פרסום זה קיבל תמיכה מתוכנית המחקר והפיתוח של מחוז שאאנשי: 2023-ZDLSF-56 ומבניית צוות "מדען + מהנדס" של מחוז שאאנשי: 2022KXJ-019.

מחקר זה אושר על ידי מועצת הסקירה המוסדית של בית החולים Sunsimiao המסונף לאוניברסיטת בייג'ינג לרפואה סינית. החולה גויס מהמחלקה לבלוטת התריס, בית החולים Sunsimiao. המטופלת עברה בדיקת אולטרסאונד של בלוטת התריס ונתנה הסכמה מדעת למחקר. במחקר זה, נעשה שימוש בנתוני אולטרסאונד 4D שנרכשו באמצעות מכשיר כף יד כדי לשחזר תצוגות תלת-מישוריות של בלוטת התריס. יתר על כן, הושגה הדמיית דופלר צבע סינכרונית בזמן אמת. כלי התוכנה המשמשים במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.
1. איסוף נתונים והכנתם
<ol><li>באמצעות מכשיר אולטרסאונד ידני נייד, הניחו את מתמר המערך הליניארי באופן רוחבי על צוואר המטופל כדי לדמות את בלוטת התריס במישור החתך. החליקו את הבדיקה לאט ובהתמדה לאורך בלוטת התריס תוך שמירה על מגע וכיוון של הבדיקה.</li>
	<li>קבל רצף של תמונות רוחביות במצב B הממחישות מורפולוגיה של בלוטת התריס בקצב פריימים של 33 הרץ.</li>
	<li>במקביל, יש למרוח דופלר צבע כדי לזהות את זרימת הדם בבלוטה ובכלי הדם. יש לסרוק מהקוטב העליון עד לקוטבי בלוטת התריס הנחותים כדי לכסות את כל הבלוטה. רצף ההדמיה הדינמי שנוצר מורכב מפרוסות רוחביות עוקבות היוצרות שתי ערכות נתונים 4D.</li>
	<li>טעינה וגלישה של נתוני אולטרסאונד 4D B-mode<ol><li>העתק את כל נתוני DICOM לספריית עבודה מותאמת אישית. הערה: ספריית העבודה זהה הן במערכת ההפעלה והן ב- MATLAB. הקש Enter לאחר הקלדת כל שורה כדי להפעיל את הפקודה ב- MATLAB.</li>
		<li>ייבא את קובץ הנתונים US במצב B ל- MATLAB באמצעות הפונקציה dicomread , והשתמש בפונקציה size כדי להציג את ממדי הנתונים.<ol><li>פתחו את MATLAB במחשב.</li>
			<li>בחלון הפקודה , הקלד: VB0 = dicomread('fname.dcm'); כאשר ניתן להחליף את 'fname.dcm' בשם הקובץ האמיתי של נתוני DICOM. פעולה זו תקרא בקובץ DICOM ותאחסן את נתוני התמונה במשתנה VB0.</li>
			<li>כדי להציג את גודל הנתונים שנטענו, הקלד: גודל (VB0), הערה: נתוני 4D שיובאו לכאן היו בממדים של 768 פיקסלים x 1024 פיקסלים x 3 x 601 שכבות. 768 פיקסלים x 1024 פיקסלים x 3 תואמים לתמונת RGB רגילה, שבה כל פיקסל מיוצג על-ידי שלושה ערוצים עם עומק של 24 סיביות. 601 השכבות מציינות את המספר הכולל של פרוסות סרוקות.</li>
		</ol></li>
		<li>התקשר לפונקציה US_B_Show כדי להמיר את נתוני המטריצה הארבע-ממדית לרצף וידאו רציף בגווני אפור שיושמע ברציפות לבדיקה מפורטת (ראה איור 1).<ol><li>כדי להמיר מטריצת נתוני אולטרסאונד 4D VB0 זו שיובאה בשלב 1.4.2.2 באמצעות הפונקציה dicomread בקובצי DICOM לרצף וידאו בגווני אפור הפועל ברציפות, התקשר לפונקציה US_B_Show על-ידי הקלדת הפקודה הבאה בחלון הפקודה של MATLAB: US_B_Show(VB0) כאשר VB0 הוא משתנה המטריצה ה-4D המכיל את נתוני האולטרסאונד שיובאו בעבר.</li>
		</ol></li>
		<li>ממשק המשתמש הגרפי באיור 1 מציג לחצני הפעלה להשהיה, קדימה, אחורה וכו'.<ol><li>לחצו על כפתור ההפעלה כדי להתחיל הפעלת וידאו רציפה של רצף המסגרות. השתמש בסמלי כלי בקרת ההשהיה וההפעלה לניווט גמיש בכל מסגרת. השתמשו בלחצני ההגדלה/הקטנה כדי להגדיל או למזער באופן דינמי את התמונות במהלך ההפעלה, ובלחצן ברירת המחדל של זום כדי לאפס לתצוגה המקורית של 1x.</li>
			<li>לחץ על הלחצן בדוק ערכי פיקסלים והזז את העכבר מעל אזור כדי לכסות על כוונת עם קואורדינטות ועוצמות פיקסלים לניתוח מקומי. הערה: בקרות אינטראקטיביות אלה מאפשרות בדיקה גמישה של מאפייני נתוני אולטרסאונד הן במרחב והן בזמן.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>טעינה וגלישה של נתוני אולטרסאונד דופלר בצבע 4D<ol><li>ייבאו את קובץ נתוני האולטרסאונד של דופלר הצבע ל- MATLAB באמצעות הפונקציה dicomread , והשתמשו בפונקציית הגודל כדי להציג את מידות הנתונים. הערה: נתוני 4D שיובאו לכאן היו ממדים של 768 פיקסלים x 1024 פיקסלים x 3 x 331 שכבות. 768 פיקסלים x 1024 פיקסלים x 3 תואמים לתמונת RGB סטנדרטית, כאשר אדום וכחול מייצגים את זרימת הדם בכיוונים שונים. 331 השכבות מציינות את המספר הכולל של פרוסות סרוקות.</li>
		<li>השתמש בפונקציה US_C_Show כדי להמיר את נתוני המטריצה הארבע-ממדית לרצף וידאו צבעוני רציף שיושמע ברציפות לבדיקה מפורטת (ראה איור 2). הערה: ממשק המשתמש הגרפי באיור 2 כולל את אותה קבוצה של פקדים ופעולות אינטראקטיביים כפי שתואר קודם לכן בשלב 1.4.4 עבור איור 1.</li>
	</ol></li>
</ol>2. תצפית סינכרונית של מצב B ואולטרסאונד דופלר צבע
הערה: נתוני האולטרסאונד 4D B-Mode המוצגים באיור 1 ונתוני האולטרסאונד 4D Color Doppler המוצגים באיור 2 מכילים את אותן חותמות זמן מוחלטות בממד הרביעי לאורך ציר הזמן. שדה זה נרשם במטה-נתונים של DICOM כ- FrameTimeVector. בהתבסס על ערכי הזמן בשדה זה, איור 1 ואיור 2 יכולים להיות מסונכרנים בזמן אמת.
<ol><li>לאחר קריאת שני קבצי 4D באמצעות הפקודה dicomread , בצע את הפונקציה Synchronize_B_C עם שתי המטריצות ה- 4D כקלט. הערה: איור 3 מציג את הווידאו שנוצר שעדיין ניתן להפעיל ברציפות. ההבדל כעת הוא שנתוני האולטרסאונד 4D B-Mode ונתוני האולטרסאונד 4D Color Doppler מסונכרנים בזמן אמת בתוך אותן מסגרות וידאו. ממשק המשתמש הגרפי באיור 3 כולל את אותה קבוצה של פקדים ופעולות אינטראקטיביים כפי שתואר קודם לכן בשלב 1.4.4 עבור איור 1.</li>
</ol>3. שחזור תלת-מישורי סינכרוני לבלוטת התריס
הערה: כדי לאפשר לוקליזציה וכימות מדויקים יותר של נגעים, מחקר זה ביצע שחזור תלת-מישורי של בלוטת התריס מנתוני אולטרסאונד 4D שנרכשו, עם אינטראקטיביות בזמן אמת. זה מאפשר לרופאים לאתר נגעים במהירות ובדייקנות, ולהניח בסיס מוצק לכימות הבא של האזורים הפגועים.
<ol><li>קראו לפונקציית thyroid_triplanar עם נתוני האולטרסאונד במצב B 4D מאיור 1 כקלט כדי לגזור את שלושת המישורים האורתוגונליים (קורונלי, קשת וצירית) כפי שמוצג באיור 4.</li>
	<li>האינטראקציה על הכוונת באיור 4 מאפשרת בדיקה בזמן אמת של חלקים שונים של בלוטת התריס. לחץ וגרור את מרכז הכוונת לבדיקה תלת ממדית שרירותית של האנטומיה של בלוטת התריס ששוחזרה מאולטרסאונד. הערה: ממשק המשתמש הגרפי באיור 4 מאפשר גם כוונון של טווח העוצמה, הניגודיות והבהירות של גווני האפור של התצוגות התלת-מישוריות.</li>
	<li>לחץ וגרור את לחצן העכבר השמאלי מעל אזור כלשהו בתמונות לשינוי בזמן אמת של רמות הבהירות והניגודיות. שחרר את לחצן העכבר כדי לאשר ולסיים את ההתאמות.</li>
</ol>4. שחזור תלת-מישורי סינכרוני לשדה זרימת דם תלת-ממדי
הערה: שחזור התצוגות התלת-מישוריות הסינכרוניות עבור שדה זרימת הדם התלת-ממדי בהתבסס על נתוני אולטרסאונד דופלר בצבע 4D חשוב גם מבחינה קלינית לאפיון דלקת בלוטת התריס של השימוטו (HT).
<ol><li>קראו לפונקציית thyroid_3D_blood עם נתוני האולטרסאונד במצב C 4D מאיור 2 כקלט כדי לגזור את שלושת המישורים האורתוגונליים (קורונלי, קשת וצירית) כפי שמוצג באיור 5.</li>
	<li>האינטראקציה על הכוונת באיור 5 מאפשרת בדיקה בזמן אמת של חלקים שונים של בלוטת התריס. לחץ וגרור את מרכז הכוונת לבדיקה תלת ממדית שרירותית של האנטומיה של בלוטת התריס ששוחזרה מאולטרסאונד. הערה: ממשק המשתמש הגרפי באיור 5 מאפשר גם כוונון של טווח העוצמה, הניגודיות והבהירות של התצוגות התלת-מישוריות בגווני אפור.</li>
	<li>לחץ וגרור את לחצן העכבר השמאלי מעל אזור כלשהו בתמונות לשינוי בזמן אמת של רמות הבהירות והניגודיות. שחרר את לחצן העכבר כדי לאשר ולסיים את ההתאמות.</li>
</ol>5. סנכרון של תצוגות תלת-מישוריות במצב B ותצוגות דופלר תלת-מישוריות צבעוניות
הערה: בהתבסס על התצוגות התלת-מישוריות המוצגות באיור 4, סנכרון תמונות זרימת דופלר בצבע המתאים למיקומי הנגעים יקל ללא ספק על האבחון והכימות של ההתקדמות הפתולוגית בדלקת בלוטת התריס של השימוטו (HT).
<ol><li>גררו את הכוונת באיור 4 כדי לאתר את אזור העניין, ובצעו US_B2C כדי לקבל את המיקום המתאים בתצוגות התלת-מישוריות של דופלר הצבעוני.</li>
	<li>גררו את הכוונת באיור 5 כדי לאתר את אזור העניין, ובצעו US_C2B כדי לקבל את המיקום המתאים בתצוגות התלת-מישוריות במצב B. הערה: איור 6 מניח בסיס אולטרה-סונוגרפי מוצק ללוקליזציה מדויקת ולאבחון סופי של נגעי בלוטת התריס של השימוטו (HT).</li>
</ol>

הדמיה סינכרונית של מידע מבני ותפקודי של בלוטת התריס

<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>

כלי התוכנה לכימות מדויק של מחלות בלוטת התריס, המופיע בטבלת החומרים של מחקר זה כ-Thyroid Disease Precision Quantification V1.0, הוא תוצר של Beijing Intelligent Entropy Science &; Technology Co., Ltd. זכויות הקניין הרוחני של כלי תוכנה זה שייכות לחברה. למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר.

שלבים קריטיים בפרוטוקול בעוד שלאיור 1 ולאיור 2 יש ערך לבדיקה ואבחון, קביעת מיקום הנגע ותצוגות מנקודות מבט אחרות דורשת ניסיון מומחה. לאבחון של דלקת בלוטת התריס של השימוטו (HT), סנכרון איור 1 ואיור 2 בזמן אמת הוא גם שלב ?...

השימוטו של בלוטת התריס (HT), ההפרעה האוטואימונית השכיחה ביותר של בלוטת התריס (AITD), היא הגורם המוביל לתת-פעילות של בלוטת התריס באזורים המכילים מספיק יוד בעולם1. הוא מאופיין על ידי הסננה לימפוציטית נוגדנים עצמיים נגד אנטיגנים בלוטת התריס, המוביל להרס של אדריכלות בלוטת התריס היפותירואידיזם2. בימוי של HT נועד להעריך את חומרת הטיפול ולהנחות אותו. הוא מסתמך על שילוב של סמנים ביוכימיים כגון הורמון מגרה בלוטת התריס (TSH) ונוגדנים עצמייםשל בלוטת התריס 3, כמו גם תכונות אולטראסונוגרפיות הנראות באולטרסאונד בלוטת התריס 4,5,6.
בבדיקת אולטרסאונד, HT מדגים ממצאים אופייניים, כולל ירידה דיפוזית באקוגניות, אקו מרקם הטרוגני, מיקרונודולריות וזרימת דם מוגברת על צבע דופלר 6,7. עם זאת, אולטרסאונד קונבנציונלי דו-ממדי (2D) בגווני אפור חסר שיטות כמותיות לניתוח שיטתי של תכונות אלה עבור היערכות HT8. הערכת השינויים בכלי הדם מוגבלת גם לבדיקה חזותית איכותית במצב דו-ממדי. הארכיטקטורה התלת-ממדית (3D) המורכבת של בלוטת התריס מעכבת עוד יותר הערכה יסודית באמצעות חיתוך דו-ממדי קונבנציונלי 9,10. גורמים אלה מובילים להדמיית שטחים מתים ופרשנות שגויה, וכתוצאה מכך רגישות וספציפיות נמוכות, במיוחד עבור מתרגלים פחות מנוסים11,12.
סריקת אולטרסאונד ידנית קונבנציונלית משלבת רכישה ואבחון בזמן אמת. הסתמכות משולבת זו על זרימת עבודה מגדילה את הסבירות לשגיאות פיקוח במהלך הסריקה. היעדר לוקליזציה מרחבית ומעקב הופך גם את זיהוי הנגעים והניטור ללא מדויקים12,13. מערכות אולטרסאונד תלת ממדיות ייעודיות התפתחו כדי להתמודד עם מגבלות אלה והראו תוצאות מבטיחות14,15. עם זאת, רוב טכנולוגיות האולטרסאונד התלת-ממדי דורשות מנגנוני סריקה מכניים מורכבים ומתמרים מיוחדים, מה שמוביל לעלויות גבוהות וחסמים לאימוץ.
כדי להתגבר על המגבלות של טכניקות אולטרסאונד דו-ממדיות ותלת-ממדיות קונבנציונליות, מחקר זה מציע פתרון שחזור והדמיה תלת-ממדי חדשני המותאם לבדיקת בלוטת התריס. באמצעות אולטרסאונד ידני זמין באופן נרחב, נרכשים תחילה מטאטא דו-ממדי מרובים כדי לסרוק את בלוטת התריס כולה. שחזור נפחי תלת-ממדי מתממש לאחר מכן על ידי רישום מרחבי ואיחוי של הרצפים הדו-ממדיים. במקביל, מסגרות דופלר צבעוניות נרשמות יחד כדי ליצור מפות כלי דם הממחישות שינויים בזרימת הדם. נפחי האפור התלת-ממדיים המשוחזרים ומפות כלי הדם הצבעוניים משולבים לבסוף בפלטפורמה אחת, ומאפשרים הדמיה רב-מישורית מסונכרנת ובדיקה מבנית-תפקודית משולבת.
טכניקת איחוי תלת-ממדית מוצעת זו מספקת הערכה שיטתית ומקיפה של המורפולוגיה המורכבת של בלוטת התריס מהיבטים שונים. על ידי מזעור שטחים מתים והפעלת סקירה כללית גלובלית, זה יכול לעזור לשפר את דיוק האבחון ולהפחית טעויות פיקוח, במיוחד לטובת מתרגלים מתחילים. ההדמיה הרב-מודאלית מאפשרת גם לוקליזציה מהירה ומדויקת של נגעים, וטומנת בחובה הבטחה לאבחון מוקדם וטיפול בגושים ובגידולים בבלוטת התריס. יתר על כן, השיטה מציגה ניתוח תכונות תלת ממדי כמותי שלא נחקר עבור היערכות HT בעבר. עם אימוץ רחב, יש לו פוטנציאל לתקנן ולהחפצן את הליכי אבחון האולטרסאונד תלויי הניסיון הנוכחיים. על ידי שילוב סינרגטי של שחזור תלת-ממדי ידני, מיזוג רב-מודאלי, ניתוח תכונות כמותי והדמיה גמישה בתהליך עבודה יעיל, טכניקה זולה וקלה לשימוש זו מייצגת קפיצה עוצמתית מבחינה אבחנתית מאולטרסאונד דו-ממדי קונבנציונלי לקידום בדיקת בלוטת התריס.

<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

מאמר זה מציע טכניקה חדשנית לבדיקת בלוטת התריס המבוססת על שחזור סינכרוני חמישה ממדי (5D) של נתוני אולטרסאונד. הרצפים הטמפורליים הגולמיים משוחזרים לנתונים נפחיים תלת-ממדיים המשקפים מבנה אנטומי. הדמיה תלת-מישורית משלושה מישורים אורתוגונליים מתממשת כדי לספק בדיקה שיטתית של הבלוטה כולה. הדמיית דופלר צבע משולבת בכל פרוסה תלת-מישורית כדי למפות שינויים בכלי הדם. היתוך רב-מודאלי זה מאפשר תצוגה סינכרונית של מידע מבני, פונקציונלי וזרימת דם במרחב ה-5D המשוחזר. בהשוואה לסריקה קונבנציונלית, טכניקה זו מציעה את היתרונות של אבחון לא מקוון גמיש, תלות מופחתת בסריקה, פרשנות אינטואיטיבית משופרת והערכה מקיפה מרובת היבטים. על ידי מזעור טעויות פיקוח, זה יכול לשפר את דיוק האבחון, במיוחד עבור מתרגלים מתחילים. שיטת האיחוי ה5D המוצעת מאפשרת לוקליזציה מהירה ומדויקת של נגעים לגילוי מוקדם. עבודה עתידית תחקור שילוב עם סמנים ביוכימיים כדי לשפר עוד יותר את דיוק האבחון. לטכניקה ערך קליני רב לקידום בדיקת בלוטת התריס.

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.

מחבר זרקור: שילוב הדמיית אולטרסאונד עם סמנים ביוכימיים לאבחון מחלות בלוטת התריס

שחזור תלת-מישורי סינכרוני משולב עם מיפוי דופלר צבע ללוקליזציה מדויקת ומהירה של נגעי בלוטת התריס

The scope of our research focus on the precise, quantitative diagnosis of thyroid disease, specifically exploring how different status of the disease can be accurately quantified. Currently, the fusion diagnosis of ultrasound imaging and the solid biochemical markers is being utilized to advance research in our field. We have established significant findings in our field by synchronizing the ultrasound, and the Color Doppler ultrasound in 3D space to diagnose solid imaging indicators and integrate them with biochemical indicators.With our protocol, we are addressing the research gap by utilizing portable handheld ultrasound devices to achieve panoramic observation and diagnosis of the triplanar views of solid ultrasound imaging. Our protocol offers the advantage of high cost-effectiveness, and comprehensive precise diagnosis compared to other techniques.

כפי שניתן לראות בממשק המשתמש הגרפי (GUI) באיור 1 ובאיור 2, ניתן לבדוק את רצף סריקת האולטרסאונד באופן רציף. עם זאת, בדיקה דו-ממדית זו מסתמכת במידה רבה על הידע האנטומי של בלוטת התריס כדי לשחזר מנטלית את מיקום הנגע, דבר מאתגר עבור טירונים וגורם לחוסר עקביו...

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

כאן אנו מציגים טכניקת אולטרסאונד 5D המשלבת שחזור תלת ממדי רב מישורי ואיחוי דופלר צבע, המאפשר הדמיה סינכרונית של מידע מבני ותפקודי של בלוטת התריס. על ידי מזעור שטחים מתים, שיטה זו מאפשרת לוקליזציה מהירה ומדויקת של נגעים כדי לשפר את דיוק האבחון, במיוחד לטובת מטפלים מתחילים.

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

היקף המחקר שלנו מתמקד באבחנה המדויקת והכמותית של מחלת בלוטת התריס, ובמיוחד בוחן כיצד ניתן לכמת במדויק מצבים שונים של המחלה. כיום, אבחון האיחוי של הדמיית אולטרסאונד והסמנים הביוכימיים המוצקים משמש לקידום המחקר בתחום שלנו. ביססנו ממצאים משמעותיים בתחום שלנו על ידי סנכרון האולטרסאונד, ואולטרסאונד דופלר צבע במרחב תלת ממדי כדי לאבחן מדדי הדמיה מוצקים ולשלבם עם אינדיקטורים ביוכימיים.באמצעות הפרוטוקול שלנו, אנו מטפלים בפער המחקר על ידי שימוש במכשירי אולטרסאונד ניידים המוחזקים ביד כדי להשיג תצפית פנורמית ואבחון של התצוגות התלת-מישוריות של דימות אולטרסאונד מוצק. הפרוטוקול שלנו מציע את היתרון של עלות תועלת גבוהה, ואבחון מדויק מקיף בהשוואה לטכניקות אחרות.

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

352 Views.  Beijing University of Chinese Medicine. היקף המחקר שלנו מתמקד באבחנה המדויקת והכמותית של מחלת בלוטת התריס, ובמיוחד בוחן כיצד ניתן לכמת במדויק מצבים שונים של המחלה. כיום, אבחון האיחוי של הדמיית אולטרסאונד והסמנים הביוכימיים המוצקים משמש לקידום המחקר בתחום שלנו. ביססנו ממצאים משמעותיים בתחום שלנו על ידי סנכרון הא...

Video: מחבר זרקור: שילוב הדמיית אולטרסאונד עם סמנים ביוכימיים לאבחון מחלות בלוטת התריס

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.