Yleistä 3D / 4D ultraäänikuvantamisesta
Ultraääni tuotetaan pietsosähköisten kiteiden avulla, jotka värähtelevät ominaistaajuudellaan muuttuvan sähkökentän avulla. Lääketieteessä käytetään ultraääntä, jonka taajuus on 1-30 MHz. 3D/4D-ultraäänikuvantamisessa tuotettu ultraääni tuotetaan samalla tavalla kuin 2D-kuvantamisessa, mutta kuvantamismenetelmissä ultraäänen lähettämistapa ja heijastuksesta saatavan datan käsittely eroaa toisistaan. Toisin kuin 2D-ultraäänikuvantamisessa, jossa ultraääntä lähetetään suoraan yhdessä suunnassa kudokseen ja heijastetaan takaisin, 3D/4D-kuvantamisessa ultraääntä lähetetään useasta eri kulmasta.
3D-ultraäänikuvantamisella tarkoitetaan menetelmää, jolla tuotetaan kolmiulotteista pysäytyskuvaa ultraäänen avulla. 4D ultraäänellä tarkoitetaan taas neliulotteista kuvaa. Tämä poikkeaa 3D-kuvasta siten, että se antaa ultraäänikuvaa reaaliajassa (tosin hieman viivästettynä, johtuen tietokoneen vielä rajallisesta käsittelykyvystä).
3D- ja 4D-ultraäänikuvantamista käytetään erityisesti raskauden aikaisessa tutkimuksessa, sillä se antaa paremman kuvan kuvattavasta kohteesta, toisin kuin perinteinen 2D-kuva, jossa kuvaavan lääkärin tulee itse hahmottaa kohteen kolmiulotteisuus. Muita 3D/4D -kuvantamiskohteita on esimerkiksi sydän, josta voidaan tämän menetelmän avulla tutkia esim. kammioiden tilavuuksia ja läppävikoja, sekä kuvaohjattu kirurgia ja biopsia. [1,2]
Kuva 1. 3D-ultraäänikuvaa 20 viikkoisesta sikiöstä.
3D ja 4D-ultraäänikuvan tuottamismenetelmät
3D-ultraäänikuvaa voidaan tuottaa kolmella eri anturitekniikalla. Näitä tekniikoita ovat mekaanisesti liikkuva anturi, vapaankäden ja 2D-mittalähetin tekniikat. Näistä yleisin menetelmä on mekaanisesti liikkuva anturi, sillä sen avulla saadaan tarkinta 3D-kuvaa verrattuna muihin menetelmiin. Nopeutta vaativissa tutkimuksissa, kuten sydän tutkimuksissa, tätä menetelmää ei käytetä sen hitauden vuoksi. Mekaanisesti liikkuva anturitekniikka perustuu askelmoottoriin, joka kääntää, kallistaa tai pyörittää sivuttaissuunnassa ultraäänianturia mekaanisesti. Anturista saatu 2D-data muunnetaan 3D-muotoon tietokoneen avulla.
Vapaankäden 3D-tekniikka perustuu ultraäänianturiin, jota liikutellaan kohteen päällä. Anturissa on ultraäänianturin lisäksi toinen anturi, joka mittaa mittapään paikkaa ja suuntaa. 3D-kuva muodostetaan tietokoneen avulla, joka yhdistää ultraäänianturin tuottaman 2D-kuvat tiettyyn paikkaan ja suuntaan. 2D-mittalähetintekniikalla tuotettu ultraäänikeila ei ole tasomainen (toisin kuin aikaisemmin mainituissa menetelmissä), vaan keilan muotoinen. Tällöin tässä tekniikassa tuotettu data on suoraan kolmiulotteista. [2,3]
Kuva 2. 3D-ultraäänikuvan muodostumisperiaate mekaanisesti liikkuvalla ultraäänianturilla. [4]
Lähteet
- Wikipedia (2014), 3D ultrasound, verkkodokumentti, viitattu 21.10.2014
Turkki, Pekka (2013), 3D-kuvantaminen lääketieteessä, opinnäytetyö, viitattu 21.10.2014
- Institute of physics publishing (2001), three-dimensional ultrasound imaging, pdf, viitattu 21.10.2014
- Fenster Aaron (2004), 3-dimensional ultrasound imaging, verkkodokumentti, viitattu 21.10.2014