Ricostruzione triplanare sincrona integrata con mappatura color doppler per una localizzazione precisa e rapida delle lesioni tiroidee

Summary

Qui presentiamo una tecnica ecografica 5D che combina la ricostruzione 3D multiplanare e la fusione color Doppler, che consente la visualizzazione sincrona delle informazioni strutturali e funzionali della tiroide. Riducendo al minimo i punti ciechi, questo metodo consente una localizzazione rapida e precisa delle lesioni per migliorare l’accuratezza diagnostica, a vantaggio soprattutto dei professionisti alle prime armi.

Abstract

Questo articolo propone una nuova tecnica di esame della tiroide basata sulla ricostruzione sincrona a cinque dimensioni (5D) dei dati ecografici. Le sequenze temporali grezze vengono ricostruite in dati volumetrici 3D che riflettono la struttura anatomica. La visualizzazione triplanare da tre piani ortogonali è realizzata per fornire un’ispezione sistematica dell’intera ghiandola. L’imaging Color Doppler è integrato in ogni sezione triplanare per mappare i cambiamenti della vascolarizzazione. Questa fusione multimodale consente la visualizzazione sincrona delle informazioni strutturali, funzionali e del flusso sanguigno nello spazio 5D ricostruito. Rispetto alla scansione convenzionale, questa tecnica offre i vantaggi di una diagnosi offline flessibile, di una minore dipendenza dalla scansione, di una migliore interpretazione intuitiva e di una valutazione completa su più aspetti. Riducendo al minimo gli errori di supervisione, potrebbe migliorare l’accuratezza diagnostica, soprattutto per i medici alle prime armi. Il metodo di fusione 5D proposto consente una localizzazione rapida e precisa delle lesioni per la diagnosi precoce. Il lavoro futuro esplorerà l’integrazione con i marcatori biochimici per migliorare ulteriormente la precisione diagnostica. La tecnica ha un notevole valore clinico per l’avanzamento dell’esame della tiroide.

Introduction

La tiroidite di Hashimoto (HT), la più frequente malattia autoimmune della tiroide (AITD), è la principale causa di ipotiroidismo nelle aree del mondo con carenza di iodio¹. È caratterizzata da infiltrazione linfocitaria e autoanticorpi contro gli antigeni tiroidei, che portano alla distruzione dell’architettura tiroidea e all’ipotiroidismo². La stadiazione della HT ha lo scopo di valutare la gravità e guidare le decisioni terapeutiche. Si basa su una combinazione di marcatori biochimici come l’ormone stimolante la tiroide (TSH) e gli autoanticorpi tiroidei³, nonché sulle caratteristiche ecografiche visibili all’ecografia tiroidea ^4,5,6.

All’esame ecografico, l’HT mostra segni caratteristici, tra cui un’ecogenicità diffusamente ridotta, un’ecostruttura eterogenea, una micronodularità e un aumento del flusso sanguigno al color Doppler ^6,7. Tuttavia, l’ecografia convenzionale bidimensionale (2D) in scala di grigi manca di metodi quantitativi per analizzare sistematicamente queste caratteristiche per la stadiazione HT⁸. Anche la valutazione delle variazioni vascolarizzanti è limitata all’ispezione visiva qualitativa in modalità 2D. La complessa architettura tridimensionale (3D) della ghiandola tiroidea ostacola ulteriormente una valutazione approfondita utilizzando lo slicing 2D convenzionale ^9,10. Questi fattori portano a punti ciechi di imaging e a interpretazioni errate, con conseguente bassa sensibilità e specificità, soprattutto per i professionisti meno esperti^11,12.

La scansione a ultrasuoni portatile convenzionale integra l’acquisizione e la diagnosi in tempo reale. Questa dipendenza dal flusso di lavoro accoppiato aumenta la probabilità di errori di supervisione durante la scansione. La mancanza di localizzazione e tracciamento spaziale rende inoltre imprecisa l’identificazione e il monitoraggio delle lesioni^12,13. Per affrontare queste limitazioni sono emersi sistemi ecografici 3D dedicati che hanno mostrato risultati promettenti ^14,15. Tuttavia, la maggior parte delle tecnologie a ultrasuoni 3D richiede complessi meccanismi di scansione meccanica e trasduttori specializzati, con conseguenti costi elevati e ostacoli all’adozione.

Per superare i limiti delle tecniche ecografiche convenzionali 2D e 3D, questo studio propone una nuova soluzione di ricostruzione e visualizzazione 3D su misura per l’esame della tiroide. Utilizzando l’ecografia portatile ampiamente disponibile, vengono prima acquisite più scansioni 2D per scansionare l’intera ghiandola tiroidea. La ricostruzione volumetrica 3D viene quindi realizzata mediante registrazione spaziale e fusione delle sequenze 2D. Allo stesso tempo, i fotogrammi color Doppler sono coregistrati per creare mappe vascolarizzanti che visualizzano le variazioni del flusso sanguigno. I volumi 3D in scala di grigi ricostruiti e le mappe vascolari colorate sono finalmente integrati in un’unica piattaforma, consentendo la visualizzazione multiplanare sincronizzata e l’ispezione strutturale-funzionale combinata.

Questa tecnica di fusione 3D proposta fornisce una valutazione sistematica e completa della complessa morfologia tiroidea da diversi aspetti. Riducendo al minimo i punti ciechi e consentendo una visione d’insieme globale, potrebbe contribuire a migliorare l’accuratezza diagnostica e a ridurre gli errori di supervisione, a vantaggio soprattutto dei medici alle prime armi. La visualizzazione multimodale facilita anche la localizzazione rapida e precisa delle lesioni, promettente per la diagnosi precoce e il trattamento dei noduli tiroidei e dei tumori. Inoltre, il metodo introduce un’analisi quantitativa delle caratteristiche 3D che non è mai stata studiata prima per la stadiazione HT. Con un’ampia adozione, ha il potenziale per standardizzare e oggettivare le procedure di diagnosi ecografica attualmente dipendenti dall’esperienza. Integrando sinergicamente la ricostruzione 3D portatile, la fusione multimodale, l’analisi quantitativa delle caratteristiche e la visualizzazione flessibile in un flusso di lavoro semplificato, questa tecnica a basso costo e facile da usare rappresenta un potente salto diagnostico rispetto all’ecografia 2D convenzionale per far progredire l’esame della tiroide.

Protocol

Questo studio è stato approvato dall’Institutional Review Board dell’Ospedale Sunsimiao affiliato all’Università di Medicina Cinese di Pechino. Il paziente è stato reclutato dal Dipartimento di Tiroide dell’Ospedale Sunsimiao. Il paziente è stato sottoposto a un esame ecografico della tiroide e ha dato il consenso informato allo studio. In questa indagine, i dati ecografici 4D acquisiti utilizzando un dispositivo portatile sono stati utilizzati per ricostruire le viste triplanari della ghiandola tiroidea. Inoltre, è…

Representative Results

Come mostrato nell’interfaccia utente grafica (GUI) nella Figura 1 e nella Figura 2, la sequenza di scansione ecografica può essere controllata continuamente. Tuttavia, questo esame bidimensionale si basa molto sulle conoscenze anatomiche del tiroidologo per ricostruire mentalmente la posizione della lesione, il che è difficile per i principianti e si traduce in una mancanza di coerenza quantitativa. La Figura 3 f…

Discussion

Passaggi critici del protocollo
Mentre la Figura 1 e la Figura 2 hanno valore per l’ispezione e la diagnosi, determinare la posizione della lesione e le viste da altre prospettive richiede l’esperienza di esperti. Per la diagnosi della tiroidite di Hashimoto (HT), anche la sincronizzazione della Figura 1 e della Figura 2 in tempo reale è un passaggio importante e critico. La fase 3….

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