Трехмерный ультразвук - новая эпоха

Введение

Лишь четыре десятилетия прошло с первых попыток получить информацию о внутренних органах с помощью ультразвука. По сравнению с рентгенологией это срок небольшой, но ультразвуковая технология быстро развивалась.

Переходя от "зигзагообразных изображений" (сканирование в А-режиме) через эпоху больших, сложных сканеров (сканирование в В-режиме) к компактным моделям, которые работают в реальном масштабе времени, диагностический ультразвук находит все более широкое применение.

Высококачественное оборудование с улучшенным качеством изображения и цветным допплеровским режимом для исследования сосудов появилось на рынке, начиная с середины 1980-х годов.

В 1974 г. компания "Kretztechnik" дебютировала первыми разработками в области трехмерного ультразвука. Датчик, имеющий цилиндрическую форму и состоящий из 25 элементов, установленных на барабане, выполнял объемное сканирование, которое включало в себя 25 параллельных срезов. Следующим шагом было создание более удобного торцевого преобразователя, который производил "веерное сканирование". Тем не менее к тому времени технология отображения и сохранения полученной информации еще не была разработана.

В 1989 г. в Париже на Французском конгрессе рентгенологии фирма Kretztechnik представила первую коммерческую ультразвуковую систему, созданную на основе технологии 3D-Voluson (объемная ультрасонография).

Технология 3D-Voluson

Непрерывные исследования и развитие этой технологии способствовали тому, что данный метод нашел диагностическое применение в различных областях медицины. Система Voluson включает в себя несколько основных компонентов:

• специализированные преобразователи Voluson, обеспечивающие полностью автоматическое сканирование выбранной области тела пациента;
• специальный вид электронной памяти для хранения ультразвуковых данных в виде геометрически правильного трехмерного блока;
• цифровой трехмерный преобразователь изображения для быстрой и без потерь обработки изображения.

Сразу после окончания объемного сканирования (через 0,5-5 секунд) на монитор выводится изображение в трех ортогональных плоскостях (рис. 1).

Каждую из этих плоскостей можно смещать в пределах объемного блока для более детального изучения или с помощью параллельного смещения (томографическое формирование срезов) или при вращении вокруг любой из трех пространственных осей. Кроме того на основании полученных данных могут быть рассчитаны трехмерные реконструкции (объемная реконструкция). В целом можно выделить три различных способа формирования изображения:

• поверхностный метод, который позволяет получить фотореалистичные изображения (рис. 2);
• прозрачный метод в максимальном режиме (чтобы подчеркнуть гиперэхогенные структуры, например кости) или в минимальном режиме (чтобы подчеркнуть гипоэхогенные структуры, например кровеносные сосуды, кисты);
• цветной метод позволяет получить пространственные реконструкции объемных изображений с включением данных цветного допплеровского сканирования или сосудистого режима (рис. 3).

Компьютерная томография, другой метод визуализации, претерпела подобное развитие. Статичные двухмерные срезы, которые давала КТ в начале своего развития, регистрировались в течение длительного времени и поэтому легко возникали артефакты, связанные с движением (при дыхании). Дальнейшее развитие техники позволило сократить время экспозиции и затем перейти к методике спирального сканирования, позволяющей проводить объемное сканирование и трехмерные реконструкции. Современная технология сегодня - это КТ со спиральным сканированием и возможностью выбора трехмерного режима.

Цифровая трехмерная ультрасонография

В настоящее время мы являемся свидетелями крупных достижений в области трехмерного ультразвукового исследования. Новая, полностью цифровая трехмерная система VOLUSON 530D расширяет границы метода, особенно для повседневного применения. Все трехмерные возможности системы интегрированы и отсутствует необходимость использовать дополнительно автоматизированное рабочее место или внешний ПК. Новые специальные трехмерные преобразователи открывают фантастические возможности. Вот некоторые из них:

• новый трехмерный абдоминальный датчик с широким частотным диапазоном (3,0- 5,0 МГц), трехмерное сканирование с возможностью получения данных в цветном допплеровском и сосудистом режимах;
• новый трехмерный датчик для исследования небольших областей с широким частотным диапазоном (5,0-8,0 МГц) также с возможностью трехмерного сканирования в режимах CFM/angio;
• новый трехмерный внутриполостной датчик с широким частотным диапазоном (5,0-8,0 МГц) и трехмерным CFM/angio-режимом;
• новый двухмерный линейный датчик для исследования небольших областей с широким частотным диапазоном (5,0-10 МГц), CFM/angio-режимом. Метод формирования луча позволяет проводить сканирование трапециевидной зоны, включающей 192 элемента.

Эти новшества позволили сократить время сканирования в 100 раз, открыв возможность использования трехмерной ультрасонографии во многих областях, и способствовали созданию нового метода диагностики в медицине.