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.

Este estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Hospital Sunsimiao, afiliado a la Universidad de Medicina China de Beijing. El paciente fue reclutado en el Departamento de Tiroides del Hospital Sunsimiao. El paciente se sometió a una ecografía tiroidea y dio su consentimiento informado para el estudio. En esta investigación, se utilizaron datos de ultrasonido 4D adquiridos con un dispositivo portátil para reconstruir las vistas triplanares de la glándula tiroides. Además, se lograron imágenes Doppler color sincrónicas en tiempo real. Las herramientas de software utilizadas en esta investigación se enumeran en la Tabla de Materiales.
1. Recopilación y preparación de datos
<ol><li>Con un dispositivo de ultrasonido portátil de mano, coloque el transductor de matriz lineal transversalmente en el cuello del paciente para obtener imágenes de la tiroides en el plano de la sección transversal. Deslice la sonda lenta y constantemente a lo largo de la tiroides mientras mantiene el contacto y la orientación de la sonda.</li>
	<li>Adquiera una secuencia de imágenes transversales en modo B que visualicen la morfología de la tiroides a una velocidad de fotogramas de 33 Hz.</li>
	<li>Al mismo tiempo, aplique Doppler color para detectar el flujo sanguíneo en la glándula y los vasos. Escanee desde los polos tiroideos superior e inferior para cubrir toda la glándula. La secuencia de imágenes dinámicas resultante comprende cortes transversales consecutivos que forman dos conjuntos de datos 4D.</li>
	<li>Carga y navegación de datos de ultrasonido 4D en modo B<ol><li>Copie todos los datos DICOM en un directorio de trabajo personalizado. NOTA: El directorio de trabajo es el mismo tanto en el sistema operativo como en MATLAB. Pulse Intro después de escribir cada línea para ejecutar el comando en MATLAB.</li>
		<li>Importe el archivo de datos de EE. UU. en modo B en MATLAB mediante la función dicomread y utilice la función size para ver las dimensiones de los datos.<ol><li>Abra MATLAB en el equipo.</li>
			<li>En la ventana Comando , escriba: VB0 = dicomread('fname.dcm'); Donde 'fname.dcm' podría ser reemplazado por el nombre de archivo real de los datos DICOM. Esto leerá el archivo DICOM y almacenará los datos de la imagen en la variable VB0.</li>
			<li>Para ver el tamaño de los datos cargados, escriba: tamaño (VB0), NOTA: Los datos 4D importados aquí tenían dimensiones de 768 píxeles x 1024 píxeles x 3 x 601 capas. Los 768 píxeles x 1024 píxeles x 3 corresponden a una imagen RGB estándar, donde cada píxel está representado por tres canales con una profundidad de 24 bits. Las 601 capas indican el número total de sectores escaneados.</li>
		</ol></li>
		<li>Llame a la función US_B_Show para convertir los datos de la matriz 4D en una secuencia de vídeo continua en escala de grises que se reproducirá continuamente para un examen detallado (ver Figura 1).<ol><li>Para convertir esta matriz de datos de ultrasonido 4D VB0 importada en el paso 1.4.2.2 utilizando la función dicomread de los archivos DICOM en una secuencia de vídeo en escala de grises que se reproduzca continuamente, llame a la función US_B_Show escribiendo el siguiente comando en la ventana de comandos de MATLAB: US_B_Show(VB0) Donde VB0 es la variable de matriz 4D que contiene los datos de ultrasonido importados previamente.</li>
		</ol></li>
		<li>La interfaz gráfica de usuario de la Figura 1 muestra los botones de reproducción para pausar, avanzar, rebobinar, etc.<ol><li>Pulse el botón de reproducción para iniciar la reproducción continua de vídeo de la secuencia de fotogramas. Utilice los iconos de las herramientas de control de pausa y reproducción para una navegación flexible de cualquier fotograma. Utilice los botones de acercamiento/alejamiento para ampliar o minimizar dinámicamente las imágenes durante la reproducción y el botón de zoom predeterminado para restablecer la vista original de 1x.</li>
			<li>Haga clic en el botón inspeccionar valores de píxel y mueva el ratón sobre una región para superponer puntos de mira con coordenadas e intensidades de píxeles para un análisis localizado. NOTA: Estos controles interactivos permiten una inspección flexible de las características de los datos de ultrasonido tanto en el espacio como en el tiempo.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Carga y navegación de datos de ultrasonido Doppler color 4D<ol><li>Importe el archivo de datos de ultrasonido Doppler en color a MATLAB mediante la función dicomread y utilice la función size para ver las dimensiones de los datos. NOTA: Los datos 4D importados aquí tenían dimensiones de 768 píxeles x 1024 píxeles x 3 x 331 capas. Los 768 píxeles x 1024 píxeles x 3 corresponden a una imagen RGB estándar, donde el rojo y el azul representan el flujo sanguíneo en diferentes direcciones. Las 331 capas indican el número total de sectores escaneados.</li>
		<li>Utilice la función US_C_Show para convertir los datos de la matriz 4D en una secuencia de vídeo en color continua que se reproducirá continuamente para un examen detallado (véase la Figura 2). NOTA: La interfaz gráfica de usuario de la Figura 2 tiene el mismo conjunto de controles y operaciones interactivos que se describe anteriormente en el paso 1.4.4 de la Figura 1.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Observación sincrónica de la ecografía Doppler en modo B y color
NOTA: Los datos de ultrasonido 4D en modo B que se muestran en la Figura 1 y los datos de ultrasonido Doppler color 4D que se muestran en la Figura 2 contienen las mismas marcas de tiempo absolutas en la cuarta dimensión a lo largo del eje temporal. Este campo se registra en los metadatos DICOM como FrameTimeVector. Sobre la base de los valores de tiempo en este campo, la Figura 1 y la Figura 2 se pueden sincronizar en tiempo real.
<ol><li>Después de leer los dos archivos 4D usando el comando dicomread , ejecute la función Synchronize_B_C con las dos matrices 4D como entradas. NOTA: En la Figura 3 se muestra el vídeo resultante que aún se puede reproducir de forma continua. La diferencia ahora es que los datos de ultrasonido 4D B-Mode y los datos de ultrasonido Doppler color 4D se sincronizan en tiempo real dentro de los mismos fotogramas de video. La interfaz gráfica de usuario de la Figura 3 tiene el mismo conjunto de controles y operaciones interactivos que se describió anteriormente en el paso 1.4.4 de la Figura 1.</li>
</ol>3. Reconstrucción triplanar sincrónica para tiroides
NOTA: Para permitir una localización y cuantificación más precisas de las lesiones, este estudio realizó una reconstrucción triplanar de la glándula tiroides a partir de los datos de ultrasonido 4D adquiridos, con interactividad en tiempo real. Esto permite a los médicos identificar las lesiones de forma rápida y precisa, sentando una base sólida para la posterior cuantificación de las regiones afectadas.
<ol><li>Llame a la función thyroid_triplanar con los datos de ultrasonido en modo B 4D de la Figura 1 como entrada para derivar los tres planos ortogonales (coronal, sagital y axial) como se muestra en la Figura 4.</li>
	<li>La interacción de la cruz en la Figura 4 permite la inspección en tiempo real de diferentes partes de la glándula tiroides. Haga clic y arrastre el centro de la cruz para realizar un examen arbitrario en 3D de la anatomía de la tiroides reconstruida a partir de una ecografía. NOTA: La interfaz gráfica de usuario de la Figura 4 también permite ajustar el rango de intensidad de la escala de grises, el contraste y el brillo de las vistas triplanares.</li>
	<li>Pulse y arrastre el botón izquierdo del ratón sobre cualquier región de las imágenes para modificar en tiempo real los niveles de brillo y contraste . Suelte el botón del ratón para confirmar y finalizar los ajustes.</li>
</ol>4. Reconstrucción triplanar sincrónica para el campo de flujo sanguíneo 3D
NOTA: La reconstrucción de las vistas triplanares sincrónicas para el campo de flujo sanguíneo 3D basada en los datos de ultrasonido Doppler color 4D también es clínicamente importante para caracterizar la tiroiditis de Hashimoto (HTA).
<ol><li>Llame a la función thyroid_3D_blood con los datos de ultrasonido en modo C 4D de la Figura 2 como entrada para derivar los tres planos ortogonales (coronal, sagital y axial) como se muestra en la Figura 5.</li>
	<li>La interacción en forma de cruz de la Figura 5 permite la inspección en tiempo real de diferentes partes de la glándula tiroides. Haga clic y arrastre el centro de la cruz para realizar un examen arbitrario en 3D de la anatomía de la tiroides reconstruida a partir de una ecografía. NOTA: La interfaz gráfica de usuario de la Figura 5 también permite ajustar el rango de intensidad de la escala de grises, el contraste y el brillo de las vistas triplanares.</li>
	<li>Pulse y arrastre el botón izquierdo del ratón sobre cualquier región de las imágenes para modificar en tiempo real los niveles de brillo y contraste . Suelte el botón del ratón para confirmar y finalizar los ajustes.</li>
</ol>5. Sincronización de vistas triplanares en modo B y vistas triplanares Doppler color
NOTA: Sobre la base de las vistas triplanares mostradas en la Figura 4, la sincronización de las imágenes de flujo Doppler color correspondientes a las ubicaciones de la lesión facilitaría sin duda el diagnóstico y la cuantificación de la progresión patológica en la tiroiditis de Hashimoto (HTA).
<ol><li>Arrastre la interacción en forma de cruz de la Figura 4 para localizar la región de interés y ejecute US_B2C para obtener la ubicación correspondiente en las vistas triplanares Doppler en color.</li>
	<li>Arrastre la interacción de la cruz de la Figura 5 para localizar la región de interés y ejecute US_C2B para obtener la ubicación correspondiente en las vistas triplanares del modo B. NOTA: La Figura 6 sienta una base ultrasonográfica sólida para la localización precisa y el diagnóstico definitivo de las lesiones de tiroiditis de Hashimoto (HTA).</li>
</ol>

Visualización sincrónica de la información estructural y funcional de la tiroides

<ol>
	<li>Ragusa, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hashimotos'+thyroiditis:+Epidemiology,+pathogenesis,+clinic+and+therapy.">Hashimotos' thyroiditis: Epidemiology, pathogenesis, clinic and therapy.</a> Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 33 (6), 101367 (2019).</li><li>Ralli, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hashimoto's+thyroiditis:+An+update+on+pathogenic+mechanisms,+diagnostic+protocols,+therapeutic+strategies,+and+potential+malignant+transformation.">Hashimoto's thyroiditis: An update on pathogenic mechanisms, diagnostic protocols, therapeutic strategies, and potential malignant transformation.</a> Autoimmun Rev. 19 (10), 102649 (2020).</li><li>Soh, S., Aw, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+testing+in+thyroid+conditions+-+pitfalls+and+clinical+utility.">Laboratory testing in thyroid conditions - pitfalls and clinical utility.</a> Ann Lab Med. 39 (1), 3-13 (2019).</li><li>Cansu, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnostic+value+of+3D+power+Doppler+ultrasound+in+the+characterization+of+thyroid+nodules.">Diagnostic value of 3D power Doppler ultrasound in the characterization of thyroid nodules.</a> Turk J Med Sci. 49, 723-729 (2019).</li><li>Haugen, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Thyroid. 26 (1), 1-133 (2016).</li><li>Acharya, U. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnosis+of+Hashimoto's+thyroiditis+in+ultrasound+using+tissue+characterization+and+pixel+classification.">Diagnosis of Hashimoto's thyroiditis in ultrasound using tissue characterization and pixel classification.</a> Proc Inst Mech Eng H. 227 (7), 788-798 (2013).</li><li>Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+learning+to+diagnose+Hashimoto's+thyroiditis+from+sonographic+images.">Deep learning to diagnose Hashimoto's thyroiditis from sonographic images.</a> Nat Commun. 13 (1), 3759 (2022).</li><li>Huang, J., Zhao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+diagnosis+progress+of+ultrasound+imaging+technology+in+thyroid+diffuse+diseases.">Quantitative diagnosis progress of ultrasound imaging technology in thyroid diffuse diseases.</a> Diagnostics. 13 (4), 700 (2023).</li><li>Gasic, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+low+vitamin+D+levels+with+Hashimoto+thyroiditis.">Relationship between low vitamin D levels with Hashimoto thyroiditis.</a> Srp Arh Celok Lek. 151 (5-6), 296-301 (2023).</li><li>Sultan, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+3D+ultrasound+reliable+for+the+evaluation+of+carotid+disease?+A+systematic+review+and+meta-analysis.">Is 3D ultrasound reliable for the evaluation of carotid disease? A systematic review and meta-analysis.</a> Med Ultrason. 25 (2), 216-223 (2023).</li><li>Arsenescu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Sensors. 23 (5), 2806 (2023).</li><li>Kr&#246;nke, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracked+3D+ultrasound+and+deep+neural+network-based+thyroid+segmentation+reduce+interobserver+variability+in+thyroid+volumetry.">Tracked 3D ultrasound and deep neural network-based thyroid segmentation reduce interobserver variability in thyroid volumetry.</a> PLoS One. 17 (7), e0268550 (2022).</li><li>Hazem, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+shear+wave+elastography+in+the+evaluation+of+diffuse+thyroid+diseases+in+children+and+adolescents.">Reliability of shear wave elastography in the evaluation of diffuse thyroid diseases in children and adolescents.</a> Eur J Radiol. 143, 109942 (2021).</li><li>Herickhoff, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+volumetric+ultrasound+by+augmentation+of+2D+systems:+design+and+prototype.">Low-cost volumetric ultrasound by augmentation of 2D systems: design and prototype.</a> Ultrasound Imaging. 40 (1), 35-48 (2017).</li><li>Seifert, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+thyroid+volume+determination+by+stitched+3D-ultrasound+data+sets+in+patients+with+structural+thyroid+disease.">Optimization of thyroid volume determination by stitched 3D-ultrasound data sets in patients with structural thyroid disease.</a> Biomedicines. 11 (2), 381 (2023).</li></ol>

La herramienta de software para la cuantificación de precisión de la enfermedad de la tiroides, que figura en la Tabla de Materiales de este estudio como Cuantificación de Precisión de la Enfermedad de la Tiroides V1.0, es un producto de Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co., Ltd. Los derechos de propiedad intelectual de esta herramienta de software pertenecen a la empresa. Los autores no tienen conflictos de intereses que declarar.

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...

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.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>MathWorks&#160;</td>
			<td>2023B</td>
			<td>Computing and visualization&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tools for Thyroid Disease Precision Quantification</td>
			<td>Intelligent Entropy</td>
			<td>Thyroid-3D V1.0</td>
			<td>Beijing Intelligent Entropy Science &#38; Technology Co Ltd. 
			Modeling for Thyroid Disease</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synchronous triplanar reconstruction integrated with color doppler mapping for precise and rapid localization of thyroid lesions

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.

Hashimoto's thyroiditis (HT), the most frequent autoimmune thyroid disorder (AITD), is the leading cause of hypothyroidism in iodine-sufficient areas of the world1. It is characterized by lymphocytic infiltration and autoantibodies against thyroid antigens, leading to the destruction of thyroid architecture and hypothyroidism2. Staging of HT aims to assess the severity and guide treatment decisions. It relies on a combination of biochemical markers such as thyroid stimulating hormone (TSH) and thyroid autoantibodies3, as well as ultrasonographic features visible on thyroid ultrasound4,5,6.
On ultrasound examination, HT demonstrates characteristic findings, including diffusely decreased echogenicity, heterogeneous echotexture, micronodularity, and increased blood flow on color Doppler6,7. However, conventional two-dimensional (2D) grayscale ultrasound lacks quantitative methods for systematically analyzing these features for HT staging8. The assessment of vascularity changes is also limited to qualitative visual inspection in 2D mode. The complex three-dimensional (3D) architecture of the thyroid gland further hampers thorough evaluation using conventional 2D slicing9,10. These factors lead to imaging blind spots and misinterpretation, resulting in low sensitivity and specificity, especially for less experienced practitioners11,12.
Conventional handheld ultrasound scanning integrates real-time acquisition and diagnosis. This coupled workflow reliance increases the likelihood of oversight errors during scanning. The lack of spatial localization and tracking also makes lesion identification and monitoring imprecise12,13. Dedicated 3D ultrasound systems have emerged to address these limitations and have shown promising results14,15. However, most 3D ultrasound technologies require complex mechanical scanning mechanisms and specialized transducers, leading to high costs and barriers to adoption.
To overcome the limitations of conventional 2D and 3D ultrasound techniques, this study proposes a novel 3D reconstruction and visualization solution tailored for thyroid examination. Using widely available handheld ultrasound, multiple 2D sweeps are first acquired to scan the entire thyroid gland. 3D volumetric reconstruction is then realized by spatial registration and fusion of the 2D sequences. Concurrently, color Doppler frames are coregistered to create vascularity maps visualizing blood flow changes. The reconstructed 3D grayscale volumes and colored vascularity maps are finally integrated into a single platform, enabling synchronized multi-planar visualization and combined structural-functional inspection.
This proposed 3D fusion technique provides a systematic and comprehensive evaluation of the complex thyroid morphology from different aspects. By minimizing blind spots and enabling global overview, it could help improve diagnostic accuracy and reduce oversight errors, especially benefiting novice practitioners. The multi-modal visualization also facilitates rapid and precise localization of lesions, holding promise for early diagnosis and treatment of thyroid nodules and tumors. Moreover, the method introduces quantitative 3D feature analysis which has not been investigated for HT staging before. With wide adoption, it has the potential to standardize and objectify the currently experience-dependent ultrasound diagnosis procedures. By synergistically integrating handheld 3D reconstruction, multi-modal fusion, quantitative feature analysis, and flexible visualization into a streamlined workflow, this low-cost, easy-to-use technique represents a diagnostically powerful leap from conventional 2D ultrasound for advancing thyroid examination.

Autor destacado: Integración de las imágenes de ultrasonido con marcadores bioquímicos para el diagnóstico de enfermedades tiroideas

Reconstrucción triplanar sincrónica integrada con mapeo Doppler color para una localización precisa y rápida de lesiones tiroideas

Como se muestra en la interfaz gráfica de usuario (GUI) de la Figura 1 y la Figura 2, la secuencia de ecografía se puede comprobar continuamente. Sin embargo, este examen bidimensional se basa en gran medida en el conocimiento anatómico del tiroidólogo para reconstruir mentalmente la ubicación de la lesión, lo cual es un desafío para los principiantes y da como resultado una falta de consistencia cuantitativa. La Figu...

Watch this Scientific Journal Video about Integrating Ultrasound Imaging with Biochemical Markers for Thyroid Disease Diagnosis at JoVE.com

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.

This paper proposes a novel thyroid examination technique based on five-dimensional (5D) synchronous reconstruction of ultrasound data. The raw temporal ...

El alcance de nuestra investigación se centra en el diagnóstico preciso y cuantitativo de la enfermedad de la tiroides, explorando específicamente cómo se pueden cuantificar con precisión los diferentes estados de la enfermedad. En la actualidad, el diagnóstico por fusión de las imágenes ecográficas y los marcadores bioquímicos sólidos se está utilizando para avanzar en la investigación en nuestro campo. Hemos establecido hallazgos significativos en nuestro campo mediante la sincronización de la ecografía y la ecografía Doppler color en el espacio 3D para diagnosticar indicadores de imagen sólida e integrarlos con indicadores bioquímicos.Con nuestro protocolo, estamos abordando la brecha de investigación mediante la utilización de dispositivos portátiles de ultrasonido de mano para lograr la observación panorámica y el diagnóstico de las vistas triplanares de las imágenes de ultrasonido sólido. Nuestro protocolo ofrece la ventaja de una alta rentabilidad y un diagnóstico completo y preciso en comparación con otras técnicas.

synchronous-triplanar-reconstruction-integrated-with-color-doppler

Research

JoVE Journal

Medicine

Synchronous Triplanar Reconstruction Integrated with Color Doppler Mapping for Precise and Rapid Localization of Thyroid Lesions

371 vistas.  Beijing University of Chinese Medicine. El alcance de nuestra investigación se centra en el diagnóstico preciso y cuantitativo de la enfermedad de la tiroides, explorando específicamente cómo se pueden cuantificar con precisión los diferentes estados de la enfermedad. En la actualidad, el diagnóstico por fusión de las imágenes ecográficas y los marcadores bioquímicos sólidos se está utilizando para avanzar en la investigación en nuestro campo. Hemos establecido hallazgos significativos en nuestro campo mediante la sinc...

Video: Autor destacado: Integración de las imágenes de ultrasonido con marcadores bioquímicos para el diagnóstico de enfermedades tiroideas

This paper proposes a novel thyroid examination technique based on five-dimensional (5D) synchronous reconstruction of ultrasound data. The raw temporal sequences are reconstructed into 3D volumetric data reflecting anatomical structure. Triplanar visualization from three orthogonal planes is realized to provide a systematic inspection of the entire gland. Color Doppler imaging is integrated into each triplanar slice to map vascularity changes. This multi-modal fusion enables synchronous display of structural, functional, and blood flow information in the reconstructed 5D space. Compared to conventional scanning, this technique offers the benefits of flexible offline diagnosis, reduced dependency on scanning, enhanced intuitive interpretation, and comprehensive multi-aspect evaluation. By minimizing oversight errors, it could improve diagnostic accuracy, especially for novice practitioners. The proposed 5D fusion method allows rapid and precise localization of lesions for early detection. Future work will explore integration with biochemical markers to further improve diagnostic precision. The technique has considerable clinical value for advancing thyroid examination.

Here we present a 5D ultrasound technique combining multi-planar 3D reconstruction and color Doppler fusion, which enables synchronous visualization of thyroid structural and functional information. By minimizing blind spots, this method allows rapid, precise localization of lesions to improve diagnostic accuracy, especially benefiting novice practitioners.

Investigación

Medicina

Importing and Visualizing 4D B-Mode and Color Doppler Ultrasound Data of Thyroid Morphology in MATLAB

Importación y visualización de datos de ultrasonido Doppler color y modo B 4D de morfología tiroidea en MATLAB

Integrated Synchronization and Triplanar Reconstruction of 4D B-Mode and Color Doppler Thyroid Ultrasound Data for Localization of Thyroid Lesions

Sincronización integrada y reconstrucción triplanar de datos de ultrasonido tiroideo Doppler color y modo B 4D para la localización de lesiones tiroideas