Anatomien i 3D

Sekstisju segmenterte mesher av hjertet, de store karene, luftveiene, lungene og brystkassen — med ekkokardiografiens standardplan utledet av geometrien i stedet for satt ut for hånd, og snittet gjennom hvert plan tegnet som en ultralydsektor.

Laster modellen…

Modellen

Anatomien er BodyParts3D / Anatomography, et kardiotorakalt utvalg på 67 strukturer og 1 815 076 trekanter, segmentert ut fra én eneste MR-undersøkelse i diastole. Modellen står derfor stille. Det er ingen mangel, men definisjonen av hva den er til for: hjertesimulatoren ved siden av svarer på NÅR — aktivering, faser, EKG — mens denne svarer på HVOR.

Meshen leveres som tolv Draco-pakkede glTF-filer, én per anatomisk gruppe, og veier til sammen 1,71 MB mot kildens 86,55 MB binære STL. Forvalgsscenen koster 0,63 MB. Kvantiseringen er 11 bit per primitiv, noe som koster høyst 0,142 mm — mot en kilde som er oppløst i millimeterklassen.

Ekkoplanene er ikke satt ut for hånd og inneholder ingen hardkodede tall. Klaffeplanet legges gjennom de tre annulussentrene, som hvert er den arealvektede sentroiden av de mest basale 35 % av sin klaffemesh — ikke hele meshens sentroide, siden mitralmeshen bærer både seil og chordae og dermed drar tyngdepunktet elleve millimeter ned i ventrikkelen. Apex er en persentil i en 45-graders kjegle rundt klaffeplanets normal, ikke den enkeltstående ytterste verteksen, som er en tesselleringsartefakt. Aortaroten kommer fra en potensiterasjon på aorta ascendens' hovedakse.

At rammen er riktig, lar seg kontrollere uavhengig: A3C konstrueres som A4C rotert 120° rundt langaksen og vet dermed ingenting om aortaroten, men lander likevel 17,0° fra det PLAX-planet som bygges ut fra roten. PSAX faller vinkelrett på langaksen ved 90,0°, og langaksen måler 82,2 mm — det en voksen venstre ventrikkel skal måle fra annulus til epikardial apex.

Snittet regnes geometrisk og ikke som et bilde: hver trekant som krysser planet, gir et segment, og segmentene kjedes sammen til lukkede konturer på den meshkanten hver skjæring ligger på. Det er den konstruksjonen som gjør at rommene synes overhodet — datasettet har ingen ventrikkelmesher, men et snitt gjennom et hult myokardskall ER ventrikkelens kontur, og en fylling med odde–par-regelen gjør blodpoolen til blodpool i stedet for mer muskel.

Annulussenter: c = Σ A_i · (a_i + b_i + g_i)/3 ⁄ Σ A_i over de basale 35 %Klaffeplanets normal: n̂ = (t − m) × (p − m) ⁄ |(t − m) × (p − m)|Apex: den 99,5. persentilen av (x − m)·n̂ innenfor kjeglen ∠(x − m, n̂) < 45°Langakse: L̂ = (apex − mitralis) ⁄ |apex − mitralis|Aortas hovedakse: v ← (Σ (x − x̄)(x − x̄)ᵀ) v ⁄ ‖·‖ til v står stillePLAX: n̂ = L̂ × (aortarot − mitralis) A3C: n̂ = R(L̂, 120°) n̂_A4CBildebasen: v̂ = proben i planet, û = ±(v̂ × n̂), p ↦ ((p − o)·û, (p − o)·v̂)Skjæringen: x = p + (q − p) · d_p ⁄ (d_p − d_q) der d = (x − o)·n̂

Hva som er verdt å prøve

  • Velg Apikalt 4-kammerbilde og sammenlign 2D-panelet med et virkelig A4C. Alle fire rommene er hulrom i én eneste hjertevegg — ingen av dem finnes som en egen mesh — og likevel står LV, RV, LA og RA på riktig plass. Etikettene sitter på punkter vi vet ligger inne i hvert sitt rom: papillemusklene for ventriklene, like basalt for annulus for atriene.
  • Ta Parasternal kortakse og dra Nivå fra null opp mot apex. Smultringen vokser, blir tykkvegget rundt papillemusklene og snøres av mot spissen — den samme sekvensen som når proben glir ned langs venstre sternalrand.
  • Slå på Akustiske vinduer og vri til PLAX. Ribbeina og lungene er med, og det synes hvorfor vinduet er nettopp der det er: alt annet er enten ben eller luft.
  • Vri Vugg noen grader i et hvilket som helst apikalt bilde og se hvor raskt LV-kaviteten forkortes. Det er den samme foreshortening som gjør at et slurvete A4C underestimerer volumet og overestimerer ejeksjonsfraksjonen.
  • Sett Opasitet på omkring 40 % og velg Koronartreet. Karene ligger da synlige i furene sine i stedet for bak veggen, og det går an å følge ramus interventricularis anterior ned mot apex.
  • Isoler Mitralklaff under Isoler struktur. Det som kommer fram, er ikke to seil, men hele klaffeapparatet med chordae — og det er nettopp derfor modellen tar den basale tredjedelen og ikke hele meshen når den regner fram annulus.
  • Velg Subkostalt 4-kammerbilde og sammenlign med det apikale. De samme fire rommene, men planet er svingt for å møte vinduet under processus xiphoideus — og det er bygd ut fra mitral- og trikuspidalaksen pluss stråleretningen, ikke ut fra en avlest vinkel.

Forenklinger. Det finnes ingen ventrikkelmesher. Rommene er hulrommet inne i hjerteveggens ene mesh, noe som gjør dem synlige i et snitt, men umulige å markere, måle eller fargelegge hver for seg — et volum lar seg altså ikke regne fram her. Det finnes heller ingen aortaklaff; mitralis, trikuspidalis og pulmonalis finnes, men aortaklaffen mangler i utgaven, og det er et virkelig hull nettopp for PLAX og for kortaksen i klaffeplanet, der aorta ascendens' basale ende får tre inn som nærmeste motstykke til en annulus. Modellen er ett eneste individ i ett eneste øyeblikk av hjertesyklusen: den beveger seg ikke, klaffene åpner og lukker seg ikke, og ingenting her er pasientspesifikt eller normalfordelt. Transduserposisjonene er tilnærmet med en avstand til huden, siden meshen slutter ved organenes overflate og huden ikke finnes i datasettet — de er forankret i sternums og hjertets egen geometri, men de er ikke målt. Og tolkningen av et snitt er vår: modellen viser hvor strukturene ligger, ikke hva et funn betyr.

Modellen bygger på

  • Mitsuhashi N m.fl. BodyParts3D: 3D structure database for anatomical concepts. Nucleic Acids Res 2009;37:D782–5. Datasettet er CC Attribution-Share Alike 2.1 Japan; de tolv filene er en bearbeiding og bærer den samme lisensen videre.
  • BodyParts3D, © The Database Center for Life Science licensed under CC Attribution-Share Alike 2.1 Japan
  • Mitchell C m.fl. Guidelines for performing a comprehensive transthoracic echocardiographic examination in adults. J Am Soc Echocardiogr 2019;32:1–64 — de standardplanene modellen utleder.
  • Lang RM m.fl. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults. J Am Soc Echocardiogr 2015;28:1–39 — målene langaksen og nivåene sammenlignes mot.
  • Google Draco, versjon 1.5. Geometrien er kvantisert til 11 bit per primitiv; avviket er målt til høyst 0,142 mm over samtlige 67 mesher.