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요약

홍콩 고래 좌초 대응 프로그램은 죽은 동물의 생물학적 건강과 프로필에 대한 귀중한 정보를 제공하는 사후 계산 단층 촬영을 통합했습니다. 이 연구는 전 세계 임상의, 수의사 및 좌초 대응 요원이 방사선 양식법을 완전히 활용하는 데 도움이 될 좌초 된 고래의 사후 발견의 식별 및 시각화에 필수적인 8 가지 이미지 렌더링 기술을 설명합니다.

초록

홍콩 고래 좌초 대응 프로그램에 정기적으로 virtopsy를 구현한 6년의 경험을 통해 표준화된 상체 절차, 사후 계산 단층 촬영(PMCT) 획득, 후처리 및 평가가 성공적으로 수립되었습니다. 이 개척자 고래 가닥 반응 프로그램에서 PMCT는 193 개의 좌초 된 고래에 수행되어 부검을 돕고 동물의 생물학적 건강과 프로필에 빛을 비추기 위한 사후 연구 결과를 제공했습니다. 이 연구는 다중 평면 재구성, 곡선 평면 재구성, 최대 강도 투영, 최소 강도 투영, 직접 볼륨 렌더링, 분할, 전송 기능 및 원근 볼륨 렌더링을 포함하여 PMCT에서 8개의 이미지 렌더링 기술을 평가하는 것을 목표로 했습니다. 실용적인 예로 설명된 이 기술은 좌초된 고래의 PM 발견의 대부분을 식별할 수 있었고 생물학적 건강과 프로필을 조사하는 도구로 사용되었습니다. 이 연구 결과는 PMCT 이미지 렌더링 및 검토의 수시로 어렵고 복잡한 영역을 통해 방사선학자, 임상의 및 수의사를 인도할 수 있었습니다.

서문

포스트모템(PM) 이미징이라고도 하는 Virtopsy는 사후 전산 단층 촬영(PMCT), 사후 자기 공명 영상(PMMRI), 초음파 검사1을포함한 고급 단면 이미징 양식으로 시체를 검사하는 것입니다. 인간에서 PMCT는 골격 변경2,3,이물질, 기체 발견4,4,55,6및 혈관 계통의 병리학의 외상성 사례를 조사하는 데 유용하다7,,8,,9. 2014년부터 홍콩 고래 좌초 대응 프로그램1에서정기적으로 구현되었습니다. PMCT 및 PMMRI는 기존의 부검에 의해 평가되기에는 너무 분해되는 시체에 대한 병리학적 발견을 묘사할 수 있다. 비침습적 방사선 학적 평가는 객관적이고 디지털로 입증되어 몇 년 후1, 10,,11에 두 번째 의견 또는 회고 적 연구를 허용합니다.11 Virtopsy는 좌초 된 해양 동물12,13,,14,,15,,16에서PM 연구 결과의 새로운 통찰력을 제공하는 귀중한 대체 기술이되었습니다., 병리학적 재건 및 사망 원인을 설명하는 금본위제인 부검과 결합하여17,동물의 생물학적 건강과 프로파일을 해결할 수 있다. Virtopsy는 코스타리카, 일본, 중국 본토, 뉴질랜드, 대만, 태국 및 미국1을포함하되 이에 국한되지 않는 전 세계적으로 좌초된 대응 프로그램으로 점진적으로 인식되고 구현되었습니다.

방사선학의 이미지 렌더링 기술은 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 숫자를 조직에 대한 정보로 변환합니다. 예를 들어, 방사선 밀도는 기존의 X선 및 CT에서 발현된다. 방대한 양의 체적 데이터는 의학(DICOM) 형식의 디지털 이미징 및 커뮤니케이션 형식으로 저장됩니다. CT 이미지는 고해상도 시각화를 위한 후처리 3D 워크스테이션에서 2차원(2D) 및 3차원(3D) 이미지 렌더링을 사용하여 아이소트로픽 복셀 데이터를 생성하는 데 사용할 수있다.,19 정량적 데이터와 결과는 연속적으로 획득한 축 이미지를 회색 스케일 또는 색상 매개 변수19,,20,,21로3D 이미지로 변환하도록 매핑됩니다. 다양한 렌더링 기술에서 적절한 데이터 시각화 방법을 선택하는 것은 시각화 품질의 필수 기술적 결정요인이며, 이는 방사선 연구결과(21)의분석 및 해석에 큰 영향을 미칩니다. 이것은 다른 상황에서 결과를 이해해야하는 방사선 배경이없는 직원을 포함하는 좌초 작업에 특히 중요합니다17. 이러한 이미지 렌더링 기술을 구현하는 목적은 이미징의 진단 가치를 높이고,,,17,19,,22,23,24,25의정의된 영역의 효과적인 변환을 허용하는 해부학적 세부 사항, 관계 및 임상 결과의 시각화에 대한 품질을 향상시키는 것이다.,

기본 축 CT/MRI 이미지는 대부분의 정보를 포함하지만, 다양한 직교 평면에서 볼 수 없기 때문에 병리학의 정확한 진단 이나 문서화를 제한할 수 있습니다. 다른 해부학적으로 정렬된 평면의 이미지 재구성은신체(26)를재배치할 필요 없이 다른 관점에서 구조적 관계의 시각화를 허용한다. 의료 해부학 및 법의학 병리학 데이터가 주로 3D특성에 따라, 색으로 구분된 PMCT 이미지와 3D 재구성 된 이미지는 법정 판결27,,28에대한 이해성과 적합성 향상을 고려하여 회색 스케일 이미지와 2D 슬라이스 이미지를 선호합니다. PMCT 기술의 발전과 함께, 포타산 PM 조사에서 시각화 탐사(즉, 2D 및 3D 이미지의 생성 및 해석)에 대한 우려가제기되었습니다 12,,29. 방사선 워크스테이션의 다양한 체적 렌더링 기법은 방사선학자, 기술자, 임상의(예: 수의사 및 해양 포유류 과학자)를 참조하고, 심지어 평신도(예: 좌초응답 요원, 정부 임원 및 일반 대중)를 통해 관심 영역을 시각화하고 연구할 수 있습니다. 그러나, 적절한 기술과 용어의 혼란의 선택은 주요 문제로 남아있다. 그것은 크게 진단 값과 방사선 결과의 해석에 영향을 미치기 때문에, 일반적인 기술의 기본 개념, 강점 및 한계를 이해하는 것이 필요합니다. 기술의 오용은 오해의 소지가 있는 이미지(예: 왜곡, 렌더링 오류, 재구성 노이즈 또는 아티팩트가 있는 이미지)를 생성하고 잘못된진단(30)으로이어질 수 있다.

본 연구는 홍콩 해역의 좌초된 고래에서 PM 결과의 대부분을 식별하는 데 사용된 PMCT에서 8개의 필수 이미지 렌더링 기술을 평가하는 것을 목표로 합니다. 각 기술의 설명과 실용적인 예는 PMCT 이미지 렌더링및 생물학적 건강 및 프로필 평가를 위한 검토의 수시로 어렵고 복잡한 영역을 통해 전 세계적으로 방사선학자, 임상의 및 수의사를 안내하기 위하여 제공됩니다.

프로토콜

참고 : 홍콩 의 혈통 좌초 응답 프로그램의 틀에서, 좌초 된 고래는 정기적으로 PMCT에 의해 검사되었다. 저자는 virtopsy 스캔, 데이터 후처리(예: 이미지 재구성 및 렌더링), 데이터 해석 및 virtopsy 보고1을담당했습니다. 이 첨단 기술은 세심한 연구 결과를 강조하고 기존의 부검 (https://www.facebook.com/aquanimallab)전에 PM 결과의 초기 조사에 대한 통찰력을 제공합니다.

1. 데이터 준비

  1. 획득한 CT 데이터 집합을 DICOM 3.0 형식으로 내보냅니다. DICOM 폴더를 컴퓨터에 복사합니다(예: 데스크톱).
  2. 무료 또는 상업적인 DICOM 뷰어를 엽니다. 다음 단계는 테라레콘 병영 iN직항워크스테이션(버전 4.4.12)을 기반으로 합니다.
  3. 물병자리 iN직관 클라이언트 뷰어(AQi) 아이콘의아이콘을 두 번 클릭합니다. 적절한 필드에 사용자 이름, 암호 및 서버 이름을 입력합니다. 로그인 버튼을 클릭합니다.
    참고: 서버 이름 필드에 올바른 서버 IP 주소가 있는지 확인합니다.
  4. 데이터 관리 도구 단추 아래에서 가져오기를 클릭하고 가져올 DICOM 폴더를 선택합니다. 가져오기 상태가 100%에 도달하면 업데이트 아이콘을 클릭하여 학습 목록을 갱신합니다.
  5. 계열을 두 번 클릭하여 환자 목록에서 1개 또는 여러 CT 계열을 선택하여 데이터 집합을 봅니다.
  6. 지정된 계열을 로드한 후 2x2 디스플레이 인터페이스의 창 레이아웃 버튼을 클릭하여 2x2 기본 레이아웃, 3D 볼륨 렌더링 이미지(오른쪽 상단 패널) 및 3MPR 이미지(왼쪽 위 패널), 관상 뷰(왼쪽 아래 패널), 좌측 하단 패널(오른쪽 아래 패널), 좌측 방향(오른쪽 아래 패널)을 보여 줍니다.
  7. 제공된 다양한 이미지 렌더링 기술을 사용하여 virtopsy 데이터 집합을 철저히 평가합니다.

2. 다중 평면 재건 (MPR)

  1. 계열을 로드한 후 축 보기(왼쪽 위 패널), 관상 뷰(왼쪽 아래 패널) 및 좌측 좌측 패널(오른쪽 아래 패널)에서 기본 MPR을 표시합니다. 이미지를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하여 렌더링 모드를 MPR로 변경하고 MPR을 선택하거나 렌더링 모드 미니 도구 모음에서 MPR을 클릭합니다.
  2. 축 보기를 사용하여 첫 번째 이미지에서 마지막 이미지로 의 정문 데이터 집합을 평가하고 다음 함수의 도움으로 관상 및 좌측 보기가 표시됩니다: 슬라이스를클릭하고 마우스를 드래그하여 CT 이미지 슬라이스를 슬라이스별로 보고 조정합니다.
  3. 왼쪽클릭 마우스 버튼을 클릭하고 마우스를 드래그하여 패널 내부의 이미지 위치를 조정합니다.
  4. 확대/축소,왼쪽 클릭 보류 마우스 버튼을 클릭하고 이미지를 확대하거나 최소화하기 위해 마우스를 드래그합니다.
  5. Abd 1(창 너비: 350) 을 클릭하여 적절한 미리 설정된 창/레벨을 선택합니다. 윈도우 레벨 : 75), Abd 2 (창 너비 : 250, 창 수준 : 40), 헤드 (창 너비 : 100, 창 레벨 : 45), 폐 (창 너비 : 1500, 창 수준 : -700), 뼈 (창 너비 : 2200, 창 수준 : 200) 창 /레벨 미니 도구 모음에서관심 지역에 따라.
  6. 창/레벨(W/L)을클릭하고 마우스를 드래그하여 CT 슬라이스의 창 너비와 창 레벨을 수동으로 조정합니다.
  7. 회전,왼쪽 클릭 보류 마우스 버튼을 클릭하고 마우스를 드래그하여 MPR 이미지를 회전시합니다.
  8. MPR 십자선 중앙에 있는 왼쪽 클릭 홀드 마우스 버튼은 관심 영역과 슬라이스 영역을 3MPR 이미지로 동시에 조정합니다.
    참고: AQi에서 제공하는 회전, 패닝, 줌 및 창/레벨 변경의 4가지 주요 기능에 대한 마우스 모드가 있어 보기 프로세스를 용이하게 합니다. 바로 가기 키의 경우 표 1을 참조하십시오.

3. 곡선 평면 개혁 (심폐 소생술)

  1. 해부학적 관심 영역을 결정합니다. MPR 십자선 중앙에 있는 왼쪽 클릭 홀드 마우스 버튼이 특정 관심 영역으로 이동합니다.
  2. 3개의 다른 뷰에서 MPR을 볼 수 있습니다. MPR 십자선이 올바른 위치에 배치되었는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 MPR 십자선을 조정합니다.
  3. 축 보기에서 플리퍼를 보는 것을 목표로 하는 연구 패널(예: 축, 관상 및 처진 보기)에서 디스플레이 패널 1개를 선택합니다.
  4. 스터디 패널에 따라, 연장선의 회전지점에좌회전 홀드 마우스 버튼으로 관상 뷰에서 MPR 십자선(예를 들어, 파란색)의 연장선을 수직으로 조정한다.
  5. 확장된 선의 회전 지점에왼쪽 클릭 홀드 마우스 버튼으로 관심 영역과 평행하게 SAGTAL 뷰에서 MPR 십자선의 또 다른 확장 선(예: 적색)을 조정한다.
  6. 축 보기를 확인하여 관심 영역이 올바르게 조정되었는지 확인합니다. 확장된 선이 없는 경우 조정합니다. 회전, 패닝, 확대/축소 및 창/레벨 변경의 4가지 주요 기능을 사용하여 virtopsy 데이터 집합을 평가합니다.
    참고: MPR 평면의 상이한 정렬을 나타내는 MPR 십자선(녹색, 빨간색 및 파란색)의 3개의 컬러 확장 선이 있습니다(그림2).

4. 최대 강도 투영 (MIP)

  1. 이미지를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 MIP를 선택하거나 렌더링 모드 미니 도구 모음에서 MIP를 클릭하여 렌더링 모드를 MIP로 변경합니다.
  2. 녹색 별표(예: 폐의 기관지 트리)를 시각화하기 위해 새 두께를 선택하여 오른쪽 상단 모서리(최소: 1mm, 최대: 500mm)의 슬래브 두께를 조정합니다.
  3. 회전, 패닝, 확대/축소 및 창/레벨 변경의 4가지 주요 함수를 사용하여 virtopsy 데이터 집합을 평가합니다.

5. 최소 강도 투영 (MinIP)

  1. 이미지를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 MinIP를 선택하거나 렌더링 모드 미니 도구 모음에서 MinIP를 클릭하여 렌더링 모드를 MIP로 변경합니다.
  2. 녹색 별표(예: 폐의 기관지 나무)를 시각화하기 위해 새 두께를 선택하여 오른쪽 상단 모서리(최소: 1mm, 최대: 500mm)의 슬래브 두께를 조정합니다.
  3. 회전, 패닝, 확대/축소 및 창/레벨 변경의 4가지 주요 함수를 사용하여 virtopsy 데이터 집합을 평가합니다.

6. 직접 볼륨 렌더링 (DVR)

참고: 기본 디스플레이 2x2 인터페이스 중 1개에서 DVR(오른쪽 상단 패널)에는 시체의 3D 렌더링 이미지가 표시됩니다. 기본 DVR 템플릿 설정은 AAA(복부 대동맥류, 창 너비: 530, 창 수준: 385)로, 시체의 총 골격 구조를 제공합니다.

  1. 뷰어 아래의 템플릿을 클릭하여 창 설정을 자동으로 조정하고 필요한 경우 회색 10 %(창 너비 : 442, 창 수준 : 115), 골절 (창 너비 : 2228, 창 수준 : 1414)과 같은 적절한 DVR 템플릿을 선택합니다.
  2. 창/레벨(W/L)을클릭하고 마우스를 드래그하여 CT 슬라이스의 창 너비와 창 레벨을 수동으로 조정하여 외부 레이어(예: 표피 표면)를 내부 레이어(예:내부 구조)로 제공합니다.
  3. 추가 수정을 위해 회전, 패닝, 확대/창/레벨 변경의 4가지 주요 기능을 사용합니다.
    참고: AQi에서 제공하는 모든 DVR 템플릿은 인간 임상 지향이며, 고래의 PM 이미징에 지정되지 않았습니다.

7. 세분화 및 관심 지역(ROI) 편집

  1. 3가지 도구, 슬래브 및 큐브 뷰 도구, 무료 ROI 도구및 동적 영역 성장 도구를 사용하여 CT 이미지 슬라이스를 분할합니다.
  2. 슬래브 및 큐브 뷰 도구의경우 도구아래 슬래브를 클릭하여 병렬 표시 선을 제공합니다. 해당 MPR 뷰에서 MPR 십자선을 재배치하여 슬래브 위치를 조정합니다. 슬래브 두께(최소: 1mm, 최대: 500mm)를 슬래브 두께 막대를통해 변경하여 시체의 3D 렌더링 된 이미지의 세분화를 초래합니다.
  3. 무료 ROI 도구의경우 도구 에서 FreeRO를 클릭합니다. 키보드의 시프트 키를 길게 누르고 MPR에서 무료 곡선 그리기, MPR에 원을 그리거나 MPR의 구를 그리거나 MPR에서 구를 그리는 경우 MPR 뷰 및 DVR에서 관심 영역을 제외/포함합니다.
  4. 동적 영역 성장 도구의경우 도구 아래 영역을 클릭합니다. 키보드의 Shift 키를 잡고 왼쪽 단추를 클릭하고 마우스의 중간 단추를 스크롤합니다(스크롤업: 선택 영역 증가, 스크롤 다운: 선택 영역 감소) 강조 표시된 영역을 제공합니다. 제외를 클릭하여 지역을 삭제합니다. 지역을 유지하려면 포함을 클릭합니다.

8. 전송 기능 (TF)

  1. 뷰어아래에서 3D 설정을 클릭하고 복사본을 선택하여 새 3D 재구성 모델을 만듭니다.
  2. 새 3D 재구성 모델에서 도구 아래 FreeRO 또는 리전을 클릭합니다. 키보드의 Shift 키를 길게 잡고 3D VR을 사용하여 관심 영역을 포함한 다음 선택(Select)을 클릭합니다.
  3. W/L 슬라이더, W/L 텍스트 입력 상자,VR 풀다운 메뉴, 불투명슬라이더(최소: 0, 최대: 1), 불투명텍스트 입력 상자, 3D 설정 아래 HU 레인지 컬러 슬라이더 등 3D 설정을구성한다.
  4. 색상 슬라이더 막대의 슬라이더 1을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하여 DVR의 색상을 변경합니다. 색상 변경을 선택하고 필요한 경우 색상 팔레트에서 사용자 지정 색상을 정의합니다.

9. 원근 볼륨 렌더링 (PVR)

  1. 플라이스루 모듈을 실행하려면 선택한 시리즈를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 마우스 오른쪽 클릭 메뉴에서 플라이스루를 선택합니다.
  2. 기본 보기 선택보려면 읽기 스타일 기본 설정 마법사의 기본 3D를 선택합니다. 2x2 화면 레이아웃과 확인을클릭하여 자동으로 RVR(예: 결장)을 생성합니다. 관심 영역이 선택되었는지 확인합니다.
  3. 경로를 그려 제어 지점의 시작과 끝을 배치하여 비행 경로를 구축합니다. 경로가 손상되었거나 구조가 누락된 경우 공구 패널의 연결 편집/편집경로 라디오 버튼을 클릭하여 경로를 수정하여 곡선의 더 매끄러운 섹션에 대한 제어점을 편집하거나 문제를 수정합니다. 비행 경로를 클릭하여 새 제어 지점을 만듭니다. 비행 경로가 정확하면 확인을 클릭합니다.
  4. 주요 플라이스루 창, MPR 뷰 및 플랫 뷰를표시하여 표시되는 플라이스루 창을 볼 수 있습니다.
  5. 화면 오른쪽에 있는 도구 패널을 클릭하여 Cine 도구를 사용하여 발광 구조를 평가합니다. 플라이 후진플라이, 일시정지, 플라이 포워드,슬로우 다운 플라이스루, 시네 공구 아래 플라이스루 속도를 사용하여 플라이스루의 속도와 방향을 조정합니다.

10. 데이터 평가

  1. 머리에서 꼬리까지 체계적으로 정성평가 실시합니다. 그것은 일반적으로 30 분 안에, 후속 부검을 위한 지도 수의사에 대한 참조 역할을합니다.
  2. 부검 후, 처녀 자리 결과 와 부검 결과 비교. 사이트 보고서, 처녀체, 부검 및 샘플 분석(예: 조직 병리학 및 미생물학)에 기초하여 좌초된 고래의 생물학적 건강과 프로필에 대한 PM 조사를 마무리합니다.

결과

2014년 1월부터 2020년 5월까지 홍콩 해역에서 좌초된 총 193마리의 고래를 PMCT에 의해 조사되었으며, 여기에는 42개의 인도 태평양 혹등돌고래(소사 치넨시스), 130개의 유도 태평양 핀리스돌고래(네오포카에나 포케노이드)및 21종의 다른 종들이 포함되었다. 전신 스캔은 136개의 시체에서 수행되었으며 57명은 두개골과 오리발에 대한 부분 스캔이었습니다. 일반적으로 관찰되는 해부학적 ...

토론

virtopsy 데이터 집합의 명확한 시각화를 위해, 2D 및 3D 렌더링으로 구성된 8개의 이미지 렌더링 기술은 생물학적 건강과 프로필에 대한 PM 조사를 위해 각 좌초된 시체에 일상적으로 적용되었습니다. 이러한 렌더링 기술에는 MPR, 심폐소생술, MIP, MinIP, DVR, 세분화, TF 및 PVR이 포함되었습니다. 다양한 렌더링 기술은 창 조정과 함께 보완적으로 사용됩니다. 각 이미지 재구성 기술과 장점의 개념도 설명?...

공개

저자는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 말

저자는 이 프로젝트의 지속적인 지원에 대해 홍콩 특별 행정구 정부의 농업, 수산 및 보존 부서에 감사드립니다. 수생 동물 Virtopsy 연구소, 홍콩 시티 대학, 오션 파크 보존 재단 홍콩 및 오션 파크 홍콩의 수의사, 직원 및 자원 봉사자들에게진심으로 감사가 확장되었습니다. CityU 수의학 센터와 홍콩 수의학 이미징 센터의 기술자가 현재 연구를 위해 CT 및 MRI 유닛을 운영한 것에 대해 특별한 감사를 드립니다. 여기에 표현된 의견, 결과, 결론 또는 권고사항이 반드시 해양 생태 향상 기금 또는 이사회의 견해를 반영하는 것은 아닙니다. 이 프로젝트는 홍콩 연구 보조금 위원회 (보조금 번호: UGC / FDS17 / M07/14)와 해양 생태 향상 기금 (보조금 번호: MEEF2017014, MEEF2017014A, MEEF2019010, MEEF2019010A), 해양 생태 향상 기금, 해양 생태 향상 기금, 해양 생태 향상 기금 및 유한 기금에 의해 지원되었습니다. 마리아 호세 로블스 말라감바 박사에게 이 원고의 영어 편집을 특별히 감사드립니다.

자료

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