Bu yayın, Shaanxi Eyaleti Anahtar Araştırma ve Geliştirme Planı: 2023-ZDLSF-56 ve Shaanxi Eyaleti "Bilim Adamı + Mühendis" Ekibi İnşaatı: 2022KXJ-019'dan destek almıştır.

Bu çalışma, Pekin Çin Tıbbı Üniversitesi'ne bağlı Sunsimiao Hastanesi Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylanmıştır. Hasta Sunsimiao Hastanesi Tiroid Bölümü'nden alındı. Hastaya tiroid ultrason muayenesi yapıldı ve çalışma için bilgilendirilmiş onam verdi. Bu araştırmada, elde taşınan bir cihaz kullanılarak elde edilen 4 boyutlu ultrason verileri, tiroid bezinin triplanar görüntülerini yeniden oluşturmak için kullanıldı. Ayrıca, gerçek zamanlı senkron renkli Doppler görüntüleme elde edildi. Bu araştırmada kullanılan yazılım araçları Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.
1. Veri toplama ve hazırlama
<ol><li>Taşınabilir bir el tipi ultrason cihazı kullanarak, tiroidi enine kesit düzleminde görüntülemek için doğrusal dizi dönüştürücüyü hastanın boynuna enine yerleştirin. Prob temasını ve yönünü korurken probu tiroid uzunluğu boyunca yavaş ve sabit bir şekilde kaydırın.</li>
	<li>Tiroid morfolojisini 33 Hz kare hızında görselleştiren bir dizi enine B-modu görüntüsü elde edin.</li>
	<li>Aynı zamanda, bez ve damarlardaki kan akışını tespit etmek için renkli Doppler uygulayın. Tüm bezi kaplamak için üstten alt tiroid kutuplarına kadar tarayın. Ortaya çıkan dinamik görüntüleme dizisi, iki 4D veri seti oluşturan ardışık enine dilimlerden oluşur.</li>
	<li>4D B-mod ultrason verilerinin yüklenmesi ve taranması<ol><li>Tüm DICOM verilerini özelleştirilmiş bir çalışma dizinine kopyalayın. NOT: Çalışma dizini hem işletim sisteminde hem de MATLAB'de aynıdır. Komutu MATLAB'de çalıştırmak için her satırı yazdıktan sonra Enter tuşuna basın.</li>
		<li>Dicomread işlevini kullanarak B modu ABD veri dosyasını MATLAB'a aktarın ve verilerin boyutlarını görüntülemek için boyut işlevini kullanın.<ol><li>Bilgisayarda MATLAB'ı açın.</li>
			<li>Komut penceresinde şunu yazın: VB0 = dicomread('fname.dcm'); Burada 'fname.dcm', DICOM verilerinin gerçek dosya adıyla değiştirilebilir. Bu, DICOM dosyasını okuyacak ve görüntü verilerini VB0 değişkeninde saklayacaktır.</li>
			<li>Yüklenen verilerin boyutunu görüntülemek için şunu yazın: boyut (VB0), NOT: Buraya aktarılan 4D veriler 768 piksel x 1024 piksel x 3 x 601 katman boyutlarındaydı. 768 piksel x 1024 piksel x 3, her pikselin 24 bit derinliğe sahip üç kanalla temsil edildiği standart bir RGB görüntüsüne karşılık gelir. 601 katman, taranan dilimlerin toplam sayısını gösterir.</li>
		</ol></li>
		<li>4D matris verilerini, ayrıntılı inceleme için sürekli olarak oynatılacak sürekli gri tonlamalı bir video dizisine dönüştürmek için US_B_Show işlevini çağırın (bkz. Şekil 1).<ol><li>Adım 1.4.2.2'de DICOM dosyalarındaki dicomread işlevini kullanarak içe aktarılan bu 4B ultrason veri matrisi VB0'ı sürekli oynatılan gri tonlamalı bir video dizisine dönüştürmek için, MATLAB Komut penceresine aşağıdaki komutu yazarak US_B_Show işlevini çağırın: US_B_Show(VB0) Burada VB0, daha önce içe aktarılan ultrason verilerini içeren 4B matris değişkenidir.</li>
		</ol></li>
		<li>Şekil 1'deki GUI, duraklatma, ileri, geri sarma vb. için oynatma düğmelerini gösterir.<ol><li>Kare dizisinin sürekli video oynatımını başlatmak için oynat düğmesine basın. Herhangi bir karede esnek gezinme için duraklatma ve oynatma kontrol aracı simgelerini kullanın. Oynatma sırasında görüntüleri dinamik olarak büyütmek veya küçültmek için yakınlaştırma/uzaklaştırma düğmelerini ve orijinal 1x görünümüne sıfırlamak için varsayılan yakınlaştırma düğmesini kullanın.</li>
			<li>Piksel değerlerini incele düğmesine tıklayın ve yerelleştirilmiş analiz için artı işaretlerini piksel koordinatları ve yoğunlukları ile kaplamak için fareyi bir bölgenin üzerine getirin. NOT: Bu etkileşimli kontroller, ultrason veri özelliklerinin hem uzay hem de zaman boyunca esnek bir şekilde incelenmesini sağlar.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>4D renkli Doppler ultrason verilerinin yüklenmesi ve taranması<ol><li>Dicomread işlevini kullanarak renkli Doppler ultrason veri dosyasını MATLAB'a aktarın ve verilerin boyutlarını görüntülemek için boyut işlevini kullanın. NOT: Buraya aktarılan 4D veriler 768 piksel x 1024 piksel x 3 x 331 katman boyutlarındaydı. 768 piksel x 1024 piksel x 3, standart bir RGB görüntüsüne karşılık gelir ve kırmızı ve mavi, farklı yönlerdeki kan akışını temsil eder. 331 katman, taranan dilimlerin toplam sayısını gösterir.</li>
		<li>4D matris verilerini, ayrıntılı inceleme için sürekli olarak oynatılacak sürekli bir renkli video dizisine dönüştürmek için US_C_Show işlevini kullanın (bkz. Şekil 2). NOT: Şekil 2'deki GUI, daha önce Şekil 1 için adım 1.4.4'te açıklananla aynı etkileşimli kontrollere ve işlemlere sahiptir.</li>
	</ol></li>
</ol>2. B-modu ve renkli Doppler ultrasonun senkron gözlemi
NOT: Şekil 1'de gösterilen 4D B-Mod Ultrason Verileri ve Şekil 2'de gösterilen 4D Renkli Doppler Ultrason Verileri, zamansal eksen boyunca dördüncü boyutta aynı mutlak zaman damgalarını içerir. Bu alan DICOM meta verilerine FrameTimeVector olarak kaydedilir. Bu alandaki zaman değerlerine bağlı olarak, Şekil 1 ve Şekil 2 gerçek zamanlı olarak senkronize edilebilir.
<ol><li>Dicomread komutunu kullanarak iki 4D dosyayı okuduktan sonra, Synchronize_B_C fonksiyonunu girdi olarak iki 4D matrisle yürütün. NOT: Şekil 3 , hala sürekli olarak oynatılabilen ortaya çıkan videoyu göstermektedir. Şimdiki fark, 4D B-Mod Ultrason Verilerinin ve 4D Renkli Doppler Ultrason Verilerinin aynı video kareleri içinde gerçek zamanlı olarak senkronize edilmesidir. Şekil 3'teki GUI, daha önce Şekil 1 için adım 1.4.4'te açıklananla aynı etkileşimli denetimler ve işlemler kümesine sahiptir.</li>
</ol>3. Tiroid için senkron triplanar rekonstrüksiyon
NOT: Lezyonların daha kesin lokalizasyonunu ve nicelleştirilmesini sağlamak için bu çalışma, elde edilen 4D ultrason verilerinden gerçek zamanlı etkileşim ile tiroid bezinin triplanar rekonstrüksiyonunu gerçekleştirdi. Bu, klinisyenlerin lezyonları hızlı ve doğru bir şekilde belirlemesine olanak tanıyarak etkilenen bölgelerin daha sonra nicelleştirilmesi için sağlam bir temel oluşturur.
<ol><li>Şekil 4'te gösterildiği gibi üç ortogonal düzlemi (koronal, sagital ve eksenel) türetmek için Şekil 1'deki 4D B-mod ultrason verileriyle thyroid_triplanar fonksiyonunu giriş olarak çağırın.</li>
	<li>Şekil 4'teki artı işareti etkileşimi, tiroid bezinin farklı bölümlerinin gerçek zamanlı olarak incelenmesini sağlar. Ultrasondan yeniden yapılandırılan tiroid anatomisinin rastgele bir 3D incelemesi için artı işaretinin ortasına tıklayın ve sürükleyin. NOT: Şekil 4'teki GUI, üç düzlemli görünümlerin gri tonlama yoğunluk aralığının, kontrastının ve parlaklığının ayarlanmasını da sağlar.</li>
	<li>Parlaklık ve kontrast seviyelerinin gerçek zamanlı olarak değiştirilmesi için farenin sol düğmesini görüntülerin herhangi bir bölgesi üzerinde basılı tutun ve sürükleyin. Ayarlamaları onaylamak ve sonlandırmak için fare düğmesini bırakın.</li>
</ol>4. 3D kan akış alanı için senkron triplanar rekonstrüksiyon
NOT: 4D renkli Doppler ultrason verilerine dayalı olarak 3D kan akış alanı için senkron triplanar görünümlerin yeniden yapılandırılması, Hashimoto Tiroiditini (HT) karakterize etmek için klinik olarak önemlidir.
<ol><li>Şekil 5'te gösterildiği gibi üç ortogonal düzlemi (koronal, sagital ve eksenel) türetmek için girdi olarak Şekil 2'deki 4D C-mod ultrason verileriyle thyroid_3D_blood işlevini çağırın.</li>
	<li>Şekil 5'teki artı işareti etkileşimi, tiroid bezinin farklı bölümlerinin gerçek zamanlı olarak incelenmesini sağlar. Ultrasondan yeniden yapılandırılan tiroid anatomisinin rastgele bir 3D incelemesi için artı işaretinin ortasına tıklayın ve sürükleyin. NOT: Şekil 5'teki GUI, üç düzlemli görünümlerin gri tonlama yoğunluk aralığının, kontrastının ve parlaklığının ayarlanmasını da sağlar.</li>
	<li>Parlaklık ve kontrast seviyelerinin gerçek zamanlı olarak değiştirilmesi için farenin sol düğmesini görüntülerin herhangi bir bölgesi üzerinde basılı tutun ve sürükleyin. Ayarlamaları onaylamak ve sonlandırmak için fare düğmesini bırakın.</li>
</ol>5. B-modu üç düzlemli görünümlerin ve renkli Doppler üç düzlemli görünümlerin senkronizasyonu
NOT: Şekil 4'te gösterilen triplanar görünümlere dayanarak, karşılık gelen renkli Doppler akım görüntülerinin lezyon lokalizasyonlarına senkronize edilmesi, şüphesiz Hashimoto Tiroiditinde (HT) patolojik ilerlemenin tanısını ve ölçülmesini kolaylaştıracaktır.
<ol><li>İlgilenilen bölgeyi bulmak için Şekil 4'teki artı işareti etkileşimini sürükleyin ve renkli Doppler üç düzlemli görünümlerinde karşılık gelen konumu elde etmek için US_B2C yürütün.</li>
	<li>İlgilenilen bölgeyi bulmak için Şekil 5'teki artı işareti etkileşimini sürükleyin ve B modu üç düzlemli görünümlerde karşılık gelen konumu elde etmek için US_C2B yürütün. NOT: Şekil 6 , Hashimoto tiroiditi (HT) lezyonlarının kesin lokalizasyonu ve kesin tanısı için sağlam bir ultrasonografik temel oluşturmaktadır.</li>
</ol>

Tiroid Yapısal ve Fonksiyonel Bilgilerinin Senkron Görüntülenmesi

<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>

Bu çalışmanın Malzeme Tablosunda Tiroid Hastalığı Hassas Miktar Tayini V1.0 olarak listelenen tiroid hastalığı hassas miktar tayini için yazılım aracı, Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co., Ltd.'nin bir ürünüdür. Bu yazılım aracının fikri mülkiyet hakları şirkete aittir. Yazarların beyan edecek herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Protokoldeki kritik adımlar Şekil 1 ve Şekil 2 muayene ve tanı için değer taşırken, lezyon lokalizasyonunun ve diğer açılardan görüntülerin belirlenmesi uzman deneyimi gerektirir. Hashimoto tiroiditi (HT) tanısı için Şekil 1 ve Şekil 2'nin gerçek zamanlı olarak senkronize edilmesi de önemli ve kritik bir adımdır. Protokol adımı 3.3, Şek...

En sık görülen otoimmün tiroid bozukluğu (AITD) olan Hashimoto tiroiditi (HT), dünyanın iyot açısından yeterli bölgelerinde hipotiroidizmin önde gelen nedenidir1. Lenfositik infiltrasyon ve tiroid antijenlerine karşı otoantikorlar ile karakterizedir, tiroid mimarisinin ve hipotiroidizmintahrip olmasına yol açar 2. HT'nin evrelendirilmesi, ciddiyetini değerlendirmeyi ve tedavi kararlarını yönlendirmeyi amaçlar. Tiroid uyarıcı hormon (TSH) ve tiroid otoantikorları3 gibi biyokimyasal belirteçlerin yanı sıra tiroid ultrasonundagörülebilen ultrasonografik özelliklerin bir kombinasyonuna dayanır 4,5,6.
Ultrasonografi incelemesinde HT, renkli Doppler 6,7'de diffüz olarak azalmış ekojenite, heterojen ekoteksti, mikronodülarite ve artmış kan akımı gibi karakteristik bulgular gösterir. Bununla birlikte, konvansiyonel iki boyutlu (2D) gri tonlamalı ultrason, HT evrelemesi için bu özellikleri sistematik olarak analiz etmek için kantitatif yöntemlerden yoksundur8. Vaskülarite değişikliklerinin değerlendirilmesi de 2D modunda kalitatif görsel inceleme ile sınırlıdır. Tiroid bezinin karmaşık üç boyutlu (3D) mimarisi, geleneksel 2D dilimleme 9,10 kullanılarak kapsamlı değerlendirmeyi daha da engellemektedir. Bu faktörler, görüntüleme kör noktalarına ve yanlış yorumlamaya yol açarak, özellikle daha az deneyimli uygulayıcılar için düşük duyarlılık ve özgüllüğe neden olur11,12.
Konvansiyonel el tipi ultrason taraması, gerçek zamanlı toplama ve teşhisi entegre eder. Bu birleştirilmiş iş akışı güveni, tarama sırasında gözetim hataları olasılığını artırır. Mekansal lokalizasyon ve izleme eksikliği de lezyon tanımlamasını ve izlenmesini kesin olmayan hale getirir12,13. Bu sınırlamaları ele almak için özel 3D ultrason sistemleri ortaya çıkmış ve umut verici sonuçlar göstermiştir14,15. Bununla birlikte, çoğu 3D ultrason teknolojisi, karmaşık mekanik tarama mekanizmaları ve özel dönüştürücüler gerektirir, bu da yüksek maliyetlere ve benimseme engellerine yol açar.
Konvansiyonel 2D ve 3D ultrason tekniklerinin sınırlamalarının üstesinden gelmek için bu çalışma, tiroid muayenesi için özel olarak hazırlanmış yeni bir 3D rekonstrüksiyon ve görselleştirme çözümü önermektedir. Yaygın olarak bulunan el tipi ultrason kullanılarak, önce tüm tiroid bezini taramak için birden fazla 2D tarama elde edilir. 3D hacimsel rekonstrüksiyon daha sonra 2D dizilerin uzamsal kaydı ve füzyonu ile gerçekleştirilir. Aynı zamanda, renkli Doppler çerçeveleri, kan akışı değişikliklerini görselleştiren vaskülarite haritaları oluşturmak için birlikte kaydedilir. Yeniden yapılandırılmış 3D gri tonlamalı hacimler ve renkli vaskülarite haritaları nihayet tek bir platforma entegre edilerek senkronize çok düzlemli görselleştirme ve birleşik yapısal-işlevsel inceleme sağlar.
Önerilen bu 3D füzyon tekniği, karmaşık tiroid morfolojisinin farklı yönlerden sistematik ve kapsamlı bir değerlendirmesini sağlar. Kör noktaları en aza indirerek ve küresel bir genel bakış sağlayarak, özellikle acemi uygulayıcılara fayda sağlayarak, teşhis doğruluğunu artırmaya ve gözetim hatalarını azaltmaya yardımcı olabilir. Çok modlu görselleştirme ayrıca lezyonların hızlı ve hassas lokalizasyonunu kolaylaştırarak tiroid nodüllerinin ve tümörlerinin erken teşhisi ve tedavisi için umut vaat ediyor. Ayrıca yöntem, daha önce HT evrelemesi için araştırılmamış olan kantitatif 3D öznitelik analizini de tanıtmaktadır. Geniş çapta benimsenmesiyle, şu anda deneyime bağlı ultrason tanı prosedürlerini standartlaştırma ve nesnelleştirme potansiyeline sahiptir. Elde taşınan 3D rekonstrüksiyonu, çok modlu füzyonu, kantitatif özellik analizini ve esnek görselleştirmeyi kolaylaştırılmış bir iş akışına sinerjik bir şekilde entegre eden bu düşük maliyetli, kullanımı kolay teknik, tiroid muayenesini ilerletmek için geleneksel 2D ultrasondan tanısal olarak güçlü bir sıçramayı temsil eder.

<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

Bu yazıda, ultrason verilerinin beş boyutlu (5D) senkron rekonstrüksiyonuna dayanan yeni bir tiroid muayene tekniği önerilmektedir. Ham zamansal diziler, anatomik yapıyı yansıtan 3D hacimsel verilere dönüştürülür. Tüm bezin sistematik bir incelemesini sağlamak için üç ortogonal düzlemden üç düzlemli görselleştirme gerçekleştirilir. Renkli Doppler görüntüleme, vaskülarite değişikliklerini haritalamak için her üç düzlemli dilime entegre edilmiştir. Bu çok modlu füzyon, yeniden yapılandırılmış 5D alanda yapısal, işlevsel ve kan akışı bilgilerinin senkronize olarak görüntülenmesini sağlar. Geleneksel taramayla karşılaştırıldığında, bu teknik esnek çevrimdışı tanılama, taramaya daha az bağımlılık, gelişmiş sezgisel yorumlama ve kapsamlı çok yönlü değerlendirme avantajları sunar. Gözetim hatalarını en aza indirerek, özellikle acemi uygulayıcılar için teşhis doğruluğunu artırabilir. Önerilen 5D füzyon yöntemi, erken teşhis için lezyonların hızlı ve hassas lokalizasyonuna izin verir. Gelecekteki çalışmalar, tanısal kesinliği daha da geliştirmek için biyokimyasal belirteçlerle entegrasyonu araştıracaktır. Teknik, tiroid muayenesini ilerletmek için önemli bir klinik değere sahiptir.

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.

Yazar Spotlight: Tiroid Hastalığı Teşhisi için Ultrason Görüntülemeyi Biyokimyasal Belirteçlerle Entegre Etme

Tiroid Lezyonlarının Kesin ve Hızlı Lokalizasyonu için Renkli Doppler Haritalama ile Entegre Senkron Triplanar Rekonstrüksiyon

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.

Şekil 1 ve Şekil 2'deki grafik kullanıcı arayüzünde (GUI) gösterildiği gibi, ultrason tarama dizisi sürekli olarak kontrol edilebilir. Bununla birlikte, bu iki boyutlu muayene, lezyonun yerini zihinsel olarak yeniden yapılandırmak için büyük ölçüde tiroidoloğun anatomik bilgisine dayanır, bu da acemiler için zordur ve nicel tutarlılık eksikliğine neden olur. Şekil 3, 2D taramalarda daha bilin...

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

Burada, tiroid yapısal ve fonksiyonel bilgilerinin senkron görüntülenmesini sağlayan çok düzlemli 3D rekonstrüksiyon ve renkli Doppler füzyonunu birleştiren bir 5D ultrason tekniği sunuyoruz. Kör noktaları en aza indirerek, bu yöntem, özellikle acemi pratisyenlere fayda sağlayarak, tanısal doğruluğu artırmak için lezyonların hızlı ve kesin lokalizasyonuna izin verir.

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

Araştırmamızın kapsamı, tiroid hastalığının kesin, kantitatif tanısına odaklanmakta ve özellikle hastalığın farklı durumlarının nasıl doğru bir şekilde ölçülebileceğini araştırmaktadır. Şu anda, ultrason görüntülemenin füzyon tanısı ve katı biyokimyasal belirteçler, alanımızdaki araştırmaları ilerletmek için kullanılmaktadır. Ultrason ve Renkli Doppler ultrasonu 3 boyutlu uzayda senkronize ederek katı görüntüleme indikatörlerini teşhis ederek ve bunları biyokimyasal indikatörlerle entegre ederek alanımızda önemli bulgular elde ettik.Protokolümüzle, katı ultrason görüntülemenin üç düzlemli görüntülerinin panoramik gözlemini ve teşhisini sağlamak için taşınabilir el tipi ultrason cihazlarını kullanarak araştırma boşluğunu ele alıyoruz. Protokolümüz, diğer tekniklere kıyasla yüksek maliyet etkinliği ve kapsamlı kesin tanı avantajı sunar.

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

342 Görüntüleme.  Beijing University of Chinese Medicine. Araştırmamızın kapsamı, tiroid hastalığının kesin, kantitatif tanısına odaklanmakta ve özellikle hastalığın farklı durumlarının nasıl doğru bir şekilde ölçülebileceğini araştırmaktadır. Şu anda, ultrason görüntülemenin füzyon tanısı ve katı biyokimyasal belirteçler, alanımızdaki araştırmaları ilerletmek için kullanılmaktadır. Ultrason ve Renkli Doppler ultrasonu 3 boyutlu uzayda senkronize ederek katı görüntüleme indikatörlerini teşhis ederek...