超声技术现状:影像质量、患者安全和3D/4D的未来

2014-11-26 15:47:39来源: EEWORLD 关键字:超声

    作者:康泰瑞影(ContextVision)公司Isabelle Wegmann Hachette

    医学影像市场当前的发展方向是为患者提供更加舒适和安全的解决方案。根据最近发布的Frost & Sullivan[ Frost & Sullivan; 2013全球医学影像设备展望 – 未来定位;NC8B-54,2013年6月
] report,,医学影像的当前发展趋势有以下几点:

降低和管理电离辐射剂量和暴露量;
移动式、便携式、无线解决方案;
评估组织硬度的弹性成像技术;
致力于开发改善患者舒适度和体验的技术;
入门级高级影像设备。

    超声检查可实现以上所有特性。但是,为了使超声检查能够更加广泛地应用并且方便用户使用,必须提高图像质量。有了更好的图像质量,就可以在不影响患者安全和舒适度的情况下进行更快、且更准确的诊断。

    超声设备可用于各种类型的检查,无论是产科和妇科成像,还是心脏或放射学成像。随着超声系统变得更加先进和完备,用户也变得越来越专业并且能够熟练地使用这些系统。

    超声设备的小型化有助于扩大床旁应用范围,尤其是当临床医师使用超声设备在床旁进行诊断时。由于超声检查相比其他检查方法更需要使用者做很多实际专业化的操作,因此经验在超声检查中必不可少。如果医生无法获得诊断所需要的图像,患者将被转移,接受额外的MRI或CT检查。这样不仅浪费时间和资源,还使患者在CT检查中暴露在不必要的辐射剂量下,从而引发安全问题。

超声技术发展路线图

    借助这一趋势的持续发展,以及超声市场在新应用领域的扩展,新的超声使用方法层出不穷。现在,超声技术可用于心脏病学、乳腺活组织检查、胃肠病学科、头颈部外科、新生儿学科、神经学科、眼科、血管、肺病学科、泌尿学科、骨骼肌肉科、急诊学,以及其他领域。

    进行床旁检测时,临床医师希望只需一个按钮即可获得最佳图像质量。这就要求超声系统必须更加直观且不依赖操作者,让超声经验较少的医生更加快速和轻松地获得最佳图像质量。

虽然超声系统发展迅速且更为有效,但该行业还是面临着超声专家短缺的问题。为了能使超声检查应用更加广泛且更为易用,图像质量的重要性不容忽视。

    此外,超声系统在共享服务环境中需要多次使用。在该环境中,不同临床应用对图像质量的要求也不同。超声系统必须具备灵活、用途广泛且易于使用等特性,以提高诊断精密度并缩短扫描时间。这对图像质量提出明确要求,即确保为该系统所支持的每种临床应用提供准确的、更加快速的诊断。

改善图像质量,进行更准确的诊断

    超声影像中的图像质量至关重要。要想获得良好的图像质量,您需要使用良好的图像增强设备。由于设备生产商之间的竞争日趋激烈,有很多不同类型的处理方式可用,这些处理方式对实际图像信号的适应性也不尽相同。当图像增强处理方法自适应性不足时,图像可能会丢失重要信息,而且图像中可能会出现伪影。自适应滤波器不会产生图像处理伪影,这使得图像能真实地反映物理信号内容。

    对于临床医师而言,图像质量增强是指图像出现的噪声小、线条清晰、器官边界和纹理的可视化良好。对于共享服务而言,图像质量不仅要适应图像信号,还要适应临床应用,以满足临床医师和专家的需求。而对于床旁检测系统而言,图像应当易于解读,甚至是对于超声经验有限的临床医师更应如此。由于在检查过程中可能需要进行多次诊断,进行实时图像处理是必不可少的。对于所有临床应用,结果应当是准确诊断并快速交付。

注释:左侧是未处理的肝脏原始图像,右侧是经过处理的肝脏图像。可以看到图像的高分辨率,清晰的血管,处理后的图像去除了斑点,并实现卓越的边缘锐化和对比增强效果。

自动测量技术

    自动测量是另一个要求高图像质量的方面。自动测量用于内膜-中膜厚度(IMT)的超声测量,用于检测人体出现的动脉粥样硬化疾病,可能还用于跟踪动脉粥样硬化的消退、遏制或进展。

    手动测量不仅耗时,而且其结果依赖于培训和主观判断。自动测量结果较少依赖于阅读者的经验,而且相比老式手动分析系统,自动测量由使用者而产生的结果更为稳定。

    自动测量的效率更高,而且可用于自动检测超声影像中胎儿头部的内外颅骨边界。这些边界用于测量双顶径(BPD)和头围(HC)。在泌尿科中,采用自动测量技术测量膀胱重量。超声测量膀胱重量(UEBW)是膀胱出口阻塞的一个重要诊断指标。

    这些测量要求图像必须有清晰的界限和线条连接以及高对比度,以使测量在高准确度下进行。

3D/4D检查

    随着3D/4D超声技术越来越个性化,检查也越来越有参考价值,甚至可提供更加准确的诊断结果。目前,该系统不仅可以为产科提供胎儿面部图像--通过查找脑部异常、检测腭裂、在一般影像中发现和定位肿瘤以提供更多临床价值,而且还可以对射血分数、区域性运动障碍/运动不能进行准确的心脏检查并使心脏瓣膜可视化。

    3D超声检查可提供大量信息。要生成与这一大量信息相匹配的良好图像质量,图像增强处理技术必须非常先进完备,在4D(即在实时条件下)中使用时尤其如此。适应性处理技术将对每个立体像素进行分析,以对真实信息与伪影进行辨别,比如噪声和斑点。还可对真实信息进行增强,以使界限和结构的可视化更加精确。在实时条件下处理所有这些信息需要非常先进完备的软件和硬件。

    根据托马斯杰斐逊大学(对改善三维超声影像的图像处理技术进行比较,Flemming Forsberg等人2010)进行的研究:“已在腹部和产科应用中对新型三维超声影像增强技术进行了评价。相比未处理的体素和用2D图像增强软件处理的体素,新型3D处理技术的表现最佳。”

    3D/4D检查在乳腺检查中也在占有重要地位。近期对乳腺组织密度高的妇女是否应当进行乳腺钼靶摄影(x线)检查这一问题开展了一些讨论。由此可见超声技术在医疗保健中占有非常重要的地位。如今乳房体积检测已可行,超声技术已经可以应对乳腺钼把摄影所面临的种种困难。肿瘤的位置以及恶性、良性的情况都非常清晰的显示出来,而且最重要的是,从开始检查到诊断所需的时间不到15分钟。

注释:通过3D技术获取的胎儿脊柱图像,渲染图。左侧是未处理的脊柱原始图像,中间是3D增强的脊柱图像,右侧是2D增强的脊柱图像。请注意3D增强图像中胎儿脊柱的清晰轮廓。

患者的全方位安全

    充分的2D/3D/4D图像处理技术可确保在使用各种不同超声机、床旁检测、共享服务和非常高级的设备时患者的安全性。

    3D/4D技术的发展将会减少其他涉及电离辐射的(检查)方法的使用几率。这就是超声市场的未来– 在所有应用中,3D/4D都可以显示出更加真实的图像,为经验较少的医生提供最佳图像质量,从而帮助他们立即做出准确的诊断。凭借这一技术,患者或临床医师不会暴露在辐射下,而利用可移动设备,能够给病患带来更舒适的检测体验。

关于作者

    Isabelle Wegmann Hachette现任康泰瑞影ContextVision公司高级应用经理,领导战略产品的开发项目,承担大客户技术管理工作并为许多地区的客户解决安装问题。她拥有瑞典林雪平大学图像处理实验室电气工程专业的理学硕士学位,她还曾担任该大学的讲师。

关键字:超声

编辑:刘东丽 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2014/1126/article_5276.html
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