Оптимизация ультразвукового изображения: B-режим, допплер и ИИ-ассистенты

Автор: Синьковская Елена Сергеевна — к.м.н., официальный представитель ISUOG в России, отделение медицины матери и плода Медицинского университета Восточной Вирджинии (Норфолк, США).

Текст подготовлен редакцией UZI.RU по записи вебинара «Современные технологии и оптимизация изображений, в том числе с использованием ИИ» и практической демонстрации на пациентке — мастер-класс «Подход к оценке анатомии плода во II триместре». Всё показано на сканере Samsung W10.

Картинка, с которой вы работаете, — не то, что «выдал аппарат». Это то, что вы сами настроили: пресет, глубина, частота, слой обработки сигнала, шкала допплера. На скрининге 18–22 недель, где решение принимается по B-режиму и на первом уровне помощи, разница между «структуру видно» и «структуру не вывели» очень часто лежит именно здесь, а не в классе аппарата.

Елена Синьковская сравнивает оптимизацию с макияжем: исходные черты те же, но подача другая. Аналогия хорошая ровно до момента, когда речь заходит о диагностике: тут «красивее» и «информативнее» должны совпадать. Ниже — разбор регулировок, которые за это отвечают, и того, как они ложатся на реальный маршрут исследования во втором триместре.

Три технологии, которые собирают B-режим

Режим серой шкалы остаётся основным и для скрининга, и для экспертного уровня. Поверх него в сканерах Samsung работает последовательный слой обработки: три регулировки решают три разные задачи и включаются независимо друг от друга.

MultiVision — пространственный компаундинг. Зона сканируется несколькими лучами под разными углами, итоговый кадр складывается из этих проекций. Что получаете: меньше угло-зависимых артефактов, меньше шума, заметно чётче границы органов и тканей — криволинейный контур виден хотя бы под одним из углов. На консоли выраженность регулируется тремя уровнями. Плата за это — частота кадров: на кадр нужно несколько импульсов, и быстро движущаяся структура слегка смазывается.

ClearVision — адаптивное подавление спекл-шума. Фильтрация здесь не равномерная: в однородных участках сглаживание сильное, на границах тканей — минимальное, чтобы не «съесть» контур. Отсюда рост контрастного разрешения без потери резкости. Уровней пять — от лёгкого до агрессивного, и это как раз та регулировка, которую врачи настраивают под свой глаз и сохраняют в пресет.

ShadowHDR (в лекции — Shadow Reduction) — работа с акустическими тенями. Проблема знакомая: третий триместр, костные структуры плода дают тени, за ними ничего не разобрать. Алгоритм находит зоны ослабленного сигнала за отражателем и селективно поднимает усиление именно в них, одновременно используя высокие и низкие частоты — высокие дают разрешение, низкие проникают глубже. Результат — коррекция затухания там, где сигнал прошёл через кость, без пересвета остального кадра.

Работают они вместе. В демонстрации именно эта тройка вытянула исследование в третьем триместре у пациентки с индексом массы тела около 42 кг/м² — категория, где обычно всё заканчивается фразой «визуализация затруднена». На оптимизированной картинке дифференцировались модераторный пучок, небольшое количество жидкости в полости перикарда, атриовентрикулярные клапаны и ткань лёгкого; выводились четырёхкамерный срез и проекция выводного отдела левого желудочка.

Проверка себя: выключите обработку на пять секунд

Приём из практической части, который стоит повторять раз в неделю. Отключите MultiVision и ClearVision прямо на живом изображении — и посмотрите на нативную картинку: количество шумовых сигналов, которые «съедали» контраст, становится очевидным. Потом включите обратно.

Смысл упражнения не в демонстрации возможностей аппарата: так вы видите, сколько именно даёт обработка на вашем датчике и вашей глубине, и не уезжаете в другую крайность — избыточное сглаживание, при котором мелкая структура (тонкая створка клапана, край межпредсердной перегородки) перестаёт быть видимой как отдельный объект.

Обратная сторона того же правила — смена пресета. Когда в демонстрации переключились с программы второго триместра на программу сердца плода, изображение стало заметно зернистее. Это не ухудшение: под кардиальную задачу автоматически снижается усреднение кадров и меняется слой компаундинга, чтобы поднять частоту кадров. Сердце плода при 140 ударах в минуту требует временного разрешения, а не гладкой картинки.

Серая шкала, цветовые карты и свой пресет

Принято считать, что человеческий глаз различает около 25 оттенков серого. В сложной клинической ситуации этого запаса не хватает — и здесь помогают цветовые карты: та же информация, но распределённая по гамме, в которой глаз ловит больше градаций. На сканерах Samsung набор карт большой, а главное — оператор может собрать собственную и сохранить её в память аппарата.

Практический смысл: карта, к которой вы привыкли, и уровень ClearVision, который вам нравится, должны жить в вашем пользовательском пресете, а не выставляться заново каждое утро. Как собрать и сохранить — в инструкции «Датчики и пресеты».

QuickScan: кнопка, которая экономит минуты

QuickScan (на консоли — Q-Scan, в разговоре часто «QSK») делает автоматическую оптимизацию одним нажатием: усиление, динамический диапазон, кривая усиления по глубине. В демонстрации им пользовались дважды — на обзорном срезе шейки матки и нижнего сегмента, а потом при возврате к сердцу плода.

Отдельно стоит запомнить, что QuickScan работает не только в B-режиме. В спектральном допплере он за секунды подбирает скорость развёртки, положение базовой линии и шкалу — то, что вручную крутится тремя-четырьмя движениями. На потоковом приёме это ощутимая экономия: при исследовании кровотока в венозном протоке оптимизация спектра сводится к одному нажатию.

Цветовой допплер настраивается под поток, а не под орган

Ключевая мысль лекции, которая экономит больше всего времени: настройка ЦДК определяется скоростью потока, который вы ищете, а не названием органа. Кровоток через клапаны сердца плода — высокоскоростной, и здесь нужна одна группа настроек. Лёгочные вены, сосуды плаценты, микроциркуляция паренхиматозных органов — низкоскоростные, и настройки прямо противоположные.

На современных консолях это переключение вынесено на сенсорный экран: одно нажатие переводит ЦДК из режима высоких скоростей в режим низких и обратно, вместе со шкалой, фильтром и чувствительностью. В лекции это названо переключением «high ↔ low» — по сути, готовые допплеровские пресеты под зону интереса. Базовая механика ручной настройки (размер окна, шкала ЧПИ, частота, угол) разобрана в инструкции «Базовые настройки цветового допплера».

Два приёма из практики, которые дают прибавку сразу:

• Сузьте окно ЦДК. При выводе лёгочных вен окно сжимали почти до размера левого предсердия — падает нагрузка на систему, растёт частота кадров, слабый поток прокрашивается.
• Сузьте угол сканирования. При работе с сосудами плаценты угол уменьшали ради чёткости изображения; там же лектор называет свои рабочие цветовые карты — третью и четвёртую.

LumiFlow: объём и никакого подтекания

LumiFlow добавляет цветовому потоку псевдотрёхмерный вид: быстрый поток в центре сосуда светлее, медленный у стенки — темнее. Это не украшение. Объёмная подача разделяет сосуды, идущие рядом, и делает наглядной архитектуру потока там, где плоская заливка сливается в пятно.

Второй эффект важнее эстетики — минимизация артефакта подтекания (blooming): краска остаётся внутри сосудистой структуры. В демонстрации это проверялось на активно двигающемся плоде: двигательная активность практически не давала цветовых артефактов поверх тканей. Отсюда и рабочие сценарии: подтверждение места прикрепления пуповины к плаценте (свободная петля или всё же инсерция), две пупочные артерии по бокам мочевого пузыря, дренаж лёгочных вен в левое предсердие, мелкий мышечный дефект межжелудочковой перегородки на четырёхкамерном срезе.

MV-Flow: там, где обычный допплер молчит

MV-Flow визуализирует медленный кровоток и микроциркуляцию — потоки ниже порога чувствительности обычного цветового и энергетического допплера, и без контраста. Что показывали в лекции:

• Печень плода. Прослеживаются мелкие сосуды паренхимы; хорошо видны пупочная вена, портальный синус и место отхождения венозного протока. На этом фоне аневризматическое расширение портального синуса в третьем триместре опознаётся как вариант, а не как порок — при условии, что пороков развития сердечно-сосудистой системы нет.
• Плацента. Раздельно видны сосуды фетальной части и спиральные артерии материнской части. Практическая ценность в том, что после качественной картины микрососудов вы точно ставите контрольный объём импульсно-волнового допплера в нужный мелкий сосуд, а не «примерно туда».
• Головной мозг. Перикаллёзная артерия как ориентир границы мозолистого тела — причём качество 2D-режима сохраняется, и само мозолистое тело видно на всём протяжении. В приведённом наблюдении с трисомией 22 это позволило описать дисгенезию: тело короткое, визуализируется только в передних отделах, утолщено, перикаллёзная артерия резко укорочена и гипоплазирована. Венозная система мозга — синусы и вена Галена — выводится в том же среднесагиттальном срезе.
• Паренхиматозные органы. Нормальная васкуляризация почки плода в 2D и в 3D-реконструкции; гепатоспленомегалия при цитомегаловирусной инфекции с оценкой кровотока в увеличенной селезёнке.

Спектральный допплер: три ловушки

Стеночный фильтр. Тёмная зона по обе стороны от базовой линии на спектре из лёгочной вены — это не «такой поток», а неадекватно выставленный частотный фильтр: он срезает именно те низкие скорости, которые вы пришли измерять. Отключите фильтр или переведите его на минимальные значения — тёмная полоса исчезает, спектр становится читаемым.

Скорость развёртки. Фильтр вернул низкие скорости, но фазы во времени не развёл — за это отвечает развёртка. Подбирают её под задачу: медленная — чтобы уместить несколько циклов, быстрая — чтобы развести фазы внутри одного.

Шкала. При выраженной трикуспидальной регургитации (в лекции — аномалия Эбштейна) шкалу поднимали вплоть до 4 м/с, иначе высокоскоростной поток не отображается корректно. Обратная ситуация — лёгочные вены, где шкала опускается до минимума.

Отдельный сюжет — венозный проток. Исследовать его следует в сагиттальном сечении, и причина сугубо практическая: рядом идёт печёночная вена, в которой в норме во время сокращения предсердий регистрируется реверсный кровоток. Если контрольный объём захватит оба потока, вы увидите отрицательную a-волну там, где её нет, и опишете крайне неблагоприятный признак у здорового плода. В аксиальном срезе исследование возможно, но там же появляется вторая версия той же ошибки — наложение потока из нижней полой вены. В норме кровоток в венозном протоке направлен к сердцу во все фазы сердечного цикла: без реверса и без снижения до нуля. Особенно внимательно — в первом триместре, где сосуды лежат ещё теснее.

Заодно спектр из лёгочной вены — рабочий способ оценить ритм: волна на венозном кровотоке соответствует систоле предсердий, артериальный поток ниже базовой линии — систоле желудочков. Считать частоту сокращений предсердий и желудочков можно раздельно.

M-режим и тканевой допплер: ритм и функция

Для разбора аритмии в демонстрации использовали классическое расположение M-курсора с одновременной регистрацией сокращений левого желудочка и правого предсердия — на такой развёртке предсердная экстрасистола, проведённая на желудочек, видна однозначно. Тканевой допплер подтверждает диагноз: цветом картируется движение миокарда, а импульсно-волновой режим с контрольным объёмом в области фиброзного кольца латеральной стенки трикуспидального клапана даёт спектр с ранним диастолическим движением, движением в фазу сокращения предсердий и систолическим пиком.

Оттуда же берутся временные показатели функции миокарда. Индекс миокардиальной производительности (индекс Tei) измеряют, поставив контрольный объём на границе приточной и отточной части левого желудочка: реперными точками служат щелчки открытия и закрытия клапанов, которые на хорошей картинке видны отчётливо. На сканерах W-серии расчёт автоматизирован модулем MPI+ — ручная разметка не нужна.

ИИ-ассистенты: что они действительно делают

Три модуля, на которых лектор остановилась отдельно, закрывают три разные рутинные задачи.

BiometryAssist — автоматическая фетометрия. Система распознаёт, какой срез перед ней, и выполняет измерение сама. По данным исследований, которые приводит лектор, частота успешного выполнения биометрии с достоверной точностью превышает 98 % — в том числе при неблагоприятном положении плода. В демонстрации так измеряли поперечник мозжечка, ширину бокового желудочка и длину бедра: одно нажатие, при необходимости — ручная поправка курсоров. Пошаговый разбор — в инструкции «BiometryAssist: биометрия плода в один клик».

ViewAssist — распознавание плоскости и автоматическая аннотация. Аппарат сам сообщает, что вы находитесь в трансцеребеллярном сечении, и подписывает структуры — мозжечок, большую цистерну. Для ординатора и врача на этапе освоения это работающее подспорье, а для опытного — экономия времени на подписи к снимкам.

HeartAssist в фетальном варианте — автоматические измерения структур сердца плода в стандартных проекциях с пересчётом в Z-баллы по гестационному сроку. Порядка сорока параметров по десяти диагностическим проекциям: размеры камер и предсердий, диаметры клапанов и магистральных сосудов, кардиоторакальное отношение, ось сердца. В демонстрации ось сердца измерялась автоматически за доли секунды — при неудобном положении плода алгоритм корректно нашёл срединную линию и ход межжелудочковой перегородки. (На сайте есть отдельная страница про «взрослый» HeartAssist — модуль для рутинной эхокардиографии.)

Два честных ограничения, которые лектор проговаривает прямо:

• Последнее слово всегда за оператором. Автоматическое измерение проверяется и при необходимости правится вручную.
• «Не сработало» ≠ «сломалось». Если алгоритм отказался измерять, чаще всего это значит, что полученный срез не отвечает критериям, при которых измерение допустимо. По сути, ИИ здесь работает контролем качества среза — и это, пожалуй, полезнее самого измерения.

Как это ложится на скрининг: маршрут 19 недель

Практическая часть шла на пациентке в 19 недель и 2 дня, на Samsung W10 с конвексным датчиком CA3-10A (3–10 МГц). В акушерстве правило простое: берём максимально высокочастотный датчик из тех, что дают нужную глубину, — при доступной альтернативе CA2-9A и объёмном CV1-8A.

Перед первым касанием — данные пациентки: дата последней менструации и предполагаемая дата родов, чтобы система точно знала гестационный срок и считала перцентили от него. Дальше стоит один раз внимательно прочитать информационную строку в левом верхнем углу — там пресет, датчик, динамический диапазон, частота, глубина и частота кадров. Это ваша приборная панель на всё исследование.

Порядок осмотра в демонстрации:

1. Шейка матки и нижний сегмент трансабдоминально: цервикальный канал, внутренний зев, предлежание плода.
2. Плацента: расширить угол сканирования, чтобы уместить её целиком; оценить край относительно внутреннего зева, локализацию, структуру.
3. Место прикрепления пуповины — в 2D, затем подтверждение в ЦДК (энергетический допплер высокого разрешения с кодированием направления — S-Flow) и в LumiFlow; при переходе на низкоскоростной режим прорисовываются сосуды самой плаценты.
4. Околоплодные воды — максимальный вертикальный карман или индекс амниотической жидкости.
5. Головной мозг — три аксиальных сечения: трансцеребеллярное (поперечник мозжечка, задняя черепная ямка), трансвентрикулярное (форма и содержимое бокового желудочка, сосудистое сплетение, кортикальное развитие — в 19 недель уже формируется островок; измерение бокового желудочка), трансталамическое (таламусы, срединные структуры, полость прозрачной перегородки, третий желудочек). При подозрении на изменения ЦНС исследование продолжают в коронарных, сагиттальных и парасагиттальных плоскостях.
6. Лицо — орбиты и хрусталики, верхняя и нижняя губа, кончик носа.
7. Конечности — три сегмента на каждой, две кости на предплечье и голени, кисти и стопы, положение стопы к голени и мышечный тонус.
8. Живот и малый таз — почки с обеих сторон от позвоночника (аксиально, при возможности коронарно), кишечник, доля печени, жёлчный пузырь, мочевой пузырь с двумя пупочными артериями, инсерция пуповины в переднюю брюшную стенку без петель кишечника.
9. Позвоночник — сагиттально по всей длине, затем поворот датчика на 90° и аксиальные срезы; отдельно — терминальный отдел спинного мозга, конус на уровне L2–L3.
10. Сердце — со сменой пресета: угол сканирования сужается, глубина перестраивается под частоту кадров. Висцеральный ситус (латеральность по метке датчика, желудок слева, аорта перед позвоночником слева от средней линии, нижняя полая вена справа и кпереди) → четырёхкамерный срез → лёгочные вены → выводные отделы обоих желудочков с септально-аортальным продолжением → три сосуда и трахея → срезы желудочков по короткой оси → дуга аорты и артериальный проток → венозный проток.

Отдельно — приём с неудобным положением плода. Когда картинка не даёт уверенности по сердечным структурам, лектор не приглашает пациентку повторно сразу: уходит на другую систему — например, идёт смотреть позвоночник — и возвращается через пару минут. В этом сроке плод подвижен, и в демонстрации ровно так и вышло: пока смотрели позвоночник, плод развернулся, и апикальная четырёхкамерная позиция стала идеальной.

Пара ориентиров из той же части, которые полезно держать в голове:

• Четырёхкамерный срез считается корректным, когда с каждой стороны видно по полному ребру — это гарантия истинно аксиального сечения.
• Тимус ищется «техникой коробочки»: сзади его ограничивает левая брахиоцефальная вена, по краям — внутренние грудные (маммарные) артерии, отходящие от подключичных. Ткань внутри этих границ и есть тимус; в энергетическом допплере рамка видна отчётливо.
• Косой срез через дугу аорты и дугу артериального протока одновременно выручает при подозрении на коарктацию, когда широкий проток мешает найти дугу аорты.

Скрининг и фетальная эхокардиография — разные исследования

Разграничение, на котором лектор настаивает отдельно. Скрининговое исследование проводится всем пациенткам в 18–22 недели, чаще на уровне женской консультации, и опирается на B-режим: сечение на уровне верхней трети живота для висцерального ситуса, четырёхкамерный срез, проекции выводных отделов левого и правого желудочков, срез через три сосуда и трахею. Именно поэтому настройки B-режима на этом уровне критичны — цветового допплера и экспертных режимов там может не быть вовсе.

Фетальная эхокардиография — диагностический тест, который выполняется по показаниям (положительный скрининг, высокий риск кардиальной патологии) в сроке 20–24 недели и уже в специализированном центре: расширенный набор проекций, ЦДК, импульсно-волновой и тканевой допплер, M-режим, STIC. Здесь важен нюанс регламентации: в США детальный стандарт выполнения фетальной эхокардиографии опубликован Американским институтом ультразвука в медицине (AIUM) много лет назад, в европейской литературе на момент лекции существовал только консенсус, а полноценного клинического руководства не было.

Документация: снимок без аннотации не считается

Требование AIUM, о котором в отечественной практике вспоминают редко: сохраняются не только кинопетли и статические изображения, но каждое изображение должно нести аннотацию — какой срез представлен и какие структуры визуализированы. Ручная подпись съедает время и удлиняет исследование, и здесь автоматическая разметка ViewAssist из «приятной опции» превращается в рабочий инструмент.

В демонстрации это выглядело так: получили срез висцерального ситуса → подписали предлежание («тазовое») → сохранили. Позже по архиву видно, на каком основании определена латеральность и оценено положение сердца. Как собирать архив, отчёты и выгрузку — в инструкции «Архив, отчёты и экспорт изображений (SonoView)».

Что крутить, когда картинка не устраивает

Что мешает	Что делать
Общий шум, «мыло», нечёткие границы	ClearVision (уровни 1–5) + MultiVision; проверить себя, отключив их на пару секунд
Тени от костей плода, поздний срок, высокий ИМТ	ShadowHDR; ниже частота датчика; фокус на уровень интереса или чуть глубже
Изображение слишком тёмное/светлое, нет времени крутить	QuickScan (Q-Scan) — усиление, динамический диапазон, КОЭ одним нажатием
Не хватает градаций в сложном случае	Цветовая карта вместо серой шкалы; своя карта сохраняется в пресет
Сердце плода: смазанное движение створок	Пресет сердца плода; уже угол, меньше глубина — растёт частота кадров (зернистость нормальна)
Слабый поток в лёгочных венах, сосудах плаценты	Режим низких скоростей; сузить окно ЦДК и угол сканирования; LumiFlow, при микроциркуляции — MV-Flow
Алиасинг на клапанах, регургитация не отображается	Режим высоких скоростей; поднять шкалу (при выраженной регургитации — до 4 м/с)
Тёмная зона у базовой линии на спектре	Снизить или отключить стеночный фильтр; подобрать скорость развёртки (быстрее — через QuickScan)
Ложный реверс a-волны в венозном протоке	Перейти в сагиттальное сечение, развести потоки венозного протока и печёночной вены
Плод в неудобном положении	Уйти на другую анатомическую систему и вернуться через 2–3 минуты — вместо повторного визита

Коротко

• B-режим собирают три независимые регулировки: MultiVision (компаундинг, три уровня), ClearVision (спекл, пять уровней), ShadowHDR (тени от костных структур).
• Периодически отключайте обработку: так видно, что она даёт и где вы переслащиваете картинку.
• Зернистость после перехода на пресет сердца плода — плата за частоту кадров, а не ухудшение.
• ЦДК настраивается под скорость потока: high — клапаны, low — лёгочные вены и сосуды плаценты; окно и угол сужаем.
• LumiFlow даёт объём и убирает подтекание, MV-Flow показывает микроциркуляцию — печень плода, плацента, перикаллёзная артерия.
• В спектре три частые ошибки: высокий стеночный фильтр, неподходящая шкала и венозный проток не в сагиттальном срезе.
• ИИ-модули (BiometryAssist, ViewAssist, фетальный HeartAssist) берут рутину: измерения, аннотации, Z-баллы. Отказ алгоритма измерять — сигнал о качестве среза.
• Скрининг 18–22 недель и фетальная эхокардиография 20–24 недель по показаниям — разные исследования с разными протоколами.
• Каждое сохранённое изображение должно нести аннотацию среза и структур.

Смотреть вебинар целиком

Полная лекция с эхограммами и клиническими наблюдениями — в записи вебинара «Современные технологии и оптимизация изображений, в том числе с использованием ИИ». Практическая часть на пациентке, где всё показано у аппарата, — мастер-класс «Подход к оценке анатомии плода во II триместре на Samsung W10».

Автор материала — Синьковская Елена Сергеевна: регалии и другие её лекции собраны на странице эксперта, в том числе «Технологии Samsung для исследования ЦНС плода» и «Фетальная медицина нового поколения: инновации Samsung Z20». Порядок осмотра на более раннем сроке — в статье «Анатомия плода в 11–14 недель». Пошаговая настройка изображения у сканера — в инструкции «Оптимизация изображения: 2D, ЦДК и спектральный допплер».