Qui presentiamo una tecnica ecografica 5D che combina la ricostruzione 3D multiplanare e la fusione color Doppler, che consente la visualizzazione sincrona delle informazioni strutturali e funzionali della tiroide. Riducendo al minimo i punti ciechi, questo metodo consente una localizzazione rapida e precisa delle lesioni per migliorare l’accuratezza diagnostica, a vantaggio soprattutto dei professionisti alle prime armi.
Questo articolo propone una nuova tecnica di esame della tiroide basata sulla ricostruzione sincrona a cinque dimensioni (5D) dei dati ecografici. Le sequenze temporali grezze vengono ricostruite in dati volumetrici 3D che riflettono la struttura anatomica. La visualizzazione triplanare da tre piani ortogonali è realizzata per fornire un’ispezione sistematica dell’intera ghiandola. L’imaging Color Doppler è integrato in ogni sezione triplanare per mappare i cambiamenti della vascolarizzazione. Questa fusione multimodale consente la visualizzazione sincrona delle informazioni strutturali, funzionali e del flusso sanguigno nello spazio 5D ricostruito. Rispetto alla scansione convenzionale, questa tecnica offre i vantaggi di una diagnosi offline flessibile, di una minore dipendenza dalla scansione, di una migliore interpretazione intuitiva e di una valutazione completa su più aspetti. Riducendo al minimo gli errori di supervisione, potrebbe migliorare l’accuratezza diagnostica, soprattutto per i medici alle prime armi. Il metodo di fusione 5D proposto consente una localizzazione rapida e precisa delle lesioni per la diagnosi precoce. Il lavoro futuro esplorerà l’integrazione con i marcatori biochimici per migliorare ulteriormente la precisione diagnostica. La tecnica ha un notevole valore clinico per l’avanzamento dell’esame della tiroide.
La tiroidite di Hashimoto (HT), la più frequente malattia autoimmune della tiroide (AITD), è la principale causa di ipotiroidismo nelle aree del mondo con carenza di iodio1. È caratterizzata da infiltrazione linfocitaria e autoanticorpi contro gli antigeni tiroidei, che portano alla distruzione dell’architettura tiroidea e all’ipotiroidismo2. La stadiazione della HT ha lo scopo di valutare la gravità e guidare le decisioni terapeutiche. Si basa su una combinazione di marcatori biochimici come l’ormone stimolante la tiroide (TSH) e gli autoanticorpi tiroidei3, nonché sulle caratteristiche ecografiche visibili all’ecografia tiroidea 4,5,6.
All’esame ecografico, l’HT mostra segni caratteristici, tra cui un’ecogenicità diffusamente ridotta, un’ecostruttura eterogenea, una micronodularità e un aumento del flusso sanguigno al color Doppler 6,7. Tuttavia, l’ecografia convenzionale bidimensionale (2D) in scala di grigi manca di metodi quantitativi per analizzare sistematicamente queste caratteristiche per la stadiazione HT8. Anche la valutazione delle variazioni vascolarizzanti è limitata all’ispezione visiva qualitativa in modalità 2D. La complessa architettura tridimensionale (3D) della ghiandola tiroidea ostacola ulteriormente una valutazione approfondita utilizzando lo slicing 2D convenzionale 9,10. Questi fattori portano a punti ciechi di imaging e a interpretazioni errate, con conseguente bassa sensibilità e specificità, soprattutto per i professionisti meno esperti11,12.
La scansione a ultrasuoni portatile convenzionale integra l’acquisizione e la diagnosi in tempo reale. Questa dipendenza dal flusso di lavoro accoppiato aumenta la probabilità di errori di supervisione durante la scansione. La mancanza di localizzazione e tracciamento spaziale rende inoltre imprecisa l’identificazione e il monitoraggio delle lesioni12,13. Per affrontare queste limitazioni sono emersi sistemi ecografici 3D dedicati che hanno mostrato risultati promettenti 14,15. Tuttavia, la maggior parte delle tecnologie a ultrasuoni 3D richiede complessi meccanismi di scansione meccanica e trasduttori specializzati, con conseguenti costi elevati e ostacoli all’adozione.
Per superare i limiti delle tecniche ecografiche convenzionali 2D e 3D, questo studio propone una nuova soluzione di ricostruzione e visualizzazione 3D su misura per l’esame della tiroide. Utilizzando l’ecografia portatile ampiamente disponibile, vengono prima acquisite più scansioni 2D per scansionare l’intera ghiandola tiroidea. La ricostruzione volumetrica 3D viene quindi realizzata mediante registrazione spaziale e fusione delle sequenze 2D. Allo stesso tempo, i fotogrammi color Doppler sono coregistrati per creare mappe vascolarizzanti che visualizzano le variazioni del flusso sanguigno. I volumi 3D in scala di grigi ricostruiti e le mappe vascolari colorate sono finalmente integrati in un’unica piattaforma, consentendo la visualizzazione multiplanare sincronizzata e l’ispezione strutturale-funzionale combinata.
Questa tecnica di fusione 3D proposta fornisce una valutazione sistematica e completa della complessa morfologia tiroidea da diversi aspetti. Riducendo al minimo i punti ciechi e consentendo una visione d’insieme globale, potrebbe contribuire a migliorare l’accuratezza diagnostica e a ridurre gli errori di supervisione, a vantaggio soprattutto dei medici alle prime armi. La visualizzazione multimodale facilita anche la localizzazione rapida e precisa delle lesioni, promettente per la diagnosi precoce e il trattamento dei noduli tiroidei e dei tumori. Inoltre, il metodo introduce un’analisi quantitativa delle caratteristiche 3D che non è mai stata studiata prima per la stadiazione HT. Con un’ampia adozione, ha il potenziale per standardizzare e oggettivare le procedure di diagnosi ecografica attualmente dipendenti dall’esperienza. Integrando sinergicamente la ricostruzione 3D portatile, la fusione multimodale, l’analisi quantitativa delle caratteristiche e la visualizzazione flessibile in un flusso di lavoro semplificato, questa tecnica a basso costo e facile da usare rappresenta un potente salto diagnostico rispetto all’ecografia 2D convenzionale per far progredire l’esame della tiroide.
Passaggi critici del protocollo
Mentre la Figura 1 e la Figura 2 hanno valore per l’ispezione e la diagnosi, determinare la posizione della lesione e le viste da altre prospettive richiede l’esperienza di esperti. Per la diagnosi della tiroidite di Hashimoto (HT), anche la sincronizzazione della Figura 1 e della Figura 2 in tempo reale è un passaggio importante e critico. La fase 3….
The authors have nothing to disclose.
Questa pubblicazione ha ricevuto il sostegno del piano di ricerca e sviluppo chiave della provincia dello Shaanxi: 2023-ZDLSF-56 e della costruzione del team “scienziato + ingegnere” della provincia dello Shaanxi: 2022KXJ-019.
MATLAB | MathWorks | 2023B | Computing and visualization |
Tools for Thyroid Disease Precision Quantification | Intelligent Entropy | Thyroid-3D V1.0 | Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for Thyroid Disease |