Медицинский журнал, публикации

Медицинский журнал ''SonoAce-Ultrasound''      

Для врачей: Журнал "SonoAce Ultrasound" №28, 2015 г.
Раздел: Технологии, применяемые в ультразвуковой диагностике

UGEO WS80A: новаторский полуавтоматический метод биометрических измерений головного мозга плода

KwangHee Lee, Junsang Yoo, Sungyoon Kim.
Лаборатория инфраструктурных технологий, центр НИОКР,
Компания Samsung Medison, Сеул, Республика Корея.

"5D-исследование ЦНС обладает тремя преимуществами: 1) высокий процент эффективности (более 90 %) по данным клинических испытаний; 2) значительное снижение количества действий (примерно на 85 %); 3) существенное сокращение времени исследования (примерно на 90 %, до 20 секунд)".

На эхограмме: 5D УЗИ ЦНС плода (биометрия головного мозга)   
На эхограмме: оценка ЦНС плода (биометрия головного мозга).

Введение

Ультразвуковое исследование давно стало основным методом диагностики поражений центральной нервной системы (ЦНС) плода. С конца первого, во втором и третьем триместрах беременности при низком уровне риска аномалии строения ЦНС плода диагностируют по сочетанию визуализируемых маркеров поражения боковых желудочков, мозжечка и большой цистерны, а также полости прозрачной перегородки (cavum septi pellucidi, CSP). Кроме того, широко используют такие показатели, как бипариетальный диаметр (BPD), затылочно-лобный диаметр (OFD) и окружность головы (HC), причем не только для оценки возраста и роста плода, но, возможно, также для выявления некоторых аномалий в головном мозге. Эффективные маркеры для диагностики таких аномалий следует измерять и оценивать в трех стандартизированных проекциях головы плода, например в трансвентрикулярной (TV), трансцеребеллярной (TC) и трансталамической (TT). В настоящей статье представлен полуавтоматический метод, специально предназначенный для определения из данных трехмерного ультразвукового сканирования головного мозга плода изображений в трех стандартных плоскостях. Ниже приводим алгоритм и результаты исследований на ультразвуковом аппарате UGEO-WS80A Elite (компании Samsung Medison).

Исходными данными для "5D" исследования ЦНС являются данные 3D УЗИ головы плода и две вручную выбранные начальные эталонные точки (IRP); при исследовании определяют три стандартные аксиальные плоскости, которые обычно называют трансталамической (TT), трансвентрикулярной (TV) и трансцеребеллярной (TC). После определения стандартных плоскостей сканирования автоматически получаются измерения для каждой плоскости и отмечаются основные ориентиры. Также на экран выводятся обозначения для ориентации (верх, низ, передняя сторона, задняя сторона, левая сторона, правая сторона).

УЗИ головного мозга плода: Thalami - зрительные бугры; choroid plexus - сосудистое сплетение; lateral ventricle - боковой желудочек, cisterna magna - большая цистерна, cerebellum - мозжечок   
Рис. 1. Среднесагиттальная плоскость и три стандартизированные аксиальные плоскости для визуализации головы плода. Thalami - зрительные бугры; choroid plexus - сосудистое сплетение; lateral ventricle - боковой желудочек; cisterna magna - большая цистерна; cerebellum - мозжечок.

Технология

Чтобы подойти к решению данной задачи с высокой точностью, мы сократили размер пространства поиска, используя анатомические отношения между первоначальной аксиальной плоскостью и стандартизированными плоскостями, выделенными на основе начальных эталонных точек (IRP). Для определения трех стандартизированных плоскостей мы применяем алгоритм классификации структур на основе начальной аксиальной плоскости с точками IRP. Впрочем, поскольку наши алгоритмы учитывают лишь анатомический вид эталонных изображений, определить истинные стандартизированные плоскости, идеально соответствующие протоколу биометрических измерений Международного общества ультразвуковых исследований в акушерстве и гинекологии (ISUOG), оказывается сложно. В связи с этим мы объединяем признаки, полученные на основе клинических данных, с алгоритмами классификации структур, и определяем наилучшие стандартизированные плоскости, обладающие клинической значимостью (рис. 2, 3).

Эхограммы головного мозга плода: a - боковой желудочек в плоскости TVP, b - центр мозжечка в плоскости TCP   
Рис. 2. Клиническая значимость:
(a) в плоскости TVP следует измерять наиболее широкую часть бокового желудочка с четко визуализируемой стенкой желудочка
(b) плоскость TCP должна проходить через центр мозжечка; измерять необходимо наиболее широкую часть.

Схема алгоритма УЗИ головного мозга плода   
Рис. 3. Схема реализации нашего алгоритма УЗИ головного мозга плода. Initial Axial Plane - начальная аксиальная плоскость; thalamus - зрительный бугор.

Эффективность

Для оценки надежности и точности 5D-исследования ЦНС использовано 43 набора объемных данных, полученных для плодов на сроках беременности от 20+0 до 28+0 нед. На рис. 4 показан процент эффективности для среднесагиттальной плоскости и трех стандартизированных плоскостей (TT, TV, TC). Испытания проведены с алгоритмами классификации структур.

Эхограммы и процент эффективности биометрии головного мозга плода для среднесагиттальной и трех аксиальных плоскостей   
Рис. 4. Эхограммы и процент эффективности биометрии головного мозга плода для среднесагиттальной и трех аксиальных плоскостей.

На рис. 5 показаны значения процента эффективности и погрешность для шести биометрических измерений. Эксперты оценивали эффективность или неэффективность, проверяя, правильно ли были размещены измерители в соответствии с протоколом биометрических измерений. В табл. 1 показано количество действий и время выполнения ручных и автоматических биометрических измерений. Количество действий по сравнению с ручным измерением значительно сократилось (с 13 до 2). В результате этого длительность исследования, включая время сканирования, также заметно уменьшилась: с нескольких минут до примерно 20 секунд.

Эхограммы и процент эффективности для шести биометрических измерений головного мозга плода   
Рис. 5. Эхограммы и процент эффективности для шести биометрических измерений головного мозга плода.

Таблица 1. Количество действий и время выполнения.
  TTP TVP TCP Всего Время
HC BPD OFD TV TCD CM    
Ручное измерение 3 2 2 2 2 2 13 5 мин
Автоматическое измерение Начальные эталонные точки       2 5 с

Заключение

Мы предложили новаторский полуавтоматический метод биометрических измерений размеров ЦНС плода по данным трехмерного ультразвукового исследования головного мозга, позволивший:

  • существенно сократить пространство поиска по анатомическим отношениям между среднесагиттальной и стандартизированными плоскостями;
  • благодаря сочетанию алгоритма классификации структур и клинически выделенных признаков а основе клинических данных, учитывающих не только анатомический вид, но и рекомендации ISUOG, определить оптимальные клинически значимые стандартизированные плоскости.

Предложенный метод обладает тремя преимуществами, такими как:

  • Высокий процент эффективности (более 90 %), полученный при клинических испытаниях.
  • Значительное сокращение количества действий - примерно на 85 % (с 13 до 2).
  • Заметное уменьшение времени исследования - примерно на 90 % (с 5 минут до 20 секунд).

Литература

  1. Sonographic examination of the fetal central nervous system: guidelines for performing the basic examination and the fetal neurosonogram. Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, 29:109–116 (2007)
  2. Ja-young Kwon. When US meets 5D: Fetal long bone and brain. World Congress on Ultrasound in Obstetrics and Gynecology (2014)

Ультразвуковая система экспертного класса (премиальный уровень) - уникальное качество изображения, инновационные технологии и расширенные возможности объемного ультразвука.
Перепечатка материалов сайта запрещена без письменного согласия владельца.
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru