Главная > СВЧ, ультразвук, аккустика > Применение ультразвука в медицине: Физические основы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ГЛАВА 10. Телегистология

К. Хилл

10.1. Введение

Методы получения изображения в медицине делятся на три широкие, но взаимно связанные группы, которые можно обозначить как «теневые», «эмиссионные» и «томографические». Исторически первыми стали использовать теневые методы — рентгеновские, а затем ультразвуковые. В начале 50-х годов появились эмиссионные методы с применением радиоизотопов (позже — инфракрасного излучения) и ультразвуковая томография. Из трех перечисленных групп лишь томографические методы (прямые, такие как обычное ультразвуковое В-сканирование, или компьютерная реконструкция) обеспечивают однозначную связь между объектом и элементами изображения, что позволяет надеяться на получение информации для распознавания или характеризации тканей. Обычные рентгеновские или радиоизотопные изображения, конечно, тоже полезны для характеризации отдельных участков тканей, но только с учетом прямой или косвенной априорной информации об анатомическом строении исследуемой области.

Не случайно появление терминов «характеризация тканей» и «телегистология» (дистанционное исследование тканей) совпало по времени с бурным развитием методов реконструктивной рентгеновской томографии и ультразвукового сканирования (начало 70-х годов). Действительно, визуализацию и телегистологию можно рассматривать как два взаимно дополнительных аспекта исследования. Здесь, как в соотношении неопределенностей Гейзенберга, существует связь пространственной разрешающей способности (возможности различать два соседних структурных элемента) с количеством информации, достаточным для отнесения этих элементов к той или

иной «гистологической» категории. В визуализации проявляется одна крайность этой связи, а в телегистологии — другая.

Отсюда ясно, что большая часть необходимой информации о телегистологии уже изложена в двух предыдущих главах. Важно подчеркнуть, что телегистология, пусть в неявном виде, составляет существенную часть задачи специалиста по ультразвуковой диагностике, пытающегося понять происхождение какого-либо участка изображения на основании анализа амплитуд эхо-сигналов, структуры эхограмм, характера затенений и других признаков. Далее в этой главе мы рассмотрим физические и технические средства, с помощью которых можно расширить диагностические возможности и чувствительность такого метода.

Суть телегистологии заключается в описании определенной области ткани или органа совокупностью признаков, т. е. такими свойствами объекта или его изображения, которые можно измерить количественно дистанционными методами (в данном случае — ультразвуковыми). Здесь термин «количественно» включает в себя и двоичную классификацию (типа плюс — минус).

В следующих разделах мы обсудим некоторые из этих признаков. Можно придумать различные схемы их классификации, и ни одна из них не будет единственно логичной, но здесь мы будем рассматривать их в следующем порядке: физические признаки исследуемой ткани, признаки изображения, признаки рассеяния и признаки движения тканей. Признак может быть интуитивно понятным, например, это может быть признак границ в изображении или скорость звука в материале. Но признаком может быть и величина, определяемая из статистических или других свойств ансамбля данных, и поэтому, по крайней мере для большинства исследователей, не иметь очевидного интуитивного толкования.

Для решения частной диагностической задачи, например для различения нормальной и пораженной циррозом печени, можно использовать несколько признаков. Их часто называют «дискриминаторами» или «отличительными признаками» для обозначения их использования в рамках конкретной задачи и измерительной системы. Например, для решения указанной задачи различения в качестве дискриминаторов можно использовать среднюю амплитуду эхо-сигнала, плотность (пространственную частоту) текстуры изображения и наклон ВАРУ (см. разд. 8.1). Последний используется для получения однородного изображения и позволяет получить приближенное значение коэффициента затухания. Очевидно, что в данном определенном контексте одни дискриминаторы будут лучше

других (хотя сами по себе признаки не являются плохими или хорошими), а их ценность будет зависеть от нескольких факторов. Во-первых, дискриминатор может не полностью коррелировать с гистологическими различиями, например, не все цирротизированные ткани обладают более высоким затуханием, чем нормальные. Во-вторых, в любой измерительной системе имеются шумы (большие или малые), что приводит к перекрытию результатов измерения в норме и патологии, хотя сами по себе множества признаков могут быть физически разделимыми. В-третьих, ценность дискриминатора может зависеть от того, используется ли он для абсолютных или для относительных оценок. Так, абсолютные измерения средней амплитуды эхо-сигнала малопригодны в качестве дискриминатора цирроза печени из-за различия затухания в коже у разных пациентов, но сравнительные измерения в коре близлежащей почки в качестве эталона могут оказаться весьма полезными.

После накопления достаточного опыта в тех или иных конкретных применениях телегистологии становится возможным приписать, каждому из используемых дискриминаторов свой вес. При комбинированном использовании нескольких дискриминаторов (см. рис. 7.6) и особенно в случаях, когда их весовые соотношения изменяются, необходимо применять методы многофакторного анализа для их оптимального использования. В дальнейшем станет ясно, что существует много дискриминаторов, пригодных для решения данной конкретной задачи, но только некоторые из них могут быть строго независимыми.

До сих пор отсутствует литература с систематизированными результатами по ультразвуковой телегистологии, хотя в обзорах и трудах конференций имеется большое число работ [1, 10, 25] по этому вопросу. Недавно появившиеся ежегодные обзоры [4, 5, 26] могут ознакомить читателя с новейшими публикациями в этой области.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление