Ультразвуковое сканирование – есть ли разница между 3D и 4D?

Ультразвуковая технология

Ультразвуковое сканирование является важным клиническим инструментом для получения изображений внутренней анатомии плода, а также широкого спектра других систем органов. Этот метод визуализации также называется сонографией, потому что он использует высокочастотные звуковые волны для получения изображений срезов тела.

Преобразователь или датчик, который излучает ультразвуковые волны, помещается на кожу после покрытия его тонким слоем проводящего геля, что обеспечивает плавное прохождение волн через кожу. Излучаемые ультразвуковые волны отражаются различными структурами, с которыми сталкиваются волны.

Сила отраженных волн и время, необходимое для их возврата, составляют основу для интерпретации информации в видимое изображение. Это выполняется компьютерным программным обеспечением.

К преимуществам УЗИ перед другими методами визуализации относятся:

• Визуализация плода или органов в реальном времени.
• Неинвазивный.
• Исключает использование ионизирующего излучения, которое было связано с токсическим действием на эмбрион.
• Интерактивный, так как позволяет оператору захватывать разные плоскости обзора, перемещая зонд.

2D УЗИ

Традиционное ультразвуковое сканирование является двухмерным (2D), то есть оно посылает и принимает ультразвуковые волны только в одной плоскости. Затем отраженные волны создают плоское черно-белое изображение плода в этой плоскости.

Большая часть оценки анатомии и морфологии плода на сегодняшний день была сделана с использованием 2D-УЗИ.

3D УЗИ

Дальнейшее развитие ультразвуковой технологии привело к получению объемных данных, которые создают слегка различающиеся 2D-изображения, вызванные отраженными волнами, расположенными под немного разными углами друг к другу.

Эти изображения затем интегрируются высокоскоростным вычислительным программным обеспечением для создания трехмерного (3D) изображения. Таким образом, технология, лежащая в основе 3D-УЗИ, должна иметь дело со сбором данных объема изображения, анализом данных объема и отображением объема.

Объемные данные получают с использованием трех методов:

• Свободные движения зонда с датчиками положения или без них для формирования изображений.
• Механические датчики, встроенные в головку зонда.
• Датчики с матричным массивом, которые используют одно сканирование для получения значительного объема данных. Он включает в себя целую серию 2D-кадров, снятых последовательно, за которыми следует анализ данных, который используется для получения 3D-изображения. Затем оператор может извлечь любой интересующий вид или плоскость, что помогает визуализировать структуры с точки зрения их морфологии, размера и взаимосвязи друг с другом.  

Данные можно отображать либо в многоплоскостном формате, либо с помощью рендеринга изображений, который представляет собой компьютеризированный процесс, который заполняет пробелы для создания гладкого трехмерного изображения. Существует также томографический режим, который позволяет просматривать многочисленные параллельные срезы в поперечной плоскости из трехмерного или четырехмерного (4D) набора данных.

Многоплоскостной формат позволяет оператору одновременно оценивать несколько 2D-плоскостей. Используя контрольную точку на экране, которая представляет собой точку пересечения трех ортогональных плоскостей (X, Y и Z), ее можно свободно перемещать, чтобы получить изображение в любой плоскости в пределах сканируемого объема.

Так, например, визуализируя сердце плода, оператор может вызывать любой из классических видов сердца плода, перемещая контрольную точку, будь то четырехкамерная, трехсосудистая или любая другая интересующая плоскость. Этот формат может отображаться с использованием шкалы серого, цветного допплера или энергетического допплера. Настройки допплера помогают отображать движение крови через различные камеры и клапаны.

Преимущества

Есть несколько преимуществ, связанных с 3D ультразвуковой визуализацией. Использование виртуальных плоскостей, например, помогает улучшить визуализацию структур сердца плода, позволяя просматривать изображения, которые иначе нельзя было бы получить с помощью 2D-изображения, что, возможно, увеличивает вероятность обнаружения дефектов на 6%. 

Дополнительные преимущества включают способность 3D-УЗИ диагностировать дефекты лица плода, такие как заячья губа, а также дефекты скелета плода или нервной трубки. Взятые вместе, 3D-УЗИ могут помочь выявить структурные врожденные аномалии плода во время запланированного сканирования на 18-20 неделе.

3D-УЗИ также требует меньше времени для визуализации в стандартной плоскости по сравнению с 2D-УЗИ. Кроме того, этот метод визуализации в меньшей степени зависит от навыков и опыта оператора для диагностики распространенных аномалий развития плода. Записанные объемные данные также могут быть доступны для удаленного экспертного анализа для более точного диагноза.

4D УЗИ

Трехмерное изображение позволяет визуализировать структуры плода и внутреннюю анатомию в виде статических трехмерных изображений. Для сравнения, 4D-УЗИ позволяют транслировать изображения в режиме реального времени, показывая движение стенки сердца или клапанов плода, а также ток крови, протекающей по различным сосудам.

То есть, 4D-УЗИ — это по сути 3D-УЗИ только в движении. В 4D-УЗИ используется либо 2D-преобразователь, который быстро получает 20-30 объемов, либо матричный массив, в котором вместо этого используется 3D-преобразователь.

Ультразвуковая визуализация 4D обладает теми же преимуществами, что и 3D, а также позволяет клиницистам изучать движение различных подвижных органов тела.

Клинические применения технологии 4D УЗИ все еще изучаются. В настоящее время он в основном используется для предоставления видеороликов на память о плодах, что не рекомендуется большинством медицинских сайтов. Это связано с тем, что многие нерегулируемые центры будут предлагать эти видеоролики в качестве развлекательных ультразвуковых исследований, что нарушает принцип «как разумно достижимый минимум» (ALARA), регулирующий использование диагностической визуализации в медицинских целях.

Дополнительные недостатки этого немедицинского использования 4D-УЗИ включают:

• Аппараты могут использовать более высокие, чем обычно, уровни ультразвуковой энергии, что может оказывать потенциальное побочное воздействие на плод.
• Сеансы УЗИ могут быть продлены.
• Несертифицированные или неподготовленные операторы могут привести к пропущенной или неадекватной диагностике.

Побочные эффекты УЗИ

При использовании в диагностических целях ультразвуковое изображение может вызвать кавитацию или небольшие карманы газа в тканях, а также может привести к небольшому нагреву ткани. Несмотря на то, что за 20 лет использования ультразвука не было выявлено значительных последствий для здоровья, использование нерегулируемых ультразвуков в немедицинских целях не поощряется.

Однако видеозапись движений плода допустима, если это происходит во время показанного врачом обследования, проводимого обученным специалистом ультразвуковой диагностики, и без необходимости дополнительного воздействия на плод ультразвуковой энергией.

Преимущества 3D/4D УЗИ

• Более короткое время для скрининга и диагностики сердца плода.
• Хранение объемных данных для скрининга, экспертизы, удаленной диагностики в удаленных районах и обучения.
• Усиление родительской связи с ребенком.
• Более здоровое поведение матери во время беременности, благодаря наблюдению за ребенком в реальном времени и в 3D.
• Больше поддержки со стороны отца после визуализации формы и движений ребенка.
• Возможно, более точная идентификация аномалий плода, особенно тех, которые затрагивают лицо, сердце, конечности, нервную трубку и скелет.
• Кроме того, эти передовые ультразвуковые методы имеют те же преимущества, что и 2D-УЗИ, а именно:
  • Оценка роста плода.
  • Оценка состояния плода.
  • Плацентарная локализация и оценка.
  • Видеть и слышать сердцебиение плода.
  • Захват изображений ребенка, который связывает семью и друзей с ребенком до его рождения.

Недостатки

• Дорогая техника.
• Для работы требуется более длительное обучение.
• Полученные объемные данные могут быть более низкого качества при наличии движений плода любого рода, что повлияет на все последующие плоскости просмотра.
• Если позвоночник плода не находится в нижней части сканируемого поля, видимость могут мешать звуковые тени.

Выводы:

Несмотря на их многочисленные преимущества, потенциальные опасности длительного воздействия ультразвуковой энергии на плод как при 3D-, так и при 4D-ультразвуковом сканировании в немедицинских и ненужных «развлекательных» целях следует тщательно учитывать. Родители должны обсудить этот вопрос со своими лечащими врачами, прежде чем проходить эту, в настоящее время, чисто выборную процедуру.