שחזור תלת-מישורי סינכרוני משולב עם מיפוי דופלר צבע ללוקליזציה מדויקת ומהירה של נגעי בלוטת התריס
Summary
כאן אנו מציגים טכניקת אולטרסאונד 5D המשלבת שחזור תלת ממדי רב מישורי ואיחוי דופלר צבע, המאפשר הדמיה סינכרונית של מידע מבני ותפקודי של בלוטת התריס. על ידי מזעור שטחים מתים, שיטה זו מאפשרת לוקליזציה מהירה ומדויקת של נגעים כדי לשפר את דיוק האבחון, במיוחד לטובת מטפלים מתחילים.
Abstract
מאמר זה מציע טכניקה חדשנית לבדיקת בלוטת התריס המבוססת על שחזור סינכרוני חמישה ממדי (5D) של נתוני אולטרסאונד. הרצפים הטמפורליים הגולמיים משוחזרים לנתונים נפחיים תלת-ממדיים המשקפים מבנה אנטומי. הדמיה תלת-מישורית משלושה מישורים אורתוגונליים מתממשת כדי לספק בדיקה שיטתית של הבלוטה כולה. הדמיית דופלר צבע משולבת בכל פרוסה תלת-מישורית כדי למפות שינויים בכלי הדם. היתוך רב-מודאלי זה מאפשר תצוגה סינכרונית של מידע מבני, פונקציונלי וזרימת דם במרחב ה-5D המשוחזר. בהשוואה לסריקה קונבנציונלית, טכניקה זו מציעה את היתרונות של אבחון לא מקוון גמיש, תלות מופחתת בסריקה, פרשנות אינטואיטיבית משופרת והערכה מקיפה מרובת היבטים. על ידי מזעור טעויות פיקוח, זה יכול לשפר את דיוק האבחון, במיוחד עבור מתרגלים מתחילים. שיטת האיחוי ה5D המוצעת מאפשרת לוקליזציה מהירה ומדויקת של נגעים לגילוי מוקדם. עבודה עתידית תחקור שילוב עם סמנים ביוכימיים כדי לשפר עוד יותר את דיוק האבחון. לטכניקה ערך קליני רב לקידום בדיקת בלוטת התריס.
Introduction
השימוטו של בלוטת התריס (HT), ההפרעה האוטואימונית השכיחה ביותר של בלוטת התריס (AITD), היא הגורם המוביל לתת-פעילות של בלוטת התריס באזורים המכילים מספיק יוד בעולם1. הוא מאופיין על ידי הסננה לימפוציטית נוגדנים עצמיים נגד אנטיגנים בלוטת התריס, המוביל להרס של אדריכלות בלוטת התריס היפותירואידיזם2. בימוי של HT נועד להעריך את חומרת הטיפול ולהנחות אותו. הוא מסתמך על שילוב של סמנים ביוכימיים כגון הורמון מגרה בלוטת התריס (TSH) ונוגדנים עצמייםשל בלוטת התריס 3, כמו גם תכונות אולטראסונוגרפיות הנראות באולטרסאונד בלוטת התריס 4,5,6.
בבדיקת אולטרסאונד, HT מדגים ממצאים אופייניים, כולל ירידה דיפוזית באקוגניות, אקו מרקם הטרוגני, מיקרונודולריות וזרימת דם מוגברת על צבע דופלר 6,7. עם זאת, אולטרסאונד קונבנציונלי דו-ממדי (2D) בגווני אפור חסר שיטות כמותיות לניתוח שיטתי של תכונות אלה עבור היערכות HT8. הערכת השינויים בכלי הדם מוגבלת גם לבדיקה חזותית איכותית במצב דו-ממדי. הארכיטקטורה התלת-ממדית (3D) המורכבת של בלוטת התריס מעכבת עוד יותר הערכה יסודית באמצעות חיתוך דו-ממדי קונבנציונלי 9,10. גורמים אלה מובילים להדמיית שטחים מתים ופרשנות שגויה, וכתוצאה מכך רגישות וספציפיות נמוכות, במיוחד עבור מתרגלים פחות מנוסים11,12.
סריקת אולטרסאונד ידנית קונבנציונלית משלבת רכישה ואבחון בזמן אמת. הסתמכות משולבת זו על זרימת עבודה מגדילה את הסבירות לשגיאות פיקוח במהלך הסריקה. היעדר לוקליזציה מרחבית ומעקב הופך גם את זיהוי הנגעים והניטור ללא מדויקים12,13. מערכות אולטרסאונד תלת ממדיות ייעודיות התפתחו כדי להתמודד עם מגבלות אלה והראו תוצאות מבטיחות14,15. עם זאת, רוב טכנולוגיות האולטרסאונד התלת-ממדי דורשות מנגנוני סריקה מכניים מורכבים ומתמרים מיוחדים, מה שמוביל לעלויות גבוהות וחסמים לאימוץ.
כדי להתגבר על המגבלות של טכניקות אולטרסאונד דו-ממדיות ותלת-ממדיות קונבנציונליות, מחקר זה מציע פתרון שחזור והדמיה תלת-ממדי חדשני המותאם לבדיקת בלוטת התריס. באמצעות אולטרסאונד ידני זמין באופן נרחב, נרכשים תחילה מטאטא דו-ממדי מרובים כדי לסרוק את בלוטת התריס כולה. שחזור נפחי תלת-ממדי מתממש לאחר מכן על ידי רישום מרחבי ואיחוי של הרצפים הדו-ממדיים. במקביל, מסגרות דופלר צבעוניות נרשמות יחד כדי ליצור מפות כלי דם הממחישות שינויים בזרימת הדם. נפחי האפור התלת-ממדיים המשוחזרים ומפות כלי הדם הצבעוניים משולבים לבסוף בפלטפורמה אחת, ומאפשרים הדמיה רב-מישורית מסונכרנת ובדיקה מבנית-תפקודית משולבת.
טכניקת איחוי תלת-ממדית מוצעת זו מספקת הערכה שיטתית ומקיפה של המורפולוגיה המורכבת של בלוטת התריס מהיבטים שונים. על ידי מזעור שטחים מתים והפעלת סקירה כללית גלובלית, זה יכול לעזור לשפר את דיוק האבחון ולהפחית טעויות פיקוח, במיוחד לטובת מתרגלים מתחילים. ההדמיה הרב-מודאלית מאפשרת גם לוקליזציה מהירה ומדויקת של נגעים, וטומנת בחובה הבטחה לאבחון מוקדם וטיפול בגושים ובגידולים בבלוטת התריס. יתר על כן, השיטה מציגה ניתוח תכונות תלת ממדי כמותי שלא נחקר עבור היערכות HT בעבר. עם אימוץ רחב, יש לו פוטנציאל לתקנן ולהחפצן את הליכי אבחון האולטרסאונד תלויי הניסיון הנוכחיים. על ידי שילוב סינרגטי של שחזור תלת-ממדי ידני, מיזוג רב-מודאלי, ניתוח תכונות כמותי והדמיה גמישה בתהליך עבודה יעיל, טכניקה זולה וקלה לשימוש זו מייצגת קפיצה עוצמתית מבחינה אבחנתית מאולטרסאונד דו-ממדי קונבנציונלי לקידום בדיקת בלוטת התריס.
Protocol
Representative Results
Discussion
שלבים קריטיים בפרוטוקול
בעוד שלאיור 1 ולאיור 2 יש ערך לבדיקה ואבחון, קביעת מיקום הנגע ותצוגות מנקודות מבט אחרות דורשת ניסיון מומחה. לאבחון של דלקת בלוטת התריס של השימוטו (HT), סנכרון איור 1 ואיור 2 בזמן אמת הוא גם שלב ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
פרסום זה קיבל תמיכה מתוכנית המחקר והפיתוח של מחוז שאאנשי: 2023-ZDLSF-56 ומבניית צוות “מדען + מהנדס” של מחוז שאאנשי: 2022KXJ-019.
Materials
| MATLAB | MathWorks | 2023B | Computing and visualization |
| Tools for Thyroid Disease Precision Quantification | Intelligent Entropy | Thyroid-3D V1.0 | Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for Thyroid Disease |
Riferimenti
- Ragusa, F., et al. Hashimotos’ thyroiditis: Epidemiology, pathogenesis, clinic and therapy. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 33 (6), 101367 (2019).
- Ralli, M., et al. Hashimoto’s thyroiditis: An update on pathogenic mechanisms, diagnostic protocols, therapeutic strategies, and potential malignant transformation. Autoimmun Rev. 19 (10), 102649 (2020).
- Soh, S., Aw, T. Laboratory testing in thyroid conditions – pitfalls and clinical utility. Ann Lab Med. 39 (1), 3-13 (2019).
- Cansu, A., et al. Diagnostic value of 3D power Doppler ultrasound in the characterization of thyroid nodules. Turk J Med Sci. 49, 723-729 (2019).
- Haugen, B. R., et al. 2015 American Thyroid Association Management Guidelines for adult patients with thyroid nodules and differentiated thyroid cancer: The American Thyroid Association Guidelines Task Force on Thyroid Nodules and Differentiated Thyroid Cancer. Thyroid. 26 (1), 1-133 (2016).
- Acharya, U. R., et al. Diagnosis of Hashimoto’s thyroiditis in ultrasound using tissue characterization and pixel classification. Proc Inst Mech Eng H. 227 (7), 788-798 (2013).
- Zhang, Q., et al. Deep learning to diagnose Hashimoto’s thyroiditis from sonographic images. Nat Commun. 13 (1), 3759 (2022).
- Huang, J., Zhao, J. Quantitative diagnosis progress of ultrasound imaging technology in thyroid diffuse diseases. Diagnostics. 13 (4), 700 (2023).
- Gasic, S., et al. Relationship between low vitamin D levels with Hashimoto thyroiditis. Srp Arh Celok Lek. 151 (5-6), 296-301 (2023).
- Sultan, S. R., et al. Is 3D ultrasound reliable for the evaluation of carotid disease? A systematic review and meta-analysis. Med Ultrason. 25 (2), 216-223 (2023).
- Arsenescu, T., et al. 3D ultrasound reconstructions of the carotid artery and thyroid gland using artificial-intelligence-based automatic segmentation-qualitative and quantitative evaluation of the segmentation results via comparison with CT angiography. Sensors. 23 (5), 2806 (2023).
- Krönke, M., et al. Tracked 3D ultrasound and deep neural network-based thyroid segmentation reduce interobserver variability in thyroid volumetry. PLoS One. 17 (7), e0268550 (2022).
- Hazem, M., et al. Reliability of shear wave elastography in the evaluation of diffuse thyroid diseases in children and adolescents. Eur J Radiol. 143, 109942 (2021).
- Herickhoff, C. D., et al. Low-cost volumetric ultrasound by augmentation of 2D systems: design and prototype. Ultrasound Imaging. 40 (1), 35-48 (2017).
- Seifert, P., et al. Optimization of thyroid volume determination by stitched 3D-ultrasound data sets in patients with structural thyroid disease. Biomedicines. 11 (2), 381 (2023).
