Рис. 7.1
Несколько двумерных (2D) ультразвуковых изображений, полученных при наведении обычного одномерного (1D) ультразвукового преобразователя на интересующую анатомическую структуру. 2D изображения могут быть переформатированы для отображения изображений в трех измерениях (3D).
Рис. 7.2
Ультразвуковой преобразователь с двумерной (2D) матрицей остается неподвижным, в то время как электронный ультразвуковой луч направляется на интересующую анатомическую структуру. Трехмерные (3D) изображения генерируются в режиме реального времени.
После завершения сбора данных изображения могут быть отображены либо в B-режиме (серая шкала), либо в доплеровском режиме с использованием различных методов отображения. Наиболее распространенными методами отображения являются (1) многоплоскостное переформатирование, (2) визуализация объема и (3) визуализация поверхности [14, 15]. Мультипланарное переформатирование является наиболее распространенным методом отображения и позволяет отображать изображения плоского поперечного сечения, которые напоминают обычные 2D ультразвуковые изображения, но извлекаются из 3D-изображения (рис. 7.3). 2D-плоскости показаны с помощью 3D-подсказок. Вид в ортогональной плоскости отображает три перпендикулярные плоскости одновременно, а вид в виде куба показывает 3D-изображение в виде многогранника, который представляет границы реконструированного объема [14]. Каждой плоскостью можно манипулировать относительно любой из других плоскостей. Многогранник в технике отображения в виде куба можно поворачивать в любом направлении. Технология объемного отображения отображает все 3D-изображение, проецируемое на 2D-плоскость. Технология поверхностного отображения отображает только изображение поверхностей структур. Некоторые из этих методов отображения также можно комбинировать.
Рис. 7.3
Мультипланарная реконструкция 3D-изображения щитовидной железы в плоскости короны показаны спереди на уровне перешейка и щитовидного хряща (стрелки) в (a) и более кзади в (b). В (b) отмечены несколько небольших кистозных узелков (стрелки)
3D ультразвук имеет преимущества и недостатки по сравнению с 2D ультразвуком (таблица 7.1) [15]. Преимущества 3D ультразвука заключаются в том, что он сохраняет все данные непрерывно, позволяет проводить более быстрое обследование / ускорять сбор данных, поскольку УЗИ-оператору не нужно выбирать отдельные изображения для сохранения, а данными можно манипулировать для отображения изображений в любой плоскости или создания 3D-реконструкций, что позволяет оценить точные пространственные соотношения. 3D ультразвук с допплерографией также позволяет более точно оценить сосудистость структуры, поскольку позволяет оценить сосуды при вращении объема на 360 °, а не полагаться на выбор ультразвуковым исследователем плоскости для оценки сосудистости. Основным недостатком 3D ультразвука по сравнению с 2D ультразвуком является то, что 3D ультразвук может иметь худшее качество изображения из-за более низкого разрешения выделенных плоскостей из объемных данных [16]. Кроме того, 3D ультразвуковые изображения требуют больших наборов данных и вычислительных требований для обработки и отображения данных и могут быть подвержены искажениям движения и реконструкции.
Таблица 7.1
Сравнение двумерного (2D) и трехмерного (3D) ультразвука
2D ультразвук | 3D ультразвук |
|---|---|
Превосходное качество изображения | Низкое качество изображения из-за более низкого разрешения выделенных плоскостей из объемных данных |
Изображения, не подверженные искажениям движения | Изображения могут быть подвержены искажениям при движении и реконструкции |
Меньший набор данных | Больший набор данных |
Сохраняет только изображения, выбранные ультразвуковым исследователем | Сохраняет все данные непрерывно |
Более медленный сбор данных | Более быстрый сбор данных |
Некоторые виды невозможно получить из-за ограничений, связанных с анатомией или положением пациента | Данными можно манипулировать для отображения изображений в любой плоскости обзора |
Сравнение структур с течением времени в зависимости от изображений, выбранных для сохранения | Позволяет сравнивать полные наборы данных с течением времени, что может привести к более точному последующему наблюдению |
Существуют межнаблюдательные различия в оценке эхогенности, границ и объема щитовидной железы | При оценке эхогенности, границ и объема щитовидной железы улучшается межнаблюдательная воспроизводимость |
Расчеты объема щитовидной железы зависят от оператора: врач-УЗИ должен найти идеальный угол и расположение датчика для измерения по трем перпендикулярным осям | Расчеты объема щитовидной железы не зависят от оператора |
Расчеты объема щитовидной железы представляют собой оценку, основанную на правильной геометрической форме (т. Е. Предполагается, что каждая доля щитовидной железы представляет собой эллипсоид). | Более точные расчеты объема щитовидной железы (сумма площадей поперечного сечения каждого 2D-изображения, умноженная на расстояние между разрезами) |
Применение технологии 3D ультразвука для оценки заболеваний щитовидной железы в целом можно разделить на три категории: оценка риска злокачественных новообразований узлов щитовидной железы, предоперационная оценка экстратиреоидного распространения рака щитовидной железы и расчеты объема щитовидной железы при введении радиоактивного йода.
7.3 Оценка риска злокачественных новообразований узлов щитовидной железы
Узлы щитовидной железы распространены среди населения в целом, особенно у женщин. Риск злокачественного образования узла щитовидной железы составляет 7-15 %, и наиболее точным и экономически эффективным способом отличить доброкачественный узел щитовидной железы от злокачественного является тонкоигольная аспирационная биопсия (FNA) [1]. Узелки отбираются для биопсии FNA на основе их размера и внешнего вида при 2D ультразвуке. Американская ассоциация щитовидной железы (ATA) рекомендует биопсию FNA узелков диаметром ≥1 см со средним или высоким подозрением на злокачественность на основании сонографической картины (гипоэхогенный, неровные края, микрокальцинаты, признаки экстратиреоидного расширения, форма выше, чем широкая) и узелков диаметром ≥ 1,5 см с низким подозрением на злокачественность на основании сонографической картины (изоэхогенный, гиперэхогенный, частично кистозный с эксцентричными солидными участками) [1]. Узелки размером более 2 см, имеющие губчатую форму или частично кистозную форму без каких-либо подозрительных признаков, могут быть подвергнуты биопсии или осмотру [1].
Хотя большинство узлов щитовидной железы доброкачественные, 2-25 % результатов биопсии FNA относятся к неопределенной категории (атипия / фолликулярное поражение неопределенной значимости, фолликулярное новообразование / подозрительно на фолликулярное новообразование, подозрительно на злокачественность) [1]. Хотя большинство узлов с неопределенной цитологией в конечном итоге оказываются доброкачественными [17, 18], многих пациентов направляют на операцию для постановки окончательного диагноза. Таким образом, любой метод, который может либо уменьшить вероятность злокачественного новообразования и избежать биопсии FNA, либо применяться после получения неопределенного результата цитологического исследования, может помочь уменьшить потребность в тиреоидэктомии для окончательной диагностики доброкачественного узла щитовидной железы .
3D ультразвук может улучшить выбор узлов щитовидной железы для биопсии FNA за счет более четкой демонстрации характеристик узлов, таких как общая форма, края и сосудистый рисунок, по сравнению со статической 2D визуализацией (рис. 7.4). При исследовании 71 узелка, 16 из которых были злокачественными, оцененных с помощью 3D ультразвука с силовой допплерографией, Слапа и коллеги обнаружили следующие признаки, связанные со злокачественностью: нечеткая граница в режиме мультипланарного преобразования, дольчатая форма узла в с-плоскости (плоскость, параллельная ультразвуковому зонду) и плотность центральной васкуляризации в пределах самого низкого или самого высокого диапазона [19]. Было продемонстрировано, что комбинация этих трех признаков обладает чувствительностью 100 % и специфичностью 60-69 % для оценки злокачественности, и применение этих критериев для отбора узлов для проведения биопсии FNA позволило бы сократить количество биопсий с 71 до 38 без пропуска злокачественного узла [19]. Аналогичным образом, Ли и его коллеги обнаружили, что неправильная форма узла щитовидной железы на 3D ультразву обладала высокой чувствительностью (91 %) и специфичностью (88 %) при выявлении злокачественных узлов щитовидной железы в исследовании 103 узлов, 53 из которых были злокачественными [20]. В трех случаях (одном доброкачественном и двух злокачественных) форма узла щитовидной железы была признана правильной при 2D, но неправильной при 3D УЗИ [20].
Рис. 7.4
Реконструированное 3D-изображение с сагиттальной поверхностью показывает дольчатую границу вдоль верхней границы узелка (стрелка)
Оценка васкулярности узлов щитовидной железы с помощью 3D ультразвука также может быть полезна при оценке узлов щитовидной железы на предмет злокачественности в пределах определенных подтипов узлов. Молинари и коллеги изучили 20 узловых образований с признаками злокачественности на 2D ультразвуке (гипоэхогенность, микрокальцификация, неровные края), 15 из которых были фолликулярными новообразованиями и 10 из которых были злокачественными [21]. 3D ультразвук с внутривенным введением контрастного вещества продемонстрировал, что злокачественные узлы имели статистически более высокую плотность сосудов, количество сосудистых ветвей, количество разветвляющихся узлов и извитость сосудов, чем доброкачественные узлы [21]. Хотя оценка плотности сосудов узлов щитовидной железы, вероятно, не изменит показания к биопсии ВНЧС, она может увеличить или уменьшить риск злокачественного развития фолликулярного новообразования и, таким образом, потенциально может повлиять на выбор операции (диагностическая лобэктомия щитовидной железы или тотальная тиреоидэктомия).
7.4 Предоперационная оценка экстратиреоидного распространения рака щитовидной железы
Наиболее распространенным типом рака щитовидной железы является папиллярный рак щитовидной железы (ПТК), составляющий примерно 85 % случаев дифференцированного рака щитовидной железы [1]. Лечение PTCs большинством хирургов в Соединенных Штатах заключается в тотальной или почти тотальной тиреоидэктомии с соответствующей диссекцией лимфатических узлов [22]. Однако крупные исследования не показали разницы в результатах между тотальной или почти тотальной тиреоидэктомией и лобэктомией щитовидной железы при ПТС <1,0 см, и, таким образом, лобэктомия щитовидной железы является приемлемым методом лечения при ПТС <1,0 см без экстратиреоидного расширения [23, 24]. Предыдущие исследования показали, что расширение щитовидной железы является независимым фактором риска рецидива рака [25] и увеличивает стадию T с T1 до T3. Таким образом, предоперационное выявление экстратиреоидного расширения может изменить объем тиреоидэктомии при PTCs <1,0 см.
Как 2D , так и 3D УЗИ щитовидной железы были изучены на предоперационном этапе у пациента с ПТК . Для определения экстратиреоидного расширения при 2D УЗИ было оценено несколько критериев, включая степень контакта узелка с прилегающей капсулой щитовидной железы и разрушение прилегающей капсулы [26]. В исследовании 221 PTCs ≤1,0 см Квак и его коллеги определили, что более 25 % контакта с прилегающей капсулой имели наивысшую точность в прогнозировании экстращитовидного распространения рака с помощью 2D ультразвука [26]. Одним из ограничений этого исследования является то, что степень контакта измерялась с помощью визуального анализа рентгенолога, который может быть субъективным. Гвеон и коллеги изучили 79 ПТК со средним размером 0,98 см (диапазон 0,5–3,6 см) с помощью 2D ультразвука, при этом 3D УЛЬТРАЗВУК выполнялся, если было видно, что ПТК прилегает к капсуле щитовидной железы [16]. Используя определение экстращитовидного расширения как более чем 25 % периметра поражения, соприкасающегося с капсулой щитовидной железы, это исследование показало, что 3D ультразвук обладает более высокой чувствительностью, чем 2D ультразвук, для обнаружения экстращитовидного расширения, но аналогичной точностью [16]. Было достигнуто умеренное межнаблюдательное согласие между тремя радиологами в отношении 3D ультразвука по сравнению с единственным межнаблюдательным соглашением от справедливого до умеренного в отношении 2D ультразвука [16]. Таким образом, 3D ультразвук может иметь преимущество перед 2D ультразвуком при предоперационной оценке экстращитовидного расширения щитовидной железы и, следовательно, может повлиять на решение хирурга выполнить тотальную тиреоидэктомию при ПТС <1,0 см, если экстращитовидное расширение щитовидной железы видно на предоперационном ультразвуковом исследовании.
7.5 Расчеты объема щитовидной железы
Одним из вариантов лечения пациентов с гипертиреозом (болезнью Грейвса или одним или несколькими токсическими узловыми образованиями) является радиоактивный йод . Протоколы дозирования основаны на измерениях объема щитовидной железы и поглощения радиоактивного йода; следовательно, точность измерения объема щитовидной железы важна. Существует множество методов оценки объема щитовидной железы, включая ультразвук, сцинтиграфию и методы поперечного сечения, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ) и компьютерная томография (КТ).
2D УЗИ является наиболее часто используемым методом оценки объема щитовидной железы и основано на предположении, что каждая доля щитовидной железы представляет собой эллипсоид. Ультразвуковое исследование измеряет наибольший диаметр трех перпендикулярных осей каждой доли, и объем каждой доли рассчитывается по стандартной формуле для объема эллипсоида: объем = (π/6) × длина × ширина × глубина. Однако этот метод может привести к ошибкам в расчетах объема до 30 % [27, 28], что, как полагают, связано с неправильными контурами железы, которые невозможно аппроксимировать правильной геометрической формой. Таким образом, были изучены методы 3D ультразвука для измерения объема щитовидной железы.
Исследования, сравнивающие 2D и 3D ультразвуковые измерения щитовидной железы и объема узлов щитовидной железы, показали, что 3D ультразвук позволяет более точно рассчитать объем по сравнению с 2D ультразвуком. В исследовании 18 фантомов в форме щитовидной железы, оцененных с помощью 2D ультразвука, 3D ультразвука, КТ и МРТ, Фрисмайер и коллеги обнаружили, что 3D ультразвук превосходит 2D ультразвук и по существу эквивалентен КТ и МРТ для волюметрии щитовидной железы [29]. Аналогичным образом, в проспективном исследовании 27 пациентов, у которых объем щитовидной железы был рассчитан с помощью 2D ультразвука, 3D ультразвука и погружения после тиреоидэктомии (объем воды, вытесненной хирургическим образцом), Малаго и коллеги обнаружили, что медианная разница в объеме была занижена на 29 % при 2D ультразвуке и только на 6 % при 3D ультразву [28]. В дополнение к преимуществам, связанным с точностью расчета объема щитовидной железы, было продемонстрировано, что 3D ультразвук имеет меньшую межнаблюдательную и интранаблюдательную вариабельность в оценке объема щитовидной железы по сравнению с 2D ультразвуком [30, 31]. Таким образом, использование 3D ультразвука для волюметрии щитовидной железы может привести к более точному дозированию радиоактивного йода пациентам с гипертиреозом.
7.6 Краткое описание
Подводя итог, 3D ультразвук был изучен при оценке различных заболеваний щитовидной железы, чтобы преодолеть ограничения обычного 2D ультразвука, связанные с 2D отображением, зависимостью от пользователя и вариабельностью между наблюдателями. 3D ультразвук может улучшить выбор узлов щитовидной железы для биопсии ВНЧС по сравнению с используемыми в настоящее время критериями, основанными на характеристиках 2D ультразвука. Кроме того, 3D ультразвук может иметь преимущество перед 2D ультразвуком при предоперационной оценке экстратиреоидального распространения папиллярного рака щитовидной железы и, следовательно, может влиять на объем тиреоидэктомии. Наконец, 3D ультразвук может позволить более точно определить объем щитовидной железы, что позволит более точно дозировать радиоактивный йод пациентам с гипертиреозом. Ограничения 3D ультразвука связаны с техникой, используемой для получения изображений, артефактами движения и реконструкции, качеством изображения и вычислительными требованиями, необходимыми для быстрой обработки больших наборов данных.