When the first commercial 3D ultrasound device (Combison 330, Kretztechnik, Zipf,
Austria) became available in 1989 ([Fig. 1]) [1], no one could have predicted just how important 3D ultrasound would become. While
only the multiplanar mode with visualization of three orthogonal image planes was
initially available, various imaging modes have been developed in the last three decades
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11] allowing a wide range of imaging options in comparison to 2D ultrasound. Today,
anatomical structures can be visualized with almost photographic quality ([Fig. 2a, b]) [12]
[13]
[14]
[15]
[16]. The rapid advances in the field of computer technology and the design of special
3D probes have undoubtedly played an important role in this process [2]
[7]. However, all of these developments were only possible as a result of the vision
of individual ultrasound companies, the dedicated work of engineers, and the ongoing
collaboration between developers and users of 3D ultrasound in the clinical routine.
Fig. 1 First commercially available 3D ultrasound system in 1989: Combison 330 (Kretztechnik,
Austria).
Abb. 1 Erstes kommerziell erhältliches 3D-Ultraschallgerät, das 1989 auf den Markt kam:
Combison 330 (Kretztechnik, Österreich).
Fig. 2 Present quality of 3D images. a HDlive demonstration of a fetal face at 35 weeks of gestation. b HDlive demonstration of a cystic borderline tumor of the ovary with papillary projections
originating from the bottom of the inner wall of the cystic tumor.
Abb. 2 Heutige Qualität der 3D-Ultraschallbilder. a HDlive-Oberflächendemonstration eines fetalen Gesichts mit 35 Schwangerschaftswochen.
b HDlive-Oberflächendemonstration eines zystischen Borderline-Tumors des Ovars mit
papillären Wandstrukturen am Boden der Zystenwand.
Nonetheless, the diagnostic potential of 3D/4D ultrasound has still not yet been recognized
in many countries and the method is only used in prenatal imaging to produce nice
images of fetal faces or as baby TV for parents-to-be [17]
[18].
Of course, there is a learning curve involved in being able to effectively utilize
all that 3D ultrasound has to offer. Precise control of image planes, surface images
of outer and inner surfaces, transparent images, 3D display of vessels in fetuses
and tumors, the ability to perform virtual examination of stored volumes [7]
[11] not requiring the patient to be present, and loss-free long-term storage of volumes
[2]
[11] represent such major advantages that experienced ultrasound examiners can’t imagine
being without 3D ultrasound.
Of course, many diagnoses can also be made using 2D ultrasound. However, areas of
interest can only be visualized on individual image planes. In contrast, 3D ultrasound
offers not only simultaneous visualization of multiple image planes as in CT and MRI
but also the demonstration of reconstructed image planes that cannot be visualized
or can only be visualized less effectively with conventional 2D ultrasound. Moreover,
3D ultrasound allows the 3D display of structures that can be assessed more clearly
in rotation mode and using movable light sources [11]. 3D images are also easier for patients to understand than individual sectional
planes.
3D ultrasound also has major advantages for ultrasound training [7]
[11]. A volume containing a fetal abnormality or a tumor can be copied multiple times
and loaded on numerous external workstations. As a result, multiple examiners can
examine a volume with identical content at the same time.
Finally, stored volumes are also suitable for data transfer via the Internet in order
to obtain a second opinion from an expert. Telemedicine is important particularly
in countries without close access to a specialized center.
All in all, 3D ultrasound currently offers so many advantages that, apart from the
higher price of these ultrasound devices, it is difficult to understand why it is
often used only on a very basis.
The 3rd World Congress on 3D/4D Ultrasound in Gynecology and Obstetrics that was just held
March 21 – 23, 2019 in Dubrovnik, Croatia ([Fig. 3], [4]) showed that interest in 3D/4D ultrasound continues to increase. 80 presentations
by 42 speakers from around the world provided the participants from more than 50 countries
with a comprehensive overview of the current applications of 3D ultrasound in prenatal
and gynecological imaging as well as in breast imaging.
Fig. 3 Announcement of the 3rd World Congress on 3D Ultrasound in Obstetrics and Gynecology.
Abb. 3 Ankündigung des 3. Weltkongresses für 3D-Ultraschall in Gynäkologie und Geburtshilfe.
Fig. 4 Program cover of the 3rd World Congress on 3D/4D Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, March 21 – 23, 2019,
Dubrovnik, Croatia.
Abb. 4 Vorderseite des Programmheftes zum 3. Weltkongress für 3D/4D-Sonographie in Gynäkologie
und Geburtshilfe, der vom 21. bis zum 23.3.2019 in Dubrovnik, Kroatien, stattfand.
Cheaper ultrasound devices and faster matrix array probes as well as more intensive
training are needed to allow increased use of 3D/4D ultrasound in the daily routine
and to allow the technique to be able to be utilized to its fullest potential. Moreover,
standardization of image presentation [19] as well as of the nomenclature for the various imaging modes is needed [20]. Finally, the ability to exchange volumes between the different ultrasound companies
would be highly advantageous.
30-jähriges Ultraschalljubiläum: Klinischer Einsatz der 3D-Sonografie in Gynäkologie
und Geburtshilfe (1989 – 2019)
Als 1989 das erste kommerzielle 3D-Ultraschallgerät (Combison 330, Kretztechnik, Zipf,
Österreich) auf den Markt kam ([Abb. 1]) [1], konnte kaum jemand ahnen, dass sich die 3D-Sonografie zu einem solchen Erfolgskonzept
entwickeln würde. Während in der Anfangsphase nur der multiplanare Modus mit der Abbildung
der drei senkrecht aufeinander stehenden Bildebenen zur Verfügung stand, konnten im
Laufe der letzten drei Jahrzehnte unterschiedliche Darstellungsmodi entwickelt werden
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11], die im Vergleich zur 2D-Sonografie eine enorme Abbildungsvielfalt ermöglichen und
anatomische Strukturen heute in nahezu photografischer Abbildungsqualität zur Darstellung
bringen ([Abb. 2a, b]) [12]
[13]
[14]
[15]
[16]. Ohne Zweifel spielen dabei auch die rasanten Fortschritte in der Computertechnologie
und die Konstruktion spezieller 3D-Schallköpfe eine wichtige Rolle [2]
[7]. All diese Entwicklungen waren jedoch nur durch die Weitsicht einzelner Ultraschallfirmen,
dem engagierten Einsatz von Ingenieuren und der stetigen Interaktion zwischen Entwicklern
und 3D-Anwendern im klinischen Alltag möglich.
Dennoch wird nach wie vor in vielen Ländern das diagnostische Potential, das in der
3D/4D-Sonografie steckt, bislang immer noch nicht erkannt und das Verfahren lediglich
in der pränatalen Diagnostik zur Herstellung netter Gesichtsbilder des Ungeborenen
oder als Baby-TV für die werdenden Eltern verwendet [17]
[18].
Natürlich bedarf es einer Lernkurve, um das gesamte Potential der 3D-Sonografie ausnutzen
zu können. Die exakte Kontrolle der Bildebenen, die Oberflächendarstellung von äußeren
und inneren Oberflächen, die Transparenzdarstellungen, die räumliche Darstellung von
Gefäßen beim Feten und bei Tumoren, wie auch die Möglichkeit der virtuellen Untersuchung
von gespeicherten Volumina [7]
[11], bei der die Patientin nicht anwesend sein muss, und die verlustfreie Langzeitspeicherung
von Volumina [2]
[11], stellen dabei so große Vorteile dar, dass der erfahrene Ultraschalluntersucher
die 3D-Sonografie nicht mehr missen möchte.
Natürlich können auch viele Diagnosen mit Hilfe der 2D-Sonografie gestellt werden.
Die Darstellung von Auffälligkeiten gelingt allerdings immer nur in einzelnen Bildebenen.
Die 3D-Sonografie bietet hingegen nicht nur die gleichzeitige Darstellung mehrerer
Bildebenen wie beim CT und MRT, sondern auch die Demonstration von rekonstruierten
Bildebenen, die sich mit der herkömmlichen 2D-Sonografie nicht oder weniger gut darstellen
lassen. Hinzu kommt die räumliche Darstellung von Strukturen, die sich im Rotationsmodus
wie auch in der Anwendung von beweglichen Lichtquellen [11] noch deutlicher beurteilen lassen. Räumliche Bilder sind auch für die Patientinnen
wesentlich besser verständlich als einzelne Schnittebenen.
Für die sonografische Ausbildung bietet die 3D-Sonografie ebenfalls große Vorteile
[7]
[11]. Ein Volumen, in dem eine fetale Fehlbildung oder ein Tumor abgespeichert ist, kann
mehrmals kopiert und an mehreren externen Workstations geladen werden. Damit können
mehrere Untersucher ein Volumen mit identischem Inhalt gleichzeitig untersuchen.
Letztlich bieten sich gespeicherte Volumina auch noch für den Datentransfer via Internet
zu einem Zentrum an, um sich eine Zweitmeinung durch einen Experten einzuholen. Telemedizin
ist vor allem in Ländern, in denen ein weiterführendes Zentrum in großer Entfernung
liegt, von großer Bedeutung.
Alles in allem bietet die 3D-Sonografie heute so viele Vorteile, dass es – abgesehen
vom höheren Preis dieser Ultraschallgeräte – kaum nachvollziehbar ist, dass diese
Technik bei vielen nur in sehr begrenztem Umfang zum Einsatz kommt.
Der 3. Weltkongress über 3D/4D-Ultraschall in Gynäkologie und Geburtshilfe, der gerade
vom 21. – 23.3.2019 in Dubrovnik, Kroatien, stattgefunden hat ([Abb. 3], [4]), hat gezeigt, dass weiterhin ein wachsendes Interesse an der 3D/4D-Sonografie besteht.
Bei 80 Vorträgen von 42 Referenten aus der ganzen Welt konnten sich die Teilnehmer
aus mehr als 50 Ländern einen umfassenden Überblick über den aktuellen Einsatz der
3D-Sonografie in der pränatalen und gynäkologischen Diagnostik wie auch in der Mammadiagnostik
verschaffen.
Damit die 3D/4D-Sonografie in der täglichen Routine noch mehr angewandt wird und auch
das breite Spektrum dieser Technik voll genutzt werden kann, bedarf es zukünftig nicht
nur günstigerer Ultraschallgeräte und schneller Matrixsonden, sondern auch einer weiteren
intensiven Ausbildung. Anzustreben ist außerdem neben der einheitlichen Standardisierung
bei der Bilddarstellung [19] auch eine gemeinsame Nomenklatur für die unterschiedlichen Darstellungsmodi [20]. Letztlich wäre auch die Austauschbarkeit von Volumina zwischen den verschiedenen
Ultraschallfirmen von großem Nutzen.
Prof. Dr. Eberhard Merz
Prof. Dr. Rabih Chaoui
