Summary

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

Published: September 27, 2020
doi:

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.

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/aquanimall…

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 stranded…

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.

M…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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

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