Рисунок 2.1
Скорость звука . Скорость звука постоянна для конкретного материала и не меняется с частотой. Показана скорость звука для различных биологических тканей.
Звуковые волны распространяются за счет сжатия и разрежения молекул в пространстве (рис. 2.2). Молекулы распространяющейся среды вибрируют вокруг своего положения покоя и передают свою энергию соседним молекулам. Звуковые волны переносят в пространстве энергию, а не материю.
Рисунок 2.2
Звуковые волны распространяются в продольном направлении, но обычно представлены синусоидальной волной, где пик соответствует максимальному сжатию молекул в пространстве, а впадина соответствует максимальному разрежению
Как показано на рис. 2.2, звуковые волны распространяются в продольном направлении, но обычно графически представлены синусоидальной волной, где пик соответствует максимальному сжатию молекул в пространстве, а впадина соответствует максимальному разрежению. Частота определяется как количество циклов вибрации звуковых волн за время. A Герц (Гц) определяется как один цикл в секунду. Слышимый спектр составляет от 30 до 20 000 Гц. Ультразвук определяется как звуковые волны с более высокой частотой, чем слышимый спектр. Типичные частоты, используемые в диагностическом ультразвуковом исследовании, варьируются от пяти миллионов до шестнадцати миллионов циклов в секунду (5 и 16 МГц) [1, 3].
Диагностическое ультразвуковое исследование использует импульсные волны, обеспечивающие интервал передачи звука, за которым следует интервал, в течение которого принимаются и анализируются отраженные звуки. Обычно в виде импульса передаются три цикла звука. Пространственная длительность импульса — это длина в пространстве, заполненная тремя циклами (рис. 2.3). Пространственная длительность импульса является одним из факторов, определяющих разрешающую способность. Поскольку более высокие частоты имеют меньшую длительность импульса, более высокие частоты связаны с улучшенным разрешением . Как показано на рис. 2.3, при частоте 15 МГц длина волны в биологических тканях составляет приблизительно 0,1 мм, что обеспечивает разрешение по оси 0,15 мм. Хотя разрешение улучшается с увеличением частоты, глубина проникновения ультразвуковых волн уменьшается, ограничивая визуализацию более глубоких структур.
Рисунок 2.3
Диагностическое ультразвуковое исследование использует импульсные волны , что обеспечивает интервал передачи звука, за которым следует интервал, в течение которого принимаются и анализируются отраженные звуки. Обычно в виде импульса передаются три цикла звука.
Как упоминалось выше, скорость звука постоянна для данного материала или биологической ткани. На нее не влияют частота или длина волны. Она увеличивается с увеличением жесткости и уменьшается с увеличением плотности материала. Как видно на рис. 2.1, обычные биологические ткани имеют разную скорость распространения. Кость, как очень плотная и жесткая ткань, имеет высокую скорость распространения — 4080 метров в секунду (м /с). Жировая ткань, обладающая низкой жесткостью и плотностью, имеет относительно низкую скорость звука — 1450 м / с. Скорость звука в большинстве мягких тканей составляет около 1540 м / с. Скорость звука в мышцах, печени и щитовидной железе немного выше. Согласно соглашению, все ультразвуковое оборудование использует среднюю скорость 1540 м / с. Расстояние до объекта, отображаемого на ультразвуковом изображении, рассчитывается путем умножения скорости звука на половину интервала времени, в течение которого звуковой сигнал возвращается к датчику [2, 3]. Используя принятую скорость звука 1540 м / с в качестве предполагаемой, все ультразвуковое оборудование обеспечит идентичные измерения расстояния или размера.
Отражение — это перенаправление части звуковой волны от поверхности раздела тканей с неодинаковым акустическим сопротивлением. Большие различия в импедансе приведут к большему отражению. Материал, однородный по акустическому сопротивлению, не генерирует никаких внутренних эхо-сигналов. Чистая киста является типичным примером безэховой структуры. Большинство биологических тканей имеют различную степень неоднородности как на клеточном, так и на макроскопическом уровне. Соединительная ткань, кровеносные сосуды и клеточная структура — все это обеспечивает несоответствие акустического импеданса, что приводит к получению характерных ультразвуковых рисунков (рис. 2.4, 2.5 и 2.6).
Рисунок 2.4
Эхотекстура нормальной ткани щитовидной железы. Она имеет вид матового стекла и ярче, чем мышечная ткань
Рисунок 2.5
Щитовидная железа у пациента с острой воспалительной фазой тиреоидита Хашимото . Массивная инфильтрация лимфоцитами снижает эхогенность ткани, что приводит к более однородному гипоэхогенному рисунку
Рисунок 2.6
Типичная гетерогенная и гипоэхогенная картина при тиреоидите Хашимото с гипоэхогенными воспалительными участками, разделенными гиперэхогенной фиброзной тканью
Создание ультразвукового изображения
Самое раннее ультразвуковое изображение состояло из звука, передаваемого в организм, при этом отраженные звуковые волны отображались на осциллографе. Эти изображения, называемые ультразвуком в режиме A, в 1960-х и 1970-х годах позволяли проводить измерения внутренних структур, таких как доли щитовидной железы, узлы и кисты. На рисунке 2.7a показано ультразвуковое изображение твердого узла щитовидной железы в режиме «А». Рассеянное эхо-излучение присутствует по всему узлу. На рисунке 2.7b показано изображение кистозного узла. Первоначальное отражение происходит от проксимальной стенки кисты, при этом значительный сигнал не отражается жидкостью кисты. Второе отражение исходит от задней стенки. На рисунке 2.7c показано изображение в режиме A сложного узелка с твердыми и кистозными компонентами. Ультразвук в режиме A позволял измерять размеры в одном измерении, но не давал визуального изображения структуры [1].
Рисунок 2.7
Ультразвуковые изображения в режиме A . (a) Ультразвуковое изображение твердого узла щитовидной железы в режиме A. Рассеянное эхо-излучение присутствует по всему узлу. (b) Изображение кистозного узла. Первоначальное отражение происходит от проксимальной стенки кисты, при этом жидкость кисты не отражает значительного сигнала. Второе отражение происходит от задней стенки. (c) Изображение в режиме A сложного узелкового образования с твердыми и кистозными компонентами
Для получения визуального двумерного изображения серия одномерных изображений в режиме A выравнивается по мере того, как преобразователь перемещается по изображаемой структуре. Ранние изображения УЗИ щитовидной железы создавались путем медленного перемещения датчика по шее. Сканируя структуру и выравнивая изображения в режиме A, формируется двумерное изображение. Сформированное таким образом двумерное изображение называется сканированием в режиме B (режим яркости) (рис. 2.8). В большинстве ультразвуковых преобразователей, используемых для визуализации щитовидной железы, используется серия пьезоэлектрических кристаллов в линейной матрице для электронного моделирования развертки преобразователя. Последовательно срабатывая, каждый кристалл посылает импульс звуковой волны в ткань и получает последующие отражения.
Рисунок 2.8
Ультразвуковое изображение в режиме B состоит из серии изображений в режиме A, выровненных для получения двумерного изображения
Итоговое ультразвуковое изображение показывает изображение поперечного сечения ткани, определяемое тонким плоским звуковым лучом, излучаемым датчиком. Разрешающая способность — это способность различать два отдельных смежных объекта. Например, при разрешении 0,2 мм два соседних объекта размером менее0,2 мм будут показаны как один объект. Объекты, размер которых меньше указанного разрешения, не будут отображаться реалистично. Боковое разрешение относится к способности различать в поперечном направлении или из стороны в сторону. Азимутальное разрешение относится к изображению, перпендикулярному оси ультразвукового луча; оно присуще преобразователю и не поддается настройке. Осевое разрешение — это способность различать объекты на пути прохождения ультразвукового луча. Осевое разрешение определяется пространственной длительностью импульса и, следовательно, частотой. Боковое и азимутальное разрешение зависит от качества и фокусировки ультразвукового луча.
Полезность артефактов при ультразвуковой визуализации
На ультразвуковых изображениях обычно появляется ряд артефактов . В отличие от большинства других методов визуализации, таких как компьютерная томография, артефакты очень полезны при интерпретации ультразвуковых изображений. Артефакты, такие как тени за объектами или неожиданные области яркости, могут дать дополнительное представление о свойствах снимаемых материалов.
Когда звуковые волны воздействуют на область с крайним несоответствием акустического импеданса, такую как граница раздела ткань-воздух или кальциноз в мягких тканях, подавляющее большинство звуковых волн отражается, обеспечивая очень яркий сигнал от поверхности объекта и отсутствие изображения за пределами структуры. На рисунке 2.9 показано акустическое затенение за кальцинированным узлом. Рисунок 2.10 иллюстрирует крупное обызвествление в паренхиме щитовидной железы с акустическим затенением позади обызвествления. На рисунке 2.11 показан типичный вид трахеи на ультразвуковом изображении. Поскольку практически отсутствует передача звука через воздушно-тканевую границу раздела передней стенки трахеи, визуализация структур, расположенных КЗАДИ от трахеи, невозможна. Как объясняется ниже, отражения, видимые за трахеей, представляют собой артефакт реверберации.
Рисунок 2.9
Акустическое затенение . Когда звуковые волны воздействуют на область с крайним несоответствием акустического импеданса, такую как кальцификация, подавляющее большинство звуковых волн отражается, в результате чего образуется тень за пределами структуры. Этот кальцинированный узелок получен от пациента с семейной папиллярной карциномой
Рисунок. 2.10
Акустическое затенение . Тень наблюдается за грубым кальцинозом в паренхиме щитовидной железы. В отличие от кальцификации внутри узелка, аморфная кальцификация в паренхиме обычно не связана со злокачественными новообразованиями
Рисунок 2.11
Акустическое затенение . Из-за сильного отражения от поверхности раздела ткани и воздух трахеи изображение за трахеей при переднем ультразвуковом исследовании не просматривается
И наоборот, кистозная структура передает звук с очень небольшим ослаблением, что приводит к большей интенсивности звуковых волн за ней по сравнению с соседними структурами. Эта “сквозная передача” приводит к усилению звука с более ярким сигналом за кистозной или безэховой структурой. Это усиление может использоваться для различения кистозного и солидного узла в щитовидной железе. Рисунок 2.12 иллюстрирует усиление за кистозным узлом. Усиление не ограничивается кистозными узлами. Любая структура, которая вызывает минимальное ослабление ультразвукового сигнала, будет иметь последующее усиление. Рисунок 2.13 иллюстрирует усиление при солидной аденоме паращитовидной железы . Рисунок 2.14 иллюстрирует увеличение за доброкачественным коллоидным узлом . Из-за высокого содержания жидкости и коллоида внутри узелка и, как следствие, уменьшения клеточности, внутри узелка происходит меньшее ослабление сигнала, чем в окружающей ткани щитовидной железы. Чтобы установить, что структура кистозная, используйте допплерографию (как описано в гл. 3) для подтверждения отсутствия внутреннего кровотока, который можно было бы увидеть при сосудистом солидном узле, при котором также можно увидеть расширение кзади.
Рисунок 2.12
Улучшение . Кистозная структура передает звук с очень небольшим ослаблением, что приводит к большей интенсивности звуковых волн за ней. Увеличение типично для кистозного узла
Рисунок 2.13
Улучшение . Аденомы паращитовидной железы имеют относительно однородную ткань и, подобно кисте паращитовидной железы, могут демонстрировать скрытое за ними увеличение
Рисунок 2.14
Улучшение . Этот доброкачественный коллоидный узелок имеет высокое содержание жидкости и коллоида, что приводит к уменьшению клеточности. Уменьшение ослабления сигнала внутри узелка приводит к усилению, несмотря на то, что это твердый узелок
На рисунке 2.15 показан узелок, демонстрирующий кальциноз “яичной скорлупы”. Тонкий слой кальция, окружающий узелок, приводит к отсутствию отраженного сигнала за узелком. Как видно на рисунке, наибольшее отражение наблюдается от поверхностей, перпендикулярных звуковым волнам: передней и задней стенок. Поскольку угол падения достигает 180 ° вдоль боковых стенок, большая часть отраженных волн отражается от преобразователя, что приводит к уменьшению сигнала, соответствующего боковым сторонам конструкции.
Рисунок 2.15
Кальцификация яичной скорлупы . Слой кальция, окружающий узелок, приводит к отражению от поверхности наряду с заметным задним акустическим затенением
Краевые артефакты чрезвычайно полезны при выявлении узловых образований в щитовидной железе. На рисунке 2.16 показаны темные линии, идущие кзади от боковых сторон узелка, выровненные с ультразвуковым лучом. Это также пример артефакта отражения. Как описано выше, звуковые волны, падающие на объект по касательной вдоль сторон, отражаются от него, а не возвращаются к датчику. Когда на изображении видны две параллельные темные линии, выровненные по вертикали, их можно проследить “вверх” на дисплее, чтобы помочь идентифицировать узелок или другую структуру.
Рисунок 2.16
Краевой артефакт . Виднытемные линии, отходящие кзади от боковых сторон узелка. Этот артефакт может быть использован для идентификации узелка или другой структуры
Из-за реверберации возникает несколько артефактов. Когда звуковые волны отражаются от очень отражающей поверхности, некоторые из них могут переотражаться от поверхности кожи, создавая множество фантомных изображений, отличных от реального изображения. Рисунок 2.17 иллюстрирует очень распространенный артефакт реверберации , возникающий из-за реверберации звуковых волн между поверхностью кожи и более глубокими участками взаимодействия тканей. Поскольку некоторые из отраженных звуковых волн многократно отражаются от поверхности кожи в ткани, создаются фантомные изображения. Как показано, этот артефакт очень часто можно увидеть на передней поверхности кист, что вызывает сомнения относительно того, является ли поражение настоящей кистой или частично солидным. Изменение угла, под которым звук воздействует на очаг поражения, обычно проясняет ситуацию. На рисунке 2.18 показан этот распространенный дефект за передней стенкой трахеи.
Figure. 2.17
Reverberation artifact . It is very common to see this artifact in the anterior aspect of cysts. This arises due to reverberation of signal between the skin surface and the anterior wall of the cyst, resulting in the late signals being received and giving the appearance of solid tissue in the anterior aspect of the cyst
Рисунок 2.18
Артефакт реверберации . Видны многочисленные параллельные линии кзади от передней стенки трахеи. Они могут быть неправильно истолкованы как кольца трахеи, но на самом деле являются артефактом реверберации
Артефакт “хвост кометы” — еще одна чрезвычайно распространенная находка, возникающая из-за реверберации [4] (рис. 2.19, 2.20, 2.21, 2.22 и 2.23). Коллоидные узелки могут содержать крошечные кристаллы, образующиеся в результате высыхания студенистого коллоидного материала (коллоидных телец). Отражение звуковых волн от кристалла приводит к образованию яркого пятна. Однако, в отличие от кальцификации мягких тканей, взвешенные кристаллы начинают вибрировать под воздействием энергии ультразвука. Вибрация генерирует звуковые волны, которые возвращаются к преобразователю после первоначального отраженного сигнала. Также называемые артефактом кольца вниз или артефактом стремянки , эти “хвосты кометы” помогают различать типично доброкачественные уплотнения, обнаруживаемые в коллоидных узелках, и весьма подозрительные микрокальцификации. Когда в небольшой коллоидной кисте присутствует единственный хвост кометы, его называют “кошачьим глазом ” (рис. 2.21). Хотя артефакты хвоста кометы чаще всего возникают внутри доброкачественного коллоидного узла, они также могут наблюдаться при рассасывающихся гематомах и редко описываются при папиллярной карциноме [5].
Рисунок. 2.19
“Хвосты кометы ”. Коллоидные узелки и кисты могут содержать крошечные кристаллы, образующиеся в результате высыхания студенистого коллоидного материала. Отражение звуковых волн от кристалла приводит к образованию яркого пятна. Однако, в отличие от кальцификации мягких тканей, кристаллы начинают вибрировать под воздействием энергии ультразвука. Вибрация генерирует звуковые волны, которые возвращаются к датчику после первоначального отраженного сигнала, образуя “хвост”
Рисунок. 2.20
“Хвосты кометы ”. Еще один пример артефактов хвоста кометы в доброкачественном губчатом узелке.
Рисунок 2.21
Артефакт “Кошачий глаз” . Артефакт хвоста кометы также называют артефактом кольца вниз, артефактом стремянки или, когда единственный хвост кометы виден внутри небольшой коллоидной кисты, кошачьим глазом
Рисунок 2.22
Большой артефакт хвоста кометы , размером более 1 мм, при доброкачественной коллоидной кисте
Рисунок 2.23
Множественные хвосты кометы и точечные эхогенные очаги или микрорефлекторы внутри доброкачественного губчатого узелка. Некоторые, без хвостов, могут быть ошибочно приняты за микрокальцификации. Обратите внимание на связь с многочисленными микроцистозными областями, за которыми наблюдается усиление звука сзади.
Иногда отличить плотность хвоста кометы от микрокальцификации может быть непросто, что приводит к различным мнениям относительно того, насколько обнадеживающе наблюдать плотность хвоста кометы внутри узелка. Тахвилдари и др. оценили характеристики пунктатных эхогенных отражателей при папиллярной карциноме и выяснили, что “микрокальцификации ” возникают вследствие различных этиологий, включая псаммоматозные кальцификации, дистрофические кальцификации и эозинофильный коллоид. Таким образом, термины “точечные эхогенные очаги ” или микрорефлекторы могут быть более точными терминами [6]. Беланд и др. предположили, что незатеняющие ярко эхогенные линейные очаги с артефактом хвоста кометы или без него могут быть доброкачественной находкой [5]. С другой стороны, Малхи и соавт. пришли к выводу, что все категории эхогенных очагов, за исключением очагов с большими артефактами хвоста кометы, связаны с риском развития рака [7]. Чтобы провести различие между «хвостами кометы» и микрокальцификатами, полезно отметить, что хвосты кометы обычно располагаются либо внутри кисты, либо по краю кисты, тогда как микрокальцификации происходят внутри твердой ткани.
Рисунок 2.22 иллюстрирует большой артефакт хвоста кометы , размером более одного мм, в явно доброкачественной коллоидной кисте. Рисунок 2.23 демонстрирует множественные крошечные точечные эхогенные отражатели в доброкачественном гиперпластическом коллоидном узелке. У некоторых, но не у всех, есть небольшой артефакт, связанный с хвостом кометы. Эти отражатели, не показывающие четкого хвоста кометы, могут быть результатом заднего акустического усиления за участками микрокистоза. Напротив, на рис. 2.24 показаны типичные микрокальцификации внутри папиллярной карциномы . Визуализация этих различных эхогенных очагов лучше всего оценивается при визуализации в режиме реального времени и может быть улучшена при визуализации на более низких частотах.
Рисунок 2.24
Микрокальцификации . Сравните с пунктатными эхогенными очагами, показанными на рис. 2.20 и 2.23. Микрокальцификации обычно обнаруживаются в твердых узелках, в то время как хвосты комет наблюдаются в кистозных или микрокистозных областях
Рефракция — это изменение направления передаваемого звука на акустической границе раздела, когда угол падения не равен 90 °. Часть звуковой волны, падающей на поверхность раздела под углом 90 °, передается прямо насквозь. Когда волны падают под углом, отличным от 90 °, передаваемая волна изгибается при распространении через границу раздела. Большая степень несоответствия акустического импеданса между тканями приводит к большей степени рефракции. Хотя артефакты рефракции обычно не видны при ультразвуковом исследовании ближнего поля, используемом для визуализации щитовидной железы и других мелких органов, они могут приводить ко второму “призрачному” изображению, когда на пути ультразвукового луча находится преломляющий объект.
Поскольку звуковые волны распространяются через любые ткани, их интенсивность ослабляется. Ослабление акустической энергии является результатом сочетания отражения, рассеяния и поглощения с преобразованием звуковой энергии в тепло. Ослабление зависит от частоты, при этом более высокие частоты вызывают большее ослабление. В результате, хотя более высокие частоты обеспечивают улучшенное разрешение, глубина изображения уменьшается с увеличением частоты. Современная технология УЗИ использует звуковые волны до 18 МГц для визуализации щитовидной железы. Однако при такой частоте визуализация ограничена глубиной менее 5 см. Визуализация более глубоких структур, как при ультразвуковом исследовании брюшной полости или органов малого таза, требует более низких частот. У пациентов с ожирением или при визуализации очень глубоких структур могут потребоваться частоты 5-7,5 МГц для адекватного проникновения и визуализации глубоких структур шеи. На рисунках 2.25 и 2.26 сравниваются изображения, сделанные на частоте 7,5 и 15 МГц. Потеря детализации проксимальных структур при улучшенной визуализации более глубоких структур очевидна при более низкой частоте.
Рисунок 2.25
Сравнение изображений, полученных на частотах 7,5 и 13 МГц. На этом изображении с частотой 7,5 МГц узелок менее четко очерчен, но лучше визуализируются задние структуры. Сравните с рисунком. 2.23
Рисунок 2.26
Сравнение изображений, полученных на частотах 7,5 и 13 МГц. На этом изображении с использованием 13 МГц узелок имеет гораздо лучшую четкость. Сравните с рисунком. 2.22
Затенение и усиление, как описано выше, являются примерами артефактов затухания. Затенение возникает за структурами с экстремальным акустическим несоответствием из-за ослабления прохождения звуковых волн, вызванного почти полным отражением. Усиление происходит за структурами практически без ослабления, при этом звуковые волны более высокой интенсивности присутствуют за структурой по сравнению с соседними тканями.
Достижения в области ультразвуковой визуализации
Ультразвуковые преобразователи состоят из массива кристаллов, способных передавать и принимать энергию ультразвука. Пьезоэлектрические кристаллы вибрируют при воздействии электрического тока. И наоборот, когда энергия попадает на кристалл, это приводит к появлению электрического сигнала с частотой, соответствующей частоте падающей звуковой волны. При ультразвуковом исследовании щитовидной железы обычно используется линейная матрица из нескольких сотен кристаллов внутри преобразователя. Поперечная ширина получаемого изображения равна длине матрицы кристаллов в преобразователе (часто называемой ”следом»). Датчики с изогнутой матрицей реже используются при УЗИ щитовидной железы (но обычно используются при визуализации органов брюшной полости, малого таза и сердца). Создавая расходящийся пучок ультразвука, они позволяют визуализировать структуры, размеры которых превышают размеры датчика. Микроконвексные преобразователи иногда используются в качестве вспомогательного средства при тонкоигольной аспирационной биопсии, но получаемое изображение имеет пространственные искажения из-за отсутствия линейной взаимосвязи между поперечной и продольной плоскостями (см. Главу 12).
После получения ультразвукового сигнала происходит реконструкция изображения с последующим улучшением изображения. Для уточнения изображения используются алгоритмы шумоподавления и повышения резкости по краям. Большинство ультразвуковых устройств позволяют пользователю выбирать степень шумоподавления, динамический диапазон и резкость краев для оптимизации качества изображения. Ультразвуковое оборудование позволяет пользователю регулировать усиление принимаемого сигнала. Можно регулировать общее усиление и отдельные каналы, соответствующие отдельным глубинам (компенсация временного усиления), чтобы обеспечить наилучшее качество изображения в интересующей области. Большинство ультразвуковых устройств также позволяют пользователю регулировать фокальную зону, глубину, на которой оптимально фокусируется ультразвуковой луч, для улучшения бокового разрешения. На большинстве ультразвуковых устройств также может быть выбрано несколько фокальных зон. Обеспечивая увеличение области оптимальной четкости изображения, использование нескольких фокальных зон обычно снижает частоту обновления изображения, что приводит к более скачкообразному изображению при визуализации в режиме реального времени.
В то время как стандартное ультразвуковое исследование принимает только частоту, идентичную той, которая передается для визуализации, гармоническая визуализация тканей использует тенденцию тканей к отражению при воздействии ультразвука более высокой мощности. Разные ткани имеют разную степень реверберации и создают уникальные сигнатуры тканевых гармоник (кратные исходной частоте). Избирательное обнаружение и обработка гармонического сигнала позволяет получить альтернативное изображение. Поскольку обнаруживаются более высокие частоты, разрешение может быть улучшено, но исходная передаваемая частота обычно ниже при использовании тканевой гармонической визуализации. Поскольку расстояние, пройденное гармонически сформированным сигналом, составляет половину расстояния, пройденного переданным и принятым сигналом, шума меньше. Увеличенное разрешение и уменьшенный шум могут привести к повышению четкости некоторых объектов [8], но тканевая гармоническая визуализация не получила широкого применения при визуализации щитовидной железы.
Недавно качество ультразвуковых изображений улучшилось благодаря переходу к полной цифровой обработке. При обычном ультразвуковом исследовании линейный преобразователь передает и принимает параллельные ультразвуковые волны в одном направлении. При комплексной пространственной визуализации ультразвуковой луч электронным или механическим способом направляется под несколькими углами. Составная пространственная визуализация объединяет несколько изображений, полученных под разными углами, и реконструирует их в единое изображение [9]. В результате получается гораздо меньше пятен и шумов и изображение получается гораздо более реалистичным (рис. 2.27 и 2.28). Артефакты уменьшаются, но тщательный выбор применяемой степени подавления шума позволяет сохранить полезные артефакты, такие как затенение, усиление и граничные артефакты, что помогает интерпретировать изображение [10] (рис. 2.29 и 2.30).
Рисунок 2.27
Обычное ультразвуковое изображение без пространственного комплексного изображения показывает артефакт спеклов и больше шума, чем обработанное изображение, показанное на рис. 2.25
Рисунок 2.28
После применения пространственной комплексной визуализации наблюдается уменьшение артефактов спеклов, уменьшение шума и общее улучшение качества изображения
Рисунок 2.29
Перед применением пространственной комплексной визуализации обнаруживается артефакт хвоста кометы и заднее акустическое усиление
Рисунок. 2.30
Артефакт хвоста кометы и усиление задней части остаются видимыми при составном пространственном изображении, несмотря на уменьшение артефакта спеклов и шума
Количественная оценка ультразвуковой информации
Вместо того, чтобы просто описывать узел щитовидной железы как “гипоэхогенный и гетерогенный”, было бы предпочтительнее описать степень гипоэхогенности и гетерогенности. В попытке количественно оценить ультразвуковые характеристики, обычно используемые для прогнозирования злокачественных новообразований, несколько исследователей применили математический анализ данных УЗИ. Ким и др. [11] провели гистограммный анализ ультразвуковых изображений в оттенках серого и продемонстрировали способность дифференцировать лимфоцитарный тиреоидит от нормальной ткани щитовидной железы. Как обсуждалось в главе 6, гипоэхогенность и гетерогенность являются типичными характеристиками тиреоидита. Анализ гистограммы позволяет количественно определить степень гипоэхогенности и неоднородности, а также перекос и эксцесс (плоскостность или заостренность вокруг пика), обеспечивая объективный и воспроизводимый математический анализ изображения. Вероятно, что аналогичная оценка будет проведена при узлах щитовидной железы для оценки степени гипоэхогенности и характеристик гетерогенности с возможным применением для прогнозирования злокачественного потенциала. Несколько дополнительных исследований положили начало предварительному изучению количественных ультразвуковых характеристик узловых образований. Сонг и соавт. проанализировали 16 текстурных характеристик матрицы сопутствующих встречаемости на уровне серого, предоставив объективные количественные данные, способные помочь в прогнозировании злокачественности узлов щитовидной железы [12]. Аналогично, Ардакани и др. использовался вейвлет-текстурный анализ для количественной оценки структуры узлов щитовидной железы, что также демонстрирует полезность при дифференциации доброкачественных и злокачественных узлов [13]. Вероятно, что в будущем математический количественный анализ ультразвуковых изображений приведет к получению более воспроизводимой количественной информации об узловых образованиях с повышенной способностью распознавать признаки злокачественности и выявлять более агрессивные поражения.
Краткие сведения
Подводя итог, ультразвуковые волны отличаются от электромеханических волн тем, что передача звука зависит от проводящей среды. Акустическая энергия отражается на границах раздела при несоответствии акустического импеданса, и анализ отраженных ультразвуковых волн позволяет построить изображение. Разрешение ультразвукового изображения зависит от частоты, ширины сфокусированного луча и качества электронной обработки. Разрешение улучшается при повышении частоты, но глубина изображения уменьшается. Артефакты изображения, такие как затенение и усиление, предоставляют полезную информацию, а не просто мешают созданию четкого изображения. Современное качество изображения, доступная стоимость и простота выполнения делают ультразвуковое исследование в режиме реального времени неотъемлемой частью клинического обследования пациента со щитовидной железой.