Дорогие специалисты ультразвуковой диагностики! Ultrasound Club представляет шестую в серии статью по практическому ультразвуку доктора Джейсона Бернхольца, одного из пионеров данного метода визуализации.
«Пальпация на стероидах». Этим словосочетанием описал эластографию несколько лет назад доктор Брайан Гарра в своем интервью для портала ReachMD в рамках серии, посвященной достижениям в медицинской визуализации. Это действительно великолепное выражение, понятное любому, кто когда-нибудь пытался овладеть искусством физикальной диагностики.
Тогда я сожалел, что не додумался до него сам. Сейчас, когда я проработал с ультразвуковой эластографией в реальном времени уже несколько лет, я считаю, что это броское выражение может ограничивать понимание и использование данного метода.
Самая ранняя форма эластографии, доступная на коммерческом УЗ оборудовании, требовала компрессии (ритмичного нажатия) датчиком на ткани, после чего программное обеспечение совмещало несколько кадров и кодировало цветом распределение деформации тканей. Разработка концепции и начальная работа были проведены доктором Джонатаном Офиром и его коллегами (Ultrasonic Imaging, April 1991, Vol. 13:2, pp. 111-134). Идея была в том, чтобы выявлять нечто несмещаемое/несжимаемое, например жесткий поверхностный лимфатический узел с инфильтрацией вокруг, «зафиксированный» на месте. Этот метод на самом деле больше представлял собой выявление «зафиксированной» ткани, чем карту характеристик эластичности тканевого поля.
Данная форма эластографии имеет существенные ограничения, и огромный объем проделанной клинической работы – абсолютная заслуга сторонников метода. Начнем с того, что метод этот неоткалиброванный, нестандантизированный, качественный и субъективный. Он может применяться только поверхностно, данные относительные, а не абсолютные, а это значит, что все зависит от относительных значений «мишени» (например патологического образования) и окружающей ее ткани. Данные метод не подходит для определения диффузных изменений в тканевом поле, например для выявления или оценки фиброза/цирроза печени**.
Работа в во многом сосредоточена на крупных поверхностных опухолях молочной железы, где существуют четкие физические различия между злокачественными образованиями и окружающими нормальными тканями (жировая, железистая) молочной железы.
Я никогда особо не интересовался этой формой эластографии, потому что считаю, что она не добавляет ничего к просто непрерывному наблюдению за образованием во время выполнения какого-либо исследования. В былые времена одной из хитростей ультразвуковой визуализации было наблюдение за печенью, когда пациент делает сильный вдох: печень «желейная» или твердая? Что касается мягкости, здесь важно сжатие (деформация), а не фиксация. Примером служит размягчение шейки матки перед ее утоньшением, самый ранний индикатор риска преждевременных родов.
До интервью для ReachMD Брайан Гарра, доктор Джонатан Офир и другие сообщили о потенциале визуализации деформации для дифференциации доброкачественных и злокачественных опухолей молочной железы (Physics in Medicine and Biology, September 7, 2008, Vol. 53:17, pp. 4809-4823). Данная форма эластографии пытается адаптировать метод магнитно-резонансной эластографии середины 1990-х и основывается на работе Найтингейла и коллег, представленной в 2001 году и отрецензированной в 2011 году (Current Medical Imaging Reviews, November 1, 2011, Vol. 7:4, pp. 328-339).
Данный метод называется визуализацией с усиленным акустическим импульсом****. Датчик генерирует силовой импульс, в фокальной точке давления определяются мельчайшие смещения ткани вдоль оси луча. Далее рассчитывается модуль деформации. Более жесткие участки смещаются меньше, более мягкие – больше. Поскольку этот метод еще не одобрен Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA), опыта работы с ним у меня нет.
Однако в своей клинической практике мне посчастливилось использовать другой подход, называемый эластографией сдвиговой волны, и я продолжаю оценивать новые аспекты его применения во время стандартного УЗ сканирования.
Ультразвуковую эластографию сдвиговой волны можно объяснить на примере землетрясения. Это также правильно с исторической точки зрения, поскольку сейсмология стала основополагающей дисциплиной в анализе вибрационной волны. Механическое явление землетрясения создает ударную волну, которая распространяется через землю. Сейсмологи называют ее Р-волной (первичная или плоская волна). Эта волна продольная, точно так же, как импульсы, используемые для ультразвуковой визуализации. Такие волны распространяются за счет сжатия и расширения среды вдоль и параллельно направлению волны.
Через довольно длительный промежуток времени сейсмографы вблизи эпицентра зафиксируют вторичную или S-волну. Такие волны распространяются намного медленнее, чем P-волны, их частота существенно ниже (больше длина волны). Эти волны поперечные, распространяются они за счет сжатия и расширения среды перпендикулярно направлению волны. Они также называются сдвиговыми волнами или волнами упругой деформации.
Плоские волны могут генерировать сдвиговые волны путем модальной конверсии. Это лежит в основе многих неразрушающих тестов на обнаружение дефектов произведенных материалов, но игнорируется в клиническом ультразвуке, поскольку такие низкоэнергетические явления не влияют на традиционное формирование ультразвукового изображения.
Возможность и фактическая польза эластографии сдвиговой волны обусловлена двумя факторами. Во-первых, кратковременные акустические высокочастотные импульсы определённой формы в низком диапазоне МГц создают поляризованные вторичные сдвиговые волны в тканях организма. Во-вторых, быстрые плоские волны (подобные волнам при визуализации в В-режиме) можно использовать для активации более медленных вторичных поперечных волн. Это осуществляется в реальном времени с помощью высокоскоростных методов ультразвука четвертого поколения, описанного в одной из моих предыдущих статей для AuntMinnie.com.
Высокоскоростная визуализация с использованием плоской волны выявляет мельчайшие изменения ткани по мере движения фронта поперечной волны через область интереса****. Скорость движения фронта вторичной поперечной волны через ткань прямо связана с эластичностью. В результате при выборе области интереса в поле визуализации мы получаем изображение в В-режиме с одновременным наложением кодированной цветом карты эластичности/жесткости.
Измерение эластичности абсолютное, а не относительное, поэтому этот метод можно применять к локальным проявлениям заболеваний, таким как опухолевые образования, а также для характеризации атеросклеротических бляшек, выявления диффузных изменений паренхимы или даже изменений состояния тканей, например мышца в состоянии покоя или сокращения. В США этот метод разрешен к использованию как полуколичественный, тем не менее, неотъемлемой его частью является количественное определение эластичности, которое применяют в Европе и Азии.
Эластография сдвиговой волны берет свое начало в работах Финка, Тантера, Беркоффа и других (Journal of the Acoustical Society of America, December 2007, Vol. 122:6, pp. 3211-3219). Профессор Матиас Финк, директор Института Ланжевена Высшей школы промышленной физики и химии Парижа, использует термин «мультимодальная визуализация», которым обозначает создание одного изображения ткани путем комбинирования уникальной информации, полученной с помощью разных видов волн. Он называет эластографию сдвиговой волны сочетанием методов, благодаря которому к превосходному пространственному разрешению в В-режиме добавляется новый уровень контрастного разрешения, что позволяет видеть нечто, что нельзя увидеть, используя только один из методов. Эта технология – эквивалент составной «мультимодальной» визуализации.
Сдвиговые волны не проводятся через наполненные жидкостью полости в тканях. Кисты на таких эластограммах отображаются пустотами. Эластографию сдвиговой волны можно нестандартно применить, чтобы подтвердить, что жидкостная структура с большим уровнем «шума» (как вариант – густое жидкое содержимое) на самом деле представляет собой кисту, а наполненная несвернувшейся кровью эндометриома не является солидным образованием. Среди недостатков высокочастотной сверхчувствительной ультразвуковой визуализации – повышенный зернистый («спекл») шум, который очень сложно убрать, не потеряв детализации гипоэхогенных участков серошкальных изображений.
У большинства использование эластографии начинается с опухолей, в частности опухолей молочной и щитовидной желез. Считается, что если образование выглядит «подозрительно» в В-режиме и жесткое, это плохо. А если образование на вид «нормальное» и мягкое, то можно даже обойтись без биопсии. Как правило, объемные образования в молочной железе вызывают больше опасений, чем в щитовидной, где они преимущественно доброкачественные, а большая часть тех, которые оказались злокачественными, гистологически растут очень медленно.
Сложность состоит в том, что не все виды раков жесткие и, наоборот, некоторые мягкие образования на эластограммах кажутся жесткыми. Именно поэтому неверно рассматривать эластограммы как форму пальпации, где все сводится к обнаружению жесткой ткани. Другими словами, или эластограммы часто ошибочны или возможно мы картируем не жесткость, а что-то другое.
Когда я впервые услышал об этом явлении, я задумался, не связано ли оно с локальными изменениями температуры. Ведь метаболически активные опухоли, такие как рак молочной железы с тройным негативным фенотипом, окружены изолирующим жиром и обычно на несколько градусов теплее, чем ткань вокруг них.
Однако профессор Финк любезно убедил меня в том, что теоретически температура не является дифференциальным фактором для продольных и поперечных ультразвуковых волн, а также показал мне экспериментальные данные, демонстрирующие, что изменения эластичности требуют огромных температурных изменений (и денатурации белка) при термоабляции (Physics in Medicine and Biology, March 21, 2010, Vol. 55:6, pp. 1701-1718). Я устыдился, вспомнив, что Юнг, который ввел модуль эластичности Юнга, был врачом.
Ультразвуковая визуализация в целом основывается на картировании изменений эластичности. Основная детерминанта эластичности в тканях – коллаген, точнее количество, тип и расположение волокон коллагена. В пирамидках и коре тип и количество коллагена приблизительно одинаковы.
Произвольное расположение коллагена в коре и вертикальных колоннадах пирамид – структурный фактор, который обуславливает большинство различий (но не все) в серой шкале и различий в эластичности. Следует ожидать, что процессы с фиброзом (или склерозом) на эластограммах будут выглядеть жестче.
Основными детерминантами эластичности, которые картируются с помощью эластографии сдвиговой волны, по-видимому, являются плотность клеток, интерстициальное давление и фиброз. Если патологические образования гиперваскуляризированы, то повышенными будут как содержание коллагена в стенках сосудов, так и давление циркулирующей крови в ткани. Важно учитывать, что эти детерминанты эластичности клеточного уровня, а это ниже возможностей разрешения при визуализации в В-режиме. Можно предположить, что эластография сдвиговой волны имеет потенциал для выявления некоторых клеточных особенностей тканей.
Гомогенность и гетерогенность – классические характеристики ультразвуковых изображений. Возможно, в конечном итоге доработка этого признака и даже его количественная оценка станут самой важной практической ролью эластографии сдвиговой волны.
Сейчас давайте забудем о мозаичности печени у некоторых людей, следствием которой является «географическое» распределение жировых отложений в печени, и сосредоточимся на типичном пациенте с диффузной жировой инфильтрацией. Такая печень мягкая, при визуализации характеризуется повышенной эхогенностью без значимого затухания (скорость распространения звуковой волны здесь меньше нормальной). Действительно важно здесь выявление воспалительного компонента, прогрессирующего в фиброз.
То же самое касается перехода алкогольного, вирусного или хронического гепатита в цирроз. Главная особенность цирроза при визуализации – изменение эхоструктуры печени в В-режиме. Как вы могли предположить, эластография сдвиговой волны превосходно подходит для выявления перипортального фиброза даже на начальной стадии. Это становится одной из самых важных и надежных областей применения эластографии сдвиговой волны на практике, а также является темой опубликованных и готовящихся научных работ.
Я обычно использую эластографию сдвиговой волны так же, как допплер, т. е. в тех случаях, когда считаю, что она может мне помочь. Как и при использовании допплеровских режимов, все что нужно, это нажать кнопку на панели управления во время непрерывной визуализации в В-режиме. Если эластография поможет, это бесценно, если же она ничего не даст, то я потрачу лишь несколько дополнительных секунд на сканирование. При понимании детерминант эластичности тканей это поможет логично связывать признаки на изображениях с конкретной патологией. И наоборот, понимание патологии тканей предполагает ситуации, в которых эластография будет особенно информативной.
*Исключительно точка зрения автора
** Один из производителей (Hitachi) предлагает решение данной диагностической задачи c применением компрессионной эластографии и дополнительного специального программного обеспечения
*** Общепринятая международная аббревиатура данного типа соноэластографии – ARFI (acustic radiation force image)
**** Для формирования сдвиновых волн используется специфическая первичная плоская волна (форма конуса Маха), отличающаяся от стандартной при формирования только В-режима
Комментариев еще нет
0
1581
Если вы впервые на сайте, заполните, пожалуйста, регистрационную форму.
Главная
Новости
Аппараты УЗИ
Обучение
Блоги
Форум
О проекте
Пасенов Василий Гераклитович