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Un modelo digital 3D para el diagnóstico y tratamiento de nódulos pulmonares

DOI:

10.3791/65423

May 19th, 2023

In This Article

Summary

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El objetivo de este estudio es desarrollar un nuevo modelo digital 3D de nódulos pulmonares que sirva como puente de comunicación entre médicos y pacientes y que también sea una herramienta de vanguardia para el prediagnóstico y la evaluación pronóstica.

Abstract

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La reconstrucción tridimensional (3D) de los nódulos pulmonares utilizando imágenes médicas ha introducido nuevos enfoques técnicos para diagnosticar y tratar los nódulos pulmonares, y estos enfoques están siendo progresivamente reconocidos y adoptados por médicos y pacientes. No obstante, la construcción de un modelo digital 3D relativamente universal de nódulos pulmonares para el diagnóstico y el tratamiento es un desafío debido a las diferencias en los dispositivos, los tiempos de disparo y los tipos de nódulos. El objetivo de este estudio es proponer un nuevo modelo digital 3D de nódulos pulmonares que sirva de puente entre médicos y pacientes y que sea también una herramienta de vanguardia para el prediagnóstico y la evaluación pronóstica. Muchos métodos de detección y reconocimiento de nódulos pulmonares impulsados por IA emplean técnicas de aprendizaje profundo para capturar las características radiológicas de los nódulos pulmonares, y estos métodos pueden lograr un buen rendimiento bajo la curva (AUC) del área. Sin embargo, los falsos positivos y falsos negativos siguen siendo un desafío para los radiólogos y los médicos. La interpretación y expresión de las características desde la perspectiva de la clasificación y el examen de los nódulos pulmonares siguen siendo insatisfactorias. En este estudio, se propone un método de reconstrucción 3D continua de todo el pulmón en posiciones horizontal y coronal mediante la combinación de tecnologías de procesamiento de imágenes médicas existentes. En comparación con otros métodos aplicables, este método permite a los usuarios localizar rápidamente los nódulos pulmonares e identificar sus propiedades fundamentales, al tiempo que observa los nódulos pulmonares desde múltiples perspectivas, proporcionando así una herramienta clínica más eficaz para diagnosticar y tratar los nódulos pulmonares.

Introduction

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La incidencia global de nódulos pulmonares es variable, pero generalmente se estima que alrededor del 30% de los adultos tienen al menos un nódulo pulmonar visible en las radiografías de tórax1. La incidencia de nódulos pulmonares es mayor en poblaciones específicas, como los fumadores empedernidos y aquellos con antecedentes de cáncer de pulmón u otras enfermedades pulmonares. Es importante señalar que no todos los nódulos pulmonares son malignos, pero es necesaria una evaluación exhaustiva para descartar neoplasias malignas2. La detección temprana y el diagnóstico del cáncer de pulmón son cruciales para mejorar las tas....

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Protocol

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NOTA: Durante la etapa de preprocesamiento de datos, los datos DICOM originales deben clasificarse e interceptarse para garantizar la compatibilidad con varios dispositivos y resultados consistentes. Se debe reservar una capacidad ajustable adecuada para el procesamiento de la intensidad, y una perspectiva 3D continua es esencial para la observación. En este protocolo, se proporciona una descripción metódica del enfoque de investigación, detallando un caso que involucra a una paciente femenina de 84 años que presenta nódulos pulmonares. Esta paciente dio su consentimiento informado para su diagnóstico a través de modelos digitales y autorizó la utilización de....

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Results

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Para que el método sea aplicable a una gama más amplia de dispositivos, el orden de apilamiento de cada escaneo debe reorganizarse en función de las coordenadas internas del sistema de archivos DICOM (Figura 1) para generar el volumen 3D correcto (Figura 2). Con base en los datos de volumen precisos, utilizamos la reconstrucción continua algorítmica de los MIP horizontales y coronales pulmonares del paciente (Figura 4 y

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Discussion

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Los diferentes dispositivos LDCT tienen diferencias significativas en las secuencias de imágenes DICOM que generan, especialmente en términos de administración del sistema de archivos. Por lo tanto, para reconstruir el modelo digital 3D clave de un nódulo pulmonar en las últimas etapas del protocolo, el paso de preprocesamiento de datos es particularmente importante. En la etapa de preparación y preprocesamiento de datos (paso 1.2.2), la coordenada del eje z de la secuencia se puede ordenar correctamente utilizando la se.......

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Disclosures

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La herramienta de software para la reconstrucción del modelo de nódulos pulmonares, PulmonaryNodule, es un software comercial de Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Los derechos de propiedad intelectual de esta herramienta de software pertenecen a la empresa. Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.

Acknowledgements

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Esta publicación fue apoyada por el Quinto Programa Nacional de Investigación de Talentos Excelentes Clínicos de Medicina Tradicional China organizado por la Administración Nacional de Medicina Tradicional China (http://www.natcm.gov.cn/renjiaosi/zhengcewenjian/2021-11-04/23082.html).

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
MATLABMathWorks 2022BComputación y visualización 
Herramientas para modelado  Inteligente
  Entropía
PulmonarNódulo V1.0Beijing Entropía Inteligente Ciencia & Technology Co Ltd.
Modelado para la fusión CT/MRI

References

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  1. Mazzone, P. J., Lam, L. Evaluating the patient with a pulmonary nodule: A review. JAMA. 327 (3), 264-273 (2022).
  2. MacMahon, H., et al. Guidelines for management of incidental pulmonary nodules detected on CT images: From the Fleischner Society 201....

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Pulmonary Nodules3D Digital ModelMedical ImagingThree Dimensional ReconstructionDeep Learning DiagnosisDICOM DataPrognosis EvaluationArtificial Intelligence ImagingClinical Treatment PlanningLung Structure Visualization

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