Cette publication a reçu le soutien du plan de recherche et de développement clé de la province du Shaanxi : 2023-ZDLSF-56 et de la construction de l’équipe provinciale du Shaanxi « Scientifique + ingénieur » : 2022KXJ-019.

Cette étude a été approuvée par le comité d’examen institutionnel de l’hôpital Sunsimiao affilié à l’Université de médecine chinoise de Pékin. Le patient a été recruté au département de la thyroïde de l’hôpital Sunsimiao. Le patient a subi une échographie thyroïdienne et a donné son consentement éclairé à l’étude. Dans cette étude, des données échographiques 4D acquises à l’aide d’un appareil portatif ont été utilisées pour reconstruire des vues triplanaires de la glande thyroïde. De plus, l’imagerie Doppler couleur synchrone en temps réel a été réalisée. Les outils logiciels utilisés dans cette recherche sont énumérés dans la table des matières.
1. Collecte et préparation des données
<ol><li>À l’aide d’un appareil à ultrasons portatif, placez le transducteur linéaire transversalement sur le cou du patient pour imager la thyroïde dans le plan transversal. Faites glisser la sonde lentement et régulièrement le long de la thyroïde tout en maintenant le contact et l’orientation de la sonde.</li>
	<li>Acquérir une séquence d’images transversales en mode B visualisant la morphologie de la thyroïde à une fréquence d’images de 33 Hz.</li>
	<li>En même temps, appliquez un Doppler couleur pour détecter le flux sanguin dans la glande et les vaisseaux. Scanner des pôles thyroïdiens supérieur à inférieur pour couvrir toute la glande. La séquence d’imagerie dynamique qui en résulte comprend des coupes transversales consécutives qui forment deux ensembles de données 4D.</li>
	<li>Chargement et navigation des données échographiques 4D en mode B<ol><li>Copiez toutes les données DICOM dans un répertoire de travail personnalisé. REMARQUE : le répertoire de travail est le même dans le système d’exploitation et dans MATLAB. Appuyez sur Entrée après avoir tapé chaque ligne pour exécuter la commande dans MATLAB.</li>
		<li>Importez le fichier de données US en mode B dans MATLAB à l’aide de la fonction dicomread et utilisez la fonction size pour afficher les dimensions des données.<ol><li>Ouvrez MATLAB sur l’ordinateur.</li>
			<li>Dans la fenêtre Commande , tapez : VB0 = dicomread('fname.dcm') ; Où 'fname.dcm' pourrait être remplacé par le nom de fichier réel des données DICOM. Celui-ci lira le fichier DICOM et stockera les données d’image dans la variable VB0.</li>
			<li>Pour afficher la taille des données chargées, tapez : taille(VB0), REMARQUE : Les données 4D importées ici avaient des dimensions de 768 pixels x 1024 pixels x 3 x 601 couches. Les 768 pixels x 1024 pixels x 3 correspondent à une image RVB standard, où chaque pixel est représenté par trois canaux avec une profondeur de 24 bits. Les couches 601 indiquent le nombre total de tranches numérisées.</li>
		</ol></li>
		<li>Appelez la fonction US_B_Show pour convertir les données de la matrice 4D en une séquence vidéo continue en niveaux de gris à lire en continu pour un examen détaillé (voir Figure 1).<ol><li>Pour convertir cette matrice de données échographiques 4D VB0 importée à l’étape 1.4.2.2 à l’aide de la fonction dicomread des fichiers DICOM en une séquence vidéo en niveaux de gris en lecture continue, appelez la fonction US_B_Show en tapant la commande suivante dans la fenêtre de commande MATLAB : US_B_Show(VB0) Où VB0 est la variable matricielle 4D contenant les données échographiques importées précédemment.</li>
		</ol></li>
		<li>L’interface graphique de la figure 1 affiche les boutons de lecture pour mettre en pause, avancer, rembobiner, etc.<ol><li>Appuyez sur le bouton de lecture pour lancer la lecture vidéo continue de la séquence d’images. Utilisez les icônes des outils de contrôle de pause et de lecture pour une navigation flexible de n’importe quelle image. Utilisez les boutons de zoom avant/arrière pour agrandir ou réduire dynamiquement les images pendant la lecture et le bouton de zoom par défaut pour réinitialiser la vue 1x d’origine.</li>
			<li>Cliquez sur le bouton Inspecter les valeurs des pixels et déplacez la souris sur une région pour superposer le réticule avec les coordonnées et les intensités des pixels pour une analyse localisée. REMARQUE : Ces commandes interactives permettent une inspection flexible des caractéristiques des données échographiques dans l’espace et dans le temps.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Chargement et navigation des données d’échographie Doppler couleur 4D<ol><li>Importez le fichier de données d’échographie Doppler couleur dans MATLAB à l’aide de la fonction dicomread et utilisez la fonction de taille pour afficher les dimensions des données. REMARQUE : Les données 4D importées ici avaient des dimensions de 768 pixels x 1024 pixels x 3 x 331 calques. Les 768 pixels x 1024 pixels x 3 correspondent à une image RVB standard, le rouge et le bleu représentant le flux sanguin dans différentes directions. Les 331 couches indiquent le nombre total de tranches numérisées.</li>
		<li>Utilisez la fonction US_C_Show pour convertir les données de la matrice 4D en une séquence vidéo couleur continue à lire en continu pour un examen détaillé (voir Figure 2). REMARQUE L’interface graphique de la figure 2 comporte le même ensemble de commandes et d’opérations interactives que celles décrites précédemment à l’étape 1.4.4 de la figure 1.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Observation synchrone de l’échographie Doppler en mode B et couleur
REMARQUE : Les données d’échographie 4D en mode B illustrées à la figure 1 et les données d’échographie Doppler couleur 4D illustrées à la figure 2 contiennent les mêmes horodatages absolus dans la quatrième dimension le long de l’axe temporel. Ce champ est enregistré dans les métadonnées DICOM en tant que FrameTimeVector. Sur la base des valeurs temporelles de ce champ, les figures 1 et 2 peuvent être synchronisées en temps réel.
<ol><li>Après avoir lu les deux fichiers 4D à l’aide de la commande dicomread , exécutez la fonction Synchronize_B_C avec les deux matrices 4D en entrée. REMARQUE : la figure 3 montre la vidéo résultante qui peut encore être lue en continu. La différence est maintenant que les données d’échographie 4D en mode B et les données d’échographie Doppler couleur 4D sont synchronisées en temps réel dans les mêmes images vidéo. L’interface graphique de la figure 3 comporte le même ensemble de commandes et d’opérations interactives que celles décrites précédemment à l’étape 1.4.4 de la figure 1.</li>
</ol>3. Reconstruction triplanaire synchrone de la thyroïde
REMARQUE : Pour permettre une localisation et une quantification plus précises des lésions, cette étude a effectué une reconstruction triplanaire de la glande thyroïde à partir des données échographiques 4D acquises, avec une interactivité en temps réel. Cela permet aux cliniciens de localiser rapidement et précisément les lésions, jetant ainsi une base solide pour la quantification ultérieure des régions touchées.
<ol><li>Appelez la fonction thyroid_triplanar avec les données échographiques 4D en mode B de la figure 1 en entrée pour dériver les trois plans orthogonaux (coronal, sagittal et axial) comme illustré à la figure 4.</li>
	<li>L’interaction en forme de réticule de la figure 4 permet une inspection en temps réel de différentes parties de la glande thyroïde. Cliquez et faites glisser le centre du réticule pour un examen 3D arbitraire de l’anatomie thyroïdienne reconstruite à partir d’une échographie. REMARQUE : L’interface graphique de la Figure 4 permet également de régler la plage d’intensité des niveaux de gris, le contraste et la luminosité des vues triplanaires.</li>
	<li>Appuyez et faites glisser le bouton gauche de la souris sur n’importe quelle région des images pour modifier en temps réel les niveaux de luminosité et de contraste . Relâchez le bouton de la souris pour confirmer et finaliser les réglages.</li>
</ol>4. Reconstruction triplanaire synchrone pour le champ de flux sanguin 3D
REMARQUE : La reconstruction des vues triplanaires synchrones pour le champ de flux sanguin 3D sur la base des données d’échographie Doppler couleur 4D est également cliniquement importante pour caractériser la thyroïdite de Hashimoto (HT).
<ol><li>Appelez la fonction thyroid_3D_blood avec les données échographiques 4D en mode C de la figure 2 en entrée pour dériver les trois plans orthogonaux (coronal, sagittal et axial) comme illustré à la figure 5.</li>
	<li>L’interaction en forme de réticule de la figure 5 permet d’inspecter en temps réel différentes parties de la glande thyroïde. Cliquez et faites glisser le centre du réticule pour un examen 3D arbitraire de l’anatomie thyroïdienne reconstruite à partir d’une échographie. REMARQUE : l’interface graphique de la Figure 5 permet également de régler la plage d’intensité des niveaux de gris, le contraste et la luminosité des vues triplanaires.</li>
	<li>Appuyez et faites glisser le bouton gauche de la souris sur n’importe quelle région des images pour modifier en temps réel les niveaux de luminosité et de contraste . Relâchez le bouton de la souris pour confirmer et finaliser les réglages.</li>
</ol>5. Synchronisation des vues triplanaires en mode B et des vues triplanaires Doppler couleur
NOTE : En s’appuyant sur les vues triplanaires présentées à la figure 4, la synchronisation des images de flux Doppler couleur correspondantes aux emplacements des lésions faciliterait sans aucun doute le diagnostic et la quantification de la progression pathologique de la thyroïdite de Hashimoto (HT).
<ol><li>Faites glisser l’interaction en forme de croix dans la figure 4 pour localiser la région d’intérêt et exécutez-US_B2C pour obtenir l’emplacement correspondant dans les vues triplanaires Doppler couleur. </li>
	<li>Faites glisser l’interaction en forme de croix dans la figure 5 pour localiser la région d’intérêt et exécutez-US_C2B pour obtenir l’emplacement correspondant dans les vues triplanaires en mode B. REMARQUE : La figure 6 pose une base échographique solide pour la localisation précise et le diagnostic définitif des lésions de thyroïdite de Hashimoto (HT).</li>
</ol>

Visualisation synchrone des informations structurelles et fonctionnelles de la thyroïde

<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>

L’outil logiciel de quantification de précision des maladies thyroïdiennes, répertorié dans la table des matériaux de cette étude sous le nom de Thyroid Disease Precision Quantification V1.0, est un produit de Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co., Ltd. Les droits de propriété intellectuelle de cet outil logiciel appartiennent à l’entreprise. Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.

Étapes critiques du protocole Bien que les figures 1 et 2 soient utiles pour l’inspection et le diagnostic, la détermination de l’emplacement et des vues des lésions sous d’autres angles nécessite une expérience spécialisée. Pour le diagnostic de la thyroïdite de Hashimoto (HT), la synchronisation de la figure 1 et de la figure 2 en temps réel est également une étape...

La thyroïdite de Hashimoto (HT), la maladie thyroïdienne auto-immune (AITD) la plus fréquente, est la principale cause d’hypothyroïdie dans les régions du monde riches en iode1. Elle se caractérise par une infiltration lymphocytaire et des auto-anticorps contre les antigènes thyroïdiens, entraînant la destruction de l’architecture thyroïdienne et l’hypothyroïdie2. La stadification de l’HT vise à évaluer la gravité et à guider les décisions de traitement. Elle repose sur une combinaison de marqueurs biochimiques tels que la thyréostimuline (TSH) et les auto-anticorps thyroïdiens3, ainsi que sur des caractéristiques échographiques visibles à l’échographie thyroïdienne 4,5,6.
À l’échographie, l’HT présente des résultats caractéristiques, notamment une diminution diffuse de l’échogénicité, une échotexture hétérogène, une micronodularité et une augmentation du flux sanguin sur le Doppler couleur 6,7. Cependant, l’échographie bidimensionnelle (2D) conventionnelle en niveaux de gris manque de méthodes quantitatives pour analyser systématiquement ces caractéristiques pour la stadification HT8. L’évaluation des changements de vascularisation est également limitée à une inspection visuelle qualitative en mode 2D. L’architecture tridimensionnelle (3D) complexe de la glande thyroïde entrave encore une évaluation approfondie à l’aide du tranchage 2D conventionnel 9,10. Ces facteurs conduisent à des angles morts d’imagerie et à une mauvaise interprétation, entraînant une faible sensibilité et spécificité, en particulier pour les praticiens moins expérimentés11,12.
L’échographie portable conventionnelle intègre l’acquisition et le diagnostic en temps réel. Cette dépendance couplée au flux de travail augmente la probabilité d’erreurs de surveillance lors de la numérisation. L’absence de localisation spatiale et de suivi rend également l’identification et le suivi des lésions imprécis12,13. Des systèmes d’échographie 3D dédiés ont vu le jour pour remédier à ces limites et ont montré des résultats prometteurs14,15. Cependant, la plupart des technologies d’échographie 3D nécessitent des mécanismes de balayage mécaniques complexes et des transducteurs spécialisés, ce qui entraîne des coûts élevés et des obstacles à l’adoption.
Pour surmonter les limites des techniques d’échographie 2D et 3D conventionnelles, cette étude propose une nouvelle solution de reconstruction et de visualisation 3D adaptée à l’examen de la thyroïde. À l’aide d’une échographie portable largement disponible, plusieurs balayages 2D sont d’abord acquis pour scanner l’ensemble de la glande thyroïde. La reconstruction volumétrique 3D est ensuite réalisée par recalage spatial et fusion des séquences 2D. Parallèlement, des trames Doppler couleur sont coenregistrées pour créer des cartes de vascularisation visualisant les changements de flux sanguin. Les volumes 3D en niveaux de gris reconstruits et les cartes de vascularisation colorées sont enfin intégrés dans une seule plateforme, permettant une visualisation multiplanaire synchronisée et une inspection structurelle-fonctionnelle combinée.
Cette technique de fusion 3D proposée fournit une évaluation systématique et complète de la morphologie complexe de la thyroïde sous différents aspects. En minimisant les angles morts et en permettant une vue d’ensemble globale, cela pourrait aider à améliorer la précision du diagnostic et à réduire les erreurs de surveillance, ce qui profiterait en particulier aux praticiens novices. La visualisation multimodale facilite également la localisation rapide et précise des lésions, ce qui est prometteur pour le diagnostic et le traitement précoces des nodules et des tumeurs thyroïdiennes. De plus, la méthode introduit une analyse quantitative des caractéristiques 3D qui n’a pas été étudiée auparavant pour la stadification HT. Avec une large adoption, il a le potentiel de standardiser et d’objectiver les procédures de diagnostic échographique actuellement dépendantes de l’expérience. En intégrant de manière synergique la reconstruction 3D portable, la fusion multimodale, l’analyse quantitative des caractéristiques et la visualisation flexible dans un flux de travail rationalisé, cette technique peu coûteuse et facile à utiliser représente un saut diagnostique puissant par rapport à l’échographie 2D conventionnelle pour faire progresser l’examen de la thyroïde.

<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

Cet article propose une nouvelle technique d’examen de la thyroïde basée sur la reconstruction synchrone en cinq dimensions (5D) des données échographiques. Les séquences temporelles brutes sont reconstruites en données volumétriques 3D reflétant la structure anatomique. Une visualisation triplanaire à partir de trois plans orthogonaux est réalisée pour fournir une inspection systématique de l’ensemble de la presse-étoupe. L’imagerie Doppler couleur est intégrée dans chaque coupe triplanaire pour cartographier les changements de vascularisation. Cette fusion multimodale permet l’affichage synchrone des informations structurelles, fonctionnelles et de flux sanguin dans l’espace 5D reconstruit. Par rapport à la numérisation conventionnelle, cette technique offre les avantages d’un diagnostic hors ligne flexible, d’une dépendance réduite à l’égard de la numérisation, d’une interprétation intuitive améliorée et d’une évaluation multidimensionnelle complète. En minimisant les erreurs de surveillance, il pourrait améliorer la précision du diagnostic, en particulier pour les praticiens novices. La méthode de fusion 5D proposée permet une localisation rapide et précise des lésions pour une détection précoce. Les travaux futurs exploreront l’intégration avec des marqueurs biochimiques pour améliorer encore la précision du diagnostic. La technique a une valeur clinique considérable pour faire progresser l’examen de la thyroïde.

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.

Pleins feux sur l’auteur : Intégration de l’imagerie par ultrasons aux marqueurs biochimiques pour le diagnostic des maladies thyroïdiennes

Reconstruction triplanaire synchrone intégrée à la cartographie Doppler couleur pour une localisation précise et rapide des lésions thyroïdiennes

Comme le montre l’interface utilisateur graphique (GUI) des figures 1 et 2, la séquence d’échographie peut être vérifiée en continu. Cependant, cet examen bidimensionnel repose fortement sur les connaissances anatomiques du thyroïdologue pour reconstruire mentalement l’emplacement de la lésion, ce qui est difficile pour les novices et entraîne un manque de cohérence quantitative. La figure 3 fusionne ...

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

Nous présentons ici une technique d’échographie 5D combinant la reconstruction 3D multiplanaire et la fusion Doppler couleur, qui permet une visualisation synchrone des informations structurelles et fonctionnelles thyroïdiennes. En minimisant les angles morts, cette méthode permet une localisation rapide et précise des lésions pour améliorer la précision du diagnostic, ce qui profite particulièrement aux praticiens novices.

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

La portée de notre recherche se concentre sur le diagnostic précis et quantitatif des maladies thyroïdiennes, en explorant spécifiquement comment différents statuts de la maladie peuvent être quantifiés avec précision. Actuellement, le diagnostic de fusion de l’imagerie par ultrasons et des marqueurs biochimiques solides est utilisé pour faire avancer la recherche dans notre domaine. Nous avons établi des résultats significatifs dans notre domaine en synchronisant l’échographie et l’échographie Doppler couleur dans l’espace 3D pour diagnostiquer les indicateurs d’imagerie solide et les intégrer aux indicateurs biochimiques.Avec notre protocole, nous comblons les lacunes de la recherche en utilisant des appareils à ultrasons portables pour réaliser une observation panoramique et un diagnostic des vues triplanaires de l’imagerie échographique solide. Notre protocole offre l’avantage d’un rapport coût-efficacité élevé et d’un diagnostic complet et précis par rapport à d’autres techniques.

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

381 vues.  Beijing University of Chinese Medicine. La portée de notre recherche se concentre sur le diagnostic précis et quantitatif des maladies thyroïdiennes, en explorant spécifiquement comment différents statuts de la maladie peuvent être quantifiés avec précision. Actuellement, le diagnostic de fusion de l’imagerie par ultrasons et des marqueurs biochimiques solides est utilisé pour faire avancer la recherche dans notre domaine. Nous avons établi des résultats significatifs dans notre domaine en synchronisant l’échographi...

Vidéo: Pleins feux sur l’auteur : Intégration de l’imagerie par ultrasons aux marqueurs biochimiques pour le diagnostic des maladies thyroïdiennes

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.

Recherche

Médecine

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

Importation et visualisation de données d’échographie 4D B-Mode et Doppler couleur de la morphologie thyroïdienne dans MATLAB

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

Synchronisation intégrée et reconstruction triplanaire des données d’échographie thyroïdienne 4D en mode B et Doppler couleur pour la localisation des lésions thyroïdiennes