Ultraskaņas elastogrāfija

1. attēls. Deformācijas elastogrāfijā tiek mērīta audu nobīde, kas rodas sākotnējā kompresijas spēka rezultātā. Mīkstos audos nobīde ir lielāka, salīdzinot ar cietiem (blīviem) audiem (1)
2. attēls. Echosens aplikators, kas sastāv no virzuļa, ieskaitot viena elementa ultraskaņas devēju (2)
3. attēls. Bīdes viļņa elastogrāfijā tiek mērīts šķērsvirzienā orientēto bīdes viļņu ātrums. Cietos (blīvos) audos bīdes viļņi izplatās ātrāk, nekā mīkstos audos (1)

 

Ultraskaņas elastogrāfija ir neinvazīva attēlveidošanas metode, ko pielieto, lai noteiktu relatīvo audu saspiežamību vai deformāciju, pielietojot noteiktu spēku.

 

Klīniskajā praksē pamatā tiek lietotas divas galvenās elastogrāfijas formas:

  • Kvazistatiskā jeb deformācijas elastogrāfija (SE - strain elastography)
  • Bīdes viļņa elastogrāfija (SWE – shear wave elastography).

Kvazistatiskā jeb deformācijas elastogrāfija (SE - strain elastography)

Audu deformācija tiek panākta ārēji - palpējot ar ultrasonogrāfijas zondi, vai iekšēji – izmantojot endogēnus fizioloģiskus procesus kā kardiovaskulārās sistēmas kustības (skat. 1. attēlu). Iegūtie dati var tikt atspoguļoti attēla veidā (kodēts pelēkā vai krāsu skalā), lai parādītu audu deformācijas struktūru, kas ir apgriezti saistīta ar audu blīvumu un ir izvērtējama subjektīvi. Parasti deformācijas plus vai mīnuss zīme tiek atmesta (t.i. vai audi dotajā virzienā izplešas vai saraujas), taču ir gadījumi, kad zīme tiek ievērota un to izmanto ehokardiogrāfijā uz kuņģa-zarnu trakta izmeklēšanā. Šie attēli ir daļēji kvantitatīvi un neatspoguļo elastību tiešā veidā, kam pamatā ir tehniski iemesli, galvenokārt, grūtības izmērīt slodzes apjomu audos, kuru virsma ir pakļauta spēkam. Tomēr uz ekrāna ir iespējams iezīmēt interesējošos reģionus mērķa zonās un blakus esošajās atskaites zonās (ja ir iespējams atrast neizmainītus atskaites audus, kas visdrīzāk ir pakļauti tādam pašam spēkam kā mērķa zonas) un aprēķināt attiecību, lai varētu veikt daļēji kvantitatīvai analīzi.

 

Bīdes viļņa elastogrāfija (SWE – shear wave elastography)

Bīdes viļņiem ir līdzīgas īpašības ar ultraskaņas viļņiem, kas tiek izmantoti konvencionālajā ultrasonogrāfijā - abi ir ir mehāniski viļņi, ko vada mīkstie audi, taču ir arī būtiskas atšķirības. Bīdes viļņi ir šķērsvirziena (t.i., daļiņu kustība ir perpendikulāra viļņa izplatīšanās virzienam, līdzīgi kā viļņojas ūdens virsma), tos strauji novājina audi, tie izplatās daudz lēnāk (no 1 līdz 10 m/s) un tos nevada zemas viskozitātes šķidrumi (skat. 3. attēlu). To ātrums ir cieši saistīts ar Junga (Young’s) elastības moduli un pastāv vienkārša pārveidošanas formula starp cs (bīdes viļņa ātrumu) un (Junga moduli). Bīdes viļņus rada jebkura mehāniska kustība un tie rodas dabīgi pie muskuļu kustībām, kā arī tos inducē ultraskaņas sistēmas, ar kurām var aprēķināt to ātrumu.

 

Bīdes viļņa elastogrāfijas veids, kas ir piemērots aknu fibrozes izvērtēšanai ir pārejošā elastogrāfija (TE – transient elastography). Interkostālajā apvidū tiek pozicionēta ultraskaņas zonde, kuras galā ir uzmontēts mehānisks vārstulis kopā ar viena elementa ultraskaņas devēju, kas rada vieglus grūdienus uz ādas virsmas (skat. 2. attēlu). Bīdes vilnis aknu parenhīmā virzās ultraskaņas virzienā un tā ātrums tiek mērīts veidā, kas līdzīgs M-režīmam.

Noderīgs veids, kā radīt bīdes viļņus, ir akustiskā starojuma spēka pielietošana – minimālās nobīdes mīkstajos audos rada bīdes viļņus, kas izplatās sānu virzienā projām no „grūdošā“ ultraskaņas kūļa. Lai gan šādā veidā radīto bīdes viļņu amplitūda ir niecīga (dažu mikronu nobīde), tos var uztvert ar konvencionālo ultrasonogrāfiju, izmantojot sekošanas algoritmus. Akustiskā starojuma spēka impulss (ARFI – acoustic radiation force impulse) var tikt izmantots, lai radītu bīdes viļņa pulsu, kur ar labu telpisku izšķirtspēju ir iespējams mērīt tā lokālo ātrumu.

 

Bīdes viļņa elastogrāfijas ātruma mērījums var tikt attēlots trīs veidos:

1.     Audos tiek izveidots neliels mērījuma rāmis (parasti 5x10 mm), kurā var nolasīt bīdes viļņa ātrumu. Šo metodi var uzskatīt par punkta bīdes viļņa elastogrāfiju (pSWE – point shear wave elastography).


2.     Šis veids ir paplašināts ar neskaitāmiem secīgiem grūšanas un mērījuma punktiem tā, katrs statiskais bīdes viļņa elastogrāfijas attēls veido bīdes viļņa ātrumu krāsās kodētu karti (2D-SWE), kas ir kvantitatīva (var nolasīt interesējošā reģiona mērījumu).


3.     Bīdes viļņu elastogrāfija reālajā laikā (aptuveni 1 kadrs sekundē). Šim veidam ir nepieciešama specializēta ultra ātra ultrasonogrāfijas iekārta.

 

Audu elastība tiek mērīta Kpa vienībās. Cietos (blīvos) audos bīdes viļņi izplatās ātrāk, tāpēc tiem ir augstāka KPa vērtība, salīdzinot ar mīkstiem audiem (1).

Bīdes viļņu elastogrāfijas priekšrocības – tā ir kvantitatīva, kā arī tā ir mazāk atkarīga no operatora, jo bīdes viļņus rada iekārta (operatoram nav jākustina zonde).

 

Šobrīd ir pieejams vēl viens elastogrāfijas veids, kurā arī tiek izmantots ARFI, taču šeit tiek ignorēts jebkurš radītais bīdes vilnis, tā vietā tiek atspoguļota nobīdes amplitūda, kas veidojas grūšanas kūļa fokusa apkārtnē, un tā tiek izmantota kā aizstājējs priekš apgrieztā Junga moduļa. Šāda nobīde ilgst vien dažas milisekundes un, lai radītu kvalitatīvu statisku elastogrammu, attēls ir jāveido lēni no neskaitāmām grūšanas fokusa pozīcijām.

Praktiska problēma, kas vēljoprojām nav atrisināta, ir dažādās krāsu skalas, kā arī lietotie skalu virzieni (vai blīvāki audi ir kodēti kā zili vai sarkani, kā arī vai mīksti audi ir lokalizēti skalas augšpusē vai lejā).

Daudz detalizētāku informāciju par elastogrāfijas fizikālo pamatu, tehniskajām īpašībām un katras metodes artefaktiem var izlasīt EFSUMB izdoto ultrasonogrāfijas elastogrāfijas klīniskā pielietojuma vadlīniju un ietiekumu 1. daļā – pamatprincipi un tehnoloģija (2).

 

Vadlīniju tulkojumu latviešu valodā var lejuplādēt sadaļā Dokumenti - Vadlīnijas.

 

Izmantotā literatūra

1. Online CME: Breast Elastography [Internet]. [cited 2014 Mar 24]. Available from: https://iame.com/online/breast_elastography/content.php

2. Bamber J, Cosgrove D, Dietrich CF, Fromageau J, Bojunga J, Calliada F, et al. EFSUMB guidelines and recommendations on the clinical use of ultrasound elastography. Part 1: Basic principles and technology. Ultraschall Med Stuttg Ger 1980. 2013 Apr;34(2):169–84.