טכניקות עיבוד תמונה בטומוגרפיה ממוחשבת לאחר המוות: הערכה של בריאות ביולוגית ופרופיל בCeceans תקועים
Summary
תוכנית התגובה לנטידות של הונג קונג שילבה טומוגרפיה ממוחשבת שלאחר המוות, המספקת מידע רב ערך על הבריאות הביולוגית והפרופיל של בעלי החיים שנפטרו. מחקר זה מתאר 8 טכניקות עיבוד תמונה החיוניות לזיהוי והדמיה של ממצאים שלאחר המוות בceceans תקועים, אשר יסייעו רופאים, וטרינרים ואנשי תגובה נטושים ברחבי העולם כדי לנצל באופן מלא את המודאליות הרדיולוגית.
Abstract
עם 6 שנות ניסיון ביישום virtopsy באופן שגרתי לתוך הונג קונג cetacean stranding תגובה תוכנית, הליכים virtopsy מתוקנן, טומוגרפיה ממוחשבת שלאחר המוות (PMCT) רכישה, לאחר תהליך, והערכה הוקמו בהצלחה. בתוכנית זו החלוצה cetacean virtopsy strandtopsy תגובה, PMCT בוצע על 193 cetaceans תקועים, מתן ממצאים שלאחר המוות כדי לסייע necropsy לשפוך אור על הבריאות הביולוגית והפרופיל של בעלי החיים. מחקר זה נועד להעריך 8 טכניקות עיבוד תמונה ב- PMCT, כולל שחזור רב-פלנטרי, רפורמציה פלנטרית מעוקלת, הקרנת עוצמה מקסימלית, הקרנת עוצמה מינימלית, עיבוד נפח ישיר, פילוח, פונקציית העברה ועיבוד נפח פרספקטיבה. מאויר עם דוגמאות מעשיות, טכניקות אלה הצליחו לזהות את רוב ממצאי ראש הממשלה בcececeans תקועים שימשו ככלי כדי לחקור את בריאותם הביולוגית ואת הפרופיל שלהם. מחקר זה יכול להנחות רדיולוגים, רופאים ווטרינרים דרך התחום הקשה והמסובך לעתים קרובות של עיבוד תמונה PMCT ותיאום.
Introduction
Virtopsy, המכונה גם הדמיה שלאחר המוות (PM), היא בדיקה של פגר עם שיטות הדמיה חוצה חתך מתקדמות, כולל טומוגרפיה ממוחשבת שלאחר המוות (PMCT), הדמיית תהודה מגנטית לאחר המוות (PMMRI), ואולטרסאונד1. בבני אדם, PMCT שימושי בחקירת מקרים טראומטיים שלשינויים שלד 2,,3,גופים זרים,ממצאים גזיים 4,,5,,6, ופתולוגיותשל מערכת כליהדם 7,,8,,9. מאז 2014, virtopsy מיושם באופן שגרתי בתוכנית התגובה התקועים של הונג קונג1. PMCT ו PMMRI מסוגלים לתאר ממצאים פתו-מורפולוגיים על פגרים כי הם רקובים מדי כדי להיות מוערך על ידי necropsy קונבנציונלי. ההערכה הרדיולוגית הלא פולשנית היא אובייקטיבית ותו לא, ומאפשרת חוות דעת שנייה או מחקרים רטרוספקטיביים שנים מאוחריותר 1,,10,,11. Virtopsy הפך טכניקה חלופית רבת ערך כדי לספק תובנות חדשות של ממצאי PM בבעלי חייםימיים נטושים 12,13,14,,15,16. בשילוב עם necropsy, שהוא תקן הזהב כדי להסביר את השחזור הפתופיזיולוגיואת סיבת המוות 17, ניתן לטפל בבריאות הביולוגית והפרופיל של בעלי החיים. Virtopsy הוכרה בהדרגה ומיושמת לתוך תוכניות תגובה נטושות ברחבי העולם, כולל אך לא רק קוסטה ריקה, יפן, סין היבשתית, ניו זילנד, טייוואן, תאילנד וארה”ב1.
טכניקות עיבוד תמונה ברדיולוגיה משתמשות באלגוריתמים ממוחשבים כדי להפוך מספרים למידע על הרקמה. לדוגמה, צפיפות רדיולוגית באה לידי ביטוי בצילומי רנטגן ו- CT קונבנציונליים. הכמות העצומה של נתונים רב-עוצמה מאוחסנת בתבנית הדמיה ותקשורת דיגיטלית ברפואה (DICOM). ניתן להשתמש בתמונות CT להפקת נתוני voxel isotropic באמצעות הדמיה דו-ממדית (דו-ממדית) ותלת-ממדית (תלת-ממדית) בתחנת עבודה תלת-ממדית לאחר עיבוד עבור הדמיה ברזולוציה גבוהה18,19. נתונים ותוצאות כמותיים ממופים כדי להפוך תמונות סיסיות שנרכשו באופן סדרתי לתמונות תלת-מית-מיוד עם פרמטריםבגווני אפור או צבע 19,20,21. בחירת שיטת הדמיית נתונים מתאימה מטכניקות עיבוד מגוונות היא גורם טכני חיוני של איכות ההדמיה, המשפיעה באופן משמעותי על הניתוח והפרשנות של ממצאים רדיולוגיים21. הדבר קריטי במיוחד עבור עבודה נטושה הכרוכה בכוח אדם ללא כל רקע רדיולוגיה, מי צריך להבין את התוצאות בנסיבות שונות17. המטרה של יישום טכניקות עיבוד תמונה אלה היא לשפר את האיכות על ההדמיה של פרטים אנטומיים, מערכות יחסים וממצאים קליניים, אשר מגביר את ערך האבחון של הדמיה ומאפשר ביצוע יעיל של האזורים המוגדרים שלעניין 17,,19,22,23,24,25.
למרות שתמונות CT/MRI ראשיות מכילות את רוב המידע, הן עשויות להגביל אבחון מדויק או תיעוד של פתולוגיות מכיוון שלא ניתן להציג מבנים במטוסים אורתוגונליים שונים. רפורמת תמונה במטוסים אחרים מיושרים אנטומית מאפשרת הדמיה של קשרים מבניים מנקודת מבט אחרת מבלי למקם מחדש אתהגוף 26. כמו אנטומיה רפואית ונתוני פתולוגיה משפטית הם בעיקר 3D בטבע, תמונות PMCT מקודדות בצבע ותמונות משוחזרות 3D מועדפים תמונות בקנה מידה אפור ותמונות פרוסה 2D מול ההבנה והתאים משופרת לתפיסות ביתמשפט 27,28. עם ההתקדמות בטכנולוגיית PMCT, דאגה של חקר הדמיה (כלומר, יצירה ופרשנות של תמונה דו-מימד ותלת-מימד) בחקירת PM cetacean הועלתה12,29. טכניקות עיבוד נפחיות שונות בתחנת העבודה ברדיולוגיה מאפשרות לרדיולוגים, טכנאים, רופאים מפנים (למשל, וטרינרים ומדעני יונקים ימיים), ואפילו הדיוטות (למשל, אנשי תגובה נטושים, קציני ממשלה וציבור כללי) לדמיין וללמוד את אזורי העניין. עם זאת, הבחירה של טכניקה מתאימה ובלבול של מינוח להישאר נושא מרכזי. יש צורך להבין את המושג הבסיסי, החוזקות והמגבלות של הטכניקות הנפוצות, שכן היא תשפיע באופן משמעותי על הערך האבחוני והפרשנות של ממצאים רדיולוגיים. שימוש לרעה בטכניקות עלול ליצור תמונות מטעות (לדוגמה, תמונות עם עיוותים, שגיאות עיבוד, רעשי שחזור או חפצים) ולהוביל לאבחוןשגוי 30.
המחקר הנוכחי נועד להעריך 8 טכניקות עיבוד תמונה חיוניות בPMCT ששימשו לזיהוי רוב ממצאי ראש הממשלה בceceans תקועים במים הונג קונג. תיאורים ודוגמאות מעשיות של כל טכניקה מסופקים כדי להדריך רדיולוגים, רופאים, ווטרינרים ברחבי העולם באמצעות התחום הקשה והמסובך לעתים קרובות של עיבוד תמונה PMCT ווידאו להערכת בריאות ביולוגית ופרופיל.
Protocol
Representative Results
Discussion
להדמיה ברורה של ערכות נתונים virtopsy, 8 טכניקות עיבוד תמונה, המורכבות הן 2D והן עיבוד 3D, הוחלו באופן שגרתי על כל פגר תקוע לחקירת PM של בריאותם הביולוגית ופרופיל. טכניקות עיבוד אלה כללו MPR, החייאה, MIP, MinIP, DVR, פילוח, TF, ו PVR. טכניקות עיבוד מגוונות משמשות באופן משלים יחד עם התאמת חלון. המושגים של כל טכניק…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים רוצים להודות למחלקת החקלאות, הדיג והשימור של ממשלת האזור המנהלי המיוחד של הונג קונג על התמיכה המתמשכת בפרויקט זה. הערכה כנה מורחבה גם לווטרינרים, אנשי צוות ומתנדבים ממעבדת Virtopsy בעלי חיים ימיים, אוניברסיטת העיר הונג קונג, אושן פארק שימור הקרן הונג קונג אושן פארק הונג קונג לשלם מאמץ רב על התגובה stranding בפרויקט זה. הכרת תודה מיוחדת חייבת לטכנאים במרכז הרפואי הווטרינרי CityU ובמרכז ההדמיה הווטרינרית של הונג קונג להפעלת יחידות CT ו-MRI עבור המחקר הנוכחי. כל חוות דעת, ממצאים, מסקנות או המלצות המובעות בזאת אינם משקפים בהכרח את השקפותיה של הקרן לשיפור האקולוגיה הימית או של הנאמן. פרויקט זה מומן על ידי מועצת מענקי המחקר של הונג קונג (מספר מענק: UGC/FDS17/M07/14) והקרן לשיפור האקולוגיה הימית (מספר מענק: MEEF2017014, MEEF2017014A, MEEF2019010 ו MEEF2019010A), הקרן לשיפור אקולוגיה ימית, אקולוגיה ימית & דיג שיפור קרנות נאמנות מוגבלת. תודה מיוחדת לד”ר מריה חוסה רובלס מלגמבה על העריכה האנגלית של כתב היד הזה.
Materials
| Aquarius iNtuition workstation | TeraRecon Inc | NA | |
| Siemens 64-row multi-slice spiral CT scanner Somatom go.Up | Siemens Healthineers | NA |
Riferimenti
- 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. , (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. , (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. , (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. , 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).
