《電子技術(shù)應(yīng)用》
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超聲技術(shù)現(xiàn)狀:影像質(zhì)量,、患者安全和3D/4D的未來

2014-11-27
作者:Isabelle Wegmann Hachette

醫(yī)學(xué)影像市場當前的發(fā)展方向是為患者提供更加舒適和安全的解決方案,。根據(jù)最近發(fā)布的Frost & Sullivan report,,,醫(yī)學(xué)影像的當前發(fā)展趨勢有以下幾點:

· 降低和管理電離輻射劑量和暴露量;

· 移動式,、便攜式,、無線解決方案;

· 評估組織硬度的彈性成像技術(shù),;

· 致力于開發(fā)改善患者舒適度和體驗的技術(shù),;

· 入門級高級影像設(shè)備。

超聲檢查可實現(xiàn)以上所有特性,。但是,為了使超聲檢查能夠更加廣泛地應(yīng)用并且方便用戶使用,,必須提高圖像質(zhì)量,。有了更好的圖像質(zhì)量,就可以在不影響患者安全和舒適度的情況下進行更快,、且更準確的診斷,。

超聲設(shè)備可用于各種類型的檢查,無論是產(chǎn)科和婦科成像,,還是心臟或放射學(xué)成像,。隨著超聲系統(tǒng)變得更加先進和完備,用戶也變得越來越專業(yè)并且能夠熟練地使用這些系統(tǒng),。

超聲設(shè)備的小型化有助于擴大床旁應(yīng)用范圍,,尤其是當臨床醫(yī)師使用超聲設(shè)備在床旁進行診斷時。由于超聲檢查相比其他檢查方法更需要使用者做很多實際專業(yè)化的操作,,因此經(jīng)驗在超聲檢查中必不可少,。如果醫(yī)生無法獲得診斷所需要的圖像,患者將被轉(zhuǎn)移,,接受額外的MRI或CT檢查,。這樣不僅浪費時間和資源,還使患者在CT檢查中暴露在不必要的輻射劑量下,,從而引發(fā)安全問題,。

超聲技術(shù)發(fā)展路線圖

借助這一趨勢的持續(xù)發(fā)展,以及超聲市場在新應(yīng)用領(lǐng)域的擴展,,新的超聲使用方法層出不窮?,F(xiàn)在,超聲技術(shù)可用于心臟病學(xué),、乳腺活組織檢查,、胃腸病學(xué)科、頭頸部外科,、新生兒學(xué)科,、神經(jīng)學(xué)科,、眼科、血管,、肺病學(xué)科,、泌尿?qū)W科、骨骼肌肉科,、急診學(xué),,以及其他領(lǐng)域。

進行床旁檢測時,,臨床醫(yī)師希望只需一個按鈕即可獲得最佳圖像質(zhì)量,。這就要求超聲系統(tǒng)必須更加直觀且不依賴操作者,讓超聲經(jīng)驗較少的醫(yī)生更加快速和輕松地獲得最佳圖像質(zhì)量,。

雖然超聲系統(tǒng)發(fā)展迅速且更為有效,,但該行業(yè)還是面臨著超聲專家短缺的問題。為了能使超聲檢查應(yīng)用更加廣泛且更為易用,,圖像質(zhì)量的重要性不容忽視,。

此外,超聲系統(tǒng)在共享服務(wù)環(huán)境中需要多次使用,。在該環(huán)境中,,不同臨床應(yīng)用對圖像質(zhì)量的要求也不同。超聲系統(tǒng)必須具備靈活,、用途廣泛且易于使用等特性,,以提高診斷精密度并縮短掃描時間。這對圖像質(zhì)量提出明確要求,,即確保為該系統(tǒng)所支持的每種臨床應(yīng)用提供準確的,、更加快速的診斷。

改善圖像質(zhì)量,,進行更準確的診斷

超聲影像中的圖像質(zhì)量至關(guān)重要,。要想獲得良好的圖像質(zhì)量,您需要使用良好的圖像增強設(shè)備,。由于設(shè)備生產(chǎn)商之間的競爭日趨激烈,,有很多不同類型的處理方式可用,這些處理方式對實際圖像信號的適應(yīng)性也不盡相同,。當圖像增強處理方法自適應(yīng)性不足時,,圖像可能會丟失重要信息,而且圖像中可能會出現(xiàn)偽影,。自適應(yīng)濾波器不會產(chǎn)生圖像處理偽影,,這使得圖像能真實地反映物理信號內(nèi)容。

對于臨床醫(yī)師而言,,圖像質(zhì)量增強是指圖像出現(xiàn)的噪聲小,、線條清晰,、器官邊界和紋理的可視化良好。對于共享服務(wù)而言,,圖像質(zhì)量不僅要適應(yīng)圖像信號,,還要適應(yīng)臨床應(yīng)用,以滿足臨床醫(yī)師和專家的需求,。而對于床旁檢測系統(tǒng)而言,,圖像應(yīng)當易于解讀,甚至是對于超聲經(jīng)驗有限的臨床醫(yī)師更應(yīng)如此,。由于在檢查過程中可能需要進行多次診斷,,進行實時圖像處理是必不可少的。對于所有臨床應(yīng)用,,結(jié)果應(yīng)當是準確診斷并快速交付,。

注釋:左側(cè)是未處理的肝臟原始圖像,右側(cè)是經(jīng)過處理的肝臟圖像,。可以看到圖像的高分辨率,,清晰的血管,,處理后的圖像去除了斑點,并實現(xiàn)卓越的邊緣銳化和對比增強效果,。

自動測量技術(shù)

自動測量是另一個要求高圖像質(zhì)量的方面,。自動測量用于內(nèi)膜-中膜厚度(IMT)的超聲測量,用于檢測人體出現(xiàn)的動脈粥樣硬化疾病,,可能還用于跟蹤動脈粥樣硬化的消退,、遏制或進展。

手動測量不僅耗時,,而且其結(jié)果依賴于培訓(xùn)和主觀判斷,。自動測量結(jié)果較少依賴于閱讀者的經(jīng)驗,而且相比老式手動分析系統(tǒng),,自動測量由使用者而產(chǎn)生的結(jié)果更為穩(wěn)定,。

自動測量的效率更高,而且可用于自動檢測超聲影像中胎兒頭部的內(nèi)外顱骨邊界,。這些邊界用于測量雙頂徑(BPD)和頭圍(HC),。在泌尿科中,采用自動測量技術(shù)測量膀胱重量,。超聲測量膀胱重量(UEBW)是膀胱出口阻塞的一個重要診斷指標,。

這些測量要求圖像必須有清晰的界限和線條連接以及高對比度,以使測量在高準確度下進行,。

3D/4D檢查

隨著3D/4D超聲技術(shù)越來越個性化,,檢查也越來越有參考價值,,甚至可提供更加準確的診斷結(jié)果。目前,,該系統(tǒng)不僅可以為產(chǎn)科提供胎兒面部圖像--通過查找腦部異常,、檢測腭裂、在一般影像中發(fā)現(xiàn)和定位腫瘤以提供更多臨床價值,,而且還可以對射血分數(shù),、區(qū)域性運動障礙/運動不能進行準確的心臟檢查并使心臟瓣膜可視化。

3D超聲檢查可提供大量信息,。要生成與這一大量信息相匹配的良好圖像質(zhì)量,,圖像增強處理技術(shù)必須非常先進完備,在4D(即在實時條件下)中使用時尤其如此,。適應(yīng)性處理技術(shù)將對每個立體像素進行分析,,以對真實信息與偽影進行辨別,比如噪聲和斑點,。還可對真實信息進行增強,,以使界限和結(jié)構(gòu)的可視化更加精確。在實時條件下處理所有這些信息需要非常先進完備的軟件和硬件,。

根據(jù)托馬斯杰斐遜大學(xué)(對改善三維超聲影像的圖像處理技術(shù)進行比較,,F(xiàn)lemming Forsberg等人2010)進行的研究:“已在腹部和產(chǎn)科應(yīng)用中對新型三維超聲影像增強技術(shù)進行了評價。相比未處理的體素和用2D圖像增強軟件處理的體素,,新型3D處理技術(shù)的表現(xiàn)最佳,。”

3D/4D檢查在乳腺檢查中也在占有重要地位。近期對乳腺組織密度高的婦女是否應(yīng)當進行乳腺鉬靶攝影(x線)檢查這一問題開展了一些討論,。由此可見超聲技術(shù)在醫(yī)療保健中占有非常重要的地位,。如今乳房體積檢測已可行,超聲技術(shù)已經(jīng)可以應(yīng)對乳腺鉬把攝影所面臨的種種困難,。腫瘤的位置以及惡性,、良性的情況都非常清晰的顯示出來,而且最重要的是,,從開始檢查到診斷所需的時間不到15分鐘,。

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