Esta publicação recebeu apoio do Plano Provincial de Pesquisa e Desenvolvimento de Shaanxi: 2023-ZDLSF-56 e da Equipe "Cientista + Engenheiro" da Província de Shaanxi Construção: 2022KXJ-019.

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital Sunsimiao, afiliado à Universidade de Medicina Chinesa de Pequim. O paciente foi recrutado no Departamento de Tireoide do Hospital Sunsimiao. O paciente foi submetido a exame de ultrassonografia de tireoide e consentimento informado para o estudo. Nesta investigação, dados de ultrassom 4D adquiridos com um dispositivo portátil foram utilizados para reconstruir as incidências triplanares da glândula tireoide. Além disso, foi realizada imagem com Doppler colorido síncrono em tempo real. As ferramentas de software utilizadas nesta pesquisa estão listadas na Tabela de Materiais.
1. Coleta e preparação dos dados
<ol><li>Usando um aparelho portátil de ultrassom, coloque o transdutor de arranjo linear transversalmente no pescoço do paciente para obter imagens da tireoide no plano transversal. Deslize a sonda lenta e firmemente ao longo do comprimento da tireoide, mantendo o contato e a orientação da sonda.</li>
	<li>Adquira uma sequência de imagens transversais em modo B visualizando a morfologia da tireoide a uma taxa de quadros de 33 Hz.</li>
	<li>Concomitantemente, aplique o Doppler colorido para detectar o fluxo sanguíneo na glândula e nos vasos. Escaneamento dos polos superior para inferior da tireoide para cobrir toda a glândula. A sequência de imagem dinâmica resultante compreende cortes transversais consecutivos que formam dois conjuntos de dados 4D.</li>
	<li>Carregamento e navegação de dados de ultrassom em modo B 4D<ol><li>Copie todos os dados DICOM para um diretório de trabalho personalizado. Observação : o diretório de trabalho é o mesmo no sistema operacional e MATLAB. Pressione Enter depois de digitar cada linha para executar o comando no MATLAB.</li>
		<li>Importe o arquivo de dados US de modo B para o MATLAB usando a função dicomread e use a função de tamanho para exibir as dimensões dos dados.<ol><li>Abra o MATLAB no computador.</li>
			<li>Na janela de comando , digite: VB0 = dicomread('fname.dcm'); Onde 'fname.dcm' poderia ser substituído pelo nome do arquivo real dos dados DICOM. Isso lerá no arquivo DICOM e armazenará os dados da imagem na variável VB0.</li>
			<li>Para exibir o tamanho dos dados carregados, digite: tamanho (VB0), NOTA: Os dados 4D importados aqui tinham dimensões de 768 pixels x 1024 pixels x 3 x 601 camadas. Os 768 pixels x 1024 pixels x 3 correspondem a uma imagem RGB padrão, onde cada pixel é representado por três canais com profundidade de 24 bits. As 601 camadas indicam o número total de fatias digitalizadas.</li>
		</ol></li>
		<li>Chame a função US_B_Show para converter os dados da matriz 4D em uma sequência de vídeo contínua em tons de cinza a ser reproduzida continuamente para exame detalhado (consulte a Figura 1).<ol><li>Para converter essa matriz de dados de ultrassom 4D VB0 importada na Etapa 1.4.2.2 usando a função dicomread nos arquivos DICOM em uma sequência de vídeo em tons de cinza em reprodução contínua, chame a função US_B_Show digitando o seguinte comando na janela de comando do MATLAB: US_B_Show(VB0) Onde VB0 é a variável de matriz 4D que contém os dados de ultrassom importados anteriormente.</li>
		</ol></li>
		<li>A GUI na Figura 1 mostra botões de reprodução para pausar, avançar, retroceder, etc.<ol><li>Pressione o botão de reprodução para iniciar a reprodução contínua de vídeo da sequência de quadros. Use os ícones da ferramenta de controle de pausa e reprodução para navegação flexível de qualquer quadro. Use os botões de ampliação/redução para ampliar ou minimizar dinamicamente as imagens durante a reprodução e o botão de zoom padrão para redefinir para a visualização 1x original.</li>
			<li>Clique no botão inspecionar valores de pixel e mova o mouse sobre uma região para sobrepor miras com coordenadas e intensidades de pixel para análise localizada. NOTA: Esses controles interativos permitem a inspeção flexível das características dos dados de ultrassom no espaço e no tempo.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Carregamento e navegação de dados de ultrassom com Doppler colorido 4D<ol><li>Importe o arquivo de dados de ultrassom Doppler colorido para o MATLAB usando a função dicomread e use a função de tamanho para exibir as dimensões dos dados. NOTA: Os dados 4D importados aqui tinham dimensões de 768 pixels x 1024 pixels x 3 x 331 camadas. Os 768 pixels x 1024 pixels x 3 correspondem a uma imagem RGB padrão, com vermelho e azul representando o fluxo sanguíneo em direções diferentes. As 331 camadas indicam o número total de fatias digitalizadas.</li>
		<li>Use a função US_C_Show para converter os dados da matriz 4D em uma sequência de vídeo colorida contínua a ser reproduzida continuamente para exame detalhado (consulte a Figura 2). NOTA: A GUI na Figura 2 tem o mesmo conjunto de controles interativos e operações conforme descrito anteriormente na etapa 1.4.4 da Figura 1.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Observação sincrônica da ultrassonografia modo B e Doppler colorido
NOTA: Os dados de ultrassom em modo B 4D mostrados na Figura 1 e os dados de ultrassom com Doppler colorido 4D mostrados na Figura 2 contêm os mesmos carimbos de tempo absolutos na quarta dimensão ao longo do eixo temporal. Esse campo é registrado nos metadados DICOM como FrameTimeVector. Com base nos valores de tempo neste campo, a Figura 1 e a Figura 2 podem ser sincronizadas em tempo real.
<ol><li>Depois de ler os dois arquivos 4D usando o comando dicomread , execute a função Synchronize_B_C com as duas matrizes 4D como entradas. Observação : a figura 3 mostra o vídeo resultante que ainda pode ser reproduzido continuamente. A diferença agora é que os dados de ultrassom em modo B 4D e os dados de ultrassom com Doppler colorido 4D são sincronizados em tempo real dentro dos mesmos quadros de vídeo. A GUI na Figura 3 tem o mesmo conjunto de controles e operações interativos conforme descrito anteriormente na etapa 1.4.4 da Figura 1.</li>
</ol>3. Reconstrução triplanar sincrônica para tireoide
OBS: Para permitir uma localização e quantificação mais precisa das lesões, este estudo realizou a reconstrução triplanar da glândula tireoide a partir dos dados adquiridos do ultrassom 4D, com interatividade em tempo real. Isso permite que os clínicos identifiquem as lesões com rapidez e precisão, estabelecendo uma base sólida para a quantificação subsequente das regiões afetadas.
<ol><li>Chame a função thyroid_triplanar com os dados de ultrassom modo B 4D da Figura 1 como entrada para derivar os três planos ortogonais (coronal, sagital e axial), como mostrado na Figura 4.</li>
	<li>A interação da mira na Figura 4 permite a inspeção em tempo real de diferentes partes da glândula tireoide. Clique e arraste o centro da mira para um exame 3D arbitrário da anatomia da tireoide reconstruída a partir de ultrassom. NOTA: A GUI na Figura 4 também permite o ajuste do intervalo de intensidade, contraste e brilho da escala de cinza das exibições triplanares.</li>
	<li>Pressione e arraste o botão esquerdo do mouse sobre qualquer região das imagens para modificar em tempo real os níveis de brilho e contraste . Solte o botão do mouse para confirmar e finalizar os ajustes.</li>
</ol>4. Reconstrução triplanar sincrônica para campo de fluxo sanguíneo 3D
NOTA: A reconstrução das incidências triplanares síncronas para o campo de fluxo sanguíneo 3D com base nos dados do ultrassom Doppler colorido 4D também é clinicamente importante para caracterizar a Tireoidite (TH) de Hashimoto.
<ol><li>Chame a função thyroid_3D_blood com os dados de ultrassom 4D modo C da Figura 2 como entrada para derivar os três planos ortogonais (coronal, sagital e axial), como mostrado na Figura 5.</li>
	<li>A interação da mira na Figura 5 permite a inspeção em tempo real de diferentes partes da glândula tireoide. Clique e arraste o centro da mira para um exame 3D arbitrário da anatomia da tireoide reconstruída a partir de ultrassom. NOTA: A GUI na Figura 5 também permite o ajuste do intervalo de intensidade, contraste e brilho da escala de cinza das exibições triplanares.</li>
	<li>Pressione e arraste o botão esquerdo do mouse sobre qualquer região das imagens para modificar em tempo real os níveis de brilho e contraste . Solte o botão do mouse para confirmar e finalizar os ajustes.</li>
</ol>5. Sincronização das incidências triplanar modo B e triplanar com Doppler colorido
OBS: Com base nas incidências triplanares mostradas na Figura 4, a sincronização das imagens correspondentes ao Doppler colorido com a localização da lesão facilitaria, sem dúvida, o diagnóstico e a quantificação da evolução patológica da Tireoidite (TH) de Hashimoto.
<ol><li>Arraste a interação da mira na Figura 4 para localizar a região de interesse e execute US_B2C para obter a localização correspondente nas incidências triplanares com Doppler colorido.</li>
	<li>Arraste a interação da mira na Figura 5 para localizar a região de interesse e execute US_C2B para obter a localização correspondente nas vistas triplanares do modo B. NOTA: A Figura 6 estabelece uma base ultrassonográfica sólida para a localização precisa e o diagnóstico definitivo das lesões de tireoidite (TH) de Hashimoto.</li>
</ol>

Visualização síncrona de informações estruturais e funcionais da tireoide

<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>

A ferramenta de software para quantificação de precisão de doenças da tireoide, listada na Tabela de Materiais deste estudo como Thyroid Disease Precision Quantification V1.0, é um produto da Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co., Ltd. Os direitos de propriedade intelectual desta ferramenta de software pertencem à empresa. Os autores declaram não haver conflitos de interesse.

Etapas críticas do protocolo Embora a Figura 1 e a Figura 2 tenham valor para inspeção e diagnóstico, determinar a localização da lesão e as vistas de outras perspectivas requer experiência especializada. Para o diagnóstico da tireoidite (TH) de Hashimoto, a sincronização da Figura 1 e da Figura 2 em tempo real também é um passo importante e crítico. A etapa 3.3 do prot...

A tireoidite de Hashimoto (TH), a doença autoimune da tireoide (DTAI) mais frequente, é a principal causa de hipotireoidismo em áreas do mundo com iodosuficiente 1. Caracteriza-se por infiltração linfocítica e autoanticorpos contra antígenos tireoidianos, levando à destruição da arquitetura tireoidiana e hipotireoidismo2. O estadiamento da TC tem como objetivo avaliar a gravidade e orientar as decisões terapêuticas. Baseia-se na combinação de marcadores bioquímicos, como o hormônio estimulante da tireoide (TSH) e osautoanticorpos tireoidianos3, além de características ultrassonográficas visíveis na ultrassonografia tireoidiana 4,5,6.
Ao exame ultrassonográfico, a TH demonstra achados característicos, incluindo ecogenicidade difusamente diminuída, ecotextura heterogênea, micronodularidade e aumento do fluxo sanguíneo ao Dopplercolorido 6,7. No entanto, a ultrassonografia bidimensional convencional (2D) em tons de cinza carece de métodos quantitativos para analisar sistematicamente essas características para o estadiamento da TH8. A avaliação das alterações de vascularização também se limita à inspeção visual qualitativa no modo 2D. A complexa arquitetura tridimensional (3D) da glândula tireoide dificulta ainda mais a avaliação completausando o corte 2D convencional9,10. Esses fatores levam a pontos cegos de imagem e interpretação errônea, resultando em baixa sensibilidade e especificidade, especialmente para profissionais menos experientes11,12.
O exame de ultrassom portátil convencional integra aquisição e diagnóstico em tempo real. Essa dependência do fluxo de trabalho acoplado aumenta a probabilidade de erros de supervisão durante a varredura. A falta de localização e rastreamento espacial também torna imprecisa a identificação e o monitoramento daslesões12,13. Sistemas dedicados de ultrassom 3D surgiram para suprir essas limitações e têm mostrado resultados promissores14,15. No entanto, a maioria das tecnologias de ultrassom 3D requer mecanismos complexos de varredura mecânica e transdutores especializados, levando a altos custos e barreiras à adoção.
Para superar as limitações das técnicas convencionais de ultrassom 2D e 3D, este estudo propõe uma nova solução de reconstrução e visualização 3D adaptada para o exame da tireoide. Usando ultrassom portátil amplamente disponível, várias varreduras 2D são adquiridas primeiro para escanear toda a glândula tireoide. A reconstrução volumétrica 3D é então realizada pelo registro espacial e fusão das sequências 2D. Concomitantemente, quadros Doppler coloridos são co-registrados para criar mapas de vascularização visualizando alterações do fluxo sanguíneo. Os volumes 3D reconstruídos em tons de cinza e os mapas coloridos de vascularização são finalmente integrados em uma única plataforma, permitindo visualização multiplanar sincronizada e inspeção estrutural-funcional combinada.
Esta técnica de fusão 3D proposta fornece uma avaliação sistemática e abrangente da morfologia tireoidiana complexa a partir de diferentes aspectos. Ao minimizar os pontos cegos e permitir uma visão geral global, isso pode ajudar a melhorar a precisão do diagnóstico e reduzir os erros de supervisão, especialmente beneficiando os profissionais iniciantes. A visualização multimodal também facilita a localização rápida e precisa das lesões, sendo promissora para o diagnóstico e tratamento precoce de nódulos e tumores tireoidianos. Além disso, o método introduz a análise quantitativa de características 3D que não foi investigada para o estadiamento HT antes. Com ampla adoção, tem o potencial de padronizar e objetivar os procedimentos de diagnóstico ultrassonográfico atualmente dependentes da experiência. Ao integrar sinergicamente a reconstrução 3D portátil, a fusão multimodal, a análise quantitativa de recursos e a visualização flexível em um fluxo de trabalho simplificado, essa técnica de baixo custo e fácil de usar representa um salto diagnóstico poderoso do ultrassom 2D convencional para o avanço do exame da tireoide.

<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

Este trabalho propõe uma nova técnica de exame da tireoide baseada na reconstrução sincrônica de dados ultrassonográficos em cinco dimensões (5D). As sequências temporais brutas são reconstruídas em dados volumétricos 3D refletindo a estrutura anatômica. A visualização triplanar a partir de três planos ortogonais é realizada para fornecer uma inspeção sistemática de toda a glândula. O Doppler colorido é integrado a cada corte triplanar para mapear as alterações vasculares. Esta fusão multimodal permite a exibição síncrona de informações estruturais, funcionais e de fluxo sanguíneo no espaço 5D reconstruído. Em comparação com a digitalização convencional, essa técnica oferece os benefícios do diagnóstico off-line flexível, dependência reduzida da digitalização, interpretação intuitiva aprimorada e avaliação abrangente de vários aspectos. Ao minimizar os erros de supervisão, poderia melhorar a precisão do diagnóstico, especialmente para profissionais iniciantes. O método de fusão 5D proposto permite a localização rápida e precisa das lesões para detecção precoce. Trabalhos futuros explorarão a integração com marcadores bioquímicos para melhorar ainda mais a precisão diagnóstica. A técnica tem considerável valor clínico para o avanço do exame da tireoide.

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

Autor em destaque: Integrando imagens de ultrassom com marcadores bioquímicos para diagnóstico de doenças da tireoide

Reconstrução Triplanar Síncrona Integrada ao Mapeamento Doppler Colorido para Localização Precisa e Rápida das Lesões Tireoidianas

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.

Como mostrado na interface gráfica do usuário (GUI) na Figura 1 e na Figura 2, a sequência de varredura do ultrassom pode ser verificada continuamente. No entanto, esse exame bidimensional depende muito do conhecimento anatômico do tireoidologista para reconstruir mentalmente a localização da lesão, o que é desafiador para os novatos e resulta em falta de consistência quantitativa. A Figura 3 funde a escala...

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Apresentamos aqui uma técnica de ultrassom 5D combinando reconstrução 3D multiplanar e fusão com Doppler colorido, que permite a visualização sincrônica de informações estruturais e funcionais da tireoide. Ao minimizar os pontos cegos, esse método permite a localização rápida e precisa das lesões para melhorar a acurácia diagnóstica, beneficiando especialmente os profissionais iniciantes.

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

O escopo de nossa pesquisa concentra-se no diagnóstico preciso e quantitativo da doença tireoidiana, explorando especificamente como diferentes status da doença podem ser quantificados com precisão. Atualmente, o diagnóstico da fusão da imagem ultrassonográfica e dos marcadores bioquímicos sólidos está sendo utilizado para o avanço das pesquisas em nosso meio. Estabelecemos achados significativos em nosso meio sincronizando o ultrassom e o ultrassom com Doppler colorido no espaço 3D para diagnosticar indicadores de imagem sólida e integrá-los com indicadores bioquímicos.Com nosso protocolo, estamos abordando a lacuna de pesquisa utilizando dispositivos portáteis de ultrassom portáteis para obter observação panorâmica e diagnóstico das vistas triplanares de imagens sólidas de ultrassonografia. Nosso protocolo oferece a vantagem de alto custo-efetividade e diagnóstico preciso abrangente em comparação com outras técnicas.

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

Research

JoVE Journal

Medicine

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

340 visualizações.  Beijing University of Chinese Medicine. O escopo de nossa pesquisa concentra-se no diagnóstico preciso e quantitativo da doença tireoidiana, explorando especificamente como diferentes status da doença podem ser quantificados com precisão. Atualmente, o diagnóstico da fusão da imagem ultrassonográfica e dos marcadores bioquímicos sólidos está sendo utilizado para o avanço das pesquisas em nosso meio. Estabelecemos achados significativos em nosso meio sincronizando o ultrassom e o ultrassom com Doppler colorido no espaço ...