Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2018 / с. 39-43

Трехмерное ультразвуковое исследование: технологии, тенденции развития

                                

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


Аннотация

3D/4D-ультразвуковые технологии все глубже проникают во врачебную практику. Для эффективной работы с ними необходимо понимание основ формирования объемных изображений. В настоящей статье объяснены принципы получения трехмерных изображений в ультразвуковой медицинской визуализации. Рассмотрены физические основы, достоинства и недостатки методов объемного сканирования.


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, научный сотрудник,
Сергей Павлович Морозов, д-р мед. наук, директор, ГБУЗ «Научно-практический центр медицинской радиологии ДЗМ», г. Москва,

Список литературы

1. Осипов Л.В. Ультразвуковые диагностические приборы: режимы, методы и технологии. – М.: Изомед, 2011. 316 с.
2. Tsakalakis M. Design of a Novel Low-Cost, Portable, 3D Ultrasound System with Extended Imaging Capabilities for Point-of-Care Applications / PhD Dissertation. – Wright State University, 2015. 215 p.
3. Yiu B.Y.S., Lai S.S.M., Yu A.C.H. Vector projectile imaging: Time-resolved dynamic visualization of complex flow patterns // Ultrasound Med. Biol. 2014. Vol. 40. PP. 2295-2309.
4. Correia M., Provost J., Tanter M., Pernot M. 4D ultrafast ultrasound flow imaging: In vivo quantification of arterial volumetric flow rate in a single heartbeat // Physics in Medicine and Biology. 2016. Vol. 61. № 23. PP. L48-L61.
5. 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.
6. Кульберг Н.С., Громов А.И., Леонов Д.В., Осипов Л.В., Уса- нов М.С., Морозов С.П. Диагностический режим обнаружения кальцинатов и конкрементов при ультразвуковом исследовании // Радиология-практика. 2018. № 1. С. 37-49.
7. Андреев В.Г., Демин И.Ю., Корольков З.А., Шанин А.В. Движение сферических микрочастиц в вязкоупругой среде под действием акустической радиационной силы // Известия РАН. Серия физическая. 2016. Т. 80. № 10. С. 1321-1326.
8. Huang Q., Xie B., Ye P., Chen Z. 3-D ultrasonic strain imaging based on a linear scanning system // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2015. Vol. 62. № 2. PP. 392-400.
9. 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.
10. Seibert J.A. One hundred years of medical diagnostic imaging technology // Health Physics. 1995. Vol. 69. Iss. 5. PP. 695-720.
11. White D.N. Neurosonology pioneers // Ultrasound in Medicine & Biology. 1988. Vol. 14. Iss. 7. PP. 541-561.
12. Goldberg B.B., Gramiak R., Freimanis A.K. Early History of Diagnostic Ultrasound: The Role of American Radiologists // American Journal of Roentgenology. 1993. Vol. 160. Iss. 1. PP. 189-194.
13. Silverman R.H. Focused ultrasound in ophthalmology // Clinical Ophthalmology. 2016. Vol. 10. PP. 1865-1875.
14. Huang Q., Zeng Z. A Review on Real-Time 3D Ultrasound Imaging Technology // BioMed Research International. 2017. Vol. 2017. PP. 1-20.
15. Roh Y. Ultrasonic transducers for medical volumetric imaging // Japanese Journal of Applied Physics. 2014. Vol. 53. Iss. 07KA01. PP. 1-6.
16. Roh Y. Ultrasonic Transducers for Medical Volumetric Imaging // Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics. 2013. Vol. 34. PP. 411-412.
17. Fenster A., Parraga G., Bax J. Three-dimensional ultrasound scanning // Interface Focus. 2011. Vol. 4. PP. 503-519.
18. Genovese M. Ultrasound Transducers // Journal of Diagnostic Medical Solography. 2016. Vol. 32. PP. 48-53.
19. Pfister K., Schierling W., Jung E.M., Apfelbeck H., Hennersperger C., Kasprzak P.M. Standardized 2D ultrasound versus 3D/4D ultrasound and image fusion for measurement of aortic aneurysm diameter in follow-up after EVAR // Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2016. Vol. 62. № 3. PP. 249-260.
20. Woьniak M.M., Wieczorek A.P., Pawelec A. et al. Two-dimensional, three-dimensional static and real-time contrast enhanced voiding urosonography versus voiding cystourethrography in children with vesicoureteral reflux // European Journal of Radiology. 2016. Vol. 85. № 6. PP. 1238-1245.
21. 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.
22. Pedrosa J., Barbosa D., Almeida N., Bernard O., Bosch J., D’hooge J. Cardiac chamber volumetric assessment using 3D ultrasound – A review // Current Pharmaceutical Design. 2016. Vol. 22. № 1. PP. 105-121.
23. Andreoni G., Mazzola M., Matteoli S., D’Onofrio S.D., Forzoni L. Ultrasound System Typologies, user interfaces and probes design: A review // Procedia Manufacturing. 2015. Vol. 3. PP. 112-119.
24. Gao H., Huang Q., Xu X., Li X. Wireless and sensorless 3D ultrasound imaging // Neurocomputing. 2016. Vol. 195. PP. 159-171.
25. Orandrou S.V., Roy J.C., Bailly Y., Poncet E., Girardot L., Ramel D. Determination of the heat transfer coefficients for the combined natural and streaming convection on an ultrasonic transducer // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2013. Vol. 62. PP. 402-410.
26. Grga I., Jarnjak F. Advanced UT Techniques // CrSNDT Journal. 2013. Vol. 3. № 3. PP. 24-31.
27. Invitation for Commercialization of DRDC’s Real Time 3D(4D) Ultrasound Imaging Digital Technology / Public Works and Government Services. Canada, 2017. Tender W7719-185404/A.
28. Santos P., Haugen G.U., Lovstakken L., Samset E., D’hooge J. Diverging Wave Volumetric Imaging Using Subaperture Beamforming // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2016. Vol. 63. Iss. 12. PP. 2114-2124.
29. Santos P., Lovstakken L., Samset E., D’hooge J. Volumetric imaging of fast mechanical waves in the heart using a clinical ultrasound system / IEEE International Ultrasonics Symposium. 2017. PP. 1-5.
30. Zhang D. Advanced Mechatronics and MEMS Devices. – NY: Springer, 2013.
31. Zhang D., Wei B. Advanced Mechatronics and MEMS Devices II. – NY: Springer, 2017.
32. Tsai J.M.L., Daneman M. Integrated piezoelectric microelectromechanical ultrasound transducer (pmut) on integrated circuit (ic) for fingerprint sensing / US14829404. 2014.
33. Chen A.I.H., Wong L.P., Na S., Li Z., Macecek M., Yeow J.T.W. Fabrication of a Curved Row-Column Addressed Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer Array // MEMS Journal. 2016. Vol. 25. PP. 675-682.
34. Lu Y., Heidari A., Shelton S., Guedes A., Horsley D.A. High frequency piezoelectric micromachined ultrasonic transducer array for intravascular ultrasound imaging / IEEE 27th International Conference on MEMS. 2014. PP. 745-748.
35. Choi A., McPherson D.D., Kim H. Visualization of plaque distribution in a curved artery: Three-dimensional intravascular ultrasound imaging // Computer Assisted Surgery. 2017. Vol. 22. PP. 120-126.