Anatomin i 3D

Sextiosju segmenterade meshar av hjärtat, de stora kärlen, luftvägarna, lungorna och bröstkorgen — med ekokardiografins standardplan härledda ur geometrin i stället för utsatta för hand, och snittet genom varje plan ritat som en ultraljudssektor.

Laddar modellen…

Modellen

Anatomin är BodyParts3D / Anatomography, en kardiotorakal delmängd på 67 strukturer och 1 815 076 trianglar, segmenterad ur en enda MR-undersökning i diastole. Modellen står därför still. Det är inte en brist utan definitionen av vad den är till för: hjärtsimulatorn intill svarar på NÄR — aktivering, faser, EKG — medan den här svarar på VAR.

Meshen levereras som tolv Draco-packade glTF-filer, en per anatomisk grupp, och väger tillsammans 1,71 MB mot källans 86,55 MB binär STL. Förvalsscenen kostar 0,63 MB. Kvantiseringen är 11 bitar per primitiv, vilket kostar högst 0,142 mm — mot en källa som är upplöst i millimeterklassen.

Ekoplanen är inte utsatta för hand och innehåller inga hårdkodade tal. Klaffplanet läggs genom de tre annuluscentra, som var och en är den areaviktade centroiden av de mest basala 35 % av sin klaffmesh — inte hela meshens centroid, eftersom mitralismeshen bär både segel och chordae och därmed drar tyngdpunkten elva millimeter ned i kammaren. Apex är en percentil i en 45-graderskon kring klaffplanets normal, inte den enskilt yttersta vertexen, som är en tessellationsartefakt. Aortaroten kommer ur en potensiteration på aorta ascendens huvudaxel.

Att ramen är rätt går att kontrollera oberoende: A3C konstrueras som A4C roterad 120° kring långaxeln och vet därmed ingenting om aortaroten, men landar ändå 17,0° från det PLAX-plan som byggs ur roten. PSAX faller vinkelrätt mot långaxeln på 90,0°, och långaxeln mäter 82,2 mm — vad en vuxen vänsterkammare ska mäta från annulus till epikardiell apex.

Snittet räknas geometriskt och inte som en bild: varje triangel som korsar planet ger ett segment, och segmenten kedjas ihop till slutna konturer på den meshkant varje skärning ligger på. Det är den konstruktionen som gör att rummen syns över huvud taget — datamängden har inga kammarmeshar, men ett snitt genom ett ihåligt myokardieskal ÄR kammarens kontur, och en fyllning med udda-jämna-regeln gör blodpoolen till blodpool i stället för mer muskel.

Annuluscentrum: c = Σ A_i · (a_i + b_i + g_i)/3 ⁄ Σ A_i över de basala 35 %Klaffplanets normal: n̂ = (t − m) × (p − m) ⁄ |(t − m) × (p − m)|Apex: den 99,5:e percentilen av (x − m)·n̂ inom konen ∠(x − m, n̂) < 45°Långaxel: L̂ = (apex − mitralis) ⁄ |apex − mitralis|Aortas huvudaxel: v ← (Σ (x − x̄)(x − x̄)ᵀ) v ⁄ ‖·‖ tills v står stillaPLAX: n̂ = L̂ × (aortarot − mitralis) A3C: n̂ = R(L̂, 120°) n̂_A4CBildbasen: v̂ = proben i planet, û = ±(v̂ × n̂), p ↦ ((p − o)·û, (p − o)·v̂)Skärningen: x = p + (q − p) · d_p ⁄ (d_p − d_q) där d = (x − o)·n̂

Vad som är värt att pröva

  • Välj Apikal 4-kammarvy och jämför 2D-panelen med en riktig A4C. Alla fyra rummen är hålrum i en enda hjärtvägg — ingen av dem finns som en egen mesh — och ändå står LV, RV, LA och RA på rätt plats. Etiketterna sitter på punkter vi vet ligger inne i respektive rum: papillarmusklerna för kamrarna, strax basalt om annulus för förmaken.
  • Ta Parasternal kortaxel och dra Nivå från noll upp mot apex. Donuten växer, blir tjockväggig kring papillarmusklerna och snörs av mot spetsen — samma sekvens som när proben glider ned längs vänster sternalrand.
  • Slå på Akustiska fönster och vrid till PLAX. Revbenen och lungorna är med, och det syns varför fönstret är just där det är: allt annat är antingen ben eller luft.
  • Vrid Vagga några grader i vilken apikal vy som helst och se hur snabbt LV-kaviteten förkortas. Det är samma foreshortening som gör att en slarvig A4C underskattar volymen och överskattar ejektionsfraktionen.
  • Ställ Opacitet på omkring 40 % och välj Kranskärlsträdet. Kärlen ligger då synliga i sina fåror i stället för bakom väggen, och det går att följa ramus interventricularis anterior ned mot apex.
  • Isolera Mitralisklaff under Isolera struktur. Det som kommer fram är inte två segel utan hela klaffapparaten med chordae — och det är just därför modellen tar den basala tredjedelen och inte hela meshen när den räknar fram annulus.
  • Välj Subkostal 4-kammarvy och jämför med den apikala. Samma fyra rum, men planet är svängt för att möta fönstret under processus xiphoideus — och det är byggt ur mitralis- och trikuspidalisaxeln plus strålriktningen, inte ur en avläst vinkel.

Förenklingar. Det finns inga kammarmeshar. Rummen är hålrummet inuti hjärtväggens enda mesh, vilket gör dem synliga i ett snitt men omöjliga att markera, mäta eller färglägga var för sig — en volym går alltså inte att räkna fram här. Det finns heller ingen aortaklaff; mitralis, trikuspidalis och pulmonalis finns, men aortaklaffen saknas i utgåvan, vilket är en verklig lucka just för PLAX och för kortaxeln i klaffplanet, där aorta ascendens basala ände får stå in som närmaste motsvarighet till en annulus. Modellen är en enda individ i ett enda ögonblick av hjärtcykeln: den rör sig inte, klaffarna öppnar och stänger inte, och ingenting här är patientspecifikt eller normalfördelat. Transducerlägena är approximerade med ett avstånd till huden, eftersom meshen slutar vid organens yta och huden inte finns i datamängden — de är förankrade i sternums och hjärtats egen geometri, men de är inte mätta. Och tolkningen av ett snitt är vår: modellen visar var strukturerna ligger, inte vad ett fynd betyder.

Modellen bygger på

  • Mitsuhashi N m.fl. BodyParts3D: 3D structure database for anatomical concepts. Nucleic Acids Res 2009;37:D782–5. Datamängden är CC Attribution-Share Alike 2.1 Japan; de tolv filerna är en bearbetning och bär samma licens vidare.
  • 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 standardplan modellen härleder.
  • Lang RM m.fl. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults. J Am Soc Echocardiogr 2015;28:1–39 — måtten långaxeln och nivåerna jämförs mot.
  • Google Draco, version 1.5. Geometrin är kvantiserad till 11 bitar per primitiv; avvikelsen är uppmätt till högst 0,142 mm över samtliga 67 meshar.