의 필수 기술적 결정요인이며, 이는 방사선 연구결과(21)의분석 및 해석에 큰 영향을 미칩니다. 이것은 다른 상황에서 결과를 이해해야하는 방사선 배경이없는 직원을 포함하는 좌초 작업에 특히 중요합니다17. 이러한 이미지 렌더링 기술을 구현하는 목적은 이미징의 진단 가치를 높이고,,,17,19,,22,23,24,25의정의된 영역의 효과적인 변환을 허용하는 해부학적 세부 사항, 관계 및 임상 결과의 시각화에 대한 품질을 향상시키는 것이다.,
기본 축 CT/MRI 이미지는 대부분의 정보를 포함하지만, 다양한 직교 평면에서 볼 수 없기 때문에 병리학의 정확한 진단 이나 문서화를 제한할 수 있습니다. 다른 해부학적으로 정렬된 평면의 이미지 재구성은신체(26)를재배치할 필요 없이 다른 관점에서 구조적 관계의 시각화를 허용한다. 의료 해부학 및 법의학 병리학 데이터가 주로 3D특성에 따라, 색으로 구분된 PMCT 이미지와 3D 재구성 된 이미지는 법정 판결27,,28에대한 이해성과 적합성 향상을 고려하여 회색 스케일 이미지와 2D 슬라이스 이미지를 선호합니다. PMCT 기술의 발전과 함께, 포타산 PM 조사에서 시각화 탐사(즉, 2D 및 3D 이미지의 생성 및 해석)에 대한 우려가제기되었습니다 12,,29. 방사선 워크스테이션의 다양한 체적 렌더링 기법은 방사선학자, 기술자, 임상의(예: 수의사 및 해양 포유류 과학자)를 참조하고, 심지어 평신도(예: 좌초응답 요원, 정부 임원 및 일반 대중)를 통해 관심 영역을 시각화하고 연구할 수 있습니다. 그러나, 적절한 기술과 용어의 혼란의 선택은 주요 문제로 남아있다. 그것은 크게 진단 값과 방사선 결과의 해석에 영향을 미치기 때문에, 일반적인 기술의 기본 개념, 강점 및 한계를 이해하는 것이 필요합니다. 기술의 오용은 오해의 소지가 있는 이미지(예: 왜곡, 렌더링 오류, 재구성 노이즈 또는 아티팩트가 있는 이미지)를 생성하고 잘못된진단(30)으로이어질 수 있다.
본 연구는 홍콩 해역의 좌초된 고래에서 PM 결과의 대부분을 식별하는 데 사용된 PMCT에서 8개의 필수 이미지 렌더링 기술을 평가하는 것을 목표로 합니다. 각 기술의 설명과 실용적인 예는 PMCT 이미지 렌더링및 생물학적 건강 및 프로필 평가를 위한 검토의 수시로 어렵고 복잡한 영역을 통해 전 세계적으로 방사선학자, 임상의 및 수의사를 안내하기 위하여 제공됩니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
참고 : 홍콩 의 혈통 좌초 응답 프로그램의 틀에서, 좌초 된 고래는 정기적으로 PMCT에 의해 검사되었다. 저자는 virtopsy 스캔, 데이터 후처리(예: 이미지 재구성 및 렌더링), 데이터 해석 및 virtopsy 보고1을담당했습니다. 이 첨단 기술은 세심한 연구 결과를 강조하고 기존의 부검 (https://www.facebook.com/aquanimallab)전에 PM 결과의 초기 조사에 대한 통찰력을 제공합니다.
1. 데이터 준비
- 획득한 CT 데이터 집합을 DICOM 3.0 형식으로 내보냅니다. DICOM 폴더를 컴퓨터에 복사합니다(예: 데스크톱).
- 무료 또는 상업적인 DICOM 뷰어를 엽니다. 다음 단계는 테라레콘 병영 iN직항워크스테이션(버전 4.4.12)을 기반으로 합니다.
- 물병자리 iN직관 클라이언트 뷰어(AQi) 아이콘의아이콘을 두 번 클릭합니다. 적절한 필드에 사용자 이름, 암호 및 서버 이름을 입력합니다. 로그인 버튼을 클릭합니다.
참고: 서버 이름 필드에 올바른 서버 IP 주소가 있는지 확인합니다. - 데이터 관리 도구 단추 아래에서 가져오기를 클릭하고 가져올 DICOM 폴더를 선택합니다. 가져오기 상태가 100%에 도달하면 업데이트 아이콘을 클릭하여 학습 목록을 갱신합니다.
- 계열을 두 번 클릭하여 환자 목록에서 1개 또는 여러 CT 계열을 선택하여 데이터 집합을 봅니다.
- 지정된 계열을 로드한 후 2x2 디스플레이 인터페이스의 창 레이아웃 버튼을 클릭하여 2x2 기본 레이아웃, 3D 볼륨 렌더링 이미지(오른쪽 상단 패널) 및 3MPR 이미지(왼쪽 위 패널), 관상 뷰(왼쪽 아래 패널), 좌측 하단 패널(오른쪽 아래 패널), 좌측 방향(오른쪽 아래 패널)을 보여 줍니다.
- 제공된 다양한 이미지 렌더링 기술을 사용하여 virtopsy 데이터 집합을 철저히 평가합니다.
2. 다중 평면 재건 (MPR)
- 계열을 로드한 후 축 보기(왼쪽 위 패널), 관상 뷰(왼쪽 아래 패널) 및 좌측 좌측 패널(오른쪽 아래 패널)에서 기본 MPR을 표시합니다. 이미지를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하여 렌더링 모드를 MPR로 변경하고 MPR을 선택하거나 렌더링 모드 미니 도구 모음에서 MPR을 클릭합니다.
- 축 보기를 사용하여 첫 번째 이미지에서 마지막 이미지로 의 정문 데이터 집합을 평가하고 다음 함수의 도움으로 관상 및 좌측 보기가 표시됩니다: 슬라이스를클릭하고 마우스를 드래그하여 CT 이미지 슬라이스를 슬라이스별로 보고 조정합니다.
- 왼쪽클릭 마우스 버튼을 클릭하고 마우스를 드래그하여 패널 내부의 이미지 위치를 조정합니다.
- 확대/축소,왼쪽 클릭 보류 마우스 버튼을 클릭하고 이미지를 확대하거나 최소화하기 위해 마우스를 드래그합니다.
- Abd 1(창 너비: 350) 을 클릭하여 적절한 미리 설정된 창/레벨을 선택합니다. 윈도우 레벨 : 75), Abd 2 (창 너비 : 250, 창 수준 : 40), 헤드 (창 너비 : 100, 창 레벨 : 45), 폐 (창 너비 : 1500, 창 수준 : -700), 뼈 (창 너비 : 2200, 창 수준 : 200) 창 /레벨 미니 도구 모음에서관심 지역에 따라.
- 창/레벨(W/L)을클릭하고 마우스를 드래그하여 CT 슬라이스의 창 너비와 창 레벨을 수동으로 조정합니다.
- 회전,왼쪽 클릭 보류 마우스 버튼을 클릭하고 마우스를 드래그하여 MPR 이미지를 회전시합니다.
- MPR 십자선 중앙에 있는 왼쪽 클릭 홀드 마우스 버튼은 관심 영역과 슬라이스 영역을 3MPR 이미지로 동시에 조정합니다.
참고: AQi에서 제공하는 회전, 패닝, 줌 및 창/레벨 변경의 4가지 주요 기능에 대한 마우스 모드가 있어 보기 프로세스를 용이하게 합니다. 바로 가기 키의 경우 표 1을 참조하십시오.
3. 곡선 평면 개혁 (심폐 소생술)
- 해부학적 관심 영역을 결정합니다. MPR 십자선 중앙에 있는 왼쪽 클릭 홀드 마우스 버튼이 특정 관심 영역으로 이동합니다.
- 3개의 다른 뷰에서 MPR을 볼 수 있습니다. MPR 십자선이 올바른 위치에 배치되었는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 MPR 십자선을 조정합니다.
- 축 보기에서 플리퍼를 보는 것을 목표로 하는 연구 패널(예: 축, 관상 및 처진 보기)에서 디스플레이 패널 1개를 선택합니다.
- 스터디 패널에 따라, 연장선의 회전지점에좌회전 홀드 마우스 버튼으로 관상 뷰에서 MPR 십자선(예를 들어, 파란색)의 연장선을 수직으로 조정한다.
- 확장된 선의 회전 지점에왼쪽 클릭 홀드 마우스 버튼으로 관심 영역과 평행하게 SAGTAL 뷰에서 MPR 십자선의 또 다른 확장 선(예: 적색)을 조정한다.
- 축 보기를 확인하여 관심 영역이 올바르게 조정되었는지 확인합니다. 확장된 선이 없는 경우 조정합니다. 회전, 패닝, 확대/축소 및 창/레벨 변경의 4가지 주요 기능을 사용하여 virtopsy 데이터 집합을 평가합니다.
참고: MPR 평면의 상이한 정렬을 나타내는 MPR 십자선(녹색, 빨간색 및 파란색)의 3개의 컬러 확장 선이 있습니다(그림2).
4. 최대 강도 투영 (MIP)
- 이미지를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 MIP를 선택하거나 렌더링 모드 미니 도구 모음에서 MIP를 클릭하여 렌더링 모드를 MIP로 변경합니다.
- 녹색 별표(예: 폐의 기관지 트리)를 시각화하기 위해 새 두께를 선택하여 오른쪽 상단 모서리(최소: 1mm, 최대: 500mm)의 슬래브 두께를 조정합니다.
- 회전, 패닝, 확대/축소 및 창/레벨 변경의 4가지 주요 함수를 사용하여 virtopsy 데이터 집합을 평가합니다.
5. 최소 강도 투영 (MinIP)
- 이미지를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 MinIP를 선택하거나 렌더링 모드 미니 도구 모음에서 MinIP를 클릭하여 렌더링 모드를 MIP로 변경합니다.
- 녹색 별표(예: 폐의 기관지 나무)를 시각화하기 위해 새 두께를 선택하여 오른쪽 상단 모서리(최소: 1mm, 최대: 500mm)의 슬래브 두께를 조정합니다.
- 회전, 패닝, 확대/축소 및 창/레벨 변경의 4가지 주요 함수를 사용하여 virtopsy 데이터 집합을 평가합니다.
6. 직접 볼륨 렌더링 (DVR)
참고: 기본 디스플레이 2x2 인터페이스 중 1개에서 DVR(오른쪽 상단 패널)에는 시체의 3D 렌더링 이미지가 표시됩니다. 기본 DVR 템플릿 설정은 AAA(복부 대동맥류, 창 너비: 530, 창 수준: 385)로, 시체의 총 골격 구조를 제공합니다.
- 뷰어 아래의 템플릿을 클릭하여 창 설정을 자동으로 조정하고 필요한 경우 회색 10 %(창 너비 : 442, 창 수준 : 115), 골절 (창 너비 : 2228, 창 수준 : 1414)과 같은 적절한 DVR 템플릿을 선택합니다.
- 창/레벨(W/L)을클릭하고 마우스를 드래그하여 CT 슬라이스의 창 너비와 창 레벨을 수동으로 조정하여 외부 레이어(예: 표피 표면)를 내부 레이어(예:내부 구조)로 제공합니다.
- 추가 수정을 위해 회전, 패닝, 확대/창/레벨 변경의 4가지 주요 기능을 사용합니다.
참고: AQi에서 제공하는 모든 DVR 템플릿은 인간 임상 지향이며, 고래의 PM 이미징에 지정되지 않았습니다.
7. 세분화 및 관심 지역(ROI) 편집
- 3가지 도구, 슬래브 및 큐브 뷰 도구, 무료 ROI 도구및 동적 영역 성장 도구를 사용하여 CT 이미지 슬라이스를 분할합니다.
- 슬래브 및 큐브 뷰 도구의경우 도구아래 슬래브를 클릭하여 병렬 표시 선을 제공합니다. 해당 MPR 뷰에서 MPR 십자선을 재배치하여 슬래브 위치를 조정합니다. 슬래브 두께(최소: 1mm, 최대: 500mm)를 슬래브 두께 막대를통해 변경하여 시체의 3D 렌더링 된 이미지의 세분화를 초래합니다.
- 무료 ROI 도구의경우 도구 에서 FreeRO를 클릭합니다. 키보드의 시프트 키를 길게 누르고 MPR에서 무료 곡선 그리기, MPR에 원을 그리거나 MPR의 구를 그리거나 MPR에서 구를 그리는 경우 MPR 뷰 및 DVR에서 관심 영역을 제외/포함합니다.
- 동적 영역 성장 도구의경우 도구 아래 영역을 클릭합니다. 키보드의 Shift 키를 잡고 왼쪽 단추를 클릭하고 마우스의 중간 단추를 스크롤합니다(스크롤업: 선택 영역 증가, 스크롤 다운: 선택 영역 감소) 강조 표시된 영역을 제공합니다. 제외를 클릭하여 지역을 삭제합니다. 지역을 유지하려면 포함을 클릭합니다.
8. 전송 기능 (TF)
- 뷰어아래에서 3D 설정을 클릭하고 복사본을 선택하여 새 3D 재구성 모델을 만듭니다.
- 새 3D 재구성 모델에서 도구 아래 FreeRO 또는 리전을 클릭합니다. 키보드의 Shift 키를 길게 잡고 3D VR을 사용하여 관심 영역을 포함한 다음 선택(Select)을 클릭합니다.
- W/L 슬라이더, W/L 텍스트 입력 상자,VR 풀다운 메뉴, 불투명슬라이더(최소: 0, 최대: 1), 불투명텍스트 입력 상자, 3D 설정 아래 HU 레인지 컬러 슬라이더 등 3D 설정을구성한다.
- 색상 슬라이더 막대의 슬라이더 1을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하여 DVR의 색상을 변경합니다. 색상 변경을 선택하고 필요한 경우 색상 팔레트에서 사용자 지정 색상을 정의합니다.
9. 원근 볼륨 렌더링 (PVR)
- 플라이스루 모듈을 실행하려면 선택한 시리즈를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 마우스 오른쪽 클릭 메뉴에서 플라이스루를 선택합니다.
- 기본 보기 선택보려면 읽기 스타일 기본 설정 마법사의 기본 3D를 선택합니다. 2x2 화면 레이아웃과 확인을클릭하여 자동으로 RVR(예: 결장)을 생성합니다. 관심 영역이 선택되었는지 확인합니다.
- 경로를 그려 제어 지점의 시작과 끝을 배치하여 비행 경로를 구축합니다. 경로가 손상되었거나 구조가 누락된 경우 공구 패널의 연결 편집/편집경로 라디오 버튼을 클릭하여 경로를 수정하여 곡선의 더 매끄러운 섹션에 대한 제어점을 편집하거나 문제를 수정합니다. 비행 경로를 클릭하여 새 제어 지점을 만듭니다. 비행 경로가 정확하면 확인을 클릭합니다.
- 주요 플라이스루 창, MPR 뷰 및 플랫 뷰를표시하여 표시되는 플라이스루 창을 볼 수 있습니다.
- 화면 오른쪽에 있는 도구 패널을 클릭하여 Cine 도구를 사용하여 발광 구조를 평가합니다. 플라이 후진플라이, 일시정지, 플라이 포워드,슬로우 다운 플라이스루, 시네 공구 아래 플라이스루 속도를 사용하여 플라이스루의 속도와 방향을 조정합니다.
10. 데이터 평가
- 머리에서 꼬리까지 체계적으로 정성평가 실시합니다. 그것은 일반적으로 30 분 안에, 후속 부검을 위한 지도 수의사에 대한 참조 역할을합니다.
- 부검 후, 처녀 자리 결과 와 부검 결과 비교. 사이트 보고서, 처녀체, 부검 및 샘플 분석(예: 조직 병리학 및 미생물학)에 기초하여 좌초된 고래의 생물학적 건강과 프로필에 대한 PM 조사를 마무리합니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
2014년 1월부터 2020년 5월까지 홍콩 해역에서 좌초된 총 193마리의 고래를 PMCT에 의해 조사되었으며, 여기에는 42개의 인도 태평양 혹등돌고래(소사 치넨시스), 130개의 유도 태평양 핀리스돌고래(네오포카에나 포케노이드)및 21종의 다른 종들이 포함되었다. 전신 스캔은 136개의 시체에서 수행되었으며 57명은 두개골과 오리발에 대한 부분 스캔이었습니다. 일반적으로 관찰되는 해부학적 특징 및 병리학은 좌초된 고래의 생물학적 건강과 프로파일의 평가를 위한 8개의 이미지 렌더링 기술로 도시되었다.
그림 1: 사망한 인도-태평양 혹등고래를 (A) 축, (B) 재구성된 3D, (C) 재구성된 관상, (D) 재구성된 시상뷰로 표시하는 MPR 기능. 아틀란토-후수 공간의 면적 측정은 축 평면에서 입증된다. 아틀란토-후수절 해리의 진단을 위해 후수 연골(관상), 배션-도르살 아치 및 아피션-복부 대원 아치(sagittal)의 외부 여백에 대한 복부 결핵의 선형 측정이 입증된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 죽은 인도 태평양 지느러미 돌고래의 플리퍼에 곡선 구조를 표시하는 심폐소생술 기능 평면 보기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 사망한 Indo-Pacific 지느러미 돌고래의 두 폐에서 과다쇠된 폐 결절(강렬한 흰색 점)을 강조하는 MIP 기능. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: MinIP 기능은 고인의 유도 태평양 지느러미 돌고래의 두 폐에 있는 초아쇠가스 채워진 구조물, 즉 기관나무를 강조합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 사망한 유도 태평양 지느러미 돌고래의 다양한 구성 요소를 표시하는 DVR 기능. (A)골격 시스템과 겹쳐진 혈관은 AAA에의해 강조된다. (B)호흡기는 폐에의해 강조된다. (C)척추 피실 플레이트를 포함하는 골격 시스템은 뼈 플러스 플레이트에의해 강조된다. (D)과열 된 귀 뼈와 물고기 갈고리가 하드웨어에의해 강조 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 6: CT 소파가 있는 사망한 인도-태평양 지느러미 돌고래(A)와 CT 소파를 제거한 (B)를 표시하는 ROI 편집 기능. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 7: 사망한 유도 태평양 지느러미 돌고래의 다양한 구성 요소를 표시하는 TF 기능. 공기 낭의 모래가 시안에서 강조 표시됩니다. 위장 내용이 녹색으로 강조 표시됩니다. 기생 성 중종 성 유방염 병변은 빨간색으로 강조 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 8: 플라이스루 기능을 갖춘 사망한 인도 태평양 혹등고래의 가상 기관지 검사를 보여주는 PVR 기능. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
표 1: 다양한 이미지 후처리 기능에 대한 소프트웨어의 바로 가기입니다. 이 테이블을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
virtopsy 데이터 집합의 명확한 시각화를 위해, 2D 및 3D 렌더링으로 구성된 8개의 이미지 렌더링 기술은 생물학적 건강과 프로필에 대한 PM 조사를 위해 각 좌초된 시체에 일상적으로 적용되었습니다. 이러한 렌더링 기술에는 MPR, 심폐소생술, MIP, MinIP, DVR, 세분화, TF 및 PVR이 포함되었습니다. 다양한 렌더링 기술은 창 조정과 함께 보완적으로 사용됩니다. 각 이미지 재구성 기술과 장점의 개념도 설명되어 있습니다.
다단계 재건 (MPR)
MPR은 관상, 처상 및 항문 정렬 경사 평면이미지(24,,30)를포함하여 축이 아닌 2D 이미지를 생성하는 과정으로, 축 평면에서 획득하는 동안 직접 획득하지 않는다. 이 지배적 인 2D 렌더링 기술은 높은 품질의 이미지(31,,32)와필요한 평면에서 모든 손상되지 않은 해부학 구조 또는 병리학을 평가하는 데 특히 도움이됩니다. MRP의 도움으로, 전체 신체의 척추 PM 조사, 정형 외과 및 신경 /척추는 정기적으로 3 방향으로 동시에 수행되었으며, 이는 발견의 정확성을 크게 향상시켰다(그림 1). 3평면의 종합적인 관찰을 통해 미닛 병리를 잘못 식별하는 오류율이 줄어듭니다. 또한 MPR은 축, 관상 및 처탈 평면에서 선형 및 면적 측정을 지원합니다. 그러나, 그것은 운영자 에 의존하고, 렌더링 된 이미지의 오해를 피하기 위해 정상적인 구조와 병리학 적 조건을 모두 식별하기에 충분한 해부학 적 지식이 필요합니다.
곡선 평면 개혁 (심폐 소생술)
심폐소생술은 곡선MPR이라고도 합니다. 일부 피어 뷰 문학에서 MRP로 취급되었음에도 불구하고 CPR은 뚜렷한 2D 렌더링 기술입니다. 이미지 평면의 긴 축과 선택한 해부학 구조를 정렬하는 등위위축 이미징을 사용하여 2D 이미지는 이미지 품질18,,24의손실 없이 다시 포광된다. 이를 통해 연산자는 체적 데이터 집합 내에서 곡선된 재구성을 위한 중심선 경로를 수동으로 정의할 수 있습니다. 이는 특히 냉동 또는 미라 시체의 경우 PMCT 검출기(즉, 진정한 재구성된 관상/처탈/축 이미지)를 참조하여 피사체를 참되거나 비교적 참된 해부학적 위치에 배치할 수 없을 때 특히 중요합니다. 진단을 위해 더 대칭적인 심상을 얻기 위해서는 복잡하고 고문이 있거나 석회화된 구조의 정렬이 필요합니다. 유연한 평탄화 및 왜곡 특성으로 인해 오해를 쉽게 유발할 수 있습니다. 작업자는 해부학적 구조의 위치와 모양을 명확하게 기억해야 합니다. 플리퍼는 PMCT 스캔 전에 절제하지 않는 한 신체 측면쪽으로 곡선이 되기 때문에 진정한 해부학적 위치를 얻기 위해 가장 어려운 신체 부위 중 1개입니다. 심폐소생술을 활용하면, 플리퍼내의 해부학적 특징의 대부분은 1평면과 골격 연령추정(도 2)에서입증되었다.
최대 강도 투영(MIP)
MIP는 뷰어의시야(32) 내의 체적 데이터 집합의 각 픽셀에서 가장 높은 감쇠 값만 투영하고 해당 디스플레이픽셀(18)의값으로 최대 강도의 복셀을 선택한다. 원래, 이 기술은 임상 방사선 학 선행17,,33에서CT 혈관조영술에 대한 골학적 물질, 금속 임플란트 및 콘트라스트 채워진 구조를 평가하는 것으로 인식된다. 내부 구조와 기관의 분해, 좌초 된 시체에 혈액 관류의 부재로 인해 CT 혈관 조영술에 대한 대비로 채워진 구조를 평가하는 MIP의 채택은 처녀에서 매우 어려워집니다. 그러나 MIP는 여전히 주요 동맥및 정맥과 같은 고도로 감쇠되고 좁고 혈액 또는 물로 채워진 구조뿐만 아니라 연조직 내의 골정재료, 이물질(예: 식품 볼루스, 물고기 유적, 돌, 금속 얽힘) 및 석회화를 조사하는 데 지배적인 성격을 가지고 있습니다. 평가대상의 크기에 주관적인 슬래브 두께(즉, 데이터 재구성을 위한 이미지 두께)의 조정을 통해 병변의 시각화를 강조할 수 있다. 예를 들어, 다른 슬라이딩 씬슬래브(34)를이용하여, MIP가 폐 통합 및 기생성 폐렴의 존재를 입증한 과다쇠반점의 이러한 분을 강조함에 따라, 좌초된 시체의 붕괴된 폐에서 작은 폐 결절의 식별이 집중적으로 개선되었다(그림3).
최소 강도 투영(MinIP)
MIP와 달리 MinIP는 광선을 따라 발생하는 가장 낮은 감쇠 값만18,,24에서뷰어의 시야를 향해 볼륨을 통과합니다. MinIP는 임상 방사선학 24에서일반적으로 사용되지 않지만,이 기술은 여전히 호흡기 및 위장관과 같은 가설 구조 및 가스 채워진 구조에 대한 우수한 시각화 도구로 사용되었습니다. 형태와 폐 장내 이상의 검사는, 팽창에서 기관체로 시작하여 좌초 된 고래에서 현저하게 향상되었다(도 4). MIP와 유사하게, 검사된 병리학에 따라 슬래브 두께에 대한 추가 제어를 취해야 하며, 보다 구별가능한이미지(35)를생성하며, 슬래브 두께는 연구된 구조물에 제시된 구조물의 구별을 결정하는 데 중요하다.
직접 볼륨 렌더링(DVR)
DVR은정보(18)를버리지 않고 전체 3D 이미지를 2D 이미지로 직접 변환하는 알고리즘입니다. 마지막으로 표시된 2D 이미지는 이미지에 각 복셀을 동일한 프로젝션 레이의 다른 복셀과 함께 특정 색상 및 불투명도 값을 할당하여 Hounsfield 단위를 기반으로 만들어집니다. 중간 표현(예를 들어, 연조직 제거 도구에 의한 추출된 표면 모델)을 만드는 반대자로서, 3D 방법을 가진 모든 깊이에서 좌초된 시체의 내부 및 외부 조건을 한 번에 검사할 수 있다. 이 3D 렌더링 기술은 모든 각도에서 전신 시체 평가를 위한 빠르고 다재다능하고 대화형 도구였습니다. 뼈 병변, 복잡한 골절, 신체 단편화 및 인간의 상호 작용(예를 들어, 선박 충돌 및 어업에 의한 외상성 부상)에 의한 이물질을 식별할 수있었다(도 5). DVR의 과제는 작업자가 렌더링 매개 변수, 즉불투명도 및 밝기를 조정하여 혈관을 보다 정확하게21,,36으로표시해야 한다는 것입니다.
세분화 및 관심 영역(ROI) 편집
DVR 모델에 표시되는 무관구조, 물체(예: 바디백 및 CT 소파) 및 DVR 모델에 표시되는 유물(예: 금속 지퍼)은 이미지 품질을 저하시키고 방사선학적 진단을 모호하게 할 수 있다. 해부학 이나 병리학의 특정 영역을 더 나은 방식으로 설명하기 위해, 세분화는 2D 또는 3D 이미지18,,24에선택된 체적 데이터를 포함하거나 제외하는 데 사용됩니다. 자동화된 세분화 프로그램을 사용할 수 있지만, 작업자에 의한 높은 조직 인식 및 묘사가 필요한 수동 세분화는 대부분의 상황에서 좌초된 시체의 DVR에 대한 방사선 학적 발견의 식별을 지원하기 위해 수행되었습니다. ROI 편집은 본 연구에서 사용되는 가장 일반적인 세분화 도구로, 작업자가 대상의 정확한 공간 경계를 정의하는 직사각형, 타원형 또는 기타 형상을 그려서 관심 영역을 수동으로 포함하거나 배제할 수 있게하였다(도 6). 3D 워크스테이션에 제공된 DVR 템플릿과 마찬가지로, 자동 세분화는 연결성 및 임계값의 규칙을 기반으로 하며, 자동 체본 제거 기능을 제외하고는 이 연구에 대부분 적합하지 않은 임상 방사선학을 적용한다.
전송 기능(TF)
TF는 선택한 볼륨18,,24의불투명도, 밝기 및 색상의 임계값을 제어하는 알고리즘이다. 이 도구를 사용하면 작업자가 임계값, 범위 및 모양을 선택하여 DVR 모델의 관련 구조를 선택적으로 표시하여 정의된 영역에서 다른 용도로 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 불투명도 임계값을 낮추면 외부 저불투명연조직(피부 및 지방)을 제거하고 복부 함량을 가리는 반면 불투명도 임계값이 높으면서 불투명도 가문(예: 뼈, 칼슘 및 배설된 대비 재료);. 색상, 밝기 및 대비 척도를 변경하면 관심 영역이 강조되고 DVR 모델의 모양이 다르게 보입니다. 이러한 컨트롤은 감쇠에 따라 구조물을 더 잘 엘리피케이션하고 더 빠르게 분화할 수 있습니다. 그러나 이러한 변수는 상호 변동에 취약하며 렌더링 매개변수(21)를최적화하는 데 있어 연산자 숙달에 따라 달라집니다. 세분화 및 TF의 기여와 함께, 스캔 된 시체에서 표시된 조직, 장기 및 이물질의 관계는 잘 분류되었다(그림 7). 좌초 된 고래에 대한 빠르고 명확한 예비 연구 결과는 수의사와 좌초 응답 직원에게 내부 및 외부 상태에 대한 개요뿐만 아니라 초기 PM 조사 결과를 촉진하고 후속 재래식 부검을 용이하게 한 편집 된 DVR 모델에서 입증되었습니다.
원근 볼륨 렌더링(PVR)
내발성 화상 진찰 또는 몰입형 렌더링이라고도 하는 PVR은 주로 기관, 결장, 식도 및 동맥과 같은 공기 함유 구조에 적용됩니다. 그것은 운전자가 가상 탐색(35)에의해 루멘의 내부 조건을 시각화 할 수 있습니다. 연산자는 출발점, 끝점 및 통과할 중심선을 지정합니다. 구조를 통해 비행하는 애니메이션을 표시함으로써, 벽에 폴립 또는 암 성장과 같은 해부학 구조와 내발성 이상 사이의 관계는 비침습적 가상 내시경검사(19)에서와같이 식별될 수 있다. 함께 표시된 해당 MPR 이미지는 특정병변(37,,38)의동시 검토를 허용한다. PVR을 루멘 을 넘어 확장함으로써 인접한 외래 구조도24를시각화할 수 있다. 본 연구에서 PVR은 내발문뷰(그림 8)의재구성을 허용한 무붕괴 된 구조의 신선한 시체에만 적용가능하다.
렌더링 기술의 현재 개요에서, 만 8 일반적으로 좌초 고래의 일상적인 virtopsy에 사용되는 기술이 설명되었다, 다른 사람은 제한된 유용성으로 인해 분쟁하는 동안. 언급 된 기술은 또한 통찰력을 제공하고 일반적으로 다른 동물에 적용 될 수있다. 임상 방사선학에는 대부분의 3D 워크스테이션에 제공되는 불투명도, 밝기, 조명, 열 축척, 창 수준 및 창 너비에 대한 사전 설정된 값을 갖춘 임계값 기반 알고리즘에 기반을 둔 다른 많은 렌더링 기술과 DVR 템플릿이 있습니다. 이들은 특수 검사를 위한 다른 조직 모형 및 신체 부위의 삽화를 강조하기 위하여 디자인되었습니다, 예를 들면, 혈관 대비, 기도, 위 또는 혈전18,,24,,31. 그러나, 좌초된 시체의 경우, 기관 관류없이 분해로 인한 가스 축적이 있다. 임상 CT 검사의 대부분의 DVR 사전 설정, 특히 CT 혈관 조영술, 대비 주사를 필요로하므로 본 연구에서 적용 할 수 없습니다. 고래 PM 조사를 위한 단일 또는 다중 DVR 모델과 결합된 자체 설계된 DVR 템플릿은 종 및 분해 수준에서 임계값 기반 알고리즘을 표준화한 후에 확립될 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 우리의 경험을 바탕으로, 나열된 8 렌더링 기술은 좌초 된 고래에서 PM 결과의 대부분을 식별 할 수 있었고, 그들의 생물학적 건강과 프로필을 조사하기에 충분했다.
시체의 준비 및 스캔은 사후 처리 및 virtopsy 데이터의 시각화에 매우 중요합니다. 이온화 방사선 장치인 CT 기계의 작동은 법에 따라 인증된 방사선 기술자 또는 임상의가 수행해야 합니다. 스캔 된 대상체는 시체였지만 방사선 량은 합리적으로 달성 가능한 만큼 낮게 유지되어야합니다. 스캐닝 파라미터, 특히 슬라이스 두께의 제어는 재구성된 관상 및 처탈 평면의 정확도에 큰 영향을 미칩니다. 또한 CT 슬라이스 두께의 감소는 보다 정확한 진단을 허용합니다. 예를 들어, 3mm 두께에서 PMCT 이미지를 획득하면 1× 1 × 1mm 기생 과립종을 소홀히 할 수 있으며, 일반적으로 좌초 된 고래의 유방 땀샘에서 관찰됩니다. 2D 및 3D 렌더링의 발견을 놓치고 해상도를 개선하기 위해 표준화된 검색 프로토콜이 사용되었습니다. 슬라이스 두께는 1mm로 제어되었고 가능하면 0.625mm까지 제어되었으며, 이는 CT 기계에 사용되는 최소 슬라이스 두께입니다.
적절한 후처리 시각화 및 virtopsy 데이터 집합의 조작은 cetacean PM 조사에 사용되는 일반적인 렌더링 기술의 원리와 함정, 예를 들어,기술(21)사이의 강도와 약점의 식별을 명확히 이해해야 한다. 렌더링 기술의 선택은 해부학 구조와 설명할 기본 병리학에 따라 다르며 모든 PM 결과를 종합적으로 인식할 수 있는 단일 기술이 없습니다. 장단점을 파악하고 적절한 렌더링 기술을 선택하면 올바른 진단을 얻는 데 도움이 되는 상체 데이터 세트의 이미지 품질과 해석성을 높일 수 있습니다. virtopsy 데이터 집합을 주의 깊게 검토하고 다른 기술과 상호 연관시키는 것은 잠재적인 렌더링 및 세분화오류(18)를피할 수 있습니다. 여전히, 최종 판단과 진단은 유보적인 사실 인정을 보고하기 위하여 인증서되고 경험되는 수의학 방사선학자 또는 방사선 임상의에 의해 이루어져야 합니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자는 공개 할 것이 없습니다.
Acknowledgments
저자는 이 프로젝트의 지속적인 지원에 대해 홍콩 특별 행정구 정부의 농업, 수산 및 보존 부서에 감사드립니다. 수생 동물 Virtopsy 연구소, 홍콩 시티 대학, 오션 파크 보존 재단 홍콩 및 오션 파크 홍콩의 수의사, 직원 및 자원 봉사자들에게진심으로 감사가 확장되었습니다. CityU 수의학 센터와 홍콩 수의학 이미징 센터의 기술자가 현재 연구를 위해 CT 및 MRI 유닛을 운영한 것에 대해 특별한 감사를 드립니다. 여기에 표현된 의견, 결과, 결론 또는 권고사항이 반드시 해양 생태 향상 기금 또는 이사회의 견해를 반영하는 것은 아닙니다. 이 프로젝트는 홍콩 연구 보조금 위원회 (보조금 번호: UGC / FDS17 / M07/14)와 해양 생태 향상 기금 (보조금 번호: MEEF2017014, MEEF2017014A, MEEF2019010, MEEF2019010A), 해양 생태 향상 기금, 해양 생태 향상 기금, 해양 생태 향상 기금 및 유한 기금에 의해 지원되었습니다. 마리아 호세 로블스 말라감바 박사에게 이 원고의 영어 편집을 특별히 감사드립니다.
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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Grabherr, S., et al. Postmortem CT angiography compared with autopsy: a forensic multicenter study. Radiology. 288 (1), 270-276 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lipson, S. A. MDCT and 3D Workstations. , Springer. (2006).
- 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).
- Pavone, P., Luccichenti, G., Cademartiri, F. From maximum intensity projection to volume rendering. Seminars in Ultrasound, CT and MRI. 22 (5), 413-419 (2001).
- 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).
- Udupa, J. K. Three-dimensional visualization and analysis methodologies: a current perspective. RadioGraphics. 19 (3), 783-806 (1999).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Prokop, M., Galanski, M. Spiral and multislice computed tomography of the body. , Thieme Medical Publishers. (2003).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
