Разработка способа оценки артефакта мерцания для диагностики мочевых камней на различных УЗ-сканерах

Введение. Сегодня ультразвуковое исследование (УЗИ) за счет целого ряда преимуществ перед другими диагностическими методами (небольшая стоимость, отсутствие ионизирующего излучения, возможность выполнения без ограничения по возрасту, полу, массе тела, наличия металлических предметов и др.) широко внедрено в клиническую практику. Однако точность в обнаружении мочевых камней в серошкальном режиме варьирует от 33 до 95% и зависит от опыта специалиста, выполняющего исследование, и качества УЗ-аппарата. Одним из способов повышения диагностической точности метода является обнаружение артефакта мерцания (АМ). Однако данные о его диагностической точности в выявлении камней мочевых путей также различаются (от 50% до 97%). Причиной этому являются методические особенности проведенных научных исследований, а также технические особенности, используемых в них УЗИ аппаратов, в некоторых из которых (аппараты 2000-2010 гг.) АМ программно выключен для улучшения визуализации сосудов. В некоторые аппараты, разработанные в последнее десятилетние, возможность получения АМ возвращена. Однако методики по выявлению АМ, оптимальных настроек режима цветового допплеровского картирования (ЦДК) для его лучшей визуализации не представлено. В связи с этим была проведена экспериментальная работа по разработке методики тестирования УЗ-аппарата на предмет определения возможности использования АМ. Материалы и методы. В 2023 году сотрудниками НИИ урологии и интервенционной радиологии им. Н.А. Лопаткина филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России и МГТУ им. Н.Э. Баумана проведена серия экспериментов и разработано устройство (фантом), позволяющее исследовать АМ в лабораторных условиях. Для тестирования устройства в процессе разработки использовались УЗИ-аппараты: Philips Affinity 70 и ALOKA Ultrosound F75. Для испытания рабочих свойств устройства проведена оценка возможности получения АМ на ряде УЗИ-сканеров: BK Specto 5000, Simens, Samsung RS65, Samsung Rs 85, Mindrey Kesona, Hitachi Arienta 750. В качестве исследуемого материала использовались фрагменты мочевых камней различного химического состава. Результаты. Разработано устройство, представляющее собой пластиковый контейнер 4*10*5 см., с толщиной боковых стенок 0,2 см. Внутрь устройства помещена подложка, сделанная из силикона на основе платины, размером 10*5*2 см. По центральной линии подложки на расстоянии 2 см друг от друга располагаются 3 углубления для фиксации конкремента диаметром <5 мм. Для предотвращения миграции УЗ-датчика во время исследования предусмотрена система фиксации в виде 2-х зажимов, расположенных в верхней части контейнера, соединенных друг-с другом посредством зубчатого соединения. АМ удалось зарегистрировать в области всех камней, в том числе и искусственно приготовленном из дигидрата сульфата кальция. Для визуализации определены оптимальные настройки режима цветного допплеровского картирования. АМ удалось определить во всех контактных средах, но наиболее точный и соответствующий контурам конкремента результат был получен при использовании геля для УЗИ. Заключение. Проведенная экспериментальная работа по визуализации АМ в лабораторных условиях показала, что получение АМ in-vitro при помощи разработанного нами устройства возможно. Разработанное устройство значительно упрощает настройку режима допплеровского картирования УЗИ-аппарата для лучшей визуализации АМ и позволяет легко оценить возможность использования АМ на конкретном УЗИ-сканере.

Introduction. Today, ultrasound examination (ultrasound), due to a number of advantages over other diagnostic methods (low cost, lack of ionizing radiation, the ability to perform without restrictions on age, gender, body weight, the presence of metal objects, etc.), is widely implemented in clinical practice. However, the accuracy in detecting urinary stones in the gray-scale mode varies from 33 to 95% and depends on the experience of the specialist performing the study and the quality of the ultrasound apparatus. One of the ways to increase the diagnostic accuracy of the method is to detect the twinkling artifact (TA). However, data on its diagnostic accuracy in detecting urinary tract stones also vary (from 50% to 97%). The reason for this is the methodological features of the conducted scientific research, as well as the technical features of the ultrasound devices used in them, in some of which (devices 2000-2010) the TA is programmatically turned off to improve vascular visualization. In some devices developed in the last decade, the possibility of obtaining AM has been returned. However, there are no methods for detecting TA, optimal settings of the Doppler mapping mode for better visualization. In this regard, experimental work was carried out to develop a methodology for testing the ultrasound device in order to determine the possibility of using AM. Materials and methods. In 2023, the staff of the Lopatkin Research Institute of Urology and Interventional Radiology a branch of the Federal State Budgetary Institution «NMIC of Radiology» of the Ministry of Health of the Russian Federation and the Bauman Institute conducted a series of experiments and developed a device (phantom) that allows AM to be studied in laboratory conditions. Ultrasonic devices were used to test the device during the development process: Philips Affinity 70 and ALOKA Ultrosound F75. To test the working properties of the device, an assessment was made of the possibility of obtaining AM on a number of ultrasonic scanners: BK Specto 5000, Simens, Samsung RS65, Samsung Rs 85, Mindrey Kesona, Hitachi Arienta 750. Fragments of urinary stones of various chemical compositions were used as the studied material. Results. A device has been developed, which is a plastic container 4*10*5 see, with a side wall thickness of 0.2 cm. A substrate made of platinum-based silicone is placed inside the device, the size of 10*5*2 cm. Along the central line of the substrate, at a distance of 2 cm from each other, there are 3 recesses for fixing the concretion, with a diameter of < 5 mm. To prevent the migration of the ultrasonic sensor during the study, a fixation system is provided in the form of 2 clamps located in the upper part of the container, connected to each other by means of a toothed connection. ТА was able to register in the area of all stones, including those artificially prepared from calcium sulfate dihydrate. The optimal settings of the color Doppler mapping mode have been determined for visualization. ТА was determined in all contact media, but the most accurate, corresponding to the contours of the concretion, was obtained using ultrasonic gel Conclusion. The conducted experimental work on ТА visualization in laboratory conditions has shown that it is possible to obtain AM in vitro using the device developed by us. The developed device greatly simplifies the configuration of the Doppler mapping mode of the ultrasound device for better visualization of ТА and makes it easy to assess the possibility of using ТА on a specific ultrasound scanner.