نقش فزاینده تکنیک‌های جدید معاینات CT برای پزشکی قانونی و معاینات پس از مرگ

آلن بلوم¹، مارتین کولوپ²، پدرو گوندیم تکسیرا¹، تایلر استراد³، فیلیپ نوآرتان⁴، هانری کودان²، لوران مارتری²

¹ Service d’ imagerie Guilloz, CHU Nancy, Av de lattre de Tassigny, 54000 Nancy, France    ایمیل نویسنده مسئول مقاله: alain.blum@gmail.com

² Service de Médecine Légale, CHU Nancy, Vandoeuvre, France

³ Toshiba Medical Visualization Systems, Edinburgh, UK

⁴ Service Régional de Police Judiciaire de Nancy, Nancy, France

کلیدواژه: شلیک گلوله، پزشکی قانونی، زخم اسلحه ساچمه‌ای، کاهش آرتیفکت فلزی، پساپردازش (post-processing)

هدف: هدف این مقاله، ارائه مطالعه‌ای مروری بر تکنیک‌ها و ابزارهای پساپردازشی (post-processing) جدید است که آثار بالقوه معاینات CT در پزشکی قانونی را بهبود می‌بخشند.

نتیجه‌گیری: CT در معاینات پزشکی-حقوقی، یک ابزار استاندارد محسوب شده است. معاینات CT پس از مرگ هنگام اتوپسی (کالبدشکافی جسد متوفی)، برای پاتولوژیست‌ها، کمکی اساسی به شمار می‌رود. پیشرفت‌های نرم‌افزاری و فناورانه، همواره کاربرد این زمینه را تعالی می‌دهند.

• مقدمه

CT به یک ابزار حیاتی در اقدامات پزشکی قانونی تبدیل شده است [1]. مزیت اصلی آن این است که به جسد یا قسمتی از بدن که تحت مطالعه است؛ آسیب نمی‌رساند و بهترین ابزار برای شناسایی پرتابه‌ها (ترکش‌های ناشی از انفجار یا شلیک گلوله) و تشخیص شکستگی است. بنابراین، تعجب‌آور نیست که نشانه‌ها برای معاینات CT برای پزشکی قانونی در حال افزایش است و استفاده از آن در عمل رو به گسترش است [2]. سی‌تی اسکن پس از مرگ (PMCT) برای پاتولوژیست‌ها، کمکی اساسی به شمار می‌رود [1، 3]. ضمناً، پیشرفت‌های نرم‌افزاری و فناورانه، منجر به پیشرفت کاربرد این نوع معاینات می‌شوند [4-9]. در حال حاضر، چنین پیشرفت‌هایی تا حد زیادی، برای سیستم‌های CT پیشرفته (در حال بررسی و در حد مطالعات علمی و نه عملی) محفوظ مانده است. با این حال، این سیستم‌ها به تدریج، به طور گسترده‌تری در دسترس قرار خواهند گرفت. هدف این مقاله، تمرکز بر مطالعه روی دو نوع نوآوری است که نتایج مقدماتی آنها پیشنهاد ارتباط آنها با اقدامات پزشک قانونی را مطرح می‌کند. این دو نوآوری عبارتند از: کاهش آرتیفکت فلزی و تکنیک‌های جدید برای پساپردازش‌های تصویر. هدف دیگر این مطالعه، نشان دادن را هم‌افزایی و نقش فزاینده این ابزارهاست.

• پیشینه پژوهشی

معاینه سی‌تی اسکن از افراد زنده و مرده، یک ابزار ضروری در اقدامات پزشکی-حقوقی است [1، 3، 10]. هر دو مورد شامل خشونت فیزیکی اعمال شده به بدن همراه با پیامدهای قانونی است. پس از اندکی بحث (میان متخصصان) در مورد طبقه‌بندی علوم و واژه‌یابی، معاینه سی‌تی اسکن از مردگان، به طور کلی با عنوان PMCTشناخته می‌شود. CT مزایای مهمی در پزشکی قانونی دارد. مزیت اصلی آن، بر خلاف کالبدشکافی، کسب اطلاعات و تصاویر پس از مرگ بدون اثر مخرب روی اجساد و اعضای بدن در حال مطالعه است. PMCT حتی بدون بیرون آوردن جسد از کیسه نگهدارنده جسد یا همان body bag (که متضمن محدود کردن رویه‌های بهداشتی است) قابل انجام است. جدیدترین اسکنرهای CT کیفیت تصویر ثابت و قابلیت‌های مهم پساپردازشی (post-processing) را ارائه می‌دهند. در نهایت، اتصال به شبکه PACS، امکان مقایسه تصاویر را با معاینات قبلی فراهم می‌کند و به ویژه، ارتباط بین رادیولوژیست‌ها و آسیب‌شناسان (پاتولوژیست‌های) پزشکی قانونی را تسهیل می‌کند.

مزایای متعددی در رابطه با PMCT برشمرده شده است. این معاینات، به شناسایی بلایای گسترده و در مواردی که بافت نرم بدن، تخریب شده است؛ کمک شایانی می‌کنند [11-13]. این معاینات بهترین ابزار برای تشخیص و مکان‌یابی اجسام خارجی، به ویژه اجسام فلزی، هستند [14]. بنابراین، کاربرد آنها در مدیریت زخم‌های ناشی از شلیک گلوله، به دلیل توانایی آنها در مکان‌یابی قطعات فلزی و ارائه اطلاعات ضروری در مورد شلیک، ضروری است [15]. PMCT همچنین، برای هدایت کالبدشکافی پزشکی قانونی در موارد مرگ ناشی از تروما (ضربه) و مرگ ناشی از علل نامشخص، به دلیل برتری بی‌نظیر آن در تشخیص شکستگی‌های استخوان، به‌ویژه مهره‌ها و استخوان‌های کوچک، ارزشمند است. ممکن است PMCT در موارد مرگ ناشی از خفگی، اطلاعات مفیدی را ارائه  دهد. این نوع معاینه همچنین، تا حدودی، تعیین زمان و شدت تروما (ضربه) و ماهیت بالقوه کشنده آن را تسهیل می‌کند که برای محاکمات دادگاهی، ضروری است.

با این حال، محدودیت‌های فنی و تشخیصی PMCT (در تخمین دست کم ضایعه‎های بافت نرم) را نباید نادیده گرفت [17]. همچنین، به دست آوردن و تجزیه و تحلیل داده‌ها از کل بدن انسان، یک فرآیند طولانی و خسته‌کننده است که به یک سیستم کارآمد نیاز دارد. تکه‌های فلز و اشیاء فلزی منبع آرتیفکت‌ها هستند که تجزیه و تحلیل و بررسی بافت‌های اطراف خود را محدود می‌کنند [8]. پرشدگی‌ها و ترمیم‌شدگی‌های دندان نیز نمی‌توانند به درستی ارزیابی شوند [18]. تله‌های تشخیصی متعددی، به ویژه با تجزیه بافت‌ها و فقدان ماده حاجب درون وریدی (IV) مرتبط هستند [19]. در نهایت، کیفیت پساپردازش‌ها (post-processing) به عملکرد تجهیزات و تجربه کاربر وابسته است.

• تجزیه و تحلیل اجسام فلزی با ابزارکاهش آرتیفکت فلزی

 در تصویربرداری پزشکی قانونی، کاهش آرتیفکت فلزی می‌تواند سه هدف متمایز باشد. نخست، PMCT باید بهترین تصویر ممکن را برای تجزیه و تحلیل تمام ضایعه‌ها از نظر تشخیص، مکان‌یابی و تعیین مسیر شلیک و مشخصه‌یابی اجسام خارجی فلزی، داشته باشد. گاهی اوقات، ممکن است بتوان نوع مهمات استفاده شده در شلیک و حتی، تعداد شلیک و فاصله شلیک (در مورد گلوله‌های ساچمه‌ای)، ماهیت حیاتی یا کشنده ضایعه‌ها و توالی شلیک را (مطابق جدول 1) تعیین کرد [14، 15، 25–20]. دوم، برای بیماران زنده‌ای که از شلیک گلوله، جان سالم به در برده‌اند؛ سی‌تی اسکن برای هر دو منظور پزشکی و حقوقی، انجام می‌شود و یافته‌های مرتبط با شلیک باید به دقت مستند شوند [26]. سوم، حتی ممکن است انجام یک تجزیه و تحلیل ناقص از پرشدگی‌های ترمیمی دندان، برای شناسایی افرادی که غیرقابل تشخیص هستند؛ مفید باشد [18، 27-29].

تاکنون توجه اندکی به عملکرد CT در شناسایی پرتابه‌ها (ترکش‌های شلیک) و ارزیابی دقیق بافت‌های نرم اطراف آنها و ضایعه‌های استخوانی ناشی از آنها شده است. این وضعیت را با آرتیفکت فلزی که خود مانعی برای  توجیه این موارد است و برخی از اهداف معاینه CT را دچار خدشه می‌کند؛ می‌توان توضیح داد. با این حال، در مورد  حضور گلوله‌های متعدد یا قطعات فلزی در بدن، ارزیابی دقیق شکل و ساختار آنها می‌تواند ارتباط با یافته‌های کالبدشکافی را تسهیل کند. اگر کالبدشکافی قابل انجام نباشد؛ از نظر تئوری، یافته‌های CT می‌تواند اطلاعات خاصی در مورد ماهیت پرتابه‌ها (گلوله‌ها یا ترکش‌ها) ارائه دهد. در نهایت، برای بیماران زنده، ارزیابی قابل اعتماد و سریع از تغییرات عروقی در نزدیکی محل اصابت پرتابه به بدن، الزامی است.

آرتیفکت فلزی از ترکیب چندین مشکل پدیده می‌آید که عبارتند از: آرتیفکت سخت شدن پرتو (beam hardening)، پرتوی پراکنده شده، اثر لبه (edge effect) و به ویژه، کمبود فوتونی ناشی از قطع شار فوتونی. کمبود فوتونی، علت افزایش نویز و نمونه‌برداری اندک از داده‌ها است.

این پدیده‌ها با یکدیگر ترکیب می‌شوند و مناطق کور اطراف آرتیفکت فلزی را ایجاد می‌کنند و نمایش آنها را تغییر می‌دهند. اجسام فلزی در تصاویر اسکنرها، کم و بیش، دچار شکل می‌شوند و ابعاد آنها چند میلیمتر بیش از مقدار واقعی، تخمین زده می‌شود [30-32].

جدول 1) اطلاعات جستجو شده با استفاده از CT پس از مرگ، برای تعیین ماهیت شلیک 

کیفیت و ثبات تصاویر به دو نوع عامل بستگی دارد؛ نخست، عوامل مربوط به خود شی فلزی و دیگری، موارد مربوط به پارامترهای اسکن.

• شی فلزی

پرتابه‌هایی مانند گلوله و ساچمه که از فلز ساخته شده‌اند؛ ضریب تضعیف بالایی دارند که آرتیفکت فلزی قابل توجهی ایجاد می‌کند. جنس، حجم و شکل شی فلزی، میزان اعوجاج و شدت آرتیفکت را تعیین می‌کنند [33]. آمالگام‌های دندانی متشکل از فلز، علی‌رغم ابعاد کوچکشان، آرتیفکت فلزی بزرگی ایجاد می‌کنند [18، 34]. همین امر، در مورد رزین‌های کامپوزیتی که حاوی فلزات سنگین هستند نیز صادق است [27].

• اتخاذ تصویر CT

انتخاب پارامترهای اتخاذ و بازسازی تصویر، برای کاهش آرتیفکت فلزی و بهبود کیفیت تصویر، بسیار مهم است [31-33]. مقیاس گسترده کدگذاری 16 بیتی تصاویر CT، از نظر تئوری، امکان تمایز فلزات از یکدیگر را فراهم می‌کند [28، 35]. بر اساس مطالعات Kutschy و همکارانش [29]، این تکنیک مشخصه‌یابی مواد دندانی را برای شناسایی اجساد ممکن می‌سازد. البته در صورتی که این مواد دندانی به صورت بصری، تطبیق کاملی با بافت دندان داشته باشند. با این حال، تجزیه و تحلیل چگالی فلزات باید عاقلانه و با دقت نظر، انجام شود؛ زیرا ضریب تضعیف به انرژی فوتون‌ها وابسته است و اسکنرهای CT به صورت معمول، برای این نوع مواد، کالیبره نمی‌شوند.

سی‌تی اسکن با دو انرژی متفاوت (Dual Energy CT) همراه با  بازسازی تصویر مونوکروماتیک (تک رنگ) آرتیفکت فلزی را کاهش می‌دهد [8، 36-38]. این تکنیک، عمدتاً اثرات مربوط به سخت‌شدگی پرتو اشعه ایکس (beam hardening) را محدود می‌کند؛ اما، کمبود فوتونی را جبران نمی‌کند. در نتیجه، اثر آن مفید است؛ اما ممکن است کافی نباشد. به گفته Winklhofer و همکارانش [36]، این تکنیک امکان مشخصه‌یابی بهتر پرتابه‌های ناشی از شلیک، مخصوصاً تمایز بین گلوله‌های فرومغناطیسی از جنس فولاد و گلوله‌های غیر فرومغناطیسی از جنس سرب، مس و برنج را فراهم می‌کند. در مطالعه Winklhofer و همکارانش، شاخص‌های انرژی دوگانه مربوط به پرتابه‌های غیر فرومغناطیسی،به طور قابل توجهی کمتر از شاخص‌های پرتابه‌های فرومغناطیسی است.

الگوریتم‌های موسوم به "کاهش آرتیفکت فلزی"، یک گام بزرگ رو به جلو هستند. آنها معمولاً با یک روش اتخاذ تصویر با پرتو تک انرژی (کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی) استفاده می‌شوند. در اصل، این الگوریتم‌ها نگاشت از دست رفته مربوط به فقدان شار فوتونی را جایگزین و جبران می‌کنند.

داده‌های از دست رفته، با استفاده از درون‌یابی نگاشت‌ها پیش از بازسازی تصویر، با الگوریتم بازسازی تصویر به روش بازگشتی جایگزین می‌شوند [31، 32، 39، 40]. الگوریتم‌های کاهش آرتیفکت فلزی، موثرترین تکنیک برای کاهش آرتیفکت فلزی، صرف نظر از حجم، شکل و ماهیت جسم فلزی هستند. موفقیت این الگوریتم‌ها در تجزیه و تحلیل پروتزها و در کاهش آرتیفکت ناشی از آمالگام‌های دندان و سیم‌های ارتودنسی، به اثبات رسیده است. با این حال، این الگوریتم‌ها نسبت به الگوریتم‌های رایج کندتر هستند [31، 32، 34، 39، 40].

برای افرادی با جراحت‌های ناشی از شلیک گلوله، بازسازی تصویر با استفاده از کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی، امکان تجزیه و تحلیل بسیار بهتری از استخوان و بافت نرم را در مقایسه با تکنیک‌های بازسازی تصویر مرسوم، فراهم می‌آورد (شکل 1-3). کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی همچنین، به طور قابل توجهی، تقسیم‌بندی فلز را تسهیل می‌کند و با کیفیت بهتری از تصاویر سه بعدی پرتابه‌ها و بافت اطراف آنها ارائه می‌دهد (شکل 4). این تکنیک برای بهبود تجزیه و تحلیل شلیک، ضروری است و می‌تواند برای بهبود شناسایی دندان نیز (مطابق شکل 5) استفاده شود.

• پساپردازش (post-processing)

پساپردازش (post-processing) بخشی جدایی‌ناپذیر از CT است [41]. این پردازش‌ها عمدتاً، توسط بازسازی تصویر چند صفحه‌ای و سه‌بعدی انجام می‌شوند و توپوگرافی (مقطع‌نگاری) و تجزیه و تحلیل مورفولوژیکی (ریخت‌شناسانه) ناهنجاری‌ها را بهبود می بخشند. تا به حال، بازسازی تصاویر سه‌بعدی مبتنی بر تکنیک ترکیب حجمی (VRT) بود که امکان انتخاب چندین ناحیه از بافت را با توجه به محدوده چگالی آنها فراهم می‌کند [42]. در تصویربرداری پزشکی قانونی، به ویژه از اجساد، تصاویر سه‌بعدی می‌تواند اسکلت، پوست و احتمالاً، ماهیچه‌ها را هنگامی که کنتراست اولیه آنها رضایت بخش باشد؛ به خوبی نشان دهد [2، 11].

با این حال، VRT می تواند در ارزیابی مشخصه‌های هندسی یک شی و به تصویر کشیدن ناهنجاری‌های ظریف، نتایج گمراه‌کننده‌ای ارائه دهد  [42، 43]. علاوه بر این، تصاویر سه‌بعدی را می‌توان به دادگاه و مردمی که دانش محدودی از تصاویر پزشکی دارند؛ عرضه کرد. بنابراین، منطقی است که سعی کنیم تا دقیق‌ترین و آسان‌ترین تصاویر دو بعدی و سه بعدی را برای تجزیه و تحلیل ارائه دهیم. دو تکنیک پردازش تصویر جدیدتر، Global Illumination به عنوان جایگزینی برای VRT و دیگری، Rib Unfolding با هدف بهبود تحلیل تصاویر بافت میان دنده‌ها می‌باشند.

• Global Illumination

Global Illumination نام عمومی یک گروه از الگوریتم‌های مورد استفاده در کامپیوترهای گرافیک سه بعدی برای به دست آوردن تصاویر واقعی است [44]. این برنامه برای مدل‌سازی و شبیه‌سازی دقیق، از فرآیندهای بنیادی فیزیک برهم‌کنش مواد و رفتار نور بهره‌برداری می‌کند. Global Illumination به طور گسترده در صنعت فیلم، بازی‌های ویدئویی، مهندسی نور، و شبیه‌سازهای پرواز و ماشین استفاده می‌شود [44] و اخیراً در تصویربرداری پزشکی نیز استفاده شده است [4، 7، 45]. این الگوریتم به عنوان جلوه بصری سینمایی نیز شناخته می‌شود [7، 45-47].

برخلاف VRT معمولی، Global Illumination معادله تصویرسازی چند بعدی و ناپیوسته را حل می‌کند تا  نور پراکنده شده از تمام جهات ممکن را در امتداد یک پرتو ادغام کند. بنابراین، ردیابی مسیر در سی‌تی اسکن، تعداد زیادی از پرتوهای نور را که هر کدام از آنها، دارای مسیرهای مختلفی است؛ برای تشکیل هر پیکسل از تصویر، با یکدیگر ادغام می‌کند. نتیجه این تکنیک ایجاد تصاویر حجمی با کیفیت بالاست که به طور کامل، انتشار نور، جذب، پراکندگی و در نهایت، انتقال رنگ تحت چندین منبع نوری را (مطابق شکل‌های 6-8) مدل‌سازی می‌کند. بدین ترتیب، تصاویر ارائه شده توسط Global Illumination واقعی‌تر از تصاویری است که فقط از الگوریتم مستقیم Illumination به دست آمده‌اند. با این حال، چنین تصاویری به محاسبات بیشتری نیازمندند و در نتیجه، تولید آنها بسیار کندتر است.

یکی از محدودیت‌های VRT این است که نور جهت‌دار ساده که برای نوردهی (Illumination) داده‌های حجمی استفاده می شود؛ می‌تواند نتایج گمراه‌کننده‌ای را در ارزیابی هندسه یک جسم و به تصویر کشیدن ناهنجاری‌های ظریف، به همراه داشته باشد [42، 43]. انتظار می‌رود که تولید ایجاد واقعی‌تر از اشیاء، این محدودیت‌ها را به حداقل برساند. سایه تصویر، یک عامل کلیدی در تعیین هندسه سطح و شکل یک جسم است [48].

یکی دیگر از چالش‌های VRT این است که کاربر باید پارامترهای نمایشگر را به گونه‌ای تنظیم کند که ساختارهای آناتومیک را به دقیق‌ترین حالت، تجسم کند. از آنجا که ایجاد تصویر حجمی یک فرآیند تعاملی است؛ نسبت به تنوع میان دیدگاه ناظران مختلف، تاثیرپذیر و آسیب‌پذیر است و همچنین، به تسلط کاربر در بهینه‌سازی پارامترهای بازسازی تصویر، بستگی دارد [43]. امکان انتخاب بسیار گسترده از بین پارامترهای موجود Global Illumination می‌تواند آن را بیشتر چالش‌برانگیز کند. با این حال، پارامترهای نمایش از پیش تعیین شده، حتی به کاربران مبتدی نیز امکان می‌دهد تا بازسازی‌های تصاویر حجمی (سه بعدی) سریعی را متناسب با یک کاربرد خاص، ایجاد کنند.

در نهایت، تصاویر اصلی با قدرت تفکیک بالا، معمولاً در VRT معمولی، به علت سطح بالای پیکسل‌های پارازیتی مولد نویز و دشواری تخصیص بهینه درصد بافت و کدورت بافت، ایجاد نمی‌شوند. به نظر می‌رسد که این محدودیت، با Global Illumination کاهش می‌یابد و امکان استفاده از تصاویر با قدرت تفکیک بالا را فراهم می‌کند که نمایش ناهنجاری‌های ظریف سطحی را بهبود می‌بخشد. این تکنیک همچنین، از کاهش آرتیفکت فلزی برای تولید تصاویر با کیفیت در موارد جراحات ناشی از گلوله و تسهیل تجزیه و تحلیل شلیک (مطابق شکل 3) استفاده می‌کند.

با وجود مزایای غیرقابل انکار، برتری Global Illumination نسبت به VRT، هنوز برای معاینات تشخیصی معمولی یافت نشده است. در پزشکی قانونی، Ebert و همکارانش [7] این برتری را در مطالعه‌ای بررسی کردند که در آن مطالعه، از 70 داوطلب خواسته شد تا بازسازی‌های VRT و Global Illumination از 10 مورد تصاویر پزشکی قانونی را از نظر واقع‌گرایی و خوانایی، ارزیابی کنند. نتایج نشان داد که تصاویر Global Illumination، به شدت واقعی‌تر از تصاویر VRT بودند. اگر چه برای درک بهتر نقش Global Illumination در پزشکی قانونی، به مطالعات بیشتری نیاز است؛ اما این تکنیک باید به سرعت جایگزین VRT شود و استفاده از PMCT را بهبود بخشد.

• بررسی ساده‌سازی شده قفسه سینه

شکستگی دنده در مرگ‌های ناشی از اعمال خشونت، شایع است و ارزیابی موشکافانه و تشخیصی این شکستگی‌ها برای درک مکانیسم‌ها و شرایط تروما (ضربه) ضروری است [6]. نمایش تصویر ساختار آناتومی پیچیده در یک صفحه واحد، این ارزیابی را ساده کرده و روند تشخیصی را تسریع می‌کند. دو سازنده محصولات پزشکی، یعنی Siemens Healthcare و Toshiba Medical Systems  (که اینک به Canon Medical Systems تغییر نام داده است) الگوریتم خاصی را برای نمایش دنده‌ها توسعه داده‌اند تا روش‌های تجزیه و تحلیل خسته‌کننده سنتی را تسریع کنند [4، 6، 49، 50]. الگوریتم شرکت Siemens Healthcare تحت عنوان BoneReading یک تصویر مشابه با استخوان ماهی، با دنده‌های عمود بر ستون فقرات ایجاد می‌کند. خطوط مرکزی دنده، به طور خودکار، استخراج می‌شوند و محور بلند هر دنده مشخص می‌شود. سپس، تجسمی از قفسه سینه باز شده با محاسبه قالب‌بندی صفحات خمیده در امتداد خطوط مرکزی هر دنده، ارائه می‌شود. سپس، این قالب‌‌بندی‌های صفحات خمیده، به خط مرکزی ستون فقرات متصل می‌شوند. در تصویر دو بعدی به دست آمده، دنده‌ها، مستقیم و موازی هستند. به گفته Glemser و همکارانش [6]، این تکنیک به طور قابل توجهی، زمان صرف شده برای تشخیص شکستگی‌های دنده در اسکن‌های پزشکی قانونی را کاهش می‌دهد. در یک مطالعه‌ روی 30 جسد که قرار بود کالبدشکافی شوند [6]؛ زمان تجزیه و تحلیل به شیوه سنتی و رایج، به طور متوسط ​​43 ثانیه به طول انجامید ولی با این روش جدید، فقط 8 ثانیه زمان برای تشخیص مثبت یا منفی شکستگی دنده سپری شد. زمان صرف شده برای تجزیه و تحلیل آنها از میانگین ا 165 ثانیه به 83 ثانیه کاهش یافت. الگوریتم شرکتToshiba Medical Systems  (Canon Medical Systems) با عنوان Rib Visualization، به طور خودکار، قفسه سینه را باز می‌کند و دنده‌ها را در یک صفحه نمایش می‌دهد و در عین حال، امکان پیمایش قدامی-خلفی در مجموعه داده‌ها را (مطابق شکل 9) فراهم می‌کند. در صورت لزوم، فرآیند محاسبات مثلثاتی، شناسایی فوری ضایعه در سه صفحه معمولی را تسهیل می‌کند.

به طور کلی، تکنیک‌های تجزیه و تحلیل قفسه سینه، تشخیص دقیق و سریع شکستگی‌های دنده، به ویژه در بیماران پلی‌تروما (آسیب‌دیده از ضربات متعدد) را تسهیل می‌کند. این روش، تشخیص تومورها را نیز تسهیل می‌کند. با این حال، دوره آموزشی خاصی برای درک مکانیسم‌های تشکیل تصویر، شناسایی آرتیفکت‎های احتمالی و شناخت چند تله تشخیصی ضروری است.

بهبودهای پیشرو در عملکرد اسکنرهای CT، تصویربرداری پزشکی قانونی را نیز منتفع می کند. آنها نقشی فزاینده و هم افزایی‌ساز را در PMCT ایفا می‌کنند؛ اما احتمال می‌رود که برای این نوع کاربرد تا چند سال، فقط در سطح دستگاه‌های پیشرفته و ممتاز محدود و موجود باشند.

• قدردانی

ما از تیم تکنسین‌ها، به ویژه Bruno Puyssegur  و Joris Houde تشکر می‌کنیم. ما همچنین، از همکاری دایره جنایی پلیس قضایی نانسی فرانسه و Chloe Steveson و Catalina Tobon-Gomez برای بازبینی و ویرایش پیش‌نویس این مقاله قدردانی می‌کنیم.

منابع

• Thali MJ, Yen K, Schweitzer W, et al. Virtopsy, a new imaging horizon in forensic pathology: virtual autopsy by postmortem multislice computed tomography (MSCT) and magnetic resonance imaging (MRI)–a feasibility study. J Forensic Sci 2003;48:386–403
• Bolliger SA, Thali MJ. Imaging and virtual autopsy: looking back and forward. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2015; 370:20140253
• Bolliger SA, Thali MJ, Ross S, Buck U, Naether S, Vock P. Virtual autopsy using imaging: bridging radiologic and forensic sciences—a review of the Virtopsy and similar projects. Eur Radiol 2008; 18:273–282
• Gondim Teixeira PA, Blum A. Clinical application of musculoskeletal CT: trauma, oncology, and postsurgery. In: Nikolaou K, Bamberg F, Laghi A, Rubin G, eds. Medical radiology. Berlin, Germany: Spr i nger, 2017:1–27
• Tuchtan L, Gorincour G, Kolopp M, et al. Combined use of postmortem 3D computed tomography reconstructions and 3D-design software for postmortem ballistic analysis. Diagn Interv Imaging 2017; 98:809–812
• Glemser PA, Pfleiderer M, Heger A, et al. New bone post-processing tools in forensic imaging: a multi-reader feasibility study to evaluate detection time and diagnostic accuracy in rib fracture assessment. Int J Legal Med 2017; 131:489–496
• Ebert LC, Schweitzer W, Gascho D, et al. Forensic 3D visualization of CT data using cinematic volume rendering: a preliminary study. AJR 2017; 208:233–240
• Filograna L, Magarelli N, Leone A, et al. Value of monoenergetic dual-energy CT (DECT) for artefact reduction from metallic orthopedic implants in post-mortem studies. Skeletal Radiol 2015; 44:1287–1294
• Blum A, Gervaise A, Teixeira P. Iterative reconstruction: why, how and when? Diagn Interv Imaging 2015; 96:421–422
• Le Blanc-Louvry I, Thureau S, Duval C, et al. Post-mortem computed tomography compared to forensic autopsy findings: a French experience. Eur Radiol 2013; 23:1829–1835
• O’Donnell C, Iino M, Mansharan K, Leditscke J, Woodford N. Contribution of postmortem multidetector CT scanning to identification of the deceased in a mass
• disaster: experience gained from the 2009 Victorian bushfires. Forensic Sci Int 2011; 205:15–28
• Oldrini G, Harter V, Witte Y, Martrille L, Blum A. Age estimation in living adults using 3D volume rendered CT images of the sternal plastron and lower chest. J Forensic Sci 2016; 61:127–133
• Dedouit F, Savall F, Mokrane FZ, et al. Virtual anthropology and forensic identification using multidetector CT. Br J Radiol 2014; 87:20130468
• Amadasi A, Borgonovo S, Brandone A, Di Giancamillo M, Cattaneo C. A comparison between digital radiography, computed tomography, and magnetic resonance in the detection of gunshot residues in burnt tissues and bone. J Forensic Sci 2014; 59:712–717
• Levy AD, Abbott RM, Mallak CT, et al. Virtual autopsy: preliminary experience in high-velocity gunshot wound victims. Radiology 2006; 240:522–528
• Sifaoui I, Nedelcu C, Beltran G, et al. Evaluation of unenhanced post-mortem computed tomography to detect chest injuries in violent death. Diagn Interv Imaging 2017; 98:393–400
• Makino Y, Yokota H, Hayakawa M, et al. Spinal cord injuries with normal postmortem CT findings: a pitfall of virtual autopsy for detecting traumatic death. AJR 2014; 203:240–244
• Kirchhoff S, Fischer F, Lindemaier G, et al. Is post-mortem CT of the dentition adequate for correct forensic identification?: comparison of dental computed tomography and visual dental record. Int J Legal Med 2008; 122:471–479
• Panda A, Kumar A, Gamanagatti S, Mishra B. Virtopsy computed tomography in trauma: normal postmortem changes and pathologic spectrum of findings. Curr Probl Diagn Radiol 2015; 44:391–406
• Daghfous A, Bouzaidi K, Abdelkefi M, et al. Contribution of imaging in the initial management of ballistic trauma. Diagn Interv Imaging 2015; 96:45–55
• Folio LR, Fischer TV, Shogan PJ, et al. CT-based ballistic wound path identification and trajectory analysis in anatomic ballistic phantoms. Radiology
• 2011; 258:923–929
• DiMaio VJ. Gunshot wounds: practical aspects of firearms, ballistics, and forensic techniques, 3^rd ed. New York, NY: CRC Press, 2016
• Jeffery AJ, Rutty GN, Robinson C, Morgan B. Computed tomography of projectile injuries. Clin Radiol 2008; 63:1160–1166
• Harcke HT, Levy AD, Getz JM, Robinson SR. MDCT analysis of projectile injury in forensic investigation. AJR 2008; 190:[web]W106–W111
• Bolliger SA, Eggert S, Thali MJ. Wound ballistics: a brief overview. Praxis (Bern 1994) 2016; 105:133–137
• Reginelli A, Russo A, Maresca D, Martiniello C, Cappabianca S, Brunese L. Imaging assessment of gunshot wounds. Semin Ultrasound CT MR 2015; 36:57–67
• Sakuma A, Saitoh H, Makino Y, et al. Three-dimensional visualization of composite fillings for dental identification using CT images. Dentomaxillofac Radiol 2012; 41:515–519
• Jackowski C, Lussi A, Classens M, et al. Extended CT scale overcomes restoration caused streak artifacts for dental identification in CT: 3D color encoded automatic discrimination of dental restorations. J Comput Assist Tomogr 2006; 30:510–513
• Kutschy JM, Ampanozi G, Berger N, Ruder TD, Thali MJ, Ebert LC. The applicability of using different energy levels in CT imaging for differentiation or identification of dental restorative materials. Forensic Sci Med Pathol 2014; 10:543–549
• Kairn T, Crowe SB, Fogg P, Trapp JV. The appearance and effects of metallic implants in CT images. Australas Phys Eng Sci Med 2013; 36:209–217
• Blum A, Meyer JB, Raymond A, et al. CT of hip prosthesis: new techniques and new paradigms. Diagn Interv Imaging 2016; 97:725–733
• Blum A, Gondim-Teixeira P, Gabiache E, et al. Developments in imaging methods used in hip arthroplasty: a diagnostic algorithm. Diagn Interv Imaging 2016; 97:735–747
• Kataoka ML, Hochman MG, Rodriguez EK, Lin PJ, Kubo S, Raptopolous VD. A review of factors that affect artifact from metallic hardware on multi-row detector computed tomography. Curr Probl Diagn Radiol 2010; 39:125–136
• Weiß J, Schabel C, Bongers M, et al. Impact of iterative metal artifact reduction on diagnostic image quality in patients with dental hardware. Acta Radiol 2017; 58:279–285
• Coolens C, Childs PJ. Calibration of CT Hounsfield units for radiotherapy treatment planning of patients with metallic hip prostheses: the use of the extended CT-scale. Phys Med Biol 2003; 48:1591–1603
• Winklhofer S, Stolzmann P, Meier A, et al. Added value of dual-energy computed tomography versus single-energy computed tomography in assessing ferromagnetic properties of ballistic projectiles: implications for magnetic resonance imaging of gunshot victims. Invest Radiol 2014; 49:431–437
• Coupal TM, Mallinson PI, Gershony SL, et al. Getting the most from your dual-energy scanner: recognizing, reducing, and eliminating artifacts. AJR 2016; 206:119–128
• Omoumi P, Becce F, Racine D, et al. Basic principles, technical approaches, and applications in musculoskeletal imaging. Part 1. Semin Musculoskelet Radiol 2015; 19:431–437
• Gondim Teixeira PA, Meyer JB, Baumann C, et al. Total hip prosthesis CT with single-energy projection-based metallic artifact reduction: impact on the visualization of specific periprosthetic soft tissue structures. Skeletal Radiol 2014; 43:1237–1246
• Kidoh M, Utsunomiya D, Ikeda O, et al. Reduction of metallic coil artefacts in
• computed tomography body imaging: effects of a new single-energy metal artefact reduction algorithm. Eur Radiol 2016; 26:1378–1386
• Fishman EK, Bluemke DA, Soyer P. Three-dimensional imaging: past, present and future. Diagn Interv Imaging 2016; 97:283–285
• Iochum S, Ludig T, Walter F, Fuchs A, Henrot P, Blum A. Value of volume rendering in musculoskeletal disorders. J Radiol 2001; 82:221–230
• Fishman EK, Ney DR, Heath DG, Corl FM, Horton KM, Johnson PT. Volume rendering versus maximum intensity projection in CT angiography: what works best, when, and why. RadioGraphics 2006; 26:905–922
• Dutré P, Bala K, Bekaert P. Advanced global illumination, 2^nd ed. Wellesley, MA: AK Peters, 2006
• Dappa E, Higashigaito K, Fornaro J, Leschka S, Wildermuth S, Alkadhi H. Cinematic rendering: an alternative to volume rendering for 3D computed tomography imaging. Insights Imaging 2016; 7:849–856
• Eid M, De Cecco CN, Nance JW Jr, et al. Cinematic rendering in CT: a novel, lifelike 3D visualization technique. AJR 2017; 209:370–379
• Johnson PT, Schneider R, Lugo-Fagundo C, Johnson MB, Fishman EK. MDCT angiography with 3D rendering: a novel cinematic rendering algorithm for enhanced anatomic detail. AJR 2017; 209:309–312
• Zheng L, Chaudhari AJ, Badawi RD, Ma KL. Using global illumination
• In volume visualization of rheumatoid arthritis CT data. IEEE Comput Graph Appl 2014; 34:16 –23
• Bier G, Schabel C, Othman A, et al. Enhanced reading time efficiency by use of automatically unfolded CT rib reformations in acute trauma. Eur J Radiol 2015; 84:2173–2180
• Tobon-Gomez C, Stroud T, Cameron J, et al. OpenRib clinical application. In: Glocker B, Yao J, Vrtovec T, Frangi AF, Guoyan Zheng G, eds. C omputational methods and clinical applications in musculoskeletal imaging. Cham, Switzerland: Springer International Publishing, 2017:35–45

شکل 1) زن 42 ساله‌ای با گلوله‌های کوچک که باعث ایجاد آنوریسم کاذب در شریان‌های زیر بغل و بازو (محل فلش در شکل B و C) و شکستگی دنده او شده است. سی‌تی-آنژیوگرافی برای اهداف تشخیصی و حقوقی انجام شده است.

A-C، مقاطع محوری بدون (A) و با (B) کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی (SEMAR) و Global Illumination با SEMAR در شکل (C)، بهبود چشم‌گیری را در کیفیت تصویر نشان می‌دهند. قطعه‌بندی گلوله‌ها، با استفاده از Global Illumination واضح است.

شکل 2) زن 18 ساله‌ای با ضایعه‌های کشنده به دلیل گلوله سربی تفنگ بادی (diabolo)

1. A) بازسازی تصویر چندصفحه‌ای (MPR) دوتایی و مایل با کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی (SEMAR) گلوله (محل نوک فلش) را بدون آرتیفکت فلزی و پارگی ریه (محل فلش) که برای شناسایی شلیک استفاده شد را نشان می‌دهد.
2. B) بازسازی تصویر چندصفحه‌ای (MPR) دوتایی و مایل، با کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی (SEMAR) و FOV کوچک به وضوح محل گلوله (محل نوک فلش) در ریه را نشان می‌دهد. ترسیم کامل مسیر گلوله (محل فلش) و همچنین، تغییر شکل گلوله که به علت ساخت گلوله از جنس سرب نرم با محتوای آنتیموان کم است؛ مشهود است.

شکل 3) مردی 52 ساله با اسلحه کالیبر 0,22 به قتل رسید.

1. A) تصویر Global Illumination با کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی، قطعه‌بندی دقیق گلوله (محل فلش) را نشان می‌دهد. سایه گلوله (محل نوک فلش) به دلیل انسداد محیطی، نشان‌دهنده رابطه نزدیک بین گلوله و دنده است.

B و C) تصویر Global Illumination (B) و عکس نوری (C) از گلوله سربی بدون پوشش را نشان می‌دهند. تطبیق بین تصویر سه بعدی و عکس خوب است و تغییر شکلی رخ نداده است؛ اما اندازه گلوله، اندکی بیشتر تخمین زده شده است.

شکل 4) مرد 59 ساله‌ای که برای تعیین محل گلوله‌ای با پوشش تمام فلزی، تحت معاینه سی‌تی-آنژیوگرافی قرار گرفت.

A و B) بازسازی تصویر چندصفحه‌ای خمیده و خودکار (A) شریان کاروتید راست و تصویر Global Illumination (B) به دست آمده از اسلایس‌های اصلی توسط کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی، روابط دقیق بین گلوله و شریان کاروتید را نشان می‌دهند.

شکل 5) مرد 62 ساله‌ فوت شده به علت نامشخص و با علامت تحلیل رفتگی متوسط ​​در بافت نرم. شکل‌های A و B، تصاویر Global Illumination به دست آمده از مقطع اصلی با استفاده از کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی برای شناسایی دندان، استخوان مات (A) و شفاف (B) را نشان می‌دهند. آمالگام‌های دندانی و رزین‌های کامپوزیت، سفید به نظر می‌رسند.

شکل 6) مرد 24 ساله‌ای که توسط طناب، خفه شده است (نمونه‌ای از تصویر Global Illumination).

A-C) ترکیب تصاویر با آستانه‌های چگالی مختلف، جنس طناب (A)، رد افقی و عمیق طناب روی گردن (B) را در سطح خفه شدگی (بلافاصله زیر استخوان هیئوید در C3-C4، و یکپارچگی استخوان هیئوید و ستون فقرات گردنی (C) را نشان می‌دهند.

شکل 7) مرد 93 ساله‌ای که بر اثر خودکشی با استفاده از تفنگ ساچمه‌ای جان باخت. اولین شلیک مماسی باعث ایجاد زخم خراشنده در زیر چانه با گرایش به سمت گوش چپ شد. شلیک دوم سبب ایجاد آسیب خراشیدگی شد که با از دست رفتگی واضح استخوان و بافت نرم ناشی از انفجار تفنگ ساچمه‌ای از فاصله نزدیک در ناحیه تمپورال راست مشخص می‌شود. بازسازی تصویر Global Illumination با سطح مقطع‌های اصلی و همراه با کاهش آرتیفکت فلزی تک انرژی انجام شد.

1. تصویر Global Illumination با استخوان مات و بدون قطعه‌بندی فلزی، تخریب جمجمه و گلوله‌های متعدد (محل نوک فلش) را نشان می‌دهد.
2. B) تصویر Global Illumination که نمایانگر پوست و استخوان است؛ زخم ورودی بزرگ (محل فلش) را در زیر چانه که به سمت گوش چپ گرایش دارد؛ نشان می‌دهد.
3. C) تصویر Global Illumination با حالت جمع پرتوها، برخی گلوله‌ها (محل فلش و نوک آن) را برجسته می‌کند.
4. D) تصویر Global Illumination از استخوان تمپورال سمت چپ پس از قطعه‌بندی فلزی، گلوله تعبیه شده در استخوان (محل فلش) و برخورد برخی از گلوله‌ها به استخوان را نشان می‌دهد.
5. E) اولین زخم را با حاشیه‌های بریده شده قدامی (محل فلش) نشان می‌دهد.
6. F) استخوان جداری سمت چپ، گلوله تعبیه شده در استخوان (محل فلش) و ضربه‌های استخوانی متعدد (محل نوک فلش) را نشان می‌دهد. به دلیل رسوبات سرب و محدودیت‌های فنی CT، ضربه گلوله با بررسی مستقیم استخوان بهتر قابل مشاهده است.

شکل 8) زن 76 ساله‌ای با پارگی‌های ناشی از اشیاء صلب و مدور متفاوت.

1. A) عکس اشکال مختلف قفسه سینه و زخم‌های شکمی را نشان می‌دهد.
2. B) تصویر PMCT با بازسازی تصویر Global Illumination از پوست، به وضوح زخم‌ها را نشان می‌دهد.

شکل 9) زن 79 ساله‌ای با شکستگی دو طرفه قفسه سینه، پس از تصادف مرگبار جاده‌ای. تصویر شبیه‌سازی شده توسط Rib Visualization محصول شرکت Toshiba Medical Systems (Canon Medical Systems)  شناسایی فوری شکستگی‌ها (در محل فلش) را ممکن می‌سازد و همزمان، نمایش شکستگی تمام دنده‌ها را تسهیل می‌کند.