Покращення вашої акустики: Ультразвукова оптимізація зображень уражень грудей

Кафедра радіології Каліфорнійського університету, Сан-Франциско, Каліфорнія, США

Адресна кореспонденція до Бьянки М. Карпентьє, доктора медицини, відділення радіології, c/o Етель Валієнте, загальна лікарня Цукерберга Сан-Франциско, 1001 Потреро Авеню, кімната 1X57, Box 1325, Сан-Франциско, Каліфорнія, 94110 США. Електронна пошта: [email protected] Шукати інші статті цього автора

Кафедра радіології Каліфорнійського університету, Сан-Франциско, Каліфорнія, США

Анотація

Загальне розуміння фізики ультразвуку щодо оптимізації зображення має важливе значення при проведенні УЗД молочної залози та при точній інтерпретації зображень молочної залози. Відповідна методика має вирішальне значення для досягнення точної характеристики ураження, на чому наголошується у другому виданні Американського коледжу радіологічної звітності та системи обробки зображень грудей для ультразвуку (2013). У цьому наглядному нарисі розглянуто клінічно важливу фізику ультразвуку, щоб найкраще охарактеризувати ураження молочної залози для спрямування лікаря до правильного діагнозу. Різниця у вибраних параметрах при ультразвуковому зображенні може створити мінливість у появі уражень молочної залози.

Візуалізація УЗД молочної залози є надзвичайно залежним від оператора обстеженням, а навчання оператора покращує ефективність діагностики. 1, 2 Однак вплив оптимізації зображень та клінічно значущої фізики ультразвуку на мешканців та людей може бути обмеженим через присутність сонографів, обмеження в часі в зайнятих центрах візуалізації та занепокоєння пацієнта. У міру того, як середовище візуалізації молочної залози змінюється відповідно до нового законодавства про щільність грудей, що спричиняє загальнонаціональний сплеск додаткових ультразвукових досліджень цілої молочної залози, навчання слухачів оптимізації ультразвукового зображення для уражень молочної залози стане все більш важливим. Ми представляємо наочний огляд поетапного підходу до проведення високоякісного ультразвукового обстеження молочної залози з акцентом на базовій техніці та клінічно значущій ультразвуковій фізиці.

Вибір перетворювача

Першим кроком до якісного обстеження молочної залози є вибір правильного датчика. Перетворювачі доступні на різних частотах. Частота, виміряна в герцах, визначається як кількість циклів в секунду. У медичному ультразвуку ми використовуємо перетворювачі мільйона герц, або мегагерц. Більшість ультразвукових перетворювачів, що сьогодні використовуються в клінічному застосуванні, є широкосмуговими, тобто вони використовують діапазон частот, також відомий як пропускна здатність, для оптимізації проникнення та роздільної здатності тканин. Наприклад, лінійний 18–5 ‐ МГц перетворювач, найбільш часто використовуваний перетворювач ультразвукової візуалізації молочної залози, називається на основі випромінюваної смуги частот від 18 до 5 МГц (рис. 1).

Частота перетворювача. Широкосмуговий перетворювач із лінійною решіткою 18–5 МГц, що використовується для ультразвукового дослідження молочної залози, працює в діапазоні частот від 18 до 5 МГц.

Просторова роздільна здатність. A, Схема, що ілюструє осьову роздільну здатність, можливість розрішення об’єктів вздовж осі променя. B, Діаграма, що ілюструє бічну роздільну здатність, можливість розрізнення двох мас, паралельних датчику.

Глибина

Зональна анатомія молочної залози. A, Ультразвукове зображення неоднорідно щільної молочної залози. Жирові часточки гіпоехогенні на ультразвукових знімках молочної залози. Фіброзна тканина ехогенна, тоді як залозиста тканина гіпоехогенна. B, Діаграма, що ілюструє кореляційну зональну анатомію тієї ж грудей.

Глибина. A, Зображення занадто глибоке, тому що в нього входять плевра та легені. B, Зображення занадто дрібне, оскільки задні акустичні особливості маси не враховані, і глибокі ураження можуть бути виключені. C., Глибина в самий раз, оскільки маса зосереджена посередині зображення.

Поле зору

Настільки ж важлива глибина, як і ширина. Поле зору можна розширити для великих уражень або показати взаємозв'язки між структурами. Варіанти розширеного поля зору включають трапецієподібне та панорамне зображення, які доступні у більшості систем. Трапецієподібне зображення (рисунок 5) створює базу зображення ширше, ніж відбиток датчика, що дозволяє включати більше задньої та бічної тканин. Панорамне зображення (рис. 5) - це програмна функція, яка дозволяє сонографу створювати складене зображення, відстежуючи вручну датчик області плавним безперервним рухом. Загальні програми розширеного візуалізації поля зору включають оцінку ступеня захворювання, візуалізацію внутрішніх лімфатичних вузлів молочного ланцюга та вимірювання великих уражень молочної залози або абсцесів. Якщо трапецієподібні та панорамні можливості недоступні, можна використовувати подвійне екранне зображення, за допомогою якого робляться два статичних зображення суцільної тканини молочної залози, що не перекриваються, і відображаються поруч.

Поле зору. A – C, Розширене зображення поля зору за допомогою стандартних (A), трапецієподібні (B) та панорамний (C.) методи візуалізації.

Фокальна зона

Фокальна зона - це найвужча частина ультразвукового променя в тканині і точка випромінюваного пучка з найкращою просторовою роздільною здатністю (рис. 6). Коли використовується більше однієї фокусної зони, опитується більше місць в грудях, що призводить до затримки отримання зображення (погана тимчасова роздільна здатність). Багато новіших систем використовують широкий діапазон фокусних зон, оптимізуючи багато регіонів одночасно без шкоди для часового дозволу. При огляді молочної залози вогнищеву зону слід розміщувати на рівні молочної зони, покращуючи роздільну здатність цієї області, де зустрічається більшість захворювань молочної залози. Коли ідентифіковано ураження, розташування вогнищевої зони біля або трохи нижче ураження допомагає оптимізувати роздільну здатність ураження та його задні особливості.

Фокальна зона. A, Діаграма, що показує фокусну зону як найвужчу точку в випромінюваному пучку з найкращою просторовою роздільною здатністю. B, Ультразвукове зображення, що показує відповідне розміщення вогнищевої зони на ураженні.

Підсилення відноситься до загальної яскравості зображення. Збільшення коефіцієнта посилення зображення посилює сигнал зображення, збільшуючи його яскравість, і це можна розглядати як збільшення гучності сигналу. Мета УЗД молочної залози - зберегти фонові жирові часточки середньо-сірими. Коли приріст занадто високий, жирові часточки виглядають яскраво-сірими або білими. У цьому випадку ураження, заповнене рідиною, можна прийняти за тверду масу. Коли приріст занадто низький, частки жиру виглядають темно-сірими або чорними, що може зробити тверду масу кістозною (Рисунок 7). Автооптимізація, яка зараз доступна у багатьох системах, може допомогти досягти відповідного приросту тканини.

Посилення. A, Ультразвукове зображення із занадто високим коефіцієнтом посилення; кіста здається твердою, а жирові часточки яскраво-сірі. B, Ультразвукове зображення з відповідним коефіцієнтом посилення; часточки жиру середньо-сірі.

Динамічний діапазон

Динамічний діапазон зображення стосується кількості відтінків сірого. Більший динамічний діапазон дозволить глядачеві побачити тонкі відмінності в діапазоні сірих тонів і створити більш плавне зображення. Звуження динамічного діапазону призведе до більш різкого градієнта контрасту зображення. Хоча цей процес може призвести до підвищеної помітності маси, він також може призвести до того, що зображення виглядає більш грубим або нерівним (рис. 8).

Динамічний діапазон (DR). A, Ультразвукове зображення з меншим динамічним діапазоном (менше відтінків сірого), що означає більш крутий градієнт, який забезпечує більший контраст на зображенні, але зображення виглядає грубішим. B, Ультразвукове зображення з більшим динамічним діапазоном (більше відтінків сірого), що забезпечує менший градієнт контрасту, але зображення виглядає більш гладким.

Гармоніка

Гармоніки дозволяють датчику приймати звук, кратний частоті випромінювання. Коли звукова хвиля проходить крізь тканину, вона спотворюється і, подібно до камертона, створює різні резонансні частоти. Друга гармонічна частота випромінюваної звукової хвилі використовується на гармонійній установці для створення зображення, а інші гармонічні частоти відфільтровуються. Використання гармонік призводить до кращої просторової роздільної здатності, зменшує артефактичне відлуння в кістозних структурах та підкреслює задні акустичні особливості уражень (Рисунок 9).

Гармоніка. A, Діаграма резонансних частот, створених у тканині через спотворення ультразвукової хвилі зі збільшенням глибини тканини. B, Ультразвукове зображення кісти без гармонік, що показує ближньопольовий артефакт, який можна сплутати з кістозною і твердою масою. C., Ультразвукове зображення тієї самої кісти з гармоніками видаляє артефактичні відлуння та демонструє заднє акустичне посилення.

Просторове складання

Просторова композиція відноситься до випромінювання та прийому звукових хвиль під різними кутами інсонації (рис. 10), що призводить до поліпшення меж ураження та помітності. Однією з особливостей, яку повинен знати перекладач-рентгенолог, є зменшення задніх акустичних особливостей за допомогою просторового складання. Наприклад, хоча межі простої кісти, зображеної з просторовим складанням, можуть бути оптимізовані, заднє акустичне посилення зменшено. Подібним чином, задні особливості твердої маси, зображеної з просторовим складанням, можуть бути зменшені або навіть знищені, помітно обмежуючи важливу діагностичну цінність як заднього затінення, так і посилення (Рисунок 10). Ще одним технічним моментом, про який слід пам’ятати, є автоматичне скасування просторового складання з використанням доплерівської візуалізації. Оскільки рівняння Доплера залежить від знаку кута інсонації, то при використанні декількох кутів інсонації, як і при просторовому складі, доплерівське зображення не можна використовувати. Тому задні ознаки можуть відновитись та безпечно оцінити на доплерівських знімках, які часто використовуються для оцінки твердих та складних твердих та кістозних уражень.

Просторова рецептура. A, Схема звукових хвиль, що передаються і приймаються під різними кутами в просторовій рецептурі. B, Звичайне ультразвукове зображення маси без просторового складання. C., Ультразвукове зображення з просторовим складанням тієї ж маси, що підкреслює межі ураження та підвищує помітність осередку. D, Мамографія лівої молочної залози в краніокаудальному виді, що показує кальциноз, схожий на попкорн у зовнішній грудній клітці. Е, Корелятивне звичайне ультразвукове зображення попкорн-подібного кальцифікату, що показує заднє акустичне затемнення. F, Ультразвукове зображення того самого кальцифікату з просторовою рецептурою, що показує повну втрату задніх акустичних особливостей.

Кольорова доплерівська візуалізація

Кольорова доплерівська візуалізація сильно залежить від технічних факторів. Щоб оптимізувати чутливість до судинного потоку, розгляньте можливість зменшення масштабу, використовуючи потужну доплерівську візуалізацію (усуваючи спрямований потік), і збільшити посилення кольору. Зображення Power Doppler особливо корисне при візуалізації молочних залоз, оскільки напрямок потоку, як правило, не має значення. Чутливість доплерівської візуалізації також буде збільшена, коли розмір кольорового поля зведений до мінімуму та обмежений областю, що цікавить (рис. 11). Ще одним технічним фактором, який слід врахувати, є зменшення ручного тиску датчика на молочну залозу. Оскільки ураження молочної залози відносно поверхневі, судини всередині уражень можуть легко закупорюватися при стисканні між датчиком і грудною стінкою. Потенційною помилкою, якої слід уникнути, є неправильне тлумачення позитивного доплерівського сигналу як судинного потоку в межах ускладненої кісти. Підвищена енергія, що передається за допомогою доплерівської візуалізації, може призвести до броунівського руху уламків всередині кісти, що імітує потік у твердій масі на статичних зображеннях. Безпосереднє спілкування із сонографом, який проводить огляд та використання кінофільмів, є безцінним у цій ситуації.

Кольорова доплерівська візуалізація. A – C, Зменшення розміру доплерівської коробки покращує чутливість до потоку.

Висновки

Характеристика уражень молочної залози на УЗД є складною і сильно залежить від техніки. Покроковий підхід до УЗД молочної залози з використанням відповідного датчика, глибини, поля зору, фокальної зони та коефіцієнта посилення покращить точність діагностики (рис. 12). Розуміння базової фізики та обмежень просторового складання, гармонік та доплерівських зображень допоможе слухачам оптимізувати свої ультразвукові зображення.

Покроковий підсумок оптимізації зображення УЗД молочної залози.