超聲技術(shù)現(xiàn)狀:影像質(zhì)量、患者安全和3D/4D的未來
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醫(yī)學(xué)影像市場當(dāng)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(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn):
· 降低和管理電離輻射劑量和暴露量;
· 移動(dòng)式、便攜式、無線解決方案;
· 評(píng)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(yàn)的技術(shù);
· 入門級(jí)高級(jí)影像設(shè)備。
超聲檢查可實(shí)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(jìn)行更快、且更準(zhǔn)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(jìn)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(kuò)大床旁應(yīng)用范圍,尤其是當(dāng)臨床醫(yī)師使用超聲設(shè)備在床旁進(jìn)行診斷時(shí)。由于超聲檢查相比其他檢查方法更需要使用者做很多實(shí)際專業(yè)化的操作,因此經(jīng)驗(yàn)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(fèi)時(shí)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(shì)的持續(xù)發(fā)展,以及超聲市場在新應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)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(jìn)行床旁檢測時(shí),臨床醫(yī)師希望只需一個(gè)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(yàn)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(duì)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(shí)間。這對(duì)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(zhǔn)確的、更加快速的診斷。
改善圖像質(zhì)量,進(jìn)行更準(zhǔn)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(qiáng)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(duì)實(shí)際圖像信號(hào)的適應(yīng)性也不盡相同。當(dāng)圖像增強(qiáng)處理方法自適應(yīng)性不足時(shí),圖像可能會(huì)丟失重要信息,而且圖像中可能會(huì)出現(xiàn)偽影。自適應(yīng)濾波器不會(huì)產(chǎn)生圖像處理偽影,這使得圖像能真實(shí)地反映物理信號(hào)內(nèi)容。
對(duì)于臨床醫(yī)師而言,圖像質(zhì)量增強(qiáng)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(duì)于共享服務(wù)而言,圖像質(zhì)量不僅要適應(yīng)圖像信號(hào),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(duì)于床旁檢測系統(tǒng)而言,圖像應(yīng)當(dāng)易于解讀,甚至是對(duì)于超聲經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行多次診斷,進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像處理是必不可少的。對(duì)于所有臨床應(yīng)用,結(jié)果應(yīng)當(dāng)是準(zhǔn)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??梢钥吹綀D像的高分辨率,清晰的血管,處理后的圖像去除了斑點(diǎn),并實(shí)現(xiàn)卓越的邊緣銳化和對(duì)比增強(qiáng)效果。
自動(dòng)測量技術(shù)
自動(dòng)測量是另一個(gè)要求高圖像質(zhì)量的方面。自動(dòng)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(dòng)脈粥樣硬化疾病,可能還用于跟蹤動(dòng)脈粥樣硬化的消退、遏制或進(jìn)展。
手動(dòng)測量不僅耗時(shí),而且其結(jié)果依賴于培訓(xùn)和主觀判斷。自動(dòng)測量結(jié)果較少依賴于閱讀者的經(jīng)驗(yàn),而且相比老式手動(dòng)分析系統(tǒng),自動(dòng)測量由使用者而產(chǎn)生的結(jié)果更為穩(wěn)定。
自動(dòng)測量的效率更高,而且可用于自動(dòng)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(dòng)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(gè)重要診斷指標(biāo)。
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(duì)比度,以使測量在高準(zhǔn)確度下進(jìn)行。
3D/4D檢查
隨著3D/4D超聲技術(shù)越來越個(gè)性化,檢查也越來越有參考價(jià)值,甚至可提供更加準(zhǔn)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(jià)值,而且還可以對(duì)射血分?jǐn)?shù)、區(qū)域性運(yùn)動(dòng)障礙/運(yùn)動(dòng)不能進(jìn)行準(zhǔn)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(qiáng)處理技術(shù)必須非常先進(jìn)完備,在4D(即在實(shí)時(shí)條件下)中使用時(shí)尤其如此。適應(yīng)性處理技術(shù)將對(duì)每個(gè)立體像素進(jìn)行分析,以對(duì)真實(shí)信息與偽影進(jìn)行辨別,比如噪聲和斑點(diǎn)。還可對(duì)真實(shí)信息進(jìn)行增強(qiáng),以使界限和結(jié)構(gòu)的可視化更加精確。在實(shí)時(shí)條件下處理所有這些信息需要非常先進(jìn)完備的軟件和硬件。
根據(jù)托馬斯杰斐遜大學(xué)(對(duì)改善三維超聲影像的圖像處理技術(shù)進(jìn)行比較,F(xiàn)lemming Forsberg等人2010)進(jìn)行的研究:“已在腹部和產(chǎn)科應(yīng)用中對(duì)新型三維超聲影像增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。相比未處理的體素和用2D圖像增強(qiáng)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(duì)乳腺組織密度高的婦女是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)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(duì)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(shí)間不到15分鐘。
注釋:通過3D技術(shù)獲取的胎兒脊柱圖像,渲染圖。左側(cè)是未處理的脊柱原始圖像,中間是3D增強(qiáng)的脊柱圖像,右側(cè)是2D增強(qiáng)的脊柱圖像。請(qǐng)注意3D增強(qiáng)圖像中胎兒脊柱的清晰輪廓。
患者的全方位安全
充分的2D/3D/4D圖像處理技術(shù)可確保在使用各種不同超聲機(jī)、床旁檢測、共享服務(wù)和非常高級(jí)的設(shè)備時(shí)患者的安全性。
3D/4D技術(shù)的發(fā)展將會(huì)減少其他涉及電離輻射的(檢查)方法的使用幾率。這就是超聲市場的未來– 在所有應(yīng)用中,3D/4D都可以顯示出更加真實(shí)的圖像,為經(jīng)驗(yàn)較少的醫(yī)生提供最佳圖像質(zhì)量,從而幫助他們立即做出準(zhǔn)確的診斷。憑借這一技術(shù),患者或臨床醫(yī)師不會(huì)暴露在輻射下,而利用可移動(dòng)設(shè)備,能夠給病患帶來更舒適的檢測體驗(yàn)。