La tomografía computarizada de ultrasonido ( USCT ), a veces también la tomografía computarizada de ultrasonido , la tomografía computarizada de ultrasonido [1] o simplemente la tomografía de ultrasonido , [2] es una forma de tomografía de ultrasonido médica que utiliza ondas de ultrasonido como fenómeno físico para la obtención de imágenes . Se utiliza principalmente para imágenes médicas de tejidos blandos , especialmente imágenes de mama . [2] [3] [4]
Tomografía computarizada por ultrasonido | |
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Propósito | uso para imágenes médicas de tejidos blandos |
Descripción
Los tomógrafos computarizados de ultrasonido utilizan ondas de ultrasonido para crear imágenes. En el primer paso de medición, se genera una onda de ultrasonido definida con transductores de ultrasonido típicamente piezoeléctricos , transmitida en la dirección del objeto de medición y recibida con otros o los mismos transductores de ultrasonido. Mientras atraviesa e interactúa con el objeto, la onda de ultrasonido es cambiada por el objeto y ahora lleva información sobre el objeto. Después de ser registrada, la información de las ondas moduladas se puede extraer y usar para crear una imagen del objeto en un segundo paso. A diferencia de los rayos X u otras propiedades físicas que generalmente proporcionan solo una información, el ultrasonido proporciona información múltiple del objeto para la obtención de imágenes: la atenuación que las experiencias de presión sonora de la onda indican en el coeficiente de atenuación del objeto , el tiempo de vuelo de la onda proporciona velocidad. de información sonora , y la onda dispersa indica la ecogenicidad del objeto (por ejemplo , índice de refracción , morfología de la superficie, etc.). A diferencia de la ecografía convencional ecografía , que utiliza red en fase tecnología para la formación de haz , la mayoría de los sistemas de USCT utilizan desenfocados ondas esféricas para formación de imágenes. La mayoría de los sistemas USCT apuntan a la obtención de imágenes en 3D, ya sea sintetizando ("apilando") imágenes en 2D o mediante configuraciones de apertura 3D completa. Otro objetivo es la obtención de imágenes cuantitativas en lugar de solo imágenes cualitativas .
La idea de la tomografía computarizada por ultrasonido se remonta a la década de 1950 con configuraciones de composición analógica, [5] [6] [7] a mediados de la década de 1970 se construyeron los primeros sistemas USCT "computarizados", utilizando tecnología digital. [8] El concepto de "computadora" en el concepto de la USCT indica la gran dependencia del procesamiento de señales digitales avanzado intensivo computacional , la reconstrucción de imágenes y los algoritmos de procesamiento de imágenes para la obtención de imágenes. La realización con éxito de los sistemas USCT en las últimas décadas fue posible gracias a la disponibilidad en continuo crecimiento de la potencia informática y el ancho de banda de datos proporcionados por la revolución digital .
Configuración
USCT sistemas diseñados para el tratamiento de imágenes médicas de los tejidos blandos normalmente apuntan a la resolución en el orden de centímetros a milímetros y por lo tanto requieren ondas de ultrasonido en el orden de Mega - hertz de frecuencia . Esto requiere típicamente agua como medio de transmisión de baja atenuación entre los transductores de ultrasonido y el objeto para retener las presiones de sonido adecuadas. [1]
Los sistemas USCT comparten con la tomografía común la similitud arquitectónica fundamental de que la apertura , los elementos de imagen activos, rodean el objeto. Para la distribución de los transductores de ultrasonido alrededor del objeto de medición, formando la apertura , existen múltiples enfoques de diseño. Existen configuraciones mono, bi y multiestáticas de configuraciones de transductores. Son comunes las matrices lineales 1D o 2D de transductores de ultrasonido que actúan como emisores en un lado del objeto, en el lado opuesto del objeto se coloca una matriz similar que actúa como receptor, formando una configuración paralela . A veces se acompaña de la capacidad adicional de moverse para recopilar más información desde ángulos adicionales. Si bien la construcción es rentable, la principal desventaja de tal configuración es la capacidad limitada (o incapacidad) de recopilar información de reflectividad, ya que dicha apertura se limita solo a la información de transmisión. Otro enfoque de apertura es un anillo de transductores, [9] a veces con el grado de libertad de elevación motorizada para recopilar información adicional sobre la altura para imágenes en 3D ("apilamiento"). Las configuraciones 3D completas, sin necesidad inherente de movimientos de apertura, existen en forma de aperturas formadas por transductores distribuidos semiesféricos. Aunque son la configuración más cara, ofrecen la ventaja de contar con datos casi uniformes, recopilados desde muchas direcciones. Además, son rápidos en la toma de datos ya que no requieren movimientos mecánicos costosos en tiempo.
Métodos y algoritmos de imágenes
Los métodos de reconstrucción tomográfica utilizados en los sistemas USCT para la obtención de imágenes basadas en información de transmisión son la transformada de radón inversa clásica y el teorema de corte de Fourier y algoritmos derivados ( haz cónico, etc.). Como alternativa avanzada, también se utilizan enfoques basados en ART . Para alta resolución y speckle ruido reflectividad reducida de formación de imágenes de apertura sintética técnicas de enfoque (SAFT), similar al radar 's SAR y sonar ' s SAS , se utilizan ampliamente. Los enfoques de inversión de ecuaciones de onda iterativas como método de obtención de imágenes procedente de la sismología están bajo investigación académica, pero el uso para aplicaciones del mundo real se debe a la enorme carga computacional y de memoria que sigue siendo un desafío. [10]
Aplicación y uso
Muchos sistemas USCT están diseñados para imágenes de tejidos blandos y específicamente para el diagnóstico de cáncer de mama . [2] [3] [4] Como método basado en ultrasonido con bajas presiones sonoras , la USCT es un método de diagnóstico por imágenes inofensivo y sin riesgos, adecuado para exámenes de detección periódicos . Como las configuraciones de USCT son fijas o se mueven con motor sin contacto directo con la mama, la reproducción de imágenes es más fácil como con los métodos comunes guiados manualmente (por ejemplo, ecografía de mama ) que se basan en el desempeño y la experiencia de los examinadores individuales. En comparación con los métodos de detección convencionales como la mamografía , los sistemas USCT ofrecen potencialmente una mayor especificidad para la detección del cáncer de mama, ya que se obtienen imágenes de múltiples propiedades características del cáncer de mama al mismo tiempo: velocidad del sonido, atenuación y morfología. [11]
Ver también
- Ultrasonido medico
- Tomografía
- Tomografía por transmisión de ultrasonidos
- Tomografía óptica modulada por ultrasonido
Referencias
- ↑ a b Avinash C. Kak, Malcolm Slaney (1988). "4" (PDF) . Principios de la imagen tomográfica computarizada . Prensa IEEE. Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos . ISBN 978-0898714944.Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ a b c Neb Duric, Peter J Littrup, Olivier Roy, Cuiping Li, Steve Schmidt, Xiaoyang Cheng, Roman Janer (1 de abril de 2014). "Imagen clínica de mama con tomografía ecográfica: una descripción del sistema SoftVue" . La Revista de la Sociedad Estadounidense de Acústica . 135 (4): 2155. doi : 10.1121 / 1.4876990 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ a b Michael P. Andre, James Wiskin, D Borup, Sahirah Johnson, Haydee Ojeda-fournier, Linda K. Olson (1 de enero de 2012). "Imágenes de mama volumétricas cuantitativas con tomografía computarizada de dispersión inversa 3D" . Revista Ingeniería en Medicina y Biología . IEEE. 2012 : 1110–1113. doi : 10.1109 / EMBC.2012.6346129 . ISBN 978-1-4577-1787-1. PMID 23366090 . S2CID 14695153 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ a b NV Ruiter, M. Zapf, T. Hopp, R. Dapp, E. Kretzek, M. Birk, B. Kohout, H. Gemmeke (2012). "Computertomografía de ultrasonido 3D de la mama (3D USCT): una nueva era" . Revista europea de radiología. Cite journal requiere
|journal=
( ayuda )Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace ) - ^ Acta Neurochirurgica, Springer Verlag Wien, Volumen 2, Números 3-4, septiembre de 1952, 379-401.
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- ^ Mosaico de ultrasonido y modelado de movimiento: aplicaciones en el registro de imágenes médicas Christian Wachinger, tesis doctoral, TU München (2011)
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Los primeros tomogramas de este tipo fueron realizados por Greenleaf et al. [Gre74], [Gre75], seguido de Carson et al. [Car76], Jackowatz y Kak [Jak76] y Glover y Sharp [Glo77].
Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace ) - ^ Calibración de la posición de los elementos del transductor en un sistema de anillo de matriz USCT Satoshi Tamano; Takashi Azuma; Haruka Imoto; Shu Takagi; Shin-ichiro Umemura; Yoichiro Matsumoto, Proc. SPIE 9419, Medical Imaging 2015: Ultrasonic Imaging and Tomography, 94190P (17 de marzo de 2015); doi: 10.1117 / 12.2082323
- ^ Métodos de imágenes de ultrasonido para la detección del cáncer de mama Technische Universiteit Delft , 13 de noviembre de 2014, Neslihan Ozmen
- ^ JAMES F. GREENLEAF, ROBERT C. BAHN (1981). "Imagen clínica con tomografía computarizada ultrasónica transmisiva". Transacciones IEEE sobre Ingeniería Biomédica . BME-28 (28, 2): 177–185. doi : 10.1109 / TBME.1981.324789 . PMID 7287021 . S2CID 9058315 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )