Summary

Bildegjengivelsesteknikker i Postmortem Computered Tomografi: Evaluering av biologisk helse og profil i strandede Cetaceans

Published: September 27, 2020
doi:

Summary

Hong Kong cetacean stranding responsprogrammet har innlemmet postmortem computertomografi, som gir verdifull informasjon om den biologiske helsen og profilen til de avdøde dyrene. Denne studien beskriver 8 bildegjengivelsesteknikker som er avgjørende for identifisering og visualisering av postmortemfunn i strandede cetaceans, som vil hjelpe klinikere, veterinærer og stranding responspersonell over hele verden for å utnytte den radiologiske modaliteten fullt ut.

Abstract

Med 6 års erfaring i å implementere virtopsy rutinemessig inn i Hong Kong cetacean stranding responsprogram, standardiserte virtopsy prosedyrer, postmortem computertomografi (PMCT) oppkjøp, etterbehandling, og evaluering ble vellykket etablert. I denne pioneren cetacean virtopsy stranding responsprogram, PMCT ble utført på 193 strandet cetaceans, gi postmortem funn for å hjelpe necropsy og kaste lys over biologisk helse og profil av dyrene. Denne studien hadde som mål å vurdere 8 bildegjengivelsesteknikker i PMCT, inkludert multiplanarrekonstruksjon, buet planreformasjon, maksimal intensitetsprojeksjon, minimum intensitetsprojeksjon, direkte volumgjengivelse, segmentering, overføringsfunksjon og perspektivvolumgjengivelse. Illustrert med praktiske eksempler, disse teknikkene var i stand til å identifisere de fleste av PM funn i strandet cetaceans og fungerte som et verktøy for å undersøke deres biologiske helse og profil. Denne studien kan veilede radiologer, klinikere og veterinærer gjennom det ofte vanskelige og kompliserte riket av PMCT-bildegjengivelse og gjennomgang.

Introduction

Virtopsy, også kjent som postmortem (PM) avbildning, er undersøkelsen av et med avanserte tverrsnittsavbildningsmodaliteter, inkludert postmortem computertomografi (PMCT), postmortem magnetisk resonansavbildning (PMMRI) og ultrasonografi1. Hos mennesker er PMCT nyttig i å undersøke traumatiske tilfeller av skjelettendringer2,3, fremmedlegemer, gassfunn4,,5,,6og patologier i det vaskulære systemet7,8,9. Siden 2014 har virtopsy blitt rutinemessig implementert i Hong Kong cetacean stranding responsprogram1. PMCT og PMMRI er i stand til å skildre pato-morfologiske funn på som er for nedbrutt til å bli evaluert av konvensjonell necropsy. Den ikke-invasive radiologiske vurderingen er objektiv og digitalt storbar, slik at andre mening eller retrospektive studier årsenere 1,10,11. Virtopsy har blitt en verdifull alternativ teknikk for å gi ny innsikt av PM funn i strandet marine dyr12,13,14,15,16. Kombinert med necropsy, som er gullstandarden for å forklare patofysiologiskrekonstruksjon og dødsårsak 17, kan dyrenes biologiske helse og profil tas opp. Virtopsy har blitt gradvis anerkjent og implementert i stranding responsprogrammer over hele verden, inkludert, men ikke begrenset til Costa Rica, Japan, Fastlands-Kina, New Zealand, Taiwan, Thailand og USA1.

Bildegjengivelsesteknikker i radiologi bruker dataalgoritmer til å forvandle tall til informasjon om vevet. For eksempel uttrykkes radiologisk tetthet i konvensjonelle røntgenstråler og CT. Den enorme mengden volumetriske data lagres i Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM)-format. CT-bilder kan brukes til å produsere isotropiske voxel-data ved hjelp av todimensjonale (2D) og tredimensjonale (3D) bildegjengivelse i en postprosessering 3D-arbeidsstasjon for visualisering med høy oppløsning18,,19. Kvantitative data og resultater tilordnes for å transformere serielt anskaffede aksiale bilder til 3D-bilder med gråskala- ellerfargeparametere 19,,20,,21. Å velge en passende datavisualiseringsmetode fra ulike gjengivelsesteknikker er en viktig teknisk determinant for visualiseringskvaliteten, noe som i betydelig grad påvirker analysen og tolkningen av radiologiskefunn 21. Dette er spesielt viktig for stranding arbeid som involverer personell uten radiologi bakgrunn, som trenger å forstå resultatene i ulike omstendigheter17. Målet med å implementere disse bildegjengivelsesteknikkene er å forbedre kvaliteten på visualiseringen av anatomiske detaljer, relasjoner og kliniske funn, noe som øker den diagnostiske verdien av bildebehandling og tillater en effektiv gjengivelse av de definerte områdeneav interesse 17,,19,,22,,23,,24,,25.

Selv om de primære aksiale CT/MR-bildene inneholder mest informasjon, kan de begrense nøyaktig diagnose eller dokumentasjon av patologier, da strukturer ikke kan ses i ulike ortogonale plan. Bildereformasjon ved andre anatomisk justerte fly tillater visualisering av strukturelle relasjoner fra et annet perspektiv uten å måtte omplassere kroppen26. Som medisinsk anatomi og rettsmedisinske patologi data er overveiende 3D i naturen, fargekodede PMCT bilder og 3D rekonstruerte bilder foretrekkes til gråskala bilder og 2D skive bilder i lys av forbedret forståelse og egnethet for rettssalenbedømmelser 27,28. Med fremskritt i PMCT-teknologi, en bekymring for visualisering leting (det vil vil vil at etableringen og tolkningen av 2D og 3D-bilde) i cetacean PM undersøkelse har blitt reist12,29. Ulike volumetriske gjengivelsesteknikker i radiologiarbeidsstasjonen tillater radiologer, teknikere, henvisende klinikere (f.eks. veterinærer og marine pattedyrforskere), og til og med lekmenn (f.eks. stranding responspersonell, offentlige tjenestemenn og allmennheten) å visualisere og studere regionene av interesse. Likevel er valget av en passende teknikk og forvirring av terminologi fortsatt et stort problem. Det er nødvendig å forstå det grunnleggende konseptet, styrkene og begrensningene i de vanlige teknikkene, siden det vil påvirke diagnostisk verdi og tolkning av radiologiske funn betydelig. Misbruk av teknikker kan generere villedende bilder (f.eks. bilder som har forvrengninger, gjengivelsesfeil, rekonstruksjonslyder eller gjenstander) og føre til feildiagnose 30.

Den nåværende studien tar sikte på å vurdere 8 viktige bildegjengivelsesteknikker i PMCT som ble brukt til å identifisere de fleste pm-funnene i strandede cetaceans i Hong Kong-farvann. Beskrivelser og praktiske eksempler på hver teknikk er gitt for å veilede radiologer, klinikere og veterinærer over hele verden gjennom det ofte vanskelige og kompliserte riket av PMCT-bildegjengivelse og gjennomgang for evaluering av biologisk helse og profil.

Protocol

MERK: Innenfor rammen av Hong Kong cetacean virtopsy stranding responsprogram, strandet cetaceans ble rutinemessig undersøkt av PMCT. Forfatterne var ansvarlig for virtopsy skanning, data etterbehandling (f.eks bilde rekonstruksjon og gjengivelse), datatolkning, og virtopsy rapportering1. Denne avanserte teknologien legger vekt på oppmerksomme funn og gir innsikt i den første undersøkelsen av PM-funn før konvensjonell necropsy (https://www.facebook.com/aquanimallab). <p class="jove_title"…

Representative Results

Fra januar 2014 til mai 2020 ble totalt 193 cetaceans som strandet i Hong Kong-farvann undersøkt av PMCT, inkludert 42 indo-stillehavskvalp delfiner (Sousa chinensis), 130 indo-stillehavsfinnløse niser (Neophocaena phocaenoides) og 21 andre arter. En helkroppsskanning ble utført på 136, mens 57 var delvise skanninger på hodeskaller og svømmeføtter. Anatomiske egenskaper og patologier som vanligvis observeres ble illustrert med de 8 bildegjengivelsesteknikkene for evaluering av de strandede cetace…

Discussion

For den klare visualiseringen av virtopsy datasett, 8 bilde gjengivelse teknikker, bestående av både 2D og 3D gjengivelse, ble rutinemessig brukt på hver strandet for PM undersøkelse av deres biologiske helse og profil. Disse gjengivelsesteknikkene inkluderte MPR, HLR, MIP, MinIP, DVR, segmentering, TF og PVR. Ulike gjengivelsesteknikker brukes komplementært sammen med vindusjustering. Begrepene for hver bilde reformasjon teknikk og fordeler er også beskrevet.

Multiplanar rekonst…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne vil gjerne takke landbruks-, fiskeri- og konserveringsavdelingen i Hong Kong Special Administrative Region Government for kontinuerlig støtte i dette prosjektet. Oppriktig takknemlighet er også utvidet til veterinærer, ansatte og frivillige fra Aquatic Animal Virtopsy Lab, City University of Hong Kong, Ocean Park Conservation Foundation Hong Kong og Ocean Park Hong Kong for å betale stor innsats på stranding respons i dette prosjektet. Spesiell takknemlighet skyldes teknikere i CityU Veterinary Medical Centre og Hong Kong Veterinary Imaging Centre for drift av CT- og MR-enheter for den nåværende studien. Eventuelle meninger, funn, konklusjoner eller anbefalinger uttrykt her gjenspeiler ikke nødvendigvis synspunktene til Marine Ecology Enhancement Fund eller Bobestyreren. Dette prosjektet ble finansiert av Hong Kong Research Grants Council (Grant number: UGC/FDS17/M07/14), og Marine Ecology Enhancement Fund (tilskuddsnummer: MEEF2017014, MEEF2017014A, MEEF2019010 og MEEF2019010A), Marine Ecology Enhancement Fund, Marine Ecology & Fisheries Enhancement Funds Trustee Limited. Spesiell takk til Dr. María José Robles Malagamba for engelsk redigering av dette manuskriptet.

Materials

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

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. , (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. , (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. , (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. , 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).

Play Video

Cite This Article
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).

View Video