Manual of 3D Echocardiography

ABSTRACT

The advent of three-dimensional echocardiography (3DE) represented a real breakthrough in cardiovascular ultrasound. Major advancements in computer and transducer technology allow to acquire 3D data sets with adequate spatial and temporal resolution for assessing the functional anatomy of cardiac structures in most of cardiac pathologies. Compared to conventional two-dimensional echocardiographic (2DE) imaging, 3DE allows the operator to visualize the cardiac structures from virtually any perspective, providing a more  anatomically sound and intuitive display, as well as an accurate quantitative evaluation of anatomy and function of heart valves . In addition, 3DE overcomes geometric assumptions and enables an accurate quantitative and reproducible evaluation of cardiac chambers , thus offering solid elements for patient management. Furthermore, 3DE is the only imaging technique based on volumetric scanning able to show moving structures in the beating heart, in contrast to cardiac magnetic resonance (CMR) or cardiac  computed tomography (CT), which are based on post-acquisition 3D reconstruction from multiple  tomographic images and displaying only 3D rendered snapshots.

INTRODUCTION

The backbone of current 3DE technology is the transducer. A conventional 2D phased array transducer is composed by 128 piezoelectric elements, electrically isolated from each other, arranged in a single row (Fig. 1.1, Left). Each ultrasound wave front is generated by firing individual elements in a specific sequence with a delay in phase with respect to the transmit initiation time. Each element adds and subtracts pulses in rder to generate a single ultrasound wave with a specific direction that constitutes a radially propagating scan line. Since the piezoelectric elements area arranged in a single row, the ultrasound beam can be steered in two dimensions – vertical (axial) and lateral (azimuthal) – while resolution in the z axis (elevation) is fixed by the thickness of the tomographic slice, which, in turn, is related to the vertical dimension of piezoelectric elements.  Modern 3DE matrix-array transducers are composed of about 3000 individually connected and simultaneously active (fully sampled) piezoelectric elements with operating frequencies ranging from 2 to 4 MHz and 5 to 7 MHz for transthoracic and transoesophageal transducers, respectively. To steer the  ultrasound beam in 3D, a 3D array of piezoelectric elements needs to be used in the probe, therefore piezoelectric elements are arranged in rows and columns to form of a rectangular grid (matrix configuration) within the transducer (Fig. 1.1, right upper panel).

چکیده

ظهور سه بعدی اکوکاردیوگرافی (3DE) یک پیشرفت واقعی در سونوگرافی قلبی عروقی بود. پیشرفت های عمده در تکنولوژی کامپیوتر و مبدل اجازه می دهد مجموعه داده های 3D با تفکیک مکانی و زمانی مناسب برای ارزیابی آناتومی عملکردی ساختارهای قلب در بسیاری از بیماری های قلبی. در مقایسه با تصویربرداری معمول دو بعدی اکوکاردیوگرافی (2DE)، 3DE به اپراتور اجازه می دهد تا ساختارهای قلب را از تقریبا هر دیدگاهی تجسم کند، نمایشگر آناتومیک صدا و بصری و همچنین ارزیابی کمی دقیق آناتومی و عملکرد دریچه های قلب را نشان می دهد. علاوه بر این، 3DE فرضیات هندسی را برطرف می کند و ارزیابی دقیق کمی و قابل تجدید پذیری از اتاق های قلب را امکان پذیر می سازد، بنابراین عناصر جامد برای مدیریت بیمار فراهم می شود. علاوه بر این، 3DE تنها تکنیک تصویربرداری بر اساس اسکن حجمی است که قادر به نشان دادن ساختارهای متحرک در قلب ضرب و شتم است، در مقایسه با رزونانس مغناطیسی قلبی (CMR) یا توموگرافی کامپیوتری قلب (CT)، که بر اساس بازسازی 3D بعدی از چندین تصاویر توموگرافی و نمایش فقط تصاویر فوری رندر شده است.

مقدمه

ستون فقرات تکنولوژی فعلی 3DE مبدل است. مبدل آرایه فاز 2D متعارف توسط 128 عنصر پیزوالکتریک ساخته شده است که به طور الکتریکی از یکدیگر جدا شده اند و در یک ردیف مرتب شده اند (شکل 1.1، چپ). هر جبهه اولتراسوند با شلیک عناصر فردی در یک دنباله خاص با تأخیر در مرحله با توجه به زمان شروع انتقال تولید می شود. هر عنصر، پالس ها را در rder می افزاید و آن را می دهد تا یک موج اولتراسوند را با یک جهت خاص ایجاد کند که یک خط اسکن رادایل پخش می کند. از آنجاییکه قسمت عناصر پیزوالکتریک در یک ردیف مرتب شده است، پرتو اولتراسوند را می توان در دو بعد – عمودی (محوری) و جانبی (azimuthal) هدایت کرد – در حالی که رزولوشن در محور z (ارتفاع) توسط ضخامت تکه تکه تونیک ثابت می شود، که به نوبه خود مربوط به ابعاد عمودی عناصر پیزوالکتریک است. مبدل های آرایه ماتریس 3DE مدرن شامل حدود 3000 عناصر پیزوالکتریک متصل به طور جداگانه و به طور همزمان فعال (به طور کامل نمونه) با فرکانس های عملیاتی در محدوده 2 تا 4 مگاهرتز و 5 تا 7 مگاهرتز برای مبدل های transtoreacic و transoeophageal تشکیل شده است. برای هدایت پرتو اولتراسوند در 3D، یک آرایه سه بعدی از عناصر پیزوالکتریک باید در پروب مورد استفاده قرار گیرد، بنابراین عناصر پیزوالکتریک در ردیف ها و ستون ها به شکل یک شبکه مستطیلی (پیکربندی ماتریسی) درون مبدل مرتب شده اند (شکل 1.1، سمت راست پانل فوقانی)

Year: 2016

Publisher: SPRINGER

By :  Eduardo Casas Rojo, Covadonga Fernandez-Golfin and José Luis Zamorano

File Information: English Language/ 279 Page / size: 8.36 MB

Download tutorial

سال : 1395

ناشر : SPRINGER

کاری از : ادواردو کاظاس روجو، کوادونگا فرناندز گولین و خوزه لوئیس زامورانو

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 279 صفحه / حجم : MB 8.36

لینک دانلود