Медицинская Техника / Медицинская техника №2, 2020 / с. 51-55

Трехмерное ультразвуковое исследование: особенности визуализации объемных данных

Л.В. Осипов, Н.С. Кульберг, Д.В. Леонов, С.П. Морозов

Аннотация

Статья продолжает опубликованный ранее обзор «Трехмерное ультразвуковое исследование: технологии, тенденции развития», являющийся первой работой из цикла, посвященного ультразвуковым технологиям 3D/4D. В первой работе объяснены основные принципы получения трехмерных изображений в ультразвуковой медицинской визуализации и рассмотрены физические основы, достоинства и недостатки применяемых датчиков и основных методов объемного сканирования. Цель данной статьи состоит в том, чтобы дать сведения об основных особенностях визуального представления данных трехмерного сканирования, доступных в современных ультразвуковых диагностических приборах.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Лев Васильевич Осипов, д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник,

Николай Сергеевич Кульберг, канд. физ.-мат. наук, руководитель отдела,

Денис Владимирович Леонов, канд. техн. наук, научный сотрудник,

Сергей Павлович Морозов, д-р мед. наук, директор, ГБУЗ «Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий ДЗМ», г. Москва,

e-mail: d.leonov@npcmr.ru

Список литературы

1. Осипов Л.В., Кульберг Н.С., Леонов Д.В., Морозов С.П. Трехмерное ультразвуковое исследование: технологии, тенденции развития // Медицинская техника. 2018. № 3 (309). С. 39-43.

2. Осипов Л.В. Ультразвуковые диагностические приборы: режимы, методы и технологии. – М.: Изомед, 2011. 316 с.

3. Baba K., Satoh K., Sakamoto S., Okai T., Ishii S. Development of an ultrasonic system for three-dimensional reconstruction of the fetus // J. Perinat. Med. 1989. Vol. 17. № 1. PP. 19-24.

4. Werner H., Marcondes M., Daltro P., Fazecas T., Ribeiro B.G., Nogueira R., Araujo Jъnior E. Three-dimensional reconstruction of fetal abnormalities using ultrasonography and magnetic resonance imaging // J. Matern. Fetal Neonatal Med. 2018 / https://doi.org/10.1080/14767058.2018.1465558 (дата доступа: 2019.03.15).

5. Dall’Asta A., Schievano S., Bruse J.L., Paramasivam G., Kaihura C.T., Dunaway D., Lees C.C. Quantitative analysis of fetal facial morphology using 3D ultrasound and statistical shape modeling: A feasibility study // Am. J. Obstet. Gynecol. 2017. Vol. 217. № 1. PP. 76.e1-76.e8.

6. Birkeland Е., Solteszova V., Honigmann D., Gilja O.H., Brekke S., Ropinski T., Viola I. The Ultrasound Visualization Pipeline – A Survey / ArXiv e-prints. 2012. arXiv:1206.3975 (Дата доступа: 2019.03.15).

7. Кульберг Н.С., Яковлева Т.В., Камалов Ю.Р., Сандриков В.А., Осипов Л.В., Белов П.А. Разработка и испытания нового метода улучшения качества изображений в ультразвуковой медицинской диагностике // Акустический журнал. 2009. Т. 55. № 4-5. С. 526-535.

8. Huang Q., Zeng Z. A Review on Real-Time 3D Ultrasound Imaging Technology // BioMed Research Int. 2017. Article ID 6027029.

9. Singh K., Malhotra N. Step by Step: 3D/4D Ultrasound in Obstetrics, Gynecology and Infertility / 2nd Edition. – Jaypee Brothers Medical Pub, 2013. 133 p.

10. Takahiro S. Role of modern 3D echocardiography in valvular heart disease // The Korean Journal of Internal Medicine. 2014. Vol. 29. № 6. PP. 685-702.

11. Takahiro S. 3D Echocardiography: The Present and the Future // Journal of Cardiology. 2008. Vol. 52. Iss. 3. PP. 169-185.

12. Насникова И.Ю., Харлап С.И. Ультразвуковая объемная пространственная визуализация и возможности ее использования в офтальмологии // Медицинская визуализация. 2003. № 3. С. 49-58.

13. Pelz J.O., Weinreich A., Karlas T., Saur D. Evaluation of Freehand B-Mode and Power-Mode 3D Ultrasound for Visualisation and Grading of Internal Carotid Artery Stenosis // PLoS One. 2017. Vol. 12. № 1. PP. 1-11.

14. Caresio C., Caballo M., Deandrea M., Garberoglio R., Mormile A., Rossetto R., Limone P., Molinari F. Quantitative analysis of thyroid tumors vascularity: A comparison between 3-D contrast-enhanced ultrasound and 3-D Power Doppler on benign and malignant thyroid nodules // Med. Phys. 2018. Vol. 45. № 7. PP. 3173-3184.

15. Grant E.G. Advanced Techniques in 4D Ultrasound: Fly Thru. Toshiba. ULWP12028US [электронный ресурс] / http:// www.mttechnica.ru/UserFiles/File/Whit_Pap_Fly_ Thru_11_2012_MWPUL0019RUC_Final_NEWSIZE.pdf (дата доступа: 2019.03.15).

16. Tesarik J., Mendoza-Tesarik R., Mendozaet N. Virtual Sonographic Embryoscopy: A New Tool for Evaluation of Early Pregnancy // EC Gynaecology. 2017. Vol. 5. № 2. PP. 69-71.

17. Mindray [электронный ресурс] / http://mindrayultrasound.net (дата доступа: 2019.03.15).

18. Samsung Medison [электронный ресурс] / https:// www.samsungmedison.com (дата доступа: 2019.03.15).

19. Philips [электронный ресурс] / https://www.philips.ru/ healthcare (дата доступа: 2019.03.15).

20. GE Healthcare [электронный ресурс] / https:// www.gehealthcare.com (дата доступа: 2019.03.15).

21. Achiron R., Gindes L., Zalel Y., Lipitz S., Weisz B. Three- and four-dimensional ultrasound: New methods for evaluating fetal thoracic anomalies // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2008. Vol. 32. Iss. 1. PP. 36-43.

22. Dall’Asta А., Paramasivam G., Lees C.C. Crystal Vue technique for imaging fetal spine and ribs // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2016. Vol. 47. № 3. PP. 383-384.

23. Simpson J.M., Miller O. Three-dimensional echocardiography in congenital heart disease // Archives of Cardiovascular Disease. 2011. Vol. 104. PP. 45-56.

24. Alcazar J.L., Pascual M.A., Ajossa S., de Lorenzo C., Piras A., Hereter L., Juez L., Fabbri P., Graupera B., Guerriero S. Reproducibility of the International Endometrial Analysis Group Color Score for Assigning the Amount of Flow Within the Endometrium Using Stored 3-Dimensional Volumes // J. Ultrasound Med. 2017. № 36. PP. 1347-1354.

25. Cariello L., Montaguti E., Cataneo I., Dodaro G., Margarito E., Rizzo N., Youssef A. The levator-urethral gap measurement: Tomographic ultrasound imaging (TUI) versus Omniview- volume contrast imaging (VCI) // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2017. Vol. 50. Suppl. 1. P. 141.

26. Fukuda H., Numata K., Hara K., Nozaki A., Kondo M., Chuma M., Nakano M., Nozawa A., Maeda S., Tanaka K. Comparison of vascularity observed using contrast-enhanced 3D ultrasonography and pathological changes in patients with hepatocellular carcinoma after sorafenib treatment // Journal of Cancer. 2018. Vol. 9. № 13. PP. 2408-2414.

27. Shin H.J., Kim H.H., Cha J.H. Current status of automated breast ultrasonography // Ultrasonography. 2015. Vol. 34. № 3. PP. 165-172.

28. Araujo E., Tonni G., Bravo-Valenzuela N.J., Da Silva Costa F., Meagher S. Assessment of Fetal Congenital Heart Diseases by 4-Dimensional Ultrasound Using Spatiotemporal Image Correlation: Pictorial Review // Ultrasound Quarterly. 2018. Vol. 34. Iss. 1. PP. 11-17.

29. Yeo L., Romero R. Fetal intelligent navigation echocardiography (FINE): A novel method for rapid, simple, and automatic examination of the fetal heart // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2013. Vol. 42. № 3. PP. 268-284.

30. Dall’Asta А., Paramasivam G., Lees C.C. Qualitative evaluation of Crystal Vue rendering technology in assessment of fetal lip and palate // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2017. Vol. 49. № 4. PP. 549-552.

31. 5D Heart Color: Automatic examination of the fetal heart based on Intelligent Navigation Technology // Samsung Medison. 2015. Article ID CL201510-5DHeartColor.

32. Yeo L., Luewan S., Romero R. Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE) Detects 98 % of Congenital Heart Disease// J. Ultrasound Med. 2018. March 30.

33. Yeo L., Romero R. Color and power Doppler combined with Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE) to evaluate the fetal heart // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2017. Vol. 50. № 4. PP. 476-491.

34. Veronese P., Bogana G., Cerutti A., Yeo L., Romero R., Gervasi M.T. A Prospective Study of the Use of Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE) to Obtain Standard Fetal Echocardiography Views // Fetal Diagn. Ther. 2017. Vol. 41. № 2. PP. 89-99.

35. Kozlowski P., Urheimz S., Samset E. Evaluation of a multi- view autostereoscopic real-time 3D ultrasound system for minimally invasive cardiac surgery guidance / IEEE 14th Intl Symposium on Biomedical Imaging. 2017. PP. 604-407.

36. Remmele M., Schmidt E., Lingenfelder M., Martens A. The impact of stereoscopic imagery and motion on anatomical structure recognition and visual attention performance // Amer. Sc. Educ. 2017. Vol. 11. Iss. 1. PP. 15-24.

37. Hackett M., Proctor M. Three-Dimensional Display Technologies for Anatomical Education: A Literature Review // J. Sc. Educ. Technol. 2016. № 25. PP. 641-654.

38. Леонов Д.В., Фин В.А., Гукасов В.М. Современное состояние и тенденции развития ультразвуковых медицинских диагностических устройств // Медицина и высокие технологии. 2014. № 3. С. 8-13.

39. Lange T., Papenberg N., Heldmann S., Modersitzki J., Fischer B., Lamecker H., Schlag P.M. 3D ultrasound-CT registration of the liver using combined landmark-intensity information // International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 2009. Vol. 4. Iss. 1. PP. 79-88.

40. Simpson A.L., Kingham T.P. Current Evidence in Image-Guided Liver Surgery // Journal of Gastrointestinal Surgery. 2016. Vol. 20. Iss. 6. PP. 1265-1269.

41. Clements L.W., Collins J.A., Weis J.A., Simpson A.L., Adams L.B., Jarnagin W.R., Miga M.I. Evaluation of model- based deformation correction in image-guided liver surgery via tracked intraoperative ultrasound // J. Med. Imaging. 2016. Vol. 3. № 1. PP. 015003-1-015003-10.

42. Marinetto E., Uneri A., De Silva T., Reaungamornrat S., Zbijewski W., Sisniega A., Vogt S., Kleinszig G., Pascau J., Siewerdsen J.H. Integration of free-hand 3D ultrasound and mobile C-arm cone-beam CT: Feasibility and characterization for real-time guidance of needle insertion // Computerized Medical Imaging and Graphics. 2017. Vol. 58. PP. 13-22.

43. Леонов Д.В., Кульберг Н.С., Громов А.И., Морозов С.П., Ким С.Ю. Исследование причин возникновения мерцающего артефакта в доплеровских режимах ультразвукового медицинского диагностического устройства // Акустический журнал. 2018. № 1. С. 100-111.

44. Кульберг Н.С., Громов А.И., Леонов Д.В., Осипов Л.В., Усанов М.С., Морозов С.П. Диагностический режим обнаружения кальцинатов и конкрементов при ультразвуковом исследовании // Радиология-практика. 2018. № 1. С. 37-49.

45. Leonov D., Kulberg N., Gromov A., Fin V., Usanov M., Kovbas V., Sergunova K., Strelkov N., Vladzimirskiy A., Morozov S. Ultrasound Stone Detection: Discovery and Analysis of Two Stone-Related Components in Reflected Signal and Their Role in Etiology of Twinkling Artifact // International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 2018. Vol. 13. Suppl. 1. PP. 10-11.

46. Леонов Д.В., Кульберг Н.С., Громов А.И., Морозов С.П., Владзимирский А.В. Режим обнаружения твердых минеральных включений при медицинской акустической визуализации // Акустический журнал. 2018. № 5. С. 618-631.

47. Tsujimoto F. Microcalcifications in the breast detected by a color Doppler method using twinkling artifacts: some important discussions based on clinical cases and experiments with a new ultrasound modality called multidetector-ultrasonography // J. Med. Ultrasonics. 2014. Vol. 41. Iss. 1. PP. 99-108.