Основы количественной ультразвуковой визуализации мягких биологических тканей: руководство для радиологов и медицинских физиков

Количественная ультразвуковая диагностика (QUS) позволяет количественно оценивать взаимодействие ультразвука с биологическими тканями. Методы QUS выявляют фундаментальные физические свойства тканей, основанные на взаимодействии ультразвуковых волн с микроструктурой тканей. Они предоставляют количественные данные о свойствах, которые неразличимы на серошкальных изображениях в В-режиме, поскольку находятся ниже предела пространственного разрешения. Количественные данные могут представляться в виде единого показателя или параметрических карт, наложенных на изображения в В-режиме. В последнее время ведущие производители ультразвукового оборудования выпустили программные пакеты для оценки и визуализации тканей, измеряющие скорость звука, затухание и обратное рассеяние. Уже внедрённые и перспективные клинические применения пока немногочисленны: они включают стадирование фиброза печени, оценку степени стеатоза печени и характеристику рака молочной железы. В то же время большинство биологических тканей изучали экспериментальными методами QUS, и в научной литературе доступны наборы количественных данных. В этом учебном обзоре рассматривается применение QUS для характеристики мягких биологических тканей; особое внимание уделено изложению технических принципов для врачей и специализированным материалам по QUS для медицинских физиков. В отдельных подразделах, специально обозначенных как таковые, приводятся также подробные, но упрощённые технические описания. Для понимания методов QUS в статье рассматриваются типы ультразвуковых волн, основные принципы их распространения, формирование ультразвукового изображения, функция рассеяния точки, конструктивная и деструктивная интерференция волн, обработка радиочастотных данных и различные режимы визуализации. Для каждого основного метода QUS описаны его принцип, иллюстрации, клинические примеры, типичные сложности и перспективы.