Summary
نقدم هنا تقنية الموجات فوق الصوتية 5D التي تجمع بين إعادة بناء 3D متعددة المستويات واندماج دوبلر الملون ، مما يتيح التصور المتزامن للمعلومات الهيكلية والوظيفية للغدة الدرقية. من خلال تقليل البقع العمياء ، تسمح هذه الطريقة بتوطين سريع ودقيق للآفات لتحسين دقة التشخيص ، وخاصة إفادة الممارسين المبتدئين.
Abstract
تقترح هذه الورقة تقنية جديدة لفحص الغدة الدرقية تعتمد على إعادة البناء المتزامن خماسي الأبعاد (5D) لبيانات الموجات فوق الصوتية. يتم إعادة بناء التسلسلات الزمنية الخام في البيانات الحجمية 3D تعكس البنية التشريحية. يتم تحقيق التصور الثلاثي من ثلاث طائرات متعامدة لتوفير فحص منهجي للغدة بأكملها. يتم دمج تصوير دوبلر الملون في كل شريحة ثلاثية المستويات لرسم خريطة لتغيرات الأوعية الدموية. يتيح هذا الانصهار متعدد الوسائط عرضا متزامنا للمعلومات الهيكلية والوظيفية وتدفق الدم في مساحة 5D المعاد بناؤها. بالمقارنة مع المسح التقليدي ، توفر هذه التقنية فوائد التشخيص المرن في وضع عدم الاتصال ، وتقليل الاعتماد على المسح ، والتفسير البديهي المحسن ، والتقييم الشامل متعدد الجوانب. من خلال تقليل أخطاء الرقابة ، يمكن أن يحسن دقة التشخيص ، خاصة بالنسبة للممارسين المبتدئين. تسمح طريقة الانصهار 5D المقترحة بالتوطين السريع والدقيق للآفات للكشف المبكر. سوف يستكشف العمل المستقبلي التكامل مع الواسمات البيوكيميائية لزيادة تحسين دقة التشخيص. هذه التقنية لها قيمة سريرية كبيرة لتطوير فحص الغدة الدرقية.
Introduction
التهاب الغدة الدرقية هاشيموتو (HT) ، وهو اضطراب الغدة الدرقية المناعي الذاتي الأكثر شيوعا (AITD) ، هو السبب الرئيسي لقصور الغدة الدرقية في المناطق التي تحتوي على اليودفي العالم 1. يتميز بتسلل الخلايا اللمفاوية والأجسام المضادة الذاتية ضد مستضدات الغدة الدرقية ، مما يؤدي إلى تدمير بنية الغدة الدرقية وقصور الغدة الدرقية2. يهدف تنظيم HT إلى تقييم شدة وتوجيه قرارات العلاج. يعتمد على مزيج من العلامات الكيميائية الحيوية مثل هرمون تحفيز الغدة الدرقية (TSH) والأجسام المضادة الذاتية للغدة الدرقية3 ، بالإضافة إلى ميزات الموجات فوق الصوتية المرئية على الموجات فوق الصوتيةللغدة الدرقية 4،5،6.
في الفحص بالموجات فوق الصوتية ، يوضح HT نتائج مميزة ، بما في ذلك انخفاض الصدى المنتشر ، والملمس الصدى غير المتجانس ، والعقيدات الدقيقة ، وزيادة تدفق الدم على دوبلر 6,7 الملون. ومع ذلك ، فإن الموجات فوق الصوتية التقليدية ثنائية الأبعاد (2D) ذات التدرج الرمادي تفتقر إلى الأساليب الكمية لتحليل هذه الميزات بشكل منهجي ل HT staged8. يقتصر تقييم تغيرات الأوعية الدموية أيضا على الفحص البصري النوعي في وضع 2D. إن البنية المعقدة ثلاثية الأبعاد (3D) للغدة الدرقية تعيق التقييم الشامل باستخدام تشريح 2D التقليدي 9,10. تؤدي هذه العوامل إلى تصوير البقع العمياء وسوء التفسير ، مما يؤدي إلى انخفاض الحساسية والنوعية ، خاصة بالنسبة للممارسين الأقل خبرة11،12.
يدمج المسح بالموجات فوق الصوتية التقليدية المحمولة باليد الاستحواذ والتشخيص في الوقت الفعلي. يزيد هذا الاعتماد المقترن لسير العمل من احتمالية حدوث أخطاء في الرقابة أثناء الفحص. كما أن الافتقار إلى التوطين المكاني والتتبع يجعل تحديد الآفات ومراقبتها غير دقيق 12,13. ظهرت أنظمة الموجات فوق الصوتية 3D المخصصة لمعالجة هذه القيود وأظهرت نتائج واعدة14,15. ومع ذلك ، فإن معظم تقنيات الموجات فوق الصوتية 3D تتطلب آليات مسح ميكانيكية معقدة ومحولات طاقة متخصصة ، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف والحواجز التي تحول دون اعتمادها.
للتغلب على قيود تقنيات الموجات فوق الصوتية التقليدية 2D و 3D ، تقترح هذه الدراسة حلا جديدا لإعادة البناء والتصور ثلاثي الأبعاد مصمم خصيصا لفحص الغدة الدرقية. باستخدام الموجات فوق الصوتية المحمولة المتاحة على نطاق واسع ، يتم الحصول على عمليات مسح 2D متعددة لأول مرة لمسح الغدة الدرقية بأكملها. ثم يتم تحقيق إعادة البناء الحجمي 3D عن طريق التسجيل المكاني والانصهار من تسلسلات 2D. في الوقت نفسه ، يتم تسجيل إطارات دوبلر الملونة لإنشاء خرائط الأوعية الدموية التي تصور تغيرات تدفق الدم. تم دمج أحجام التدرج الرمادي 3D المعاد بناؤها وخرائط الأوعية الدموية الملونة أخيرا في منصة واحدة ، مما يتيح التصور المتزامن متعدد المستويات والفحص الهيكلي الوظيفي المشترك.
توفر تقنية الانصهار 3D المقترحة تقييما منهجيا وشاملا لمورفولوجيا الغدة الدرقية المعقدة من جوانب مختلفة. من خلال تقليل النقاط العمياء وتمكين النظرة العامة العالمية ، يمكن أن يساعد في تحسين دقة التشخيص وتقليل أخطاء الرقابة ، وخاصة إفادة الممارسين المبتدئين. يسهل التصور متعدد الوسائط أيضا تحديد الموقع السريع والدقيق للآفات ، مما يبشر بالتشخيص والعلاج المبكر لعقيدات وأورام الغدة الدرقية. علاوة على ذلك ، تقدم الطريقة تحليلا كميا لميزة 3D التي لم يتم التحقيق فيها من أجل التدريج HT من قبل. مع اعتمادها على نطاق واسع ، لديها القدرة على توحيد وتجسيد إجراءات التشخيص بالموجات فوق الصوتية التي تعتمد حاليا على الخبرة. من خلال دمج إعادة بناء 3D المحمولة باليد ، والانصهار متعدد الوسائط ، وتحليل الميزات الكمية ، والتصور المرن في سير عمل مبسط ، تمثل هذه التقنية منخفضة التكلفة وسهلة الاستخدام قفزة قوية تشخيصيا من الموجات فوق الصوتية 2D التقليدية لتطوير فحص الغدة الدرقية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لمستشفى Sunsimiao التابع لجامعة بكين للطب الصيني. تم تجنيد المريض من قسم الغدة الدرقية ، مستشفى Sunsimiao. خضع المريض لفحص الموجات فوق الصوتية للغدة الدرقية وأعطى موافقة مستنيرة على الدراسة. في هذا التحقيق ، تم استخدام بيانات الموجات فوق الصوتية 4D التي تم الحصول عليها باستخدام جهاز محمول لإعادة بناء وجهات النظر الثلاثية للغدة الدرقية. علاوة على ذلك ، تم تحقيق تصوير دوبلر المتزامن في الوقت الفعلي. يتم سرد أدوات البرمجيات المستخدمة في هذا البحث في جدول المواد.
1. جمع البيانات وإعدادها
- باستخدام جهاز الموجات فوق الصوتية المحمول باليد ، ضع محول المصفوفة الخطي بشكل عرضي على رقبة المريض لتصوير الغدة الدرقية في المستوى المقطعي. حرك المسبار ببطء وثبات على طول الغدة الدرقية مع الحفاظ على اتصال المسبار وتوجيهه.
- احصل على سلسلة من الصور المستعرضة في الوضع B التي تصور مورفولوجيا الغدة الدرقية بمعدل إطارات يبلغ 33 هرتز.
- في الوقت نفسه ، قم بتطبيق دوبلر ملون للكشف عن تدفق الدم في الغدة والأوعية الدموية. المسح من قطبي الغدة الدرقية العلوي إلى السفلي لتغطية الغدة بأكملها. يتكون تسلسل التصوير الديناميكي الناتج من شرائح عرضية متتالية تشكل مجموعتين من بيانات 4D.
- تحميل وتصفح بيانات الموجات فوق الصوتية 4D B-mode
- انسخ جميع بيانات DICOM إلى دليل عمل مخصص.
ملاحظة: دليل العمل هو نفسه في كل من نظام التشغيل و MATLAB. اضغط على Enter بعد كتابة كل سطر لتشغيل الأمر في MATLAB. - قم باستيراد ملف بيانات الولايات المتحدة في الوضع B إلى MATLAB باستخدام وظيفة dicomread ، واستخدم وظيفة الحجم لعرض أبعاد البيانات.
- افتح MATLAB على الكمبيوتر.
- في نافذة الأوامر ، اكتب:
VB0 = ديكومريد ('fname.dcm');
حيث يمكن استبدال "fname.dcm" باسم الملف الفعلي لبيانات DICOM. سيقرأ هذا في ملف DICOM ويخزن بيانات الصورة في المتغير VB0. - لعرض حجم البيانات المحملة، اكتب:
الحجم (VB0) ،
ملاحظة: كانت أبعاد البيانات 4D المستوردة هنا 768 بكسل × 1024 بكسل × 3 × 601 طبقة. يتوافق 768 بكسل × 1024 بكسل × 3 مع صورة RGB قياسية ، حيث يتم تمثيل كل بكسل بثلاث قنوات بعمق 24 بت. تشير الطبقات 601 إلى إجمالي عدد الشرائح الممسوحة ضوئيا.
- قم باستدعاء الدالة US_B_Show لتحويل بيانات مصفوفة 4D إلى تسلسل فيديو مستمر بتدرج الرمادي ليتم تشغيله باستمرار لإجراء فحص مفصل (انظر الشكل 1).
- لتحويل مصفوفة بيانات الموجات فوق الصوتية 4D VB0 المستوردة في الخطوة 1.4.2.2 باستخدام وظيفة dicomread في ملفات DICOM إلى تسلسل فيديو بتدرج الرمادي يتم تشغيله باستمرار ، اتصل بالدالة US_B_Show عن طريق كتابة الأمر التالي في نافذة أوامر MATLAB:
US_B_Show(VB0)
حيث VB0 هو متغير مصفوفة 4D الذي يحتوي على بيانات الموجات فوق الصوتية المستوردة مسبقا.
- لتحويل مصفوفة بيانات الموجات فوق الصوتية 4D VB0 المستوردة في الخطوة 1.4.2.2 باستخدام وظيفة dicomread في ملفات DICOM إلى تسلسل فيديو بتدرج الرمادي يتم تشغيله باستمرار ، اتصل بالدالة US_B_Show عن طريق كتابة الأمر التالي في نافذة أوامر MATLAB:
- تعرض واجهة المستخدم الرسومية في الشكل 1 أزرار التشغيل للإيقاف المؤقت والتقديم والإرجاع وما إلى ذلك.
- اضغط على زر التشغيل لبدء تشغيل الفيديو المستمر لتسلسل الإطار. استخدم أيقونات أداة التحكم في الإيقاف المؤقت والتشغيل للتنقل المرن لأي إطار. استخدم أزرار التكبير / التصغير لتكبير الصور أو تصغيرها ديناميكيا أثناء التشغيل وزر التكبير الافتراضي لإعادة التعيين إلى عرض 1x الأصلي.
- انقر فوق الزر فحص قيم البكسل وحرك الماوس فوق منطقة لتراكب الشعيرات المتصالبة بإحداثيات البكسل وكثافتها للتحليل المترجم.
ملاحظة: تتيح عناصر التحكم التفاعلية هذه فحصا مرنا لخصائص بيانات الموجات فوق الصوتية عبر المكان والزمان.
- انسخ جميع بيانات DICOM إلى دليل عمل مخصص.
- تحميل وتصفح بيانات الموجات فوق الصوتية دوبلر الملونة 4D
- قم باستيراد ملف بيانات الموجات فوق الصوتية دوبلر الملون إلى MATLAB باستخدام وظيفة dicomread ، واستخدم وظيفة الحجم لعرض أبعاد البيانات.
ملاحظة: كانت أبعاد البيانات 4D المستوردة هنا 768 بكسل × 1024 بكسل × 3 × 331 طبقة. تتوافق 768 بكسل × 1024 بكسل × 3 مع صورة RGB قياسية ، مع تمثيل الأحمر والأزرق لتدفق الدم في اتجاهات مختلفة. تشير الطبقات ال 331 إلى إجمالي عدد الشرائح الممسوحة ضوئيا. - استخدم الدالة US_C_Show لتحويل بيانات مصفوفة 4D إلى تسلسل فيديو ملون مستمر ليتم تشغيله بشكل مستمر لإجراء فحص مفصل (انظر الشكل 2).
ملاحظة تحتوي واجهة المستخدم الرسومية في الشكل 2 على نفس مجموعة عناصر التحكم والعمليات التفاعلية كما هو موضح سابقا في الخطوة 1.4.4 للشكل 1.
- قم باستيراد ملف بيانات الموجات فوق الصوتية دوبلر الملون إلى MATLAB باستخدام وظيفة dicomread ، واستخدم وظيفة الحجم لعرض أبعاد البيانات.
2. مراقبة متزامنة للوضع B والموجات فوق الصوتية دوبلر الملونة
ملاحظة: تحتوي بيانات الموجات فوق الصوتية 4D B-Mode الموضحة في الشكل 1 وبيانات الموجات فوق الصوتية دوبلر الملونة 4D الموضحة في الشكل 2 على نفس الطوابع الزمنية المطلقة في البعد الرابع على طول المحور الزمني. يتم تسجيل هذا الحقل في بيانات تعريف DICOM ك FrameTimeVector. بناء على قيم الوقت في هذا الحقل ، يمكن مزامنة الشكل 1 والشكل 2 في الوقت الفعلي.
- بعد قراءة الملفين 4D باستخدام الأمر dicomread ، قم بتنفيذ الدالة Synchronize_B_C باستخدام المصفوفتين 4D كمدخلات.
ملاحظة: يوضح الشكل 3 الفيديو الناتج الذي لا يزال من الممكن تشغيله باستمرار. الفرق الآن هو أن بيانات الموجات فوق الصوتية 4D B-Mode وبيانات الموجات فوق الصوتية دوبلر الملونة 4D تتم مزامنتها في الوقت الفعلي داخل نفس إطارات الفيديو. تحتوي واجهة المستخدم الرسومية في الشكل 3 على نفس مجموعة عناصر التحكم والعمليات التفاعلية كما هو موضح سابقا في الخطوة 1.4.4 للشكل 1.
3. إعادة بناء ثلاثية متزامنة للغدة الدرقية
ملاحظة: لتمكين توطين أكثر دقة وقياس الآفات ، أجرت هذه الدراسة إعادة بناء ثلاثية المستويات للغدة الدرقية من بيانات الموجات فوق الصوتية 4D المكتسبة ، مع التفاعل في الوقت الفعلي. وهذا يسمح للأطباء بتحديد الآفات بسرعة وبدقة ، ووضع أساس متين للقياس الكمي اللاحق للمناطق المتضررة.
- اتصل بالدالة thyroid_triplanar باستخدام بيانات الموجات فوق الصوتية ذات الوضع B 4D من الشكل 1 كمدخلات لاشتقاق المستويات المتعامدة الثلاثة (الإكليلية والسهمية والمحورية) كما هو موضح في الشكل 4.
- يتيح تفاعل الشعيرات المتصالبة في الشكل 4 الفحص في الوقت الفعلي لأجزاء مختلفة من الغدة الدرقية. انقر واسحب مركز التقاطع لإجراء فحص 3D تعسفي لتشريح الغدة الدرقية الذي أعيد بناؤه من الموجات فوق الصوتية.
ملاحظة: تتيح واجهة المستخدم الرسومية في الشكل 4 أيضا ضبط نطاق كثافة التدرج الرمادي والتباين والسطوع لطرق العرض ثلاثية المستويات. - اضغط على زر الماوس الأيسر واسحبه فوق أي منطقة من الصور لتعديل مستويات السطوع والتباين في الوقت الفعلي. حرر زر الماوس لتأكيد التعديلات وإنهائها.
4. إعادة الإعمار الثلاثي المتزامن لمجال تدفق الدم 3D
ملاحظة: إعادة بناء وجهات النظر الثلاثية المتزامنة لمجال تدفق الدم 3D استنادا إلى بيانات الموجات فوق الصوتية دوبلر الملونة 4D مهم أيضا سريريا لتوصيف التهاب الغدة الدرقية هاشيموتو (HT).
- اتصل بالدالة thyroid_3D_blood باستخدام بيانات الموجات فوق الصوتية في وضع 4D C من الشكل 2 كمدخلات لاشتقاق المستويات المتعامدة الثلاثة (الإكليلية والسهمية والمحورية) كما هو موضح في الشكل 5.
- يتيح تفاعل الشعيرات المتصالبة في الشكل 5 الفحص في الوقت الفعلي لأجزاء مختلفة من الغدة الدرقية. انقر واسحب مركز التقاطع لإجراء فحص 3D تعسفي لتشريح الغدة الدرقية الذي أعيد بناؤه من الموجات فوق الصوتية.
ملاحظة: تتيح واجهة المستخدم الرسومية في الشكل 5 أيضا ضبط نطاق كثافة التدرج الرمادي والتباين والسطوع لطرق العرض ثلاثية المستويات. - اضغط على زر الماوس الأيسر واسحبه فوق أي منطقة من الصور لتعديل مستويات السطوع والتباين في الوقت الفعلي. حرر زر الماوس لتأكيد التعديلات وإنهائها.
5. تزامن وجهات النظر الثلاثية المستوى B وطرق العرض ثلاثية المستويات دوبلر الملونة
ملاحظة: بناء على المناظر ثلاثية المستويات الموضحة في الشكل 4 ، فإن مزامنة صور تدفق دوبلر الملونة المقابلة مع مواقع الآفة ستسهل بلا شك تشخيص وقياس التقدم المرضي في التهاب الغدة الدرقية هاشيموتو (HT).
- اسحب تفاعل التقاطع في الشكل 4 لتحديد موقع منطقة الاهتمام ، وقم بتنفيذ US_B2C للحصول على الموقع المقابل في طرق عرض دوبلر ثلاثية المستويات الملونة.
- اسحب تفاعل التقاطع في الشكل 5 لتحديد موقع منطقة الاهتمام ، وقم بتنفيذ US_C2B للحصول على الموقع المقابل في طرق العرض ثلاثية المستويات في الوضع B.
ملاحظة: يضع الشكل 6 أساسا متينا بالموجات فوق الصوتية للتوطين الدقيق والتشخيص النهائي لآفات التهاب الغدة الدرقية (HT) في هاشيموتو.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
كما هو موضح في واجهة المستخدم الرسومية (GUI) في الشكل 1 والشكل 2 ، يمكن التحقق من تسلسل المسح بالموجات فوق الصوتية بشكل مستمر. ومع ذلك ، يعتمد هذا الفحص ثنائي الأبعاد بشكل كبير على المعرفة التشريحية لأخصائي الغدة الدرقية لإعادة بناء موقع الآفة عقليا ، وهو ما يمثل تحديا للمبتدئين ويؤدي إلى نقص الاتساق الكمي. يدمج الشكل 3 التدرج الرمادي في الوضع B مع صور تدفق دوبلر الملونة لتمكين فحص أكثر استنارة على عمليات المسح 2D.
لتسهيل إجراء تقييم شامل وموثوق لاضطرابات الغدة الدرقية ، يوضح الشكل 4 التوزيع المكاني ثلاثي الأبعاد لشدة الوضع B ، بينما يعرض الشكل 5 خريطة الأوعية الدموية ثلاثية الأبعاد التي أعيد بناؤها من بيانات دوبلر الملونة. كما هو موضح في واجهة المستخدم الرسومية (الشكل 6) ، يتم تحقيق التصور المتزامن للمعلومات الهيكلية والوظيفية على طول ثلاث مستويات متعامدة. يمكن للأطباء فحص المقاطع العرضية متعددة المستويات لصور التدرج الرمادي للغدة الدرقية وصور تدفق الدم المقابلة باستمرار. يمكن أن يلعب هذا التكامل السلس للطرائق التكميلية دورا محوريا في تحديد وتحديد شدة أمراض الغدة الدرقية بدقة.
إذا كانت أحجام التدرج الرمادي ثلاثية الأبعاد وأحجام دوبلر الملونة ثلاثية الأبعاد هي في الأساس بيانات 4D تغطي الأبعاد المكانية والمرضية ، فإن ربط تفاعلها عبر التصورين الثلاثي المتزامن يمكن أن يمكن أخصائي الغدة الدرقية من تحديد الآفات بسرعة في مساحة 5D موحدة وتقديم تشخيصات دقيقة بناء على كثافة المفاصل وأنماط التدفق.
الشكل 1: حلقات فيديو الموجات فوق الصوتية المستعرضة في الوضع B. تظهر إطارات الوضع B المتتالية التي تم الحصول عليها عن طريق المسح العرضي المستمر مورفولوجيا الغدة الدرقية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: حلقات فيديو دوبلر بالموجات فوق الصوتية الملونة المستعرضة. تكشف إطارات دوبلر الملونة المتتالية التي تم الحصول عليها عن طريق المسح العرضي عن خصائص تدفق الدم لأنسجة الغدة الدرقية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: الوضع B المتزامن والموجات فوق الصوتية دوبلر. فيديو مدمج يعرض بشكل متزامن بنية الغدة الدرقية (التدرج الرمادي) وتدفق الدم (تراكب ملون). يصور تراكب دوبلر الملون اتجاه وسرعة التدفق باستخدام مقياس اللون الأحمر يشير إلى التدفق نحو محول الطاقة. يشير اللون الأزرق إلى التدفق بعيدا عن محول الطاقة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: مناظر ثلاثية المستويات مستخرجة من الموجات فوق الصوتية في الوضع B. إعادة بناء الطائرات الإكليلية والسهمية والمحورية المتعامدة من عمليات المسح الضوئي 4D B-mode باستخدام التصور ثلاثي المستويات. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: مناظر ثلاثية المستويات مستخرجة من الموجات فوق الصوتية دوبلر. إعادة بناء الطائرات الإكليلية والسهمية والمحورية المتعامدة من مسح دوبلر 4D لرسم خريطة لخصائص تدفق الدم لأنسجة الغدة الدرقية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6: مناظر ثلاثية المستويات متزامنة تدمج البيانات الهيكلية والأوعية الدموية. إعادة بناء متعددة المستويات مدمجة لمزامنة بيانات الوضع B ودوبلر لتمكين الفحص المورفولوجي والوظيفي المشترك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
الخطوات الحاسمة في البروتوكول
في حين أن الشكل 1 والشكل 2 لهما قيمة للفحص والتشخيص ، فإن تحديد موقع الآفة ووجهات النظر من وجهات نظر أخرى يتطلب خبرة خبير. لتشخيص التهاب الغدة الدرقية هاشيموتو (HT) ، تعد مزامنة الشكل 1 والشكل 2 في الوقت الفعلي خطوة مهمة وحاسمة. الخطوة 3.3 من البروتوكول هي إحدى الخطوات الرئيسية حيث ، كما هو موضح في الشكل 4 ، يمكن للطبيب المعالج أن يفحص بشكل تفاعلي المقاطع العرضية التعسفية لتشريح الغدة الدرقية ثلاثي الأبعاد. هذا أمر بالغ الأهمية لتوطين الآفات وتحديد مناطق الأنسجة غير الطبيعية. تقليديا ، يوفر المسح بالموجات فوق الصوتية المحمولة فقط وجهات نظر عرضية 2D. هذا يؤدي حتما إلى الإشراف على التفاصيل المرضية 3D بسبب البقع العمياء. وبالمثل ، فإن الخطوة 4.3 من البروتوكول تولد خريطة تدفق الدم ثلاثية الأبعاد ، وهو أمر بالغ الأهمية أيضا لتحديد مواقع الآفة. تعمل الخطوتان البروتوكوليتان 5.1 و 5.2 على مزامنة صور الغدة الدرقية الهيكلية والوظيفية ، وتزويد الأطباء بأدوات ذكية رقمية أكثر قوة لإدارة الحالات المعقدة.
التعديلات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها
في حالة حدوث قطع أثرية لإعادة الإعمار ، قد يكون مدى اكتساح الاستحواذ غير كاف. يمكن أن يؤدي تكرار المسح الضوئي بتغطية ممتدة إلى التغلب على هذا. يمكن أيضا ضبط معلمات مثل تباعد الشرائح وحجم البكسل.
حدود الطريقة
على الرغم من أن المسح بالموجات فوق الصوتية المحمولة يمكن أن يحصل على طوابع زمنية لمزامنة أوضاع مختلفة ، إلا أنه يفتقر إلى توطين مسبار 3D في الوقت الفعلي. وبالتالي ، يتم إعادة بناء الأبعاد المستعرضة فقط بدقة في نماذج الغدة الدرقية. القياسات الكمية على المستويات المستعرضة دقيقة حاليا ، في حين أن وجهات النظر الإكليلية والسهمية تساعد على التوطين المرضي ولكن لها مقاييس كمية غير موثوقة في الوقت الحاضر.
الأهمية فيما يتعلق بالأساليب الحالية
تعمل تقنية الموجات فوق الصوتية 5D هذه على تحسين المسح الضوئي 2D التقليدي من خلال تمكين الفحص الهيكلي متعدد المستويات جنبا إلى جنب مع رسم خرائط تدفق الدم في مساحة مرئية بانورامية. يتغلب على القيود مثل الاعتماد على المشغل ، والنقاط العمياء ، والغموض التشخيصي الذي يستمر في التصوير بالموجات فوق الصوتية 2D. يضع سير العمل المقترح أساسا قويا لتوحيد وتحويل الممارسات الحالية المعتمدة على الخبرة للتشخيص بالموجات فوق الصوتية لأمراض الغدة الدرقية.
التطبيقات المحتملة
يمكن تطبيق هذه الطريقة لتحديد وقياس عقيدات الغدة الدرقية والأورام والآفات الالتهابية بدقة مثل التهاب الغدة الدرقية هاشيموتو. يوفر لأخصائيي الأشعة والجراحين وجهات نظر بصرية محسنة لتقييم علم الأمراض. تتمتع هذه التقنية بإمكانات كبيرة للمساعدة في التشخيص وتخطيط العلاج والتوجيه الجراحي. بالإضافة إلى ذلك ، يخطط فريق الدراسة لدمج العلامات الكيميائية الحيوية مع خط أنابيب التحليل 5D هذا لتحقيق التشخيص الدقيق والقياس الكمي لأمراض الغدة الدرقية الذكاء الاصطناعي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الأداة البرمجية للقياس الكمي الدقيق لأمراض الغدة الدرقية ، المدرجة في جدول مواد هذه الدراسة باسم القياس الكمي الدقيق لأمراض الغدة الدرقية V1.0 ، هي نتاج شركة Beijing Intelligent Entropy Science and Technology Co.، Ltd. تنتمي حقوق الملكية الفكرية لأداة البرنامج هذه إلى الشركة. ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.
Acknowledgments
تلقى هذا المنشور دعما من خطة البحث والتطوير الرئيسية لمقاطعة شنشي: 2023-ZDLSF-56 وبناء فريق "عالم + مهندس" في مقاطعة شنشي: 2022KXJ-019.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- 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).
