19:00 
Интерпретация медицинских ультразвуковых изображений — сложная задача, требующая от технического специалиста смотреть на 2D-изображения и мысленно компоновать их в 3D-представление того, как выглядит ткань.
Чтобы облегчить эту работу, исследователи Массачусетского технологического института разработали новый подход к ультразвуковой визуализации, который позволяет пользователю визуализировать 3D-изображение сканируемого объекта в дополненной реальности. Используя гарнитуру виртуальной реальности, они могут увидеть точное цифровое 3D-изображение того, как на самом деле выглядит объект, что упрощает его идентификацию и анализ.
Этот метод может помочь ускорить процесс обучения техников ультразвуковой диагностики и других медицинских работников, использующих ультразвук. Его также можно использовать в больницах для решения таких задач, как использование ультразвука для помещения иглы в нужное место для биопсии.
Для обучения это может сделать ультразвук более интуитивным и понятным. С клинической точки зрения это могло бы занять меньше времени, быть более точным, а также дать медицинским работникам больше душевного спокойствия. Им не придется задаваться вопросом, если они что-то пропустили».
Канан Дагдевирен, доцент кафедры медиаискусства и науки в Массачусетском технологическом институте и старший автор исследования
Аспиранты MIT Джейсон Хоу и Шрихари Вишванат являются ведущими авторами статьи, которая опубликована сегодня в Nature Communications Engineering. Среди других авторов статьи — Боуэн Ву '24 года и два студента летней исследовательской программы MIT, Синай. Дилибал, выпускница Дартмутского колледжа, и Таниша Шенде, выпускница Оберлинского колледжа.
3D-представления
Ультразвуковая визуализация работает путем отражения высокочастотных звуковых волн от тканей тела, которые затем отражаются обратно в ультразвуковой датчик. Датчик преобразует эти звуковые волны в электрические сигналы, которые используются для создания двумерного изображения ткани. 3D-мысленное представление ткани.
"Этот навык сложно освоить, и ему придется долго учиться", - говорит Хоу. "Самое сложное - это узкое место в ментальной томографии, где вас учат реконструировать 2D-срезы в трехмерном ментальном пространстве. Это когнитивная нагрузка, которая может привести к неточностям при сканировании».
Чтобы уменьшить эту когнитивную нагрузку, команда Массачусетского технологического института посчитала полезным объединить две технологии: 3D-ультразвуковую визуализацию и дополненную реальность (AR).
Трехмерная ультразвуковая визуализация иногда используется в таких областях, как визуализация плода и эхокардиография, которая используется для визуализации сердца, но большинство систем трехмерной ультразвуковой визуализации дороги и малодоступны. Для этого исследования команда Массачусетского технологического института использовала 3D-систему реального времени, которую они разработали недавно для использования при обнаружении рака молочной железы.
Их новая система включает в себя ультразвуковой датчик размером немного меньше колоды карт, который передает информацию с помощью системы сбора данных с чирпированием (cDAQ). Датчик содержит ультразвуковой массив, расположенный в форме пустого квадрата, конфигурация, которая позволяет массиву получать трехмерные изображения ткани, расположенной ниже.
Поскольку эта система имеет меньше ультразвуковых элементов, чем типичная трехмерная ультразвуковая система, она требует меньше энергии и дешевле в создании.
Данные, собранные ультразвуковым датчиком, затем могут быть сжаты и переданы в трехмерный компьютерный графический процессор Unreal Engine, который преобразует воксельные данные из ультразвукового изображения в прямое трехмерное представление объекта без потери информации. Надев гарнитуру AR/VR, пользователь может увидеть эту трехмерную визуализацию, представляющую внутреннюю структуру, наложенную на фактическое местоположение объекта - как рентгеновское зрение. поворачивая голову или приближаясь с другой стороны, пользователь может видеть объект с разных сторон, что облегчает идентификацию.
Проще в использовании
Исследователи протестировали свою новую технологию, которую они называют AR-VIU (дополненная объемная визуализация в режиме реального времени при ультразвуковом исследовании), с группой из 18 участников. Девять испытуемых были экспертами в области ультразвуковых технологий (включая сонографистов и врачей), а девять никогда раньше не использовали ультразвук.
Каждый из них был экспертом в области ультразвуковых технологий.
Каждый Пользователь выполнял задачи идентификации с использованием четырех различных ультразвуковых технологий. В одном из условий они просматривали 2D-изображения на обычном экране, так сейчас выполняется большинство ультразвуковых исследований. Они также просматривали 3D-изображения на обычном экране, а также два условия дополненной реальности: одно 2D и одно 3D (AR-VIU).
В одном раунде экспериментов пользователям предлагалось идентифицировать объект, заключенный в желатине, например, пружину, шарик или винт, внутри непрозрачного контейнера, который Во втором тесте их попросили с помощью ручки отметить местоположение «тканевого фантома» — гелеобразного материала, имитирующего человеческую ткань. Это имитирует задачу определения правильного места для иглы во время биопсии.
