1. Новый подход. Методики распознавания паттернов используют для измерения движения или деформации сердечной мышцы совершенно иной подход. Обрабатывается либо исходный (RF-данные), либо демодулированный ультразвуковой сигнал. В обоих случаях программа ищет в сигнале характерные узоры («паттерны», «пятна») и пытается снова обнаружить их в следующем кадре (режим отслеживания пятна, «Speckle Tracking»).
Если такой же узор обнаруживается в другой области изображения, то на основании смещения узора и известной частоты кадров можно рассчитать региональную скорость миокарда. Доступные на сегодняшний день методики распознавания паттернов были валидированы в исследованиях на животных в сравнении с допплеровскими измерениями, причем было обнаружено достаточно хорошее совпадение результатов.
Режим отслеживания пятна (SpeckleTracking). В текстуре миокарда автоматически распознаются характерные паттерны (например, светлые точки изображения) и отслеживаются от кадра к кадру.
Их пространственное смещение соответствует движению миокарда. Так как частота кадров известна, можно рассчитать и скорость движения.
Если одновременно отслеживать много разных паттернов, можно соответственно рассчитать деформацию и скорость деформации.
2. Демодулированный сигнал и RF-данные. Оценка демодулированного сигнала по сравнению с обработкой RF-данных происходит проще и быстрее, поскольку требуется распознавать и отслеживать более грубые паттерны, а объем обрабатываемых данных гораздо меньше. Поэтому сегодня все предлагаемые коммерческие системы используют этот подход.
Однако распознать небольшие движения при помощи демодулированного сигнала труднее, поскольку сдвиг фаз сигнала между двумя кадрами при одинаковом смещении миокарда очень небольшой. RF-данные имеют теоретическое преимущество в том, что благодаря своей более высокой частоте даже при небольших смещениях демонстрируют большой сдвиг фаз. Таким образом можно более точно выявлять движения миокарда. Но одновременно эти измерения и более «зашумлены».
3. Многомерная информация о движении. В противоположность допплеровскому сканированию, при котором измеряют только компонент движения вдоль ультразвукового луча, при помощи распознавания паттернов можно в принципе анализировать движение в любом направлении в рамках одной плоскости. Таким образом, «режим отслеживания пятна» может измерять и отображать двумерные скорости и деформации миокарда.
Теоретически методику распознавания паттернов можно применить и к трехмерным данным; однако из-за имеющихся в настоящее время ограничений в качестве изображения и частоте кадров это кажется практически нереализуемым.
Возможности изображения двумерной информации о движении:
а - На картинке слева в цветовой кодировке отображается скорость. Направление изучаемого компонента движения можно выбрать в меню (здесь: продольный).
б - В качестве альтернативы движение можно представить в виде векторных стрелок. Сама стрелка указывает направление движения, а ее длина отражает скорость смещения.
Для получения кривых и в этом случае необходимо задать направление исследования, перемещая символ датчика (стрелка).
4. Изображение многомерного движения. Возможность многомерного анализа движения и деформации порождает новую проблему: как это изобразить. Поскольку при помощи цветовой кодировки можно изобразить только один параметр - в данном случае движение в одном определенном направлении, то пользователь должен выбрать интересующее его направление движения.
В современных программах цветокодированное изображение, как правило, ограничивается представлением продольной или трансмуральной функции. Другие производители полностью отказываются от цветовой кодировки и представляют движение (эндокарда) в виде векторных стрелок (режим изображения векторов скорости, «Vector Velocity Imaging»). В таком случае для отображения определенного компонента движения в виде кривых пользователь может произвольно задать точку отсчета.
б) Настройки прибора и источники возможных ошибок:
1. Угол сканирования. Хотя методики распознавания паттернов могут измерять скорости миокарда в любых направлениях, но качество данных зависит от направления. Так, с одной стороны, количество распознаваемых «паттернов» при исследовании вдоль стенки миокарда (продольно) больше, чем при трансмуральном (радиальном) исследовании. Поэтому при измерении скорости движения миокарда в продольном направлении всегда следует ожидать более надежные результаты.
Кроме того, более низкое латеральное разрешение эхокардиографических картинок обусловливает менее качественное распознавание паттернов в этом направлении. Таким образом, и при этой методике направление скорости или деформации, интересующее исследователя главным образом, также должно совпадать с осью датчика.
2. Частота кадров. Интересно, что в противоположность допплеровскому исследованию из принципа распознавания и отслеживания паттернов на последовательных кадрах вытекает как верхняя, так и нижняя граница оптимальной частоты кадров. Если частота кадров слишком низкая, то движение миокарда между двумя кадрами настолько велико, что соответствующие узоры на следующем кадре уже не видны. По этой причине большие сдвиги фаз при обработке RF-данных требуют особенно высокой частоты: около 300 кадров/с.
Для низкочастотных, модулированных сигналов достаточно уже около 40 кадров/с. С другой стороны, если частота кадров слишком велика, то различия между последовательными кадрами так малы, что не поддаются надежному анализу. Особенно это справедливо для демодулированного сигнала с меньшими сдвигами фаз, когда не следует превышать частоту 80 кадров/с.
3. Угол сектора обзора. Из-за влияния величины угла сектора обзора на частоту кадров и латеральное разрешение иногда имеет смысл его корректировать. Кроме того, больший сектор требует больше времени для обсчета.
4. Качество изображения. Распознавание и отслеживание паттернов на изображении (режим отслеживания пятна, «Speckle Tracking») является своеобразной формой прямого сопоставления и анализа изображений. Поэтому хорошее качество изображения имеет решающее значение. Особенно стационарные артефакты могут приводить к получению невалидных данных. Записи, где невозможно визуально оценить функцию, не подходят также для режима отслеживания пятна.
Видео урок основы допплер-ЭхоКГ (допплерографии при эхокардиографии)
