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In questo articolo

  • Riepilogo
  • Abstract
  • Introduzione
  • Protocollo
  • Risultati
  • Discussione
  • Divulgazioni
  • Riconoscimenti
  • Materiali
  • Riferimenti
  • Ristampe e Autorizzazioni

Riepilogo

Il programma di risposta allo spiaggiamento dei cetacei di Hong Kong ha incorporato la tomografia computerizzata post-mortem, che fornisce preziose informazioni sulla salute biologica e sul profilo degli animali deceduti. Questo studio descrive 8 tecniche di rendering delle immagini che sono essenziali per l'identificazione e la visualizzazione dei risultati post-mortem nei cetacei spiaggiati, che aiuteranno medici, veterinari e personale di risposta allo spiaggiamento in tutto il mondo a utilizzare appieno la modalità radiologica.

Abstract

Con 6 anni di esperienza nell'implementazione abituale della virtopsia nel programma di risposta allo spiaggiamento dei cetacei di Hong Kong, sono state stabilite procedure standardizzate di virtopsia, acquisizione della tomografia computerizzata post-mortem (PMCT), post-elaborazione e valutazione sono state stabilite con successo. In questo programma di risposta allo spiaggiamento della virtopsia dei cetacei pionieri, il PMCT è stato eseguito su 193 cetacei spiaggiati, fornendo risultati post-mortem per aiutare la necropsia e far luce sulla salute biologica e sul profilo degli animali. Questo studio mirava a valutare 8 tecniche di rendering delle immagini in PMCT, tra cui la ricostruzione multipiattaforma, la riforma planare curva, la proiezione di intensità massima, la proiezione dell'intensità minima, il rendering diretto del volume, la segmentazione, la funzione di trasferimento e il rendering del volume prospezionato. Illustrate con esempi pratici, queste tecniche sono state in grado di identificare la maggior parte dei risultati di PM nei cetacei spiaggiati e sono servite come strumento per studiare la loro salute biologica e il loro profilo. Questo studio potrebbe guidare radiologi, medici e veterinari attraverso il regno spesso difficile e complicato del rendering e della revisione delle immagini PMCT.

Introduzione

Virtopsy, noto anche come imaging postmortem (PM), è l'esame di una carcassa con modalità di imaging trasversale avanzate, tra cui la tomografia computerizzata post-mortem (PMCT), la risonanza magnetica post-mortem (PMMRI) e l'ultrasonografia1. Nell'uomo, il PMCT è utile per studiare casi traumatici di alterazioni scheletriche2,3, corpi estranei, risultati gassosi4,5,6e patologie del sistema vascolare7,8,9. Dal 2014, la virtopsy è stata regolarmente implementata nel programma di risposta allo spiaggiamento dei cetacei di Hong Kong1. PMCT e PMMRI sono in grado di rappresentare i reperti patofobiologici su carcasse troppo decomposte per essere valutate dalla necropsia convenzionale. La valutazione radiologica non invasiva è oggettiva e digitalmente memorizzabile, consentendo una seconda opinione o studi retrospettivianni dopo 1,10,11. Virtopsy è diventata una preziosa tecnica alternativa per fornire nuove intuizioni dei risultati PM negli animali marini spiaggiati12,13,14,15,16. In combinazione con la necropsia, che è il gold standard per spiegare la ricostruzione fisiofisiologica e la causa dellamorte 17, la salute biologica e il profilo degli animali possono essere affrontati. Virtopsy è stato gradualmente riconosciuto e implementato in programmi di risposta spiaggiamento in tutto il mondo, tra cui, ma non solo, Costa Rica, Giappone, Cina continentale, Nuova èelanda, Taiwan, Thailandia e STATIUniti 1.

Le tecniche di rendering delle immagini in radiologia utilizzano algoritmi informatici per trasformare i numeri in informazioni sul tessuto. Ad esempio, la densità radiologica è espressa nei raggi X convenzionali e nella TC. La grande quantità di dati volumetrici viene memorizzata nel formato Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). Le immagini TC possono essere utilizzate per produrre dati voxel isotropici utilizzando il rendering di immagini bidimensionali (2D) e tridimensionali (3D) in una workstation 3D post-elaborazione per la visualizzazione adalta risoluzione 18,19. I dati quantitativi e i risultati vengono mappati per trasformare le immagini assiali acquisite in serie in immagini 3D con parametri in scala di grigi o di colore19,20,21. La scelta di un metodo di visualizzazione dei dati appropriato da diverse tecniche di rendering è un fattore tecnico essenziale della qualità di visualizzazione, che influisce in modo significativo sull'analisi e l'interpretazione dei risultatiradiologici 21. Ciò è particolarmente importante per il lavoro di spiaggiamento che coinvolge personale senza alcun background radiologico, che ha bisogno di comprendere i risultati in diverse circostanze17. L'obiettivo dell'implementazione di queste tecniche di rendering delle immagini è quello di migliorare la qualità nella visualizzazione dei dettagli anatomici, delle relazioni e dei risultati clinici, che aumenta il valore diagnostico dell'imaging e consente una resa efficace delle regioni definitedi interesse 17,19,22,23,24,25.

Anche se le immagini TC/MRI assiali primarie contengono la maggior parte delle informazioni, possono limitare la diagnosi accurata o la documentazione delle patologie in quanto le strutture non possono essere visualizzate in vari piani ortogonali. La riforma delle immagini in altri piani anatomicamente allineati consente la visualizzazione delle relazioni strutturali da un'altra prospettiva senza dover riposizionare il corpo26. Poiché i dati di anatomia medica e patologia forense sono prevalentemente di natura 3D, le immagini PMCT codificate a colori e le immagini ricostruite in 3D sono preferite alle immagini in scala di grigi e alle immagini a fette 2D in vista di una migliore comprensione e idoneità per i27,28. Con i progressi della tecnologia PMCT, è stata sollevata una preoccupazione di esplorazione della visualizzazione (cioè la creazione e l'interpretazione dell'immagine 2D e 3D) nell'indagine PM cetaceo12,29. Varie tecniche di rendering volumetrico nella postazione di lavoro radiologica consentono ai radiologi, ai tecnici, ai medici di riferimento (ad esempio, veterinari e scienziati dei mammiferi marini) e persino ai laici (ad esempio, personale di risposta allo spiaggiamento, agli ufficiali governativi e al pubblico in generale) di visualizzare e studiare le regioni di interesse. Tuttavia, la scelta di una tecnica adeguata e la confusione della terminologia rimangono una questione importante. È necessario comprendere il concetto di base, i punti di forza e i limiti delle tecniche comuni, poiché influenzerebbe in modo significativo il valore diagnostico e l'interpretazione dei risultati radiologici. L'uso improprio delle tecniche può generare immagini fuorvianti (ad esempio, immagini con distorsioni, errori di rendering, rumori di ricostruzione o artefatti) e portare a una diagnosierrata 30.

Il presente studio mira a valutare 8 tecniche essenziali di rendering dell'immagine nel PMCT che sono state utilizzate per identificare la maggior parte dei risultati di PM nei cetacei spiaggiati nelle acque di Hong Kong. Vengono fornite descrizioni ed esempi pratici di ogni tecnica per guidare radiologi, medici e veterinari in tutto il mondo attraverso il regno spesso difficile e complicato del rendering e della revisione delle immagini PMCT per la valutazione della salute biologica e del profilo.

Protocollo

NOTA: Nel quadro del programma di risposta allo spiaggiamento dei cetacei di Hong Kong, i cetacei spiaggiati sono stati regolarmente esaminati dal PMCT. Gli autori erano responsabili della scansione virtopsia, del post-elaborazione dei dati (ad esempio, la ricostruzione e il rendering delle immagini), dell'interpretazione dei dati e della segnalazione della virtupsia1. Questa tecnologia avanzata enfatizza i risultati attenti e fornisce approfondimenti sull'indagine iniziale dei risultati del PM prima della necropsia convenzionale (https://www.facebook.com/aquanimallab).

1. Preparazione dei dati

  1. Esportare i set di dati CT acquisiti in formato DICOM 3.0. Copiare la cartella DICOM sul computer (ad esempio, desktop).
  2. Aprire un visualizzatore DICOM gratuito o commerciale. I seguenti passaggi sono basati sulla workstation TeraRecon Aquarius iNtuition (versione 4.4.12).
  3. Fare doppio clic sull'icona di Aquarius iNtuition Client Viewer (AQi). Immettere il nome utente, la password e il nome del server nei campi appropriati. Fare clic sul pulsante Login.
    NOTA: assicurarsi che il campo del nome del server abbia l'indirizzo IP del server corretto.
  4. Fare clic su Importa sotto i pulsanti dello strumento di gestione dei dati e selezionare la cartella DICOM da importare. Fare clic sull'icona Aggiorna per rinnovare l'elenco di studio dopo che lo stato dell'importazione raggiunge il 100%.
  5. Visualizzare i set di dati selezionando 1 o più serie CT dall'Elenco pazienti facendo doppio clic sulla serie.
  6. Dopo aver caricato la serie designata, fare clic sul pulsante Layout finestra per l'interfaccia di visualizzazione 2x2, mostrando un layout predefinito 2x2, un'immagine di rendering del volume 3D (pannello in alto a destra) e 3 immagini MPR in visualizzazione assiale (pannello superiore sinistro), vista coronale (pannello in basso a sinistra), vista sagittale (pannello in basso a destra), dando diversi orientamenti.
  7. Valutare accuratamente i set di dati virtopsy utilizzando diverse tecniche di rendering delle immagini fornite.

2. Ricostruzione multiplana (MPR)

  1. Dopo aver caricato la serie, visualizzate la MPR di default dalla vista assiale (pannello in alto a sinistra), dalla vista coronale (pannello in basso a sinistra) e dalla vista sagittale (pannello in basso a destra). Modificare la modalità di rendering in MPR facendo clic con il pulsante destro del mouse sull'immagine e selezionare MPR oppure fare clic su MPR nella barra di formattazione rapida modalità di rendering.
  2. Valutare i set di dati virtopsy dalla prima all'ultima immagine utilizzando la visualizzazione assiale, seguita dalle viste coronale e sagittal, con l'assistenza delle seguenti funzioni: Fare clic su Slice, tenere premuto il pulsante del mouse con il pulsante sinistro del mouse e trascinare il mouse per visualizzare e regolare l'immagine CT sezione per sezione.
  3. Fare clic su Pan, tenere premuto il pulsante del mouse con il pulsante sinistro del mouse e trascinare il mouse per regolare la posizione dell'immagine all'interno del pannello.
  4. Fare clic suIngrandisci , tenere premuto il pulsante del mouse con il pulsante sinistro del mouse e trascinare il mouse per ingrandire o ridurre al minimo l'immagine.
  5. Selezionare la finestra/livelli predefiniti appropriati facendo clic su Abd 1 (larghezza finestra: 350, livello della finestra: 75), Abd 2 (larghezza finestra: 250, livello finestra: 40), Testa (larghezza finestra: 100, livello finestra: 45), Polmone (larghezza finestra: 1500, livello finestra: -700), Osso (larghezza finestra: 2200, livello della finestra: 200) nella barra di formattazione rapida finestra/livello, a seconda delle aree di interesse.
  6. Fare clic su Finestra/Livello (W/L), tenere premuto il pulsante sinistro del mouse e trascinare il mouse per regolare manualmente la larghezza della finestra e il livello della finestra della sezione CT.
  7. Fare clic suRuota , tenere premuto il pulsante del mouse con il pulsante sinistro del mouse e trascinare il mouse per ruotare le immagini MPR.
  8. Pulsante del mouse con il pulsante sinistro del mouse al centro del mirino MPR per regolare contemporaneamente le aree di interesse e le sezioni in 3 immagini MPR.
    NOTA: Ci sono modalità del mouse per le 4 funzioni principali di rotazioni, panoramica, zoom e modifiche di finestra/ livello fornite da AQi per facilitare il processo di visualizzazione. Per le scelte rapide da tastiera, vedere La tabella 1.

3. Riforma planare curva (CPR)

  1. Decidere la regione di interesse anatomico. Pulsante del mouse con il pulsante sinistro del mouse al centro del mirino MPR per la particolare area di interesse.
  2. Visualizza l'MPR da 3 diverse viste. Assicurarsi che il mirino MPR sia posizionato in una posizione corretta. Se non lo è, regolare il mirino MPR.
  3. Selezionare 1 pannello di visualizzazione dalle viste assiali, coronali e sagittal come pannello di studio, ad esempio, con l'obiettivo di visualizzare il flipper da una vista assiale.
  4. A seconda del pannello di studio, regolare la linea estesa del mirino MPR (ad esempio, il colore blu) dalla vista coronale perpendicolarmente alla regione di interesse con il pulsante del mouse con il pulsante sinistro del mouse sul punto di rotazione della linea estesa.
  5. Regolare un'altra linea estesa (ad esempio, il colore rosso) del mirino MPR dalla vista sagittale parallela alla regione di interesse con il pulsante del mouse con il pulsante sinistro del mouse sul punto di rotazione della linea estesa.
  6. Esaminare la vista assiale per verificare se la regione di interesse è regolata correttamente. Regolare le linee estese in caso non lo è. Valutare i set di dati virtopsy utilizzando le 4 funzioni principali di rotazione, panoramica, zoom e modifiche di finestra/livello.
    NOTA: sono disponibili 3 linee estese colorate di mirino MPR (verde, rosso e blu), che rappresentano diversi allineamenti del piano MPR (Figura 2).

4. Proiezione di intensità massima (MIP)

  1. Modificare la modalità di rendering in MIP facendo clic con il pulsante destro del mouse sull'immagine e selezionando MIP oppure facendo clic su MIP nella barra degli strumenti mini-barra degli strumenti Modalità rendering.
  2. Regolare lo spessore della soletta nell'angolo superiore destro (minimo: 1 mm, massimo: 500 mm) facendo clic sull'annotazione verde e selezionare un nuovo spessore per visualizzare le regioni di interesse, ad esempio l'albero bronchiale nel polmone.
  3. Valutare i dataset virtopsy utilizzando le 4 funzioni principali di rotazione, panoramica, zoom e modifiche di finestra/livello.

5. Proiezione di intensità minima (MinIP)

  1. Modificare la modalità di rendering in MIP facendo clic con il pulsante destro del mouse sull'immagine e selezionando MinIP oppure facendo clic su MinIP nella barra di formattazione rapida modalità di rendering.
  2. Regolare lo spessore della soletta nell'angolo superiore destro (minimo: 1 mm, massimo: 500 mm) facendo clic sull'annotazione verde e selezionare un nuovo spessore per visualizzare le regioni di interesse (ad esempio, l'albero bronchiale nel polmone).
  3. Valutare i dataset virtopsy utilizzando le 4 funzioni principali di rotazione, panoramica, zoom e modifiche di finestra/livello.

6. Rendering diretto del volume (DVR)

NOTA: come 1 delle interfacce di visualizzazione 2x2 di default, DVR (pannello in alto a destra) mostra le immagini renderizzate 3D della carcassa. L'impostazione predefinita del modello DVR è AAA (aneurisma aortico addominale; larghezza della finestra: 530, livello della finestra: 385), dando una struttura scheletrica lorda della carcassa.

  1. Regolare automaticamente l'impostazione della finestra facendo clic su Modello sotto il visualizzatore e selezionare il modello DVR appropriato, ad esempio, Grigio 10% (larghezza finestra: 442, livello della finestra: 115), Frattura (larghezza finestra: 2228, livello finestra: 1414) se necessario.
  2. Fare clic su Finestra/Livello (W/L), tenere premuto il pulsante sinistro del mouse e trascinare il mouse per regolare manualmente la larghezza della finestra e il livello della finestra della sezione CT, assegnando un livello esterno (ad esempio, superficie epidermica) al livello interno (adesempio, la struttura interna).
  3. Utilizzare le 4 funzioni principali di rotazione, panoramica, zoom e modifiche di finestra/livello per ulteriori correzioni.
    NOTA: tutti i modelli DVR forniti da AQi sono orientati alla clinica umana, non designati per l'imaging PM dei cetacei.

7. Segmentazione e modifica della regione di interesse (ROI)

  1. Segmentare la sezione dell'immagine CT utilizzando 3 diversi strumenti, lo strumento Slab e Vistacubo, lo strumento ROI liberoe lo strumento crescita area dinamica.
  2. Per lo strumento Lastra e Vista cubo, fare clic su Slab in Strumento, fornendo una linea di visualizzazione parallela. Regolare la posizione della soletta riposizionando i mirini MPR dalle viste MPR corrispondenti. Modificare lo spessore della soletta (minimo: 1 mm, massimo: 500 mm) tramite la barra di spessore della soletta, con conseguente segmentazione delle immagini renderizzate 3D della carcassa.
  3. Per lo strumento ROI libero, fare clic su FreeRO in Strumento. Tenere premuto il tasto Maiusc sulla tastiera e utilizzare Disegna curva libera su MPR, Disegna cerchio su MPR o Disegna sfera su MPR per escludere/includere la regione di interesse dalle viste MPR e dal DVR.
  4. Per Lo strumento Area dinamica , fareclic su Regione in Strumento. Tenere premuto il tasto Maiusc sulla tastiera, tenere premuto il tasto sinistro del mouse e scorrere il pulsante centrale del mouse (scorrimento verso l'alto: aumentare l'area di selezione, scorrere verso il basso: ridurre l'area di selezione), dando una regione evidenziata. Fare clic su Escludi per eliminare l'area. Fare clic su Includi per mantenere l'area.

8. Funzioni di trasferimento (TF)

  1. Fare clic su Impostazione 3D inVisualizzatore , selezionare Copia per creare un nuovo modello ricostruito 3D.
  2. Nel nuovo modello 3D ricostruito, fare clic su FreeRO o Regione in Strumento. Tenere premuto il tasto MAIUSC sulla tastiera, utilizzare 3D VR per includere l'area di interesse e quindi fare clic su Seleziona.
  3. Configurare le impostazioni 3D, tra cui W/L Slider, W/L Text-input Boxes, VR Menu Pull-down Menu, Opacity Slider (minimo: 0, massimo: 1), Opacity Text-input Boxe HU Range Color Slider in 3D Setting.
  4. Fare clic con il pulsante destro del mouse su 1 dei cursori nella barra di scorrimento del colore per modificare il colore del DVR. Selezionare Cambia colore e definire un colore personalizzato dalla tavolozza dei colori, se necessario.

9. Rendering del volume prospettica (PVR)

  1. Per avviare il modulo Flythrough, fare clic con il pulsante destro del mouse sulla serie selezionata e selezionare Flythrough dal menu di scelta rapida.
  2. Scegliere la 3D principale della Preferenza guidata stile di lettura per la selezione della vista principale. Fare clic sul layout dello schermo 2x2 e su OK, con conseguente RVR automatico, ad esempio i due punti. Assicurarsi che la regione di interesse sia selezionata.
  3. Creare un percorso di volo posizionando l'inizio e la fine dei punti di controllo disegnando un percorso. Correggere il tracciato facendo clic sul pulsante di opzione Modificaconnessione/Modificatracciato nel pannello strumenti se è presente un tracciato interrotto o una struttura mancante, modificando i punti di controllo per le sezioni più uniformi della curva o correggendo i problemi. Creare nuovi punti di controllo facendo clic sul percorso di volo. Una volta corretto il percorso di volo, fare clic su OK.
  4. Visualizzare la finestra Del volantino visualizzata, con una finestra principale del volantino, le viste MPR e la vista piatta.
  5. Utilizzare Strumenti Cine facendo clic sul pannello strumenti situato sul lato destro dello schermo per valutare la struttura luminare. Regolare la velocità e la direzione del flythrough utilizzando Vola indietro, Pausa, Vola avanti, Rallenta il flythrough e Accelera il flythrough sotto gli strumenti Cine.

10. Valutazione dei dati

  1. Condurre la valutazione virtopsy sistematicamente dalla testa alla coda. È generalmente entro 30 minuti, agendo come riferimento per guidare i veterinari per la necropsia successiva.
  2. Dopo la necropsia, confronta i risultati della virtopsia e dei risultati della necropsia. Sulla base del rapporto del sito, virtopsia, necropsia e analisi dei campioni (ad esempio, istopatologia e microbiologia), concludere l'indagine PM sulla salute biologica e il profilo del cetaceo spiaggiato.

Risultati

Da gennaio 2014 a maggio 2020, un totale di 193 cetacei che si sono arenati nelle acque di Hong Kong sono stati esaminati da PMCT, tra cui 42 delfini megattere indo-pacifici (Sousa chinensis), 130 focene senza pinne indo-pacifiche (neofoacaena focaenoides) e 21 altre specie. È stata eseguita una scansione di tutto il corpo su 136 carcasse, mentre 57 sono state scansioni parziali su teschi e pinne. Le caratteristiche e le patologie anatomiche comunemente osservate sono state illustrate con le 8 tecniche...

Discussione

Per la chiara visualizzazione dei set di dati virtopsy, 8 tecniche di rendering delle immagini, costituite sia dal rendering 2D che da quello 3D, sono state regolarmente applicate a ciascuna carcassa spiaggiata per l'analisi PM della loro salute biologica e del loro profilo. Queste tecniche di rendering includevano MPR, CPR, MIP, MinIP, DVR, segmentazione, TF e PVR. Diverse tecniche di rendering vengono utilizzate in modo complementare insieme alla regolazione della finestra. Vengono inoltre descritti i concetti di ogni ...

Divulgazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Riconoscimenti

Gli autori ringraziano il Dipartimento per l'Agricoltura, la Pesca e la Conservazione del Governo della Regione Amministrativa Speciale di Hong Kong per il continuo sostegno a questo progetto. L'apprezzamento sincero è esteso anche a veterinari, personale e volontari dell'Aquatic Animal Virtopsy Lab, della City University di Hong Kong, della Ocean Park Conservation Foundation di Hong Kong e dell'Ocean Park Hong Kong per aver pagato un grande sforzo per la risposta allo spiaggiamento di questo progetto. Particolare gratitudine è dovuta ai tecnici del CityU Veterinary Medical Centre e del Centro di imaging veterinario di Hong Kong per il funzionamento delle unità TC e MRI per il presente studio. Eventuali pareri, conclusioni, conclusioni o raccomandazioni espresse nel presente documento non riflettono necessariamente le opinioni del Marine Ecology Enhancement Fund o del Trustee. Questo progetto è stato finanziato dall'Hong Kong Research Grants Council (numero grant: UGC/FDS17/M07/14) e dal Marine Ecology Enhancement Fund (numero di sovvenzione: MEEF2017014, MEEF2017014A, MEEF2019010 e MEEF2019010A), Marine Ecology Enhancement Fund, Marine Ecology Enhancement Funds Trustee Limited. Un ringraziamento speciale al Dr. Maria José Robles Malagamba per l'editing in inglese di questo manoscritto.

Materiali

NameCompanyCatalog NumberComments
Aquarius iNtuition workstationTeraRecon IncNA
Siemens 64-row multi-slice spiral CT scanner Somatom go.UpSiemens HealthineersNA

Riferimenti

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