Методы визуализации изображений в посмертной компьютерной томографии: Оценка биологического здоровья и профиля у застрявших китообразных
Summary
Гонконгская программа реагирования на китообразные включает посмертную компьютерную томографию, которая предоставляет ценную информацию о биологическом здоровье и профиле умерших животных. Это исследование описывает 8 методов визуализации изображений, которые имеют важное значение для идентификации и визуализации посмертных находок у китообразных, которые помогут врачам, ветеринарам и персоналу реагирования во всем мире в полной мере использовать радиологические условия.
Abstract
С 6-летним опытом в реализации virtopsy регулярно в Гонконге китообразных мель ответ программы, стандартизированные процедуры virtopsy, посмертной компьютерной томографии (PMCT) приобретение, постобработка, и оценка были успешно созданы. В этой пионерской китообразных virtopsy мель ответ программы, PMCT была выполнена на 193 мель китообразных, обеспечивая посмертные выводы, чтобы помочь некропсии и пролить свет на биологическое здоровье и профиль животных. Это исследование было направлено на оценку 8 методов визуализации изображений в PMCT, включая многопланарную реконструкцию, изогнутую планарную реформу, проекцию максимальной интенсивности, проекцию минимальной интенсивности, визуализацию прямого объема, сегментацию, функцию переноса и визуализацию перспективного объема. Иллюстрированные на практических примерах, эти методы смогли определить большинство выводов ТЧ у китообразных, оказавшихся в бедственном положении, и послужили инструментом для изучения их биологического здоровья и профиля. Это исследование может направлять радиологов, клиницистов и ветеринаров через часто трудные и сложные области PMCT визуализации изображений и обзора.
Introduction
Virtopsy, также известный как посмертная (PM) визуализация, является изучение туши с передовыми поперечными условиями визуализации, в том числе посмертной компьютерной томографии (PMCT), посмертной магнитно-резонансной томографии (PMMRI), и ультрасонография1. У человека ПМТ полезен при расследовании травматических случаевизменения скелета 2,,3, инородныхтел,газиозных находок 4,,5,,6и патологий сосудистойсистемы 7,,8,,9. С 2014 года, virtopsy регулярно осуществляется в Гонконге китообразных мель ответ программы1. PMCT и PMMRI способны изобразить патоморфологические находки на тушах, которые слишком разлагаются, чтобы их можно было оценить с помощью обычной некропсии. Неинвазивная радиологическая оценка является объективной и цифровой storable, что позволяет второе мнение или ретроспективныеисследования лет спустя 1,10,11. Virtopsy стала ценной альтернативной техникой, чтобы обеспечить новые идеи PM выводы в мельморских животных 12,,13,,14,,15,,16. В сочетании с некропсией, которая является золотым стандартом для объяснения патофизиологическойреконструкции и причины смерти 17, биологическоездоровье и профиль животных могут быть решены. Virtopsy постепенно признается и реализуется в мель программ реагирования во всем мире, в том числе, но не ограничиваясь Коста-Рика, Япония, материковый Китай, Новая Зеландия, Тайвань, Таиланд и США1.
Методы визуализации изображений в радиологии используют компьютерные алгоритмы для преобразования чисел в информацию о ткани. Например, радиологическая плотность выражается в обычных рентгеновских лучах и КТ. Огромное количество объемных данных хранится в формате Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). КТ изображения могут быть использованы для получения изотропных воксел данных с использованием двумерных (2D) и трехмерных (3D) визуализации изображения в постобработки 3D рабочей станции для визуализации высокого разрешения18,19. Количественные данные и результаты отображаются для преобразования последовательно приобретенных осяных изображений в 3D-изображения с серымиили цветными параметрами 19,,20,,21. Выбор соответствующего метода визуализации данных из различных методов визуализации является важным техническим фактором, определяющим качество визуализации, что существенно влияет на анализ и интерпретацию радиологическихвыводов 21. Это особенно важно для мель работы, которая включает в себя персонал без какого-либо радиологического фона, которые должны понимать результаты в различных обстоятельствах17. Цель реализации этих методов визуализации изображений заключается в повышении качества визуализации анатомических деталей, отношений и клинических результатов, что повышает диагностическую ценность изображений и позволяет эффективное исполнение определенных областейинтересов 17,19,22,23,24,25.
Хотя первичные изображения КТ/МРТ содержат большую часть информации, они могут ограничивать точную диагностику или документацию патологий, поскольку структуры не могут рассматриваться в различных ортогональных плоскостях. Реформирование изображения на других анатомически выровненных плоскостях позволяет визуализировать структурные отношения с другой точки зрения без необходимости перепозиционироватьтело 26. Поскольку медицинские анатомии и судебно-медицинской патологии данные преимущественно 3D в природе, цветные изображения PMCT и 3D реконструированных изображений предпочитают серого масштаба изображения и 2D срез изображения в связи с улучшением понимания и пригодности для судебныхрешений 27,28. С достижениями в технологии PMCT, озабоченность визуализации разведки (т.е. создание и интерпретация 2D и 3D изображения) в китообразных PM расследование былоподнято 12,29. Различные методы объемной визуализации в радиологической рабочей станции позволяют радиологам, специалистам, ссылаясь на врачей (например, ветеринаров и ученых морских млекопитающих), и даже мирян (например, персонал реагирования, правительственных служащих и общественность в целом) визуализировать и изучать регионы, представляющие интерес. Тем не менее, выбор подходящего метода и путаница терминологии остаются серьезной проблемой. Необходимо понять основную концепцию, сильные стороны и ограничения общих методов, поскольку это существенно повлияет на диагностическую ценность и интерпретацию радиологических находок. Неправильное использование методов может генерировать вводящие в заблуждение изображения (например, изображения, которые имеют искажения, ошибки рендеринга, шумы реконструкции или артефакты) и привести к неправильномудиагнозу 30.
Настоящее исследование направлено на оценку 8 основных методов визуализации изображений в ПМТ, которые были использованы для выявления большинства полученных ТЧ в китообразных в водах Гонконга. Описания и практические примеры каждого метода предоставляются для руководства рентгенологов, клиницистов и ветеринаров во всем мире через часто трудную и сложную область визуализации изображений PMCT и обзора для оценки биологического здоровья и профиля.
Protocol
Representative Results
Discussion
Для четкой визуализации наборов данных virtopsy 8 методов визуализации изображений, состоящих как из 2D, так и из 3D-рендеринга, регулярно применялись к каждой застрявшей туше для исследования ПМ их биологического здоровья и профиля. Эти методы рендеринга включали MPR, CPR, MIP, MinIP, DVR, сегментации,…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы поблагодарить Департамент сельского хозяйства, рыболовства и охраны окружающей среды правительства Специального административного района Гонконга за постоянную поддержку в этом проекте. Искренняя признательность также распространяется на ветеринаров, сотрудников и добровольцев из водных животных Virtopsy лаборатории, Городской университет Гонконга, Ocean Park Conservation Foundation Гонконг и Ocean Park Гонконг для уплаты больших усилий на мель ответ в этом проекте. Особую благодарность выражают технические специалисты Ветеринарно-медицинского центра CityU и Гонконгского ветеринарного центра визуализации за эксплуатацию КТ и МРТ для настоящего исследования. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, высказанные в настоящем докладе, не обязательно отражают точку зрения Фонда по улучшению экологии морской среды или попечителя. Этот проект финансировался Гонконгским советом по исследовательским грантам (номер гранта: UGC/FDS17/M07/14) и Фондом повышения экологии морской среды (номер гранта: MEEF2017014, MEEF2017014A, MEEF2019010 и MEEF2019010A), Фондом по улучшению экологии морской среды, Фондом по улучшению морской экологии и рыболовства Limited. Особая благодарность доктору Марии Хосе Роблес Малагамбе за редактирование этой рукописи на английском языке.
Materials
| Aquarius iNtuition workstation | TeraRecon Inc | NA | |
| Siemens 64-row multi-slice spiral CT scanner Somatom go.Up | Siemens Healthineers | NA |
References
- 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).
