Tiroid Lezyonlarının Kesin ve Hızlı Lokalizasyonu için Renkli Doppler Haritalama ile Entegre Senkron Triplanar Rekonstrüksiyon
Summary
Burada, tiroid yapısal ve fonksiyonel bilgilerinin senkron görüntülenmesini sağlayan çok düzlemli 3D rekonstrüksiyon ve renkli Doppler füzyonunu birleştiren bir 5D ultrason tekniği sunuyoruz. Kör noktaları en aza indirerek, bu yöntem, özellikle acemi pratisyenlere fayda sağlayarak, tanısal doğruluğu artırmak için lezyonların hızlı ve kesin lokalizasyonuna izin verir.
Abstract
Bu yazıda, ultrason verilerinin beş boyutlu (5D) senkron rekonstrüksiyonuna dayanan yeni bir tiroid muayene tekniği önerilmektedir. Ham zamansal diziler, anatomik yapıyı yansıtan 3D hacimsel verilere dönüştürülür. Tüm bezin sistematik bir incelemesini sağlamak için üç ortogonal düzlemden üç düzlemli görselleştirme gerçekleştirilir. Renkli Doppler görüntüleme, vaskülarite değişikliklerini haritalamak için her üç düzlemli dilime entegre edilmiştir. Bu çok modlu füzyon, yeniden yapılandırılmış 5D alanda yapısal, işlevsel ve kan akışı bilgilerinin senkronize olarak görüntülenmesini sağlar. Geleneksel taramayla karşılaştırıldığında, bu teknik esnek çevrimdışı tanılama, taramaya daha az bağımlılık, gelişmiş sezgisel yorumlama ve kapsamlı çok yönlü değerlendirme avantajları sunar. Gözetim hatalarını en aza indirerek, özellikle acemi uygulayıcılar için teşhis doğruluğunu artırabilir. Önerilen 5D füzyon yöntemi, erken teşhis için lezyonların hızlı ve hassas lokalizasyonuna izin verir. Gelecekteki çalışmalar, tanısal kesinliği daha da geliştirmek için biyokimyasal belirteçlerle entegrasyonu araştıracaktır. Teknik, tiroid muayenesini ilerletmek için önemli bir klinik değere sahiptir.
Introduction
En sık görülen otoimmün tiroid bozukluğu (AITD) olan Hashimoto tiroiditi (HT), dünyanın iyot açısından yeterli bölgelerinde hipotiroidizmin önde gelen nedenidir1. Lenfositik infiltrasyon ve tiroid antijenlerine karşı otoantikorlar ile karakterizedir, tiroid mimarisinin ve hipotiroidizmintahrip olmasına yol açar 2. HT’nin evrelendirilmesi, ciddiyetini değerlendirmeyi ve tedavi kararlarını yönlendirmeyi amaçlar. Tiroid uyarıcı hormon (TSH) ve tiroid otoantikorları3 gibi biyokimyasal belirteçlerin yanı sıra tiroid ultrasonundagörülebilen ultrasonografik özelliklerin bir kombinasyonuna dayanır 4,5,6.
Ultrasonografi incelemesinde HT, renkli Doppler 6,7’de diffüz olarak azalmış ekojenite, heterojen ekoteksti, mikronodülarite ve artmış kan akımı gibi karakteristik bulgular gösterir. Bununla birlikte, konvansiyonel iki boyutlu (2D) gri tonlamalı ultrason, HT evrelemesi için bu özellikleri sistematik olarak analiz etmek için kantitatif yöntemlerden yoksundur8. Vaskülarite değişikliklerinin değerlendirilmesi de 2D modunda kalitatif görsel inceleme ile sınırlıdır. Tiroid bezinin karmaşık üç boyutlu (3D) mimarisi, geleneksel 2D dilimleme 9,10 kullanılarak kapsamlı değerlendirmeyi daha da engellemektedir. Bu faktörler, görüntüleme kör noktalarına ve yanlış yorumlamaya yol açarak, özellikle daha az deneyimli uygulayıcılar için düşük duyarlılık ve özgüllüğe neden olur11,12.
Konvansiyonel el tipi ultrason taraması, gerçek zamanlı toplama ve teşhisi entegre eder. Bu birleştirilmiş iş akışı güveni, tarama sırasında gözetim hataları olasılığını artırır. Mekansal lokalizasyon ve izleme eksikliği de lezyon tanımlamasını ve izlenmesini kesin olmayan hale getirir12,13. Bu sınırlamaları ele almak için özel 3D ultrason sistemleri ortaya çıkmış ve umut verici sonuçlar göstermiştir14,15. Bununla birlikte, çoğu 3D ultrason teknolojisi, karmaşık mekanik tarama mekanizmaları ve özel dönüştürücüler gerektirir, bu da yüksek maliyetlere ve benimseme engellerine yol açar.
Konvansiyonel 2D ve 3D ultrason tekniklerinin sınırlamalarının üstesinden gelmek için bu çalışma, tiroid muayenesi için özel olarak hazırlanmış yeni bir 3D rekonstrüksiyon ve görselleştirme çözümü önermektedir. Yaygın olarak bulunan el tipi ultrason kullanılarak, önce tüm tiroid bezini taramak için birden fazla 2D tarama elde edilir. 3D hacimsel rekonstrüksiyon daha sonra 2D dizilerin uzamsal kaydı ve füzyonu ile gerçekleştirilir. Aynı zamanda, renkli Doppler çerçeveleri, kan akışı değişikliklerini görselleştiren vaskülarite haritaları oluşturmak için birlikte kaydedilir. Yeniden yapılandırılmış 3D gri tonlamalı hacimler ve renkli vaskülarite haritaları nihayet tek bir platforma entegre edilerek senkronize çok düzlemli görselleştirme ve birleşik yapısal-işlevsel inceleme sağlar.
Önerilen bu 3D füzyon tekniği, karmaşık tiroid morfolojisinin farklı yönlerden sistematik ve kapsamlı bir değerlendirmesini sağlar. Kör noktaları en aza indirerek ve küresel bir genel bakış sağlayarak, özellikle acemi uygulayıcılara fayda sağlayarak, teşhis doğruluğunu artırmaya ve gözetim hatalarını azaltmaya yardımcı olabilir. Çok modlu görselleştirme ayrıca lezyonların hızlı ve hassas lokalizasyonunu kolaylaştırarak tiroid nodüllerinin ve tümörlerinin erken teşhisi ve tedavisi için umut vaat ediyor. Ayrıca yöntem, daha önce HT evrelemesi için araştırılmamış olan kantitatif 3D öznitelik analizini de tanıtmaktadır. Geniş çapta benimsenmesiyle, şu anda deneyime bağlı ultrason tanı prosedürlerini standartlaştırma ve nesnelleştirme potansiyeline sahiptir. Elde taşınan 3D rekonstrüksiyonu, çok modlu füzyonu, kantitatif özellik analizini ve esnek görselleştirmeyi kolaylaştırılmış bir iş akışına sinerjik bir şekilde entegre eden bu düşük maliyetli, kullanımı kolay teknik, tiroid muayenesini ilerletmek için geleneksel 2D ultrasondan tanısal olarak güçlü bir sıçramayı temsil eder.
Protocol
Representative Results
Discussion
Protokoldeki kritik adımlar
Şekil 1 ve Şekil 2 muayene ve tanı için değer taşırken, lezyon lokalizasyonunun ve diğer açılardan görüntülerin belirlenmesi uzman deneyimi gerektirir. Hashimoto tiroiditi (HT) tanısı için Şekil 1 ve Şekil 2’nin gerçek zamanlı olarak senkronize edilmesi de önemli ve kritik bir adımdır. Protokol adımı 3.3, Şek…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu yayın, Shaanxi Eyaleti Anahtar Araştırma ve Geliştirme Planı: 2023-ZDLSF-56 ve Shaanxi Eyaleti “Bilim Adamı + Mühendis” Ekibi İnşaatı: 2022KXJ-019’dan destek almıştır.
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).
