Технология S-Fusion™ для исследования печени и простаты
Интуитивная фьюжн-технология, сочетающая разные методы медицинской визуализации и позволяющая получить высокоточные результаты.
Технология S-Fusion™ для исследования печени
Рак печени
Рак — это заболевание, при котором клетки организма начинают бесконтрольный рост. Термином «рак печени» называют злокачественную опухоль. Каждый год в США примерно у 24 000 мужчин и 10 000 женщин развивается рак печени, а примерно 18 000 мужчин и 9000 женщин умирают от этого заболевания. В течение нескольких десятилетий отмечалась тенденция к росту заболеваемости американцев раком печени, которая теперь начала снижаться (рис. 1) Рак печени чаще встречается в других странах мира, чем в США. [1]
Решения, связанные с исследованием печени
Решения компании Samsung Ultrasound System, связанные с исследованием печени, используются на протяжении всего процесса лечения: от диагностики до последующего наблюдения в послеоперационном периоде. На всех этапах технология S-Fusion™ может использоваться для проведения такой процедуры, как абляция. Абляция — это метод лечения, который разрушает опухолевую ткань печени путем нагрева. Применяется у пациентов с несколькими небольшими опухолями и неоперабельными случаями.
Традиционная гибридная фьюжн-технология визуализации печени
Визуализация с помощью гибридной ультразвуковой системы часто используется во время таких интервенционных процедур, как чрескожная локальная абляция и биопсия. Когда местоположение или границу опухоли, невидимую на ультразвуковом изображении, можно четко определить на МР/КТ/ПЭТ-изображениях, такой метод может быть полезен для точного прицеливания (рис. 3). Тем не менее выполнение этого задания требует времени, ведь для точной регистрации даже опытному хирургу приходится проходить через множество этапов. В ходе текущего исследования значение времени, необходимое для объединения разных методов лучевой диагностики вручную, изменяется от 3,7 ± 2,1 мин. [6] до 13,3 ± 5,7 мин.
Электромагнитные сенсоры (ЭМС), которые прикреплены к УЗ-датчику, определяют положение и угол датчика в магнитном поле, созданном ЭМ-трансмиттером. Соответствующие УЗИ-изображения и изображения на МРТ/КТ совмещаются друг с другом, этот процесс называется регистрацией. После регистрации на дисплее отображается перекрестное МР/КТ-изображение, соответствующее ультразвуковому изображению, которое отображается за счет использования положения датчика/данных о величине углов.
Технология S-Fusion™ для исследования печени
Технология S-Fusion™ для исследования печени
Технология S-Fusion™ позволяет проводить УЗИ с одновременным выводом на экран (в реальном времени) соответствующих срезов КТ или МРТ. Функция автоматической регистрации компании Samsung позволяет быстро и точно объединять изображения, повышая эффективность и экономя время.
Автоматическая регистрация
Технология S-Fusion™ нивелирует недостатки традиционной методики благодаря функции автоматической регистрации, в основе которой лежит передовая технология. Если подробно, то данная технология выполняет 4-стороннюю регистрацию, упрощает процесс регистрации и экономит время (рис. 4).
• Автоматическое позиционирование. Процесс одноэтапной исходной регистрации проводится посредством расположения датчика в области солнечного сплетения в качестве отправной точки измерения до того, как начать выполнять сканирование. Синхронизация между КТ/МРТ и УЗ-изображениями, проводимая за счет автоматического обнаружения отправной точки с помощью КТ/МРТ.
• Автоматическая синхронизация. Функция первичной автоматической синхронизации при помощи внешних маркеров, фиксируемых на теле пациента. Помогает пользователям спокойнее реагировать на неоднозначные ситуации.
S-Fusion™ для предстательной железы
Рак предстательной железы
Рак предстательной железы — один из наиболее распространенных видов рака у мужчин в США.
Этот вид рака находится на четвертом месте по распространенности в мире (рис. 5). Для диагностики рака предстательной железы используют метод игольной биопсии простаты из 12 точек. Для проведения прицельной биопсии используют также трансректальную сонографию MRI-TRUS Fusion, что позволяет повысить точность процедуры. По данным [9] точность прицельной биопсии составляет примерно 38 %, что заметно выше точности системной биопсии (примерно 26 %). В настоящее время Европейская ассоциация урологов рекомендует проводить обследование пациентов с баллами 3 и выше по шкале PI-RADS [11] с использованием как системной, так и прицельной биопсии.
Недостатки традиционной технологии гибридной визуализации предстательной железы
Для получения ультразвуковых изображений и зарегистрированных МР-изображений можно провести прицельную биопсию простаты под МРТ-наведением (фьюжн-биопсия). Так, на точность прицеливания влияет на точность регистрации TRUS- и МР-изображений. Однако предстательная железа — это эластичный орган, а давление датчика может изменять его форму в режиме реального времени, что отображается на УЗИ-изображениях (рис. 6). Данное морфологическое изменение является фактором, который уменьшает точность регистрации МР-изображений. Так, точность прицеливания в область опухоли может быть понижена.
S-Fusion™ для биопсии предстательной железы
Технология S-Fusion™ для предстательной железы обеспечивает успешную регистрацию MRI-TRUS и точное прицеливание благодаря современной технологии гибридной визуализации предстательной железы. Технология гибридной визуализации предстательной железы — это специализированный режим биопсии предстательной железы. Благодаря современным технологиям компании «Самсунг» осуществляются следующие функции: автоматическая сегментация предстательной железы, коррекция деформации предстательной железы, автоматическая калибровка и моделирование в режиме 3D для удобства пользователя.
Автоматическая сегментация предстательной железы
При подготовке к биопсии МР-изображения ПЖ в формате DICOM (Т-2 взвешенные изображения) загружаются и реконструируются для получения данных по объему в режиме 3D, и планируется проведение прицельной биопсии под контролем МРТ. Во время такого процесса благодаря функции автоматической сегментации ПЖ, которая позаимствовала многое из лидирующей в области технологии, выполняется автоматическая сегментация границы ПЖ для каждого среза, после чего срезы комбинируются для получения объема изображения ПЖ в 3D-режиме * (результат внутреннего теста с баллами Dice: 0,88 для устройства RS85 v2.03). Пользователи могут вручную изменить границы ПЖ и добавить маркеры к площади на МР-изображении, где подозревается наличие поражений (рис. 7).
• Клиническая оценка. В ходе соответствующего клинического исследования оценили объем предстательной железы у 19 пациентов с учетом переднезаднего/поперечного/продольного диаметра в ходе ультразвукового теста на предстательной железе, чтобы подтвердить клиническую пользу автоматической сегментации предстательной железы. При измерении в ручном режиме объем предстательной железы составил 45,2 ± 20,5, а при использовании автоматической сегментации — 44,1 ± 19,0 мл. Измерения находились в допустимом диапазоне эквивалентности и были соответствующими с клинической точки зрения (р=0,89, критерий Уилкоксона) (таблица 1).
S-Fusion™ для предстательной железы
Регистрация
На начальном этапе регистрации выполняется сопоставление изображений в аксиальных проекциях. Пользователи могут перемещать указатель по направлению в плоскость и из плоскости (рис. 8).
Автоматическая калибровка
Технология S-Fusion™ для предстательной железы — это автоматическая функция по калибровке в режиме реального времени, которая позволяет проводить точные и надежные процедуры. Принцип автокалибровки заключается в определении границ предстательной железы (ПЖ) на TRUS- и МР-изображениях. Итоговые изображения получаются в результате сопоставления при автоматической сегментации и тонкой подстройке (калибровке) между исходными изображениям (рис. 9).
Коррекция деформации ПЖ
Коррекция деформации ПЖ основана на алгоритме коррекции деформации. Точность регистрации МР-изображения можно улучшить путем коррекции деформированной формы ПЖ, когда во время процедуры датчик выполняет сжатие и может использоваться для прицельной биопсии (рис. 10).
• Алгоритм коррекции деформации (ригидная + эластичная трансформация). Алгоритм коррекции деформации — это ключевой элемент функции автоматической калибровки и коррекции деформации ПЖ. Карта характеристик ПЖ составляется на основе каждого TRUS- и МР-изображения, повторно сформированного с различных слоев ткани. Карта характеристик TRUS- и МР-изображений проходит процедуру жесткой регистрации для эластичного преобразования зарегистрированной области ПЖ на каждой карте. Затем изображение ПЖ, полученное при движении датчика, накладывается на МР-изображение.
• Клиническая оценка. В целях валидации деформации у 19 пациентов сравнили несоответствия в значениях регистрации до и после калибровки при деформации. Среднее отклонение при регистрации составило 5,32 ± 2,61 мм до калибровки и 2,11 ± 1,37 мм после калибровки, уменьшая, таким образом, отклонение при регистрации (p <0,0001, критерий Уилкоксона). При сравнении данных клинической биопсии специалистами выяснили, что коэффициент попадания для прицельного исследования МР-изображений, выполненного с деформацией, составил 44,7 %, что более чем в два раза превышает значение, полученное при системной биопсии (таблица 2). (Рис. 11)
исследовании
S-Fusion™ для предстательной железы
3D-моделирование
Проведение S-Fusion™-биопсии ПЖ позволяет получить информацию об объеме ПЖ в 3D и направляет процедуру биопсии (рис. 12). Технология учитывает объем ПЖ и информацию о таргетном образовании, полученном на этапе планирования.
• Основные функциональные элементы
— Пользователи могут регистрировать положение и направление иглы в 3D.
— Автоматический/ручной режим маркировки биопсийного материала: пользователи могут регистрировать положение иглы при биопсии.
* Данные по автоматической регистрации при биопсии отображаются в отдельном разделе руководства по биопсии и могут использоваться только для наглядного иллюстрирования.
— Можно легко получить данные по объему ПЖ с разных углов, используя масштабирования и вращение (рис. 13)
Особые указания
1. Зарегистрированные данные в режиме 3D не содержат изображений в режиме реального времени и, следовательно, могут использоваться только в качестве контрольной информации при подготовке к инвазивному вмешательству.
2. Генератор магнитрого поля должен располагаться на расстоянии 200 мм от водителя ритма сердца. Магнитное поле, созданное генератором, может повлиять на работу водителя ритма сердца. Это может повредить пациенту.
3. Чтобы избежать искажений магнитного поля, запрещается располагать источник магнитнного поля в пределах 300 мм от генератора магнитного поля и где-либо поблизости.
Ссылки
1. Центр по контролю и профилактике заболеваний (https://www.cdc.gov/cancer/liver/index.htm)
2. Источник контента: Международное агентство по изучению рака ВОЗ
3. Cha DI и соавт. Проспективное сравнение автоматической и ручной регистрации МР-изображений в режиме реального времени при чрескожной абляции или биопсии очаговых образований печени. Abdom Radiol (NY). Июнь 2017 г.;42(6):1799-1808.
4. Cha DI и соавт. Автоматическое слияние УЗИ- и КТ- изображений в режиме реального времени: проспективное сравнение двух методов автоматической регистрации. Acta Radiol. Ноябрь 2017 г.;58(11):1349-1357.
5. Bhardwaj A и соавт. Ригидная и деформируемая коррекция в режиме реального времени с использованием технологии глубокого обучения при фьюжн-биопсии ПЖ. Medical Imaging 2020: Image-Guided Procedures, Robotic Interventions, and Modeling. Том 11315. Международное общество оптики и фотоники, 2020 г.
6. Lee MW и соавт. (2012). Чрескожная радиочастотная аблация гепатоцеллюлярной карциномы: руководство по гибридной визуализации для лечения образований с плохой визуализацией при традиционной сонографии. AJR Am J Roentgenol 198:1438–1444. ИЦО:10.2214/ajr.11.7568
7. Liu FY и соавт. (2012). Микроволновая абляция с использованием виртуальной навигационной системы в режиме реального времени при невозможности обнаружения гепатоцеллюлярной карциномы с помощью традиционного УЗИ. Eur J Radiol 81:1455–1459. ИЦО:10.1016/j.ejrad.2011.03.057
8. Hwang YK и соавт. От 3D-УЗИ до регистрации МР-изображений в один клик. Международная конференция ИИЭР по бытовой электронике, Лас-Вегас, Невада, США, 2014 г., стр. 270–273, ИЦО: 10.1109/ICCE.2014.6776000.
9. Kasivisvanathan V и соавт. Биопсия стандартная или под контролем МРТ у пациентов с раком ПЖ. N Engl J Med. 10 мая 2018 г.;378(19):1767–1777. ИЦО: 10.1056/NEJ-Moa1801993. Epub, 18 марта 2018 года Идентификатор PubMed: 29552975.
10. Ahdoot M и соавт. Биопсия под контролем МРТ, стандартная и комбинированная при раке ПЖ. N Engl J Med. 5 марта 2020 г.;382(10):917-928. ИЦО: 10.1056/ NEJMoa1910038. Идентификатор PubMed: 32130814; PMCID: PMC7323919.
11. https://uroweb.org/guideline/prostate-cancer
12. Ferlay J, Ervik M, Lam F, Colombet M, Mery L, Piñeros M и соавт. Глобальное наблюдение за раком: Рак сегодня. Lyon: Международное агентство по изучению рака; 2020 г. (https://gco.iarc.fr/today, accessed February 2021).
