Reconstrucción triplanar sincrónica integrada con mapeo Doppler color para una localización precisa y rápida de lesiones tiroideas
Summary
Aquí presentamos una técnica de ultrasonido 5D que combina la reconstrucción 3D multiplanar y la fusión Doppler color, que permite la visualización sincrónica de la información estructural y funcional de la tiroides. Al minimizar los puntos ciegos, este método permite una localización rápida y precisa de las lesiones para mejorar la precisión del diagnóstico, lo que beneficia especialmente a los profesionales novatos.
Abstract
En este trabajo se propone una novedosa técnica de examen tiroideo basada en la reconstrucción sincrónica de cinco dimensiones (5D) de los datos ecográficos. Las secuencias temporales en bruto se reconstruyen en datos volumétricos 3D que reflejan la estructura anatómica. Se realiza una visualización triplanar desde tres planos ortogonales para proporcionar una inspección sistemática de toda la glándula. Las imágenes Doppler color se integran en cada corte triplanar para mapear los cambios en la vascularidad. Esta fusión multimodal permite la visualización sincrónica de información estructural, funcional y de flujo sanguíneo en el espacio 5D reconstruido. En comparación con el escaneo convencional, esta técnica ofrece los beneficios de un diagnóstico fuera de línea flexible, una menor dependencia del escaneo, una interpretación intuitiva mejorada y una evaluación integral de múltiples aspectos. Al minimizar los errores de supervisión, podría mejorar la precisión del diagnóstico, especialmente para los profesionales novatos. El método de fusión 5D propuesto permite la localización rápida y precisa de las lesiones para su detección precoz. El trabajo futuro explorará la integración con marcadores bioquímicos para mejorar aún más la precisión del diagnóstico. La técnica tiene un valor clínico considerable para avanzar en el examen de la tiroides.
Introduction
La tiroiditis de Hashimoto (HTA), el trastorno tiroideo autoinmune (AITD) más frecuente, es la principal causa de hipotiroidismo en las zonasdel mundo con suficiente yodo. Se caracteriza por infiltración linfocítica y autoanticuerpos contra antígenos tiroideos, lo que conduce a la destrucción de la arquitectura tiroidea e hipotiroidismo2. La estadificación de la HTA tiene como objetivo evaluar la gravedad y guiar las decisiones de tratamiento. Se basa en una combinación de marcadores bioquímicos como la hormona estimulante de la tiroides (TSH) y los autoanticuerpos tiroideos3, así como en las características ultrasonográficas visibles en la ecografía tiroidea 4,5,6.
En el examen ecográfico, la HTA muestra hallazgos característicos, incluyendo disminución difusa de la ecogenicidad, ecotextura heterogénea, micronodularidad y aumento del flujo sanguíneo en el Doppler color 6,7. Sin embargo, la ecografía convencional bidimensional (2D) en escala de grises carece de métodos cuantitativos para analizar sistemáticamente estas características para la estadificación de la HTA8. La evaluación de los cambios vasculares también se limita a la inspección visual cualitativa en modo 2D. La compleja arquitectura tridimensional (3D) de la glándula tiroides dificulta aún más la evaluación exhaustiva mediante el corte 2D convencional 9,10. Estos factores conducen a la obtención de puntos ciegos de la imagen y a una mala interpretación, lo que resulta en una baja sensibilidad y especificidad, especialmente para los profesionales menos experimentados11,12.
La ecografía portátil convencional integra la adquisición y el diagnóstico en tiempo real. Esta dependencia del flujo de trabajo acoplado aumenta la probabilidad de errores de supervisión durante el escaneo. La falta de localización y seguimiento espacial también hace que la identificación y el seguimiento de las lesiones sean imprecisos12,13. Han surgido sistemas de ultrasonido 3D dedicados para abordar estas limitaciones y han mostrado resultados prometedores 14,15. Sin embargo, la mayoría de las tecnologías de ultrasonido 3D requieren mecanismos de escaneo mecánico complejos y transductores especializados, lo que genera altos costos y barreras para su adopción.
Para superar las limitaciones de las técnicas convencionales de ultrasonido 2D y 3D, este estudio propone una novedosa solución de reconstrucción y visualización 3D adaptada para el examen de la tiroides. Utilizando ultrasonido portátil ampliamente disponible, primero se adquieren múltiples barridos 2D para escanear toda la glándula tiroides. A continuación, se realiza la reconstrucción volumétrica en 3D mediante el registro espacial y la fusión de las secuencias en 2D. Al mismo tiempo, los fotogramas Doppler color se registran conjuntamente para crear mapas de vascularidad que visualizan los cambios en el flujo sanguíneo. Los volúmenes reconstruidos en escala de grises en 3D y los mapas de vascularización en color se integran finalmente en una única plataforma, lo que permite una visualización multiplanar sincronizada y una inspección estructural y funcional combinada.
Esta propuesta de técnica de fusión 3D proporciona una evaluación sistemática y completa de la compleja morfología tiroidea desde diferentes aspectos. Al minimizar los puntos ciegos y permitir una visión global, podría ayudar a mejorar la precisión del diagnóstico y reducir los errores de supervisión, lo que beneficiaría especialmente a los profesionales novatos. La visualización multimodal también facilita la localización rápida y precisa de las lesiones, lo que promete el diagnóstico y el tratamiento tempranos de nódulos tiroideos y tumores. Además, el método introduce un análisis cuantitativo de características 3D que no se ha investigado antes para la estadificación de HT. Con una amplia adopción, tiene el potencial de estandarizar y objetivar los procedimientos de diagnóstico por ultrasonido que actualmente dependen de la experiencia. Al integrar sinérgicamente la reconstrucción 3D portátil, la fusión multimodal, el análisis cuantitativo de características y la visualización flexible en un flujo de trabajo optimizado, esta técnica de bajo costo y fácil de usar representa un salto diagnóstico poderoso desde el ultrasonido 2D convencional para avanzar en el examen de tiroides.
Protocol
Representative Results
Discussion
Pasos críticos en el protocolo
Si bien la Figura 1 y la Figura 2 tienen valor para la inspección y el diagnóstico, determinar la ubicación de la lesión y las vistas desde otras perspectivas requiere experiencia experta. Para el diagnóstico de la tiroiditis de Hashimoto (HTA), la sincronización de la Figura 1 y la Figura 2 en tiempo real también es un paso importante y crític…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta publicación recibió el apoyo del Plan Clave de Investigación y Desarrollo de la Provincia de Shaanxi: 2023-ZDLSF-56 y la Construcción del Equipo “Científico + Ingeniero” de la Provincia de Shaanxi: 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).
