Осипов Л.В. - Ультразвуковые диагностические приборы (1035679), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Из полученных данных строится (реконструируется) трехмерный массив данных. При этом данные преобразуются из системы координа~, в которой проводилось сканирование (например, полярной системы координат), в декартову (прямоугольную) систему координат с помощью специальных алгоритмов. Типичный объем памяти для двухмерного изображения в обычном сканере определяется матрицей 512 х 512 плоских элементов изображения (пикселов) с 256 градациями серой шкалы. Для трехмерного изображения объем памяти увеличивается по крайней мере в число раз, равное числу анализируемых слоев изображения (например, 64 †1). С учетом необходимости преобразования координат и интерполяции для заполнения пустых элементов это число еще более увеличивается.
Полученный ЗО-массив состоит из объемных элементов изображения (вокселов), каждый из которых имеет одинаковый пространственный размер. Одной из главных задач, решаемых при реконструкции и визуализации трехмерного изображения, является обеспечение наглядности представления изображения на экране. Рассмотрим различные способы отображения трехмерного изображения на экране. Представление сечений реконструированного трехмерного изображения. При этом обеспечивается отображение одно~о из нескольких наборов сечений полученного трехмерного массива данных. В качестве характерных сечений используются: продольное (В), поперечное (0) и фронтальное(С)(рис. 7). Продольное сечение соответствует плоскости двухмерного сканирования, при кото- Рис.
7. Характерные сечении трехмерного массива:  †продольн, Π†поперечн, С вЂ” Фронтальное. ром получается изображение одного слоя. Поперечное сечение 0 обычно проходит параллельно линии перемещения по третьей координате, и плоскость его перпендикулярна плоскости сечения В. Фронтальное сечение С перпендикулярно двум предыдущим, и плоскость его ориентирована перпендикулярно направлению АА' на датчик — отсюда и название сечения. Обычно на экране отображается набор сечений одного вида, причем выводятся последовательно в малом масштабе сечения, расположенные в пространстве рядом друг с другом (рис.
В). Изометрическое представление. Используется для отображения реконструированных трехмерных массивов с возможными вырезами с помощью основных сечений на различных глубинах или уровнях (рис. 9). Сечения по желанию оператора можно перемещать с целью просмотра всего объема изображения. Реконструированный объем для визуализации на экране можно поворачивать под любым углом.
Для обеспечения наглядного представления на экране взаимного Рис. В. Набор последовательных сечений опухоли печени, полученных из трехмерного массива; отдельно показано увеличенное изображение одного из сечений набора (получены в РНЦХ РАМН Ю.Р. Каменевым). Рис.
9. Изометрическое представление щитовидной железы с выделенными сечениями. 190 Ущ гразвуковыедизгнстти генго1г приборы Перспективные направления развития УЗ методов исследования расположения и Формы объектов применяют их сегментацию. Сегментация объектов, представляющих интерес, осуществляется исследователем на основе просмотра и анализа последовательности плоских сечений трехмерного массива и оконтуривания обьекта на каждом из сечений. На рис. 10 показано сегментированное изображение щитовидной железы с окраской разными цветами различных структур.
В некоторых случаях бывает полезен «прозрачный» режим представления выделенных объектов. При атом имеешься возможность одним объектам или структурам как бы просвечивать через другие (рис. 11). Изображение поверхностей трехмерных объектов. Специализированные алгоритмы дают возможность выделять в трехмерных массивах поверхность объектов, которые по своим акустическим характеристикам заметно отличаются от прилегающих к ним структур и тканей. Например, таким образом можно получать изобра- жения внутренней поверхности сосуда или наружной поверхности плода. Программные средства дают возможность подчеркнуть объемный характер деталей изображений выделенных поверхностей с помощью нанесения псевдо- теней на плоскую отображаемую кар- Рис.
11. сдрозрачный» режим представле- ния сегментираванных трехмерных объек- тов; изображены сосуды печени (получено в РНЦХ РАМН Ю.Р. Камаловым), ультразвуковыеднагногтичятюя приборы 19» Рис. 10. Окрашивание сегментированнык (выделенных) структур щитовидной железы в трехмерном изображении (желтым показана правая доля, красным — сонная артерию, зеле- ным — яремная вена, липовым — узел на границе перешейка (получено в РнЦх РАмн ю.Р. ка- маловым).
Глава 7 192 упъгй зпукткп е диагносты кэскне пр бер ° Рис. 12. Изображение поверхности анев- ризмы аорты с отрисовкой светотеней для подчеркивания объемности изображения (получено а РНЦХ РАМН Ю.Р. Камапааым). Рис. 12ч Иэображение поверхности плода. тину, как если бы рельеф поверхности был подсвечен с определенного ракурса. Этот прием называется отрисовкой (рис. 12, 13). Ориентацию наблюдаемой поверхности можно менять, поворачивая обьект для визуализации под требуемым углом. Время, необходимое для получения и обработки трехмерного массива Основной трудностью, которую приходится преодолевать при получе- нии трехмерного изображения, является необходимость тратить на зто большое количество времени.
Действительно, если частота кадров, с которой работает обычный сканер в В-режиме, составляет, например, 30 с ', то на один кадр затрачивается примерно 30 мс. В трехмерной системе для получения изображений 128 ~аких слоев требуешься по крайней мере 4 с. На самом деле необходимое время для регистрации трехмерного массива больше указанной величины, так как требуется дополнительное время на перемещение датчика из одного положения в соседнее по третьей координате, а также на преобразование информации в процессе записи.
Очевидно, что при получении информации в течение нескольких секунд могут возникать искажения, связанные с движением исследуемых структур вследствие дыхания и непроизвольных смещений пациента или отдельных его органов. Особенно серьезные трудности необходимо преодолевать при получении трехмерных изображений сердца и сосудов. Режим отображения меняющихся во времени трехмерных изображений движущихся структур называют режимом четырехмерного огображения 4О, где четвертой координатой является время.
Чтобы наблюдать неискаженную картину внутренних поверхностей сердца, необходимо соблюдать принцип «реального времени», согласно которому общее время получения изображения должно быть таким, чтобы за это время подвижные структуры переместились в пространстве на величину, не превышающую размеры элемента разрешения. Так, если разрешающая способность прибора в области исследования составляет 1 мм, то смещение движущихся структур, например стенок желудочка или клапанов сердца, не должно быль Перспективные направления развития УЗ методов исследования больше этой величины за время получения трехмерного массива данных.
На практике зто означает, что время получения изображения должно быть не более 30-50 мс. В некоторых случаях (например, при пониженной частоте сердечных сокращений) возможно небольшое увеличение этого времени, Ясно, что без применения специальных мер трехмерная визуализация сердца невозможна. Что же можно сделать для обеспечения принципа «реального времени»? Перечислим возможные способы решения задачи. Уменьшение трехмерного массива данных. Если уменьшить глубину изображения, получаемого при двухмерном сканировании, то пропорционально можно сократить время получения информации об одном слое.
Если же одновременно уменьшить ширину зоны двухмерного сканирования в одном слое, то за счет этого можно дополнительно снизить время получения кадра двухмерного изображения. Например, если глубина изображения выбрана равной 40 мм, а ширина зоны обзора 30 мм, то время получения одного кадра при линейном двухмерном сканировании может быть равным 1,б мс. При этом расстояние между акустическими строками и, следовательно, поперечная разрешающая способность двухмерного изображения полагаются равными 1 мм. Если количество слоев для трехмерного массива принять равным 30 (через 1 мм друг от друга), то полное время получения массива данных для обьема 40 х 30 х 30 мм будет равным 50 мс, что почти соответствует принципу «реального времени».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
