Waiting
Login processing...

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

Biology

Методы визуализации изображений в посмертной компьютерной томографии: Оценка биологического здоровья и профиля у застрявших китообразных

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

Гонконгская программа реагирования на китообразные включает посмертную компьютерную томографию, которая предоставляет ценную информацию о биологическом здоровье и профиле умерших животных. Это исследование описывает 8 методов визуализации изображений, которые имеют важное значение для идентификации и визуализации посмертных находок у китообразных, которые помогут врачам, ветеринарам и персоналу реагирования во всем мире в полной мере использовать радиологические условия.

Abstract

С 6-летним опытом в реализации virtopsy регулярно в Гонконге китообразных мель ответ программы, стандартизированные процедуры virtopsy, посмертной компьютерной томографии (PMCT) приобретение, постобработка, и оценка были успешно созданы. В этой пионерской китообразных virtopsy мель ответ программы, PMCT была выполнена на 193 мель китообразных, обеспечивая посмертные выводы, чтобы помочь некропсии и пролить свет на биологическое здоровье и профиль животных. Это исследование было направлено на оценку 8 методов визуализации изображений в PMCT, включая многопланарную реконструкцию, изогнутую планарную реформу, проекцию максимальной интенсивности, проекцию минимальной интенсивности, визуализацию прямого объема, сегментацию, функцию переноса и визуализацию перспективного объема. Иллюстрированные на практических примерах, эти методы смогли определить большинство выводов ТЧ у китообразных, оказавшихся в бедственном положении, и послужили инструментом для изучения их биологического здоровья и профиля. Это исследование может направлять радиологов, клиницистов и ветеринаров через часто трудные и сложные области PMCT визуализации изображений и обзора.

Introduction

Virtopsy, также известный как посмертная (PM) визуализация, является изучение туши с передовыми поперечными условиями визуализации, в том числе посмертной компьютерной томографии (PMCT), посмертной магнитно-резонансной томографии (PMMRI), и ультрасонография1. У человека ПМТ полезен при расследовании травматических случаевизменения скелета 2,,3, инородныхтел,газиозных находок 4,,5,,6и патологий сосудистойсистемы 7,,8,,9. С 2014 года, virtopsy регулярно осуществляется в Гонконге китообразных мель ответ программы1. PMCT и PMMRI способны изобразить патоморфологические находки на тушах, которые слишком разлагаются, чтобы их можно было оценить с помощью обычной некропсии. Неинвазивная радиологическая оценка является объективной и цифровой storable, что позволяет второе мнение или ретроспективныеисследования лет спустя 1,10,11. Virtopsy стала ценной альтернативной техникой, чтобы обеспечить новые идеи PM выводы в мельморских животных 12,,13,,14,,15,,16. В сочетании с некропсией, которая является золотым стандартом для объяснения патофизиологическойреконструкции и причины смерти 17, биологическоездоровье и профиль животных могут быть решены. Virtopsy постепенно признается и реализуется в мель программ реагирования во всем мире, в том числе, но не ограничиваясь Коста-Рика, Япония, материковый Китай, Новая Зеландия, Тайвань, Таиланд и США1.

Методы визуализации изображений в радиологии используют компьютерные алгоритмы для преобразования чисел в информацию о ткани. Например, радиологическая плотность выражается в обычных рентгеновских лучах и КТ. Огромное количество объемных данных хранится в формате Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). КТ изображения могут быть использованы для получения изотропных воксел данных с использованием двумерных (2D) и трехмерных (3D) визуализации изображения в постобработки 3D рабочей станции для визуализации высокого разрешения18,19. Количественные данные и результаты отображаются для преобразования последовательно приобретенных осяных изображений в 3D-изображения с серымиили цветными параметрами 19,,20,,21. Выбор соответствующего метода визуализации данных из различных методов визуализации является важным техническим фактором, определяющим качество визуализации, что существенно влияет на анализ и интерпретацию радиологическихвыводов 21. Это особенно важно для мель работы, которая включает в себя персонал без какого-либо радиологического фона, которые должны понимать результаты в различных обстоятельствах17. Цель реализации этих методов визуализации изображений заключается в повышении качества визуализации анатомических деталей, отношений и клинических результатов, что повышает диагностическую ценность изображений и позволяет эффективное исполнение определенных областейинтересов 17,19,22,23,24,25.

Хотя первичные изображения КТ/МРТ содержат большую часть информации, они могут ограничивать точную диагностику или документацию патологий, поскольку структуры не могут рассматриваться в различных ортогональных плоскостях. Реформирование изображения на других анатомически выровненных плоскостях позволяет визуализировать структурные отношения с другой точки зрения без необходимости перепозиционироватьтело 26. Поскольку медицинские анатомии и судебно-медицинской патологии данные преимущественно 3D в природе, цветные изображения PMCT и 3D реконструированных изображений предпочитают серого масштаба изображения и 2D срез изображения в связи с улучшением понимания и пригодности для судебныхрешений 27,28. С достижениями в технологии PMCT, озабоченность визуализации разведки (т.е. создание и интерпретация 2D и 3D изображения) в китообразных PM расследование былоподнято 12,29. Различные методы объемной визуализации в радиологической рабочей станции позволяют радиологам, специалистам, ссылаясь на врачей (например, ветеринаров и ученых морских млекопитающих), и даже мирян (например, персонал реагирования, правительственных служащих и общественность в целом) визуализировать и изучать регионы, представляющие интерес. Тем не менее, выбор подходящего метода и путаница терминологии остаются серьезной проблемой. Необходимо понять основную концепцию, сильные стороны и ограничения общих методов, поскольку это существенно повлияет на диагностическую ценность и интерпретацию радиологических находок. Неправильное использование методов может генерировать вводящие в заблуждение изображения (например, изображения, которые имеют искажения, ошибки рендеринга, шумы реконструкции или артефакты) и привести к неправильномудиагнозу 30.

Настоящее исследование направлено на оценку 8 основных методов визуализации изображений в ПМТ, которые были использованы для выявления большинства полученных ТЧ в китообразных в водах Гонконга. Описания и практические примеры каждого метода предоставляются для руководства рентгенологов, клиницистов и ветеринаров во всем мире через часто трудную и сложную область визуализации изображений PMCT и обзора для оценки биологического здоровья и профиля.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: В рамках гонконгской программы реагирования на китообразные китообразные, застрявшие китообразные регулярно рассматривались ПМСТ. Авторы отвечали за виртопси-сканирование, постобработку данных (например, реконструкцию и визуализацию изображений), интерпретацию данных и виртопси-отчетность1. Эта передовая технология подчеркивает внимательные выводы и дает представление о первоначальном исследовании pm выводы до обычной некропсии (https://www.facebook.com/aquanimallab).

1. Подготовка данных

  1. Экспорт приобретенных наборов данных КТ в формате DICOM 3.0. Копирование папки DICOM на компьютер (например, рабочий стол).
  2. Откройте бесплатного или коммерческого зрителя DICOM. Следующие шаги основаны на рабочей станции TeraRecon Aquarius iNtuition Workstation (версия 4.4.12).
  3. Дважды щелкните значок Водолея iNtuition Клиент Viewer (Аки) значок. Введите имя пользователя, пароль и имя сервера в соответствующих полях. Нажмите кнопку Входа.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что поле имени сервера имеет правильный IP-адрес сервера.
  4. Нажмите Импорт под кнопками инструмента управления данными и выберите папку DICOM для импорта. Нажмите значок обновления, чтобы обновить список исследований после того, как статус импорта достигнет 100%.
  5. Просмотр наборов данных, выбрав 1 или несколько серий КТ из списка пациентов, дважды слева нажав на серию.
  6. После загрузки обозначенной серии нажмите кнопку «Окно Layout» для интерфейса дисплея 2x2, показывая макет 2x2 по умолчанию, 3D-объем изображения (верхняя правая панель) и 3 MPR-изображения в axial view (верхне-левая панель), корональный вид (нижняя левая панель), sagittal view (нижняя правая панель), дая различные ориентации.
  7. Тщательно оцените наборы данных virtopsy с использованием различных методов визуализации изображений.

2. Многоплановая реконструкция (MPR)

  1. Отображение MPR по умолчанию с аксиального вида (верхне-левая панель), коронального вида (нижняя левая панель) и sagittal view (нижняя правая панель) после загрузки серии. Измените режим рендеринга на MPR, нажав правой кнопкой мыши на изображение и выберите MPR или нажмите MPR в мини-панели режима рендеринга.
  2. Оцените наборы данных virtopsy от первого изображения до последнего изображения с помощью осяного представления, а затем корональных и sagittal представлений, с помощью следующих функций: Нажмите фрагмент, левый нажать кнопку мыши и перетащите мышь, чтобы просмотреть и настроить КТ изображение ломтик за ломтиком.
  3. Нажмите Кнопкумыши с левым нажатием кнопки и перетащите мышь, чтобы отрегулировать расположение изображения внутри панели.
  4. Нажмите Увеличить, левый нажать кнопку мыши и перетащите мышь, чтобы увеличить или minify изображения.
  5. Выберите соответствующее предварительно установленное окно/уровни, нажав на Abd 1 (ширина окна: 350, уровень окна: 75), Abd 2 (ширина окна: 250, уровень окна: 40), Голова (ширина окна: 100, уровень окна: 45), Легкий (ширина окна: 1500, уровень окна: -700), Bone Кость (ширина окна: 2200, уровень окна: 200) в мини-панели окна/уровня, в зависимости от областей интереса.
  6. Нажмите Окно/Уровень (W/L),кнопку мыши с левым нажатием кнопки и перетащите мышь вручную, чтобы настроить ширину окна и уровень окна ломтика КТ.
  7. Нажмите Поверните, левое нажатие кнопки мыши и перетащите мышь, чтобы повернуть изображения MPR.
  8. Кнопка мыши левого щелчка в центре MPR Crosshairs для одновременной настройки областей интереса и ломтиков в 3 MPR изображениях.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Есть мыши режимы для 4 основных функций вращения, панорамирование, масштабирование и окна / уровень изменения, предоставляемые АКи для облегчения процесса просмотра. Для сочетания клавиш см. Таблицу 1.

3. Изогнутая планарная реформация (CPR)

  1. Решите область анатомического интереса. Кнопка мыши левого щелчка мыши в центре перекрестия MPR к конкретной области интереса.
  2. Просмотр MPR с 3 различных то сторон. Убедитесь, что перекрестие MPR находится в правильном месте. Отрегулируйте перекрестие MPR, если это не так.
  3. Выберите 1 панель дисплея из осяных, корональных и sagittal представлений в качестве панели исследования, например, с целью просмотра флиппера с осью зрения.
  4. В зависимости от панели исследования, отрегулируйте расширенную линию перекрестия MPR (например, синего цвета) от корональной точки перпендикулярно области интереса левой кнопкой мыши на точке вращения расширенной линии.
  5. Отрегулируйте другую расширенную линию (например, красный цвет) перекрестия MPR от сагиттального вида параллельно области интереса кнопкой мыши левого нажатия на точке вращения расширенной линии.
  6. Посмотрите на ось зрения, чтобы проверить, является ли область интереса регулируется правильно. Отрегулируйте расширенные линии, если это не так. Оцените наборы данных virtopsy с помощью 4 основных функций вращения, панорамирования, масштабирования и изменения окна/уровня.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Есть 3 цветные расширенные линии перекрестия MPR (зеленый, красный и синий), представляющие различные выравнивания плоскости MPR(рисунок 2).

4. Максимальная проекция интенсивности (MIP)

  1. Измените режим рендеринга на MIP, либо правого нажатия изображения и выбора MIP или нажав MIP в режиме рендеринга Мини-инструмент панели.
  2. Отрегулируйте толщину плиты на правом верхнем углу (минимум: 1 мм, максимум: 500 мм), нажав на зеленую аннотацию и выберите новую толщину для визуализации областей интереса, например, бронхов в легких.
  3. Оцените наборы данных virtopsy с помощью 4 основных функций вращения, панорамирования, масштабирования и изменения окна/уровня.

5. Прогноз минимальной интенсивности (MinIP)

  1. Измените режим рендеринга на MIP, нажав правой кнопкой мыши на изображение и выбрав MinIP, или нажав minIP в мини-панели режима рендеринга.
  2. Отрегулируйте толщину плиты на правом верхнем углу (минимум: 1 мм, максимум: 500 мм), нажав на зеленую аннотацию и выберите новую толщину для визуализации областей интереса (например, бронхиального дерева в легких).
  3. Оцените наборы данных virtopsy с помощью 4 основных функций вращения, панорамирования, масштабирования и изменения окна/уровня.

6. Прямая рендеринг объема (DVR)

ПРИМЕЧАНИЕ: Как 1 из интерфейсов отображения по умолчанию 2x2, DVR (верхняя правая панель) показывает 3D оказанные изображения туши. Параметром DVR по умолчанию является AAA (аневризма брюшной аорты; ширина окна: 530, уровень окна: 385), что дает грубую скелетную структуру туши.

  1. Автоматически отрегулируйте настройку окна, нажав template под Viewer и выберите соответствующий шаблон DVR, например, Серый 10% (ширина окна: 442, уровень окна: 115), Разлом (ширина окна: 2228, уровень окна: 1414) при необходимости.
  2. Нажмите кнопку «Окно/уровень» (W/L),кнопку мыши с левым нажатием кнопки и перетащите мышь, чтобы настроить ширину окна и уровень окна КТ вручную, придав внешнему слою (например, эпидермальной поверхности) внутренний слой(например, внутреннюю структуру).
  3. Используйте 4 основные функции вращения, панорамирования, масштабирования и изменения окна/уровня для дальнейших коррекций.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все DVR шаблоны, предоставляемые АКи человека клинической ориентированной, не предназначены для PM изображения китообразных.

7. Редактирование сегментации и региона интересов (ROI)

  1. Сегмент КТ срез изображения с помощью 3 различных инструментов, slab и Cube View инструмент,инструмент свободной рентабельности инвестиций,и динамический инструмент роста региона.
  2. Для инструмента Slab и Cube View нажмитеSlab under Tool, даваяпараллельную линию отображения. Отрегулируйте расположение плиты путем перемещения перекрестия MPR из соответствующих представлений MPR. Измените толщину плиты (минимум: 1 мм, максимум: 500 мм) через бар толщинойплиты, в результате чего сегментация 3D-изображений туши.
  3. Для бесплатного инструмента окупаемостиинвестиций, нажмите FreeRO под инструментом. Держите клавишу Shift на клавиатуре и используйте либо Draw Free Curve на MPR,Draw Circle на MPR, либо Draw Sphere на MPR, чтобы исключить/включить область интереса из представлений MPR и DVR.
  4. Для динамического региона растущий инструмент, нажмите Регион под инструментом. Держите клавишу Shift на клавиатуре, кнопку мыши левого нажатия и прокрутите среднюю кнопку мыши (прокрутка: увеличьте область выбора, прокрутите вниз: уменьшите область выбора), придав выделенную область. Нажмите Исключить, чтобы удалить регион. Нажмите Включите, чтобы сохранить регион.

8. Функции передачи (TF)

  1. Нажмите на 3D Настройки под viewer, выберите Copy для создания новой 3D реконструированной модели.
  2. В новой 3D реконструированной модели нажмите FreeRO или Region under Tool. Держите клавишу Shift на клавиатуре, используйте 3D VR, чтобы включить область интереса, а затем нажмите Выберите.
  3. Настройте 3D настройки, в том числе W / L Slider, W / L Текст-входкоробки , VR Pull-Downменю , Opacity Slider (минимум: 0, максимум: 1), Opacity Текст-входной box, и HU Диапазон Цвет Слайдер под 3D Настройка.
  4. Нажмите правой кнопкой мыши 1 из ползунок в цветовой ползунок бар, чтобы изменить цвет DVR. При необходимости выберите цвет изменения и определите пользовательский цвет из цветовой палитры.

9. Перспективная рендеринг объема (PVR)

  1. Чтобы запустить модуль Flythrough, нажмите правой кнопкой мыши на выбранную серию и выберите Flythrough из меню правого клика.
  2. Выберите первичный 3D мастера предпочтений стиля чтения для первичного выбора представления. Нажмите на макет экрана 2x2 и OK, в результате чего автоматически RVR, например, толстой кишки. Убедитесь, что регион, представляющий интерес, выбран.
  3. Постройте траекторию полета, разместив стартовые и конечные контрольные точки, нарисовав траекторию. Исправь путь, нажав кнопку радиоПриемник Edit Connection/ EditPath в панели control points инструментов, если есть сломанный путь или отсутствуют структуры, редактирование контрольных точек для более плавных разделов кривой или исправление проблем. Создавайте новые контрольные точки, нажав на траекторию полета. Как только траектория полета верна, нажмите OK.
  4. Просмотр окна Flythrough отображается, показывая главное окно пролета, MPR мнения и плоский вид.
  5. Используйте Cine Tools, нажав на панель инструментов, расположенную на правой стороне экрана, чтобы оценить светимую структуру. Отрегулируйте скорость и направление пролета с помощью Fly назад, Пауза, Fly Forward, Замедление пролета, и ускорить прохождение под инструментами Cine.

10. Оценка данных

  1. Проведение виртопсийной оценки систематически от головы до хвоста. Это, как правило, в течение 30 минут, действуя в качестве ссылки на руководство ветеринаров для последующей некропсии.
  2. После некропсии сравните выводы виртопсии и результаты некропсии. Основываясь на отчете сайта, виртопсии, некропсии и анализе образцов (например, гистопатологии и микробиологии), завершится исследование ПМ о биологическом здоровье и профиле застрявшего китообразных.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

С января 2014 г. по май 2020 г. ПМСТ обследовали в общей сложности 193 китообразных, оказавшихся в водах Гонконга, в том числе 42 индотихоокеанская горбатая дельфина (Sousa chinensis), 130 индотихоокеанцев (неофоканоиды) и 21 другой вид.Neophocaena phocaenoides Сканирование всего тела было проведено на 136 тушах, в то время как 57 были частично сканированы на черепах и ласты. Анатомические особенности и патологии, которые обычно наблюдаются, были проиллюстрированы 8 методами визуализации изображений для оценки биологического здоровья и профиля китообразных.

Figure 1
Рисунок 1: Функция MPR, отображающая умершего индо-тихоокеанского горбатого дельфина в (A) аксье, (B) реконструированного 3D, (C) реконструированного коронала и (D) реконструированного сагитталя. Измерения площади атланто-затылочной области демонстрируются в косой плоскости. Продемонстрированы линейные измерения брюшного клубня на внешних полях затылочной кондыла (коронала), базион-спинной арки и опистион-вентральной арки (сагиттала) для диагностики атланто-затылочной диссоциации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Функция КПП, отображающая изогнутые структуры в флиппере умершей индо-тихоокеанской морской свиньи в планеарной точке зрения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Функция MIP, подчеркивающая гиператтенуированные легочные узелки (интенсивные белые точки) в обоих легких умершей индотихоокеанская морская свинья. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4: Функция MinIP, подчеркивающая гиператенуированные газообразные структуры, т.е. трахеобронхиальные деревья в обоих легких умершей индотихоокеанская безбрюшная морская свинья. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5: Функция DVR, отображающая различные компоненты умершей индо-тихоокеанской морской свиньи. (A)Васкулатуры, наложенные на скелетную систему, выделены AAA. (B)Дыхательная система выделена легких. (C)Скелетная система, включая позвоночные физеальные пластины выделяется кости плюс плиты. (D)Гиператенуированные кости уха и рыбные крючки выделены оборудованием. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 6
Рисунок 6: Функция редактирования рентабельности инвестиций, отображающая покойную индотихоокеанская бесхозную морскую свинью (A) с диваном КТ и (B) с удаленным диваном КТ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 7
Рисунок 7: Функция TF, отображающая различные компоненты умершей индо-тихоокеанской морской свиньи. Песок в воздушном мешке выделяется в циане. Содержимое желудка выделено зеленым цветом. Паразитическое поражение гранулематозного мастита выделено красным цветом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 8
Рисунок 8: Функция PVR демонстрирует виртуальную бронхоскопию умершего индо-тихоокеанского горбатого дельфина с функцией Flythrough. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Таблица 1: Клавишные ярлыки программного обеспечения для различных функций постобработки изображений. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Для четкой визуализации наборов данных virtopsy 8 методов визуализации изображений, состоящих как из 2D, так и из 3D-рендеринга, регулярно применялись к каждой застрявшей туше для исследования ПМ их биологического здоровья и профиля. Эти методы рендеринга включали MPR, CPR, MIP, MinIP, DVR, сегментации, TF и PVR. Различные методы визуализации дополнительно используются вместе с регулировкой окон. Описаны также концепции каждого метода реформирования изображения и его преимущества.

Многоплановая реконструкция (MPR)
MPR это процесс создания неосных 2D изображений, в том числе корональных, sagittal, и любой анатомически выровнены косойплоскости изображения 24,30, который не приобретается непосредственно во время приобретения в косой плоскости. Этот доминирующий метод 2D рендеринга особенно полезен при оценке любой нетронутой анатомической структуры или патологии в требуемой плоскостис высококачественными изображениями 31,,32. С помощью MRP, китообразных PM исследования всего тела, ортопедические, и неврологические / позвоночника регулярно выполняются в 3 направлениях одновременно, что значительно улучшило точность выводов (Рисунок 1). Благодаря всестороннему наблюдению с трех плоскостей снижается уровень ошибок при неправильном идентификации мельчайших патологий. Кроме того, MPR также поддерживает линейное измерение и измерение области на осяной, корональной и сагиттаальной плоскости. Тем не менее, он зависит от оператора и требует достаточных анатомических знаний для выявления как нормальных структур, так и патологических состояний, которые избегают неправильного толкования визуализированых изображений.

Изогнутая планарная реформация (CPR)
КПП также называется изогнутым MPR. Несмотря на то, рассматривается как MRP в некоторых рецензируемых литературы, КПП является отдельным методом 2D рендеринга. Используя изотропные изображения, которые выравнивают длинную ось плоскости изображения с выбранной анатомией структуры, 2D изображения переформатированы безпотери качества изображения 18,24. Это позволяет оператору вручную определить путь центральной линии для изогнутой реконструкции в наборе объемных данных. Это особенно важно в тех случаев, когда объект не может быть помещен в истинное или относительно истинное анатомическое положение в отношении детекторов ПМР (т.е. истинно реконструированного коронального/сагиттального/аксиального изображения), особенно для замороженных или мумифицированных туш. Выравнивание сложных, извилистых или кальцинифицированных структур необходимо для получения более симметричного изображения для диагностики. Из-за его гибких характеристик выравнивания и искажения, неправильное толкование может быть легко индуцировано. Оператор должен четко помнить положение и форму анатомических структур, представляющих интерес. Флипперы являются одним из самых сложных частей тела, чтобы получить истинное анатомическое положение, поскольку они изогнуты к флангам тела, если не resected до сканирования PMCT. С использованием КПП, большинство анатомических особенностей в ласты были продемонстрированы на 1 плоскости и для оценки скелетного возраста (Рисунок 2).

Максимальная проекция интенсивности (MIP)
MIP проецирует только самое высокое значение затухания в каждом пикселе наборов объемныхданных в поле зрения зрителя 32 и выбирает воксел с максимальной интенсивностью в качестве значения соответствующего пикселядисплея 18. Первоначально этот метод признан для оценки остеологического материала, металлических имплантатов и контрастных структур для КТ ангиографии в клинической радиологии antemortem17,33. Из-за разложения внутренних структур и органов, а также отсутствия перфузии крови в мель туши, принятие MIP в оценке контрастных заполненных структур для КТ ангиографии становится очень трудно в virtopsy. Тем не менее, MIP по-прежнему принимает доминирующий характер в изучении остеологических материалов, инордных тел (например, пищевой болюс, рыбные остатки, камень, металлическая запутанность) и кальцификации в мягких тканях, а также сильно затухающих, узких и заполненных кровью или заполненных водой структур, таких как основные артерии и вены. Благодаря регулировке толщины плиты (т.е. толщины изображения для реконструкции данных), субъективной по размеру оцениваемой цели, можно было бы подчеркнуть визуализацию поражений. Например, с помощью различных раздвижных тонкойплиты 34, выявление небольших легочных узелков в рухнувших легких мель туши интенсивно улучшилось, как MIP подчеркнул эти минуты гиператенуированных пятен, которые свидетельствуют о наличии консолидации легких и паразитарной пневмонии (Рисунок 3).

Проекция минимальной интенсивности (MinIP)
В отличие от MIP, MinIP проектов только самое низкое значение тонизации, встречаются вдоль луча пройти через громкость к виду зрителя вобъеме 18,24. Хотя MinIP обычно не используется в клиническойрадиологии 24, этот метод по-прежнему служил отличным инструментом визуализации на гипоатенуированных структур и газ заполненных структур, таких как дыхательные и желудочно-кишечные тракты. Обследование морфологии и легочных паренхимальных аномалий, начавшихся от промежно до трахеобронхиального дерева, в застрявших китообразных были значительно усилены(рисунок 4). Как и mIP, дополнительный контроль должен быть взят на толщину плиты, при условии изученных патологий, для создания более различимогоизображения 35, так как толщина плиты имеет решающее значение для определения различия представленных структур на изученных структурах.

Прямая рендеринг громкости (DVR)
DVR это алгоритм, который преобразует весь 3D-изображение, установленное в 2D изображения непосредственно без отбрасывания любой информации18. Окончательное отображаемое 2D изображение создается на основе его юнитов Хаунсфилда, присваивая каждому вокселу на изображении определенный цвет и непрозрачность вместе с другими вокселями в том же проекционном луче. В качестве противодействия созданию промежуточного представления (например, извлеченной поверхностной модели инструментом удаления мягких тканей) внутренние и внешние условия застрявшей туши на всех глубинах с помощью 3D-метода можно рассматривать сразу, не заслоняя друг друга. Этот метод 3D-рендеринга был быстрым, универсальным и интерактивным инструментом для оценки туши всего тела под любым углом. Удалось выяснять повреждения костей, сложные переломы, фрагментацию тела и инордные тела, вызванные взаимодействием человека (например, травматические травмы, вызванные столкновением сосудов ирыболовством). Задача видеорегистратора заключается в том, что оператору необходимо настроить параметры рендеринга, т.е.непрозрачность и яркость, чтобы более точно отобразитьсосуды 21,,36.

Сегментация и Редактирование региона интересов (ROI)
Нерелевантные структуры, предметы (например, мешок для тела и КТ диван), а также артефакты (например, металлические молнии), отображаемые на модели DVR, могут ухудшить качество изображения и скрыть радиологический диагноз. Чтобы лучше проиллюстрировать определенные области анатомии или патологии, сегментация используется для включения или исключения выбранных объемных данных на 2D или 3Dизображениях 18,,24. Хотя автоматизированные программы сегментации доступны, ручная сегментация, которая требует высокого распознавания тканей и разграничения оператором, была выполнена в большинстве случаев для оказания помощи в выявлении радиологических находок на видеорегистраторе застрявших туш. Редактирование ROI было наиболее распространенным инструментом сегментации, используемым в настоящем исследовании, что позволило оператору включить или исключить область интереса вручную, нарисовав прямоугольную, эллиптическую или другую форму для определения точной пространственной границы цели(рисунок 6). Как и шаблоны DVR, представленные в 3D рабочей станции, автоматизированная сегментация основана на правилах связности и порогового значения, и подвергается клинической радиологии, которая была в основном непригодна для этого исследования, за исключением автоматической функции удаления костей тела.

Функции передачи (TF)
TF является алгоритмом для управления порогом непрозрачности, яркости и цвета выбранного тома18,,24. Этот инструмент позволяет оператору выборочно раскрывать соответствующие структуры в модели DVR, выбирая пороговое значение, диапазон и форму для обслуживания различных целей в определенном регионе. Например, при выборе более низкого порога непрозрачности удаляются внешние мягкие ткани с низкой непрозрачностью (кожа и жир) и скрывается содержание брюшной полости, в то время как высокий порог непрозрачности сохраняет высокие непрозрачные объекты (например, кости, кальций и выделенные контрастные материалы); изменение цвета, яркости и контрастной шкалы подчеркивает область интереса, и делает внешний вид модели DVR выглядеть по-другому. Эти элементы управления дают лучшее прояснение и более быструю дифференциацию структур на основе их зрения. Тем не менее, они уязвимы для межобсервной изменчивости и зависят от мастерства оператора в оптимизации параметров рендеринга21. С вкладом сегментации и TF, отношение показанных тканей, органов и иного тела в отсканированных тушах были хорошо классифицированы(рисунок 7). Быстрые и четкие предварительные выводы о застрявших китообразных были продемонстрированы на отредактированной модели DVR, которая дала ветеринарам и персоналу реагирования на мель обзор внутреннего и внешнего состояния, а также первоначальные выводы расследования PM, и способствовала последующей обычной некропсии.

Перспективная рендеринг объема (PVR)
PVR, также называемый эндолюминальной визуализации или погружения рендеринга, в основном применяется к воздухосодержащих структур, таких как трахея, толстой кишки, пищевода и артерий. Это позволяет оператору визуализировать внутренние условия люмена с помощью виртуальной навигации35. Оператор обозначает точку старта, точку конца и центральный путь, чтобы пролететь. Показывая анимацию пролета через структуру, отношения между анатомические структуры и эндолюминальные аномалии, такие как полипы или раковые нарости на стенах могут быть определены как в неинвазивной виртуальной эндоскопии19. Соответствующие изображения MPR отображаются вместе позволяют одновременного рассмотрения конкретныхпоражений 37,38. Расширяя PVR за люмен, соседние экстралюминальные структуры также могут быть визуализированы24. В настоящем исследовании PVR применяется только на свежих тушах с несогласованные структуры, что позволило восстановительный эндолюминальныйвид (рисунок 8).

В настоящем обзоре методов визуализации было описано лишь 8 методов, обычно используемых в обычной виртопсии китообразных, оказавшихся в бедственном положении, в то время как другие были оспорены из-за их ограниченной полезности. Упомянутые методы могут также дать представление и быть применены к другим животным в целом. В клинической радиологии существует множество других методов рендеринга и шаблонов DVR, построенных на пороговых алгоритмах с заданными значениями непрозрачности, яркости, освещения, тепловой шкалы, уровня окна и ширины окна, предусмотренных в большинстве 3D рабочих станций. Они призваны подчеркнуть иллюстрацию различных типов тканей и частей тела для специальных обследований, например, сосудистого контраста, дыхательных путей, желудкаили тромба 18,,24,,31. Однако, в случае мель туши, есть накопление газа, вызванного разложением без перфузии органа. Большинство DVR пресетов клинического КТ-исследования, особенно КТ ангиографии, требуют контрастной инъекции и, таким образом, не могут быть применены в настоящем исследовании. Самостоятельно разработанные шаблоны DVR в сочетании с одной или несколькими моделями DVR для исследования китообразных PM могут быть установлены после стандартизации алгоритмов, основанных на пороге, с точки зрения видов и уровня их разложения. Тем не менее, основываясь на нашем опыте, 8 перечисленных методов визуализации смогли выявить большинство полученных ТЧ у китообразных, оказавшихся в бедственном положении, и их было достаточно для изучения их биологического здоровья и профиля.

Подготовка и сканирование туш имеет решающее значение для последующей постобработки и визуализации виропси-данных. Эксплуатация КТ-машины, ионизирующего радиологического блока, должна выполняться сертифицированным радиологическим техником или клиницистом в соответствии с законом. Хотя отсканированные испытуемые были тушами, доза облучения должна быть как можно более низкой. Контроль параметров сканирования, особенно толщины среза, сильно повлиял бы на точность реконструированных корональных и стрельцов плоскостей. Кроме того, уменьшение толщины ломтика КТ позволяет более точно поставить диагноз. Например, получение изображений PMCT толщиной 3 мм может пренебречь паразитарной грануломой диаметром 1,1 мм, обычно наблюдаемой в молочных железах китообразных. Чтобы избежать обнаружения и улучшения разрешения 2D и 3D-рендеринга, был использован стандартизированный протокол сканирования. Толщина среза контролировалась на уровне 1 мм, а по возможности до 0,625 мм, что является минимальной толщиной среза, доступной для используемой машины КТ.

Надлежащая постобработочная визуализация и манипуляция наборами данных virtopsy требует четкого понимания принципов и подводных камней общих методов визуализации, используемых для исследования китообразных PM, например, определения силы и слабости междуметодами 21. Выбор методов визуализации зависит от анатомических структур и основных патологий, которые должны быть проиллюстрированы, нет ни одного метода, который может всесторонне распознать все выводы PM. Знание плюсов и минусов и выбор соответствующих методов визуализации может повысить качество изображения и интерпретацию virtopsy наборов данных, которые помогают получить правильный диагноз. Тщательный анализ наборов данных virtopsy и их сопоставление с другими методами позволяет избежать потенциальной ошибки рендеринга исегментации 18. Тем не менее, окончательное решение и диагноз должны быть сделаны ветеринарных рентгенологов или радиологов, которые сертифицированы и опытны, чтобы сообщить о виропси выводы.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторов нечего раскрывать.

Acknowledgments

Авторы хотели бы поблагодарить Департамент сельского хозяйства, рыболовства и охраны окружающей среды правительства Специального административного района Гонконга за постоянную поддержку в этом проекте. Искренняя признательность также распространяется на ветеринаров, сотрудников и добровольцев из водных животных Virtopsy лаборатории, Городской университет Гонконга, Ocean Park Conservation Foundation Гонконг и Ocean Park Гонконг для уплаты больших усилий на мель ответ в этом проекте. Особую благодарность выражают технические специалисты Ветеринарно-медицинского центра CityU и Гонконгского ветеринарного центра визуализации за эксплуатацию КТ и МРТ для настоящего исследования. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, высказанные в настоящем докладе, не обязательно отражают точку зрения Фонда по улучшению экологии морской среды или попечителя. Этот проект финансировался Гонконгским советом по исследовательским грантам (номер гранта: UGC/FDS17/M07/14) и Фондом повышения экологии морской среды (номер гранта: MEEF2017014, MEEF2017014A, MEEF2019010 и MEEF2019010A), Фондом по улучшению экологии морской среды, Фондом по улучшению морской экологии и рыболовства Limited. Особая благодарность доктору Марии Хосе Роблес Малагамбе за редактирование этой рукописи на английском языке.

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

Биология выпуск 163 визуализация изображений посмертная компьютерная томография мель китообразные биологическое здоровье биологический профиль виропсия ветеринария
Методы визуализации изображений в посмертной компьютерной томографии: Оценка биологического здоровья и профиля у застрявших китообразных
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