Рис. 2.1
Томографическое ультразвуковое изображение (TUI) нескольких фолликулов в стимулированном яичнике
3.
Режим статической объемно-контрастной визуализации (VCI): этот режим позволяет получать информацию из соседних срезов в объеме. Этот режим визуализации был специально разработан для повышения контраста между тканями и органами, которые выглядели бы одинаково при обычном 2D УЗИ . VCI в настоящее время применяется для выявления аномалий грудной клетки или визуализации анатомии таза плода ; В этих исследованиях было обнаружено, что оно превосходит 2D УЗИ.
4.
Режим инверсии: в режиме инверсии объемы отображаются целиком как эхогенная область, а части изображения в оттенках серого отображаются как прозрачные. Этот метод может принести пользу некоторым ЭКО и акушерским применениям .
5.
Режим прозрачности: режим прозрачности (также известный как максимальный режим) отображает области с высокой плотностью эха в режиме, напоминающем стекло. Этот режим в основном используется для визуализации хрящевых структур. В этом режиме высокоэхогенные воксели ценятся выше.
6.
Режим рендеринга поверхности помогает обнаружить и отобразить поверхность структур. Его чаще всего используют для оценки опухолей яичников . Этот метод позволяет выполнить поверхностную реконструкцию заметных теменных структур .
7.
Визуализация стеклянного тела: визуализация стеклянного тела (GBR) представляет собой комбинацию режима прозрачности и цветового или энергетического допплера. Он очень подходит для гинекологических применений; однако он наиболее полезен для визуализации сосудов. В этом режиме алгоритм рендеринга основан на одновременном представлении серой и цветовой доплеровской шкалы .
8.
Методы четырехмерного изображения. Методы четырехмерного изображения (такие как пространственно-временная корреляция изображений (STIC)) позволяют проводить такие процедуры, как эхокардиография сердца плода . Полученные данные собираются с помощью однократного автоматического объемного сканирования; впоследствии программное обеспечение анализирует данные в соответствии с их пространственной и временной областью и обрабатывает 4D-кинопоследовательность. До появления этих 4D-методов исследование сердца плода с помощью обычного УЗИ часто было затруднено.
9.
OmniView: OmniView (GE Medical Systems, Kretztechnik, Zipf, Австрия) — это недавно разработанная технология отображения для 3D и 4D УЗИ, которая позволяет интегрировать наборы объемных данных и одновременно отображать до трех независимых (неортогональных) плоскостей путем рисования прямых вручную. или изогнутые линии под любым направлением и углом . Несмотря на то, что использовалось множество методов 3D-изображения США (больше, чем те, которые описаны в этой главе), наиболее часто используются два — многоплоскостное переформатирование и рендеринг с объемным контрастом. Качество изображения улучшилось с 1990-х годов; тем не менее, окончательное качество по-прежнему зависит от точности сканируемых томов (см. также следующий параграф). Тем не менее, как упоминалось ранее, в настоящее время доступны различные программные инструменты. Последующая обработка осуществляется с помощью электронного скальпеля (Kretztechnik, Zipf, Австрия), регулирования контрастности и яркости или визуализации с уменьшением спеклов (SRI). SRI была создана на платформе Voluson в 2004 году компанией GE Healthcare. Электронный скальпель позволяет удалять заранее расположенные закрывающие структуры в три этапа: (1) поворот визуализированного изображения в положение, в котором закрывающие структуры можно разрезать; (2) выбор режима резания; и (3) создание контура для резки и активация режима резки . Пятнышки — это повторяющиеся проблемы при сонографии, возникающие из-за интерференции ультразвуковых эхо-сигналов; они создают трудности в дифференциации анатомической структуры. Было предпринято множество попыток с целью уменьшения или даже устранения пятен. Самое главное, возросшая вычислительная мощность компьютеров и скорость вычислений в последние годы позволили более сложным методам обработки изображений уменьшить эти артефакты без ухудшения качества изображения . Кроме того, фильтрация широко используется для устранения нежелательных эхосигналов, которые являются периодическим явлением при сонографии. Фильтрация позволяет подавить нежелательный фоновый шум или улучшить нужную информацию (подавление и усиление фильтров) .
Изначально хранение данных было проблемой для 3D-технологий. Эта проблема решена за счет увеличения емкости жесткого диска. Полученные данные можно легко сохранить без потери качества как в самой системе США, так и на внешнем носителе (CD, DVD, USB или внешний жесткий диск). Данные по-прежнему могут быть обработаны с помощью медицинского программного обеспечения и переданы, например, через VPN-туннелирование (виртуальная частная сеть) другому врачу. Самое главное, данные можно перезагрузить и подвергнуть дополнительной экспертизе или использовать в образовательных целях . Это бесценная особенность. В настоящее время эта возможность обеспечивает оптимальный уход за пациентами. Более того, это могло бы снизить уровень медицинской халатности и стать важным шагом на пути к стандартизации в этой области.
Преимущества и недостатки методов 3D УЗИ
Трехмерное УЗИ позволяет визуализировать все три плоскости изображения (сагиттальную, поперечную и корональную) анализируемого объекта, включая плоскости, недоступные при 2D УЗИ. Просматриваемые плоскости могут быть выбраны или изменены пользователем для просмотра желаемой исследуемой области. Используя традиционную 2D-технику, лечащему врачу часто приходилось интегрировать все полученные 2D-изображения в трехмерную форму, чтобы получить представление об анатомии и возможных патологиях.
Использование 2D-ультразвукового исследования для измерения таких органов, как матка или объем фолликула, является разным и иногда неточным. Некоторые диагностические и лечебные процедуры ЭКО требуют точных измерений объема (например, мониторинг фолликулов). Точное получение объемов возможно только с помощью 3D УЗИ, особенно когда анализируемые структуры не сферические, а сложные (т. е. фолликулы внутри мультифолликулярного комплекса роста; эта проблема будет обсуждаться в следующей главе). 3D УЗИ – относительно новая методика в гинекологии и ЭКО. Однако уже были опубликованы исследования, сообщающие о высокой точности.
Использование 3D-техники вместе с соответствующим программным обеспечением позволяет сохранять полученные 3D-объемы в цифровом виде. Это огромное преимущество для последующей постобработки и оценки. Таким образом, сохраненные данные можно переформатировать и анализировать различными способами. Помимо всех технических усовершенствований, 3D УЗИ по-прежнему основано на традиционно получаемых 2D данных США. Таким образом, этот инновационный метод не может улучшить плохие методы ультразвукового сканирования. Недостаточное разрешение 2D-сканов приводит к плохому качеству изображения трехмерных структур. Поэтому 2D-сканы должны быть оптимизированы с точки зрения (1) яркости, (2) глубины резкости и (3) правильного расположения фокуса. Поэтому правильная настройка для достижения оптимального 2D-сканирования является предпосылкой для наилучшего 3D-расчета.
Кроме того, большинство артефактов, которые часто встречаются при 3D- и 4D-УЗИ, также аналогичны артефактам 2D-УЗИ, поскольку оба метода основаны на одном и том же принципе. Неправильная калибровка и эксплуатация являются одним из основных источников получения некачественных данных, а также низкой надежности между наблюдателями. Это справедливо как для 2D, так и для 3D УЗИ. Исключением может быть появление артефактов из-за движения исследуемых объектов при 4D УЗИ. Однако применение 4D УЗИ не играет доминирующей роли в ВРТ, поскольку большинство анализируемых структур неподвижны. Однако не совсем ясно, может ли технология 4D иметь будущую ценность для ВРТ. Например, анализ кровотока эндометрия с помощью 4D УЗИ может стать дополнительным параметром для прогнозирования имплантации эмбриона в будущем.
Метод 3D-визуализации не дает дополнительных преимуществ в отношении уменьшения вышеупомянутых артефактов. Эффективное улучшение изображений УЗИ происходит благодаря сопутствующему программному обеспечению постобработки. Однако эту техническую обработку нельзя рассматривать отдельно, поскольку это интегрированные компоненты высококачественных 3D-инструментов.
Быстро растущая вычислительная мощность также была одним из основных требований для внедрения портативных систем в США. Это нововведение в сочетании со стандартизированным более высоким качеством изображения, стандартизированным хранилищем изображений и методами сжатия, такими как стандарт цифровой обработки изображений и коммуникаций в медицине (DICOM), позволяет создать медицинскую сеть и улучшить уход за пациентами.
Применение 3D-ультразвука в ВРТ
Несколько клинических испытаний продемонстрировали превосходство 3D-систем по сравнению с традиционным 2D-УЗИ. Изображения поверхностей конструкции становятся полностью видимыми (благодаря их трехмерности). Подробные преимущества 3D-сонографии, особенно для ЭКО, обсуждаются в главе. 20 . Однако исследования, касающиеся 3D УЗИ в контексте терапии ЭКО, все еще ограничены. И наоборот, 3D-УЗИ при мониторинге обычно используется во время беременности и является важным инструментом пренатальной диагностики, поскольку с помощью новых 3D-методов можно получить более точный доступ к объемам органов плода, чем с помощью обычного 2D-УЗИ. Таким образом, аномалии плода легче распознать .
Применение 3D УЗИ при ЭКО также обобщено в главе. 20 . Однако здесь будет представлен обзор приложений 3D-сонографии. Исследование матки, яичников и маточных труб является обязательным условием цикла ЭКО. Патологии матки, такие как миомы, пороки развития (см. рис. 2.2 и 2.3 ) и карциномы, могут существенно ухудшить результат ЭКО-терапии , а иногда и здоровье пациентки. Помимо МРТ и КТ, для выявления врожденных пороков развития женской репродуктивной системы использовалось и применяется в настоящее время 2D УЗИ. Однако ему не хватает специфичности и качества изображения . Трехмерная сонография позволяет более точно рассчитать объем матки. Это также позволяет более точно оценить морфологию и объем эндометрия. Объем и морфология эндометрия являются наиболее важными факторами успеха ЭКО. Неоптимальная выстилка эндометрия или небольшой объем эндометрия влияют на имплантацию эмбриона. В этих случаях было бы разумно рассмотреть возможность криоконсервации эмбрионов и выбрать криоцикл . Кроме того, 3D-методы, такие как 3D-допплерография, позволяют визуализировать кровоток эндометрия и неоваскуляризацию карцином шейки матки, что полностью выходит за рамки обычного 2D-УЗИ.
Рис. 2.2
3D-изображение миомы матки (Voluson E8)
Рис. 2.3
3D-изображение дугообразной матки (Voluson E8)
Режимы визуализации, такие как режим стеклянного тела, являются наиболее оптимальными для распознавания сосудов, питающих опухоль. Режим «стеклянного тела» — очень хороший метод гистеросальпингоконтрастной сонографии (HyCoSy) для выявления аномального варикозного расширения вен в области придатков. Использование 3D УЗИ значительно облегчает процедуру HyCoSy и обеспечивает лучшую оценку проходимости маточных труб . Кроме того, методы 3D-УЗИ позволяют оценить резерв яичников и могут применяться во время мониторинга фолликулов . Таким образом, определенные автоматизированные системы, такие как SonoAVC (GE Medical Systems, Kretztechnik, Zipf, Австрия), являются удобными для пользователя системами, которые могут точно определять количество и размер фолликулов.
В настоящее время 3D УЗИ широко используется для наблюдения за течением беременности. Это позволяет визуализировать развивающийся плод. Благодаря качественным 3D-изображениям, которые создает этот тип УЗИ, врачи могут четко оценить состояние здоровья ребенка или любые аномалии, такие как расщелина неба, расщелина позвоночника, анэнцефалия и пороки сердца. Он обеспечивает количественные измерения затылочного сканирования, чтобы облегчить расчет риска хромосомных дефектов, таких как синдром Дауна . Кроме того, это облегчает определение пола . 3D-ультразвук применяется не только для визуализации плода и гинекологии, но также и в других медицинских процедурах, таких как операции или биопсия . Более того, 3D-УЗИ применяется в других областях медицины, таких как кардиология и неврология . Кроме того, он используется в ряде других областей, и его применение находится на переднем крае современных медицинских технологий.
Выводы
Трехмерное УЗИ открывает новые клинические применения и облегчает многие процедуры, первоначально выполняемые с помощью 2D УЗИ. О преимуществах этого относительно нового, неинвазивного метода сообщалось во многих специальностях. Необходимо учитывать лишь несколько ограничений, таких как более сложный интерфейс, требующий более сложного обучения. Однако преимущества, которые он дает не только в области ВРТ, поразительны: инструменты, а также вспомогательное программное обеспечение становятся все более и более удобными для пользователя. Эксплуатация систем стала проще, а время обработки значительно сократилось. Прогресс в области программного обеспечения для визуализации и ремоделирования изображений, а также разнообразие режимов визуализации способствуют оптимальной диагностике и терапии. Трехмерная сонография применяется в нескольких областях медицины, например, в дородовом уходе, и становится все более приемлемым в качестве диагностического инструмента. Нет сомнений в том, что этот инновационный метод получит полное распространение и в ВРТ.