Techniki elastograficzne w obrazowaniu sonograficznym (ultrasound elastography, USE) służą, jak mówi nazwa, ocenie elastyczności, a tym samym sztywności tkanek organizmu, które to właściwości zmieniają się w różnorodnych schorzeniach. Wynik pomiaru elastograficznego może być podawany w formie jakościowej, kodowanej w postaci kolorowej mapy, lub ilościowej, podawany w formie wartości liczbowej i/lub w postaci kolorowej mapy. Dostępnych jest kilka rodzajów technik elastograficznych opartych o dwa rodzaje zasad fizycznych:
I. Techniki oparte na odpowiedzi tkanki wobec zastosowanego impulsu mechanicznego w postaci ucisku (ang. compression) z zewnątrz lub z wewnątrz głowicy oceniające falę równoległą do impulsu; te rodzaje technik określa się jako strain imaging. W obrębie tej podstawy fizycznej wyróżnia się następujące techniki:
1/ Strain elastography (SE) jest przykładem techniki, w której impuls mechaniczny pochodzi od manualnego ruchu głowicy (szybkiego acz delikatnego ucisku) lub od fizjologicznych ruchów tkanek organizmu (tętnienia, ruchy oddechowe). Pierwsza opcja jest korzystniejsza do oceny tkanek płyciej położonych (np. tarczycy), a druga do położonych głębiej. Wyniki SE kodowane są w postaci mapy kolorów i stanowią ocenę jakościową. Przykładowe nazwy marek: ElastoScan, ElaXto.
2/ Acoustic radiation force impuls (ARFI) strain imaging. W tej technice impulsem jest impuls akustyczny wysyłany sprzętowo z samej głowicy. Przykładowe nazwy marek: Siemens Virtual Touch Imaging (VTI).
II. Techniki oparte o prędkość rozchodzenia się fali poprzecznej (ang. shear wave) pod wpływem zastosowania impulsu mechanicznego, które określa się jako shear wave imaging (SWI). Otóż im tkanka jest sztywniejsza tym szybsza jest prędkość rozchodzenia się fali. W obrębie tej metody wyróżnia się następujące techniki:
1/ 1D Transient elastography (1D-TE). W tej technice impuls mechaniczny stanowią wibracje. Jest to pierwsza z wprowadzonych do użycia technik SWI; oparta o obrazowanie podobne do trybu USG A; nie umożliwia dokładnego wyboru miejsca oceny miąższu wątroby. Poprawny sposób użycia tej metody polega na zebraniu co najmniej 10 ważnych pomiarów, które muszą stanowić co najmniej 60% wszystkich wykonanych prób pomiarowych, a wskaźnik IQR (interquartile range) odpowiadający rozrzutowi uzyskanych wartości winien mieścić się <30%. Przykładowa nazwa marki: FibroScan.
2/ Point shear wave elastography (pSWE). W tej technice impulsem mechanicznym są akustyczne fale ultradźwiękowe. W związku z możliwością nałożenia punktu pomiaru na obraz USG w trybie obrazowania B w metodzie tej możliwy jest wizualny wybór konkretnego miejsca pomiaru, tj. optymalnie w obrębie jednorodnej tkanki narządu; z tego względu metoda ta jest dokładniejsza w porównaniu do 1D-TE.
3/ 2D shear wave elastography (2D-SWE) jest rozwinięciem metody pSWE. W tej technice impulsem mechanicznym również są akustyczne fale ultradźwiękowe. W związku z jednoczasowym uzyskiwaniem obrazu w trybie B, podobnie jak w metodzie wcześniej opisanej, możliwy jest wybór konkretnego miejsca pomiaru w miąższu badanego narządu. Dodatkowo w metodzie 2D-SWE uzyskuje się mapę kodowaną kolorem odpowiadającą mnogim punktom pomiaru, które następnie w post-processingu można wybierać w celu uzyskania dokładniejszego i bardziej wiarygodnego wyniku. Podsumowując, w technice 2D-SWE operator może ustawić bramki pomiaru (ROI) w oparciu o obraz anatomiczny oraz mapę sztywności. Przykładowa nazwa marki: Shear Wale Elastography by SuperSonic Imagine (SSI).
Wyniki ilościowych pomiarów elastograficznych podaje się w postaci mediany pomiarów wyrażonych w jednostkach m/s lub kPa; im wartości są wyższe tym wyższa jest sztywność tkanki. Z kolei wyrażonym w procentach wskaźnikiem określającym jakość pobrania przez operatora mnogich pomiarów elastograficznych jest IQR (interquartile range); im wyższa jego wartość tym większa jest rozbieżność poszczególnych wartości pobranych próbek, czyli mniejsza dokładność badania.
Elastografię wykorzystuje się zarówno do oceny tkanek narządowych, jak i różnorodnych zmian ogniskowych. Przykładowo tkanka wątroby uzyskuje wyższą sztywność w przebiegu takich procesów jak stan zapalny, zwłóknienie wątroby, czy niewydolność prawokomorowa serca. Z kolei zmiany onkologiczne, w obrębie których dochodzi do szybkiej proliferacji komórek lub które podlegają nasilonej reakcji desmoplastycznej albo zwłóknieniu również będą cechować się wyższą sztywnością. Podobnie zmiany torbielowate lub inne ogniskowe o wysokiej zawartości wody będą mieć wysoką sztywność.
Ograniczenia zaawansowanych technik elastograficznych, na których się skupiamy w niniejszym artykule, są podobne jak w przypadku konwencjonalnego badania ultrasonograficznego. Na możliwość uzyskania wiarygodnych pomiarów oraz na ich jakość wpływ mają przykładowo: konstytucjonalna budowa danego pacjenta, cienie akustyczne, atenuacje sąsiadujących tkanek, zafałszowania pochodzące z sąsiadujących struktur, artefakty rewerberacyjne czy artefakty tętnienia.
W przypadku najczęściej badanego narządu, jakim jest wątroba, trudności w uzyskaniu optymalnego pomiaru pojawiają się w przypadku wątroby wysokopołożonej oraz małej, gdyż utrudnionym jest wtedy uzyskanie obrazu odpowiednio dużego, jednorodnego obszaru miąższu oraz w wystarczającej odległości od struktur będących źródłem artefaktów jakimi są np. naczynia, żebra, tłuszcz, czy mięśnie.
Należy również pamiętać, iż badania USE, podobnie jak USG, mogą mieć cechy „user-dependant”. Ponadto poszczególne komercyjnie dostępne systemy od różnych producentów mogą się różnić pomiędzy sobą; obecnie brak jest uniformizacji pomiędzy poszczególnymi systemami.
Jak każda metoda sonograficzna również i techniki elastograficzne nie są pozbawione artefaktów, które to są zakłóceniami wynikającymi z oddziaływania fali akustycznej z ośrodkami, przez które ona przechodzi, a które to zakłócenia powodują przesłonięcie struktury istniejącej lub pojawienie się w obrazie USG elementu fizycznie nieistniejącego. Artefakty elastografii SWE można podzielić na te wyrażające się brakiem sygnału lub obecnością sygnału zafałszowanego.
I. Przykładami pierwszej grupy są:
1/ Artefakt cienia powstający w wyniku braku penetracji fali akustycznej przez obiekt wskutek jej odbicia lub całkowitej absorpcji; za obiektem tworzy się wtedy cień. Artefakty cienia powstają za np. żebrem, płucem, czy gęstą tkanką. W obszarze cienia nie ma możliwości pobrania danych pomiarowych.
2/ Artefakt atenuacji jest związany z nadmiernym wygaszaniem energii akustycznej w tkankach, np. przy otyłości podskórnej, czy w znacznie stłuszczonej wątrobie. Efektem jest istotne obniżenie energii ultradźwięków docierających do obszaru zainteresowania oraz powracających do głowicy; przez to sygnał powrotny staje się zbyt słaby, aby aparat mógł go odczytać.
II. Przykłady drugiej grupy:
1/ Artefakt rewerberacji torebki wątroby (ang. liver capsule reverberation artifact) i podobne. W pobliżu torebki wątroby, jak i innych szerokich powierzchni, powstają zwykle rewerberacje akustyczne, które mogą fałszywie zawyżać wartości sztywności tkanki wątrobowej. W obrazowaniu 2D-SWE artefakt ten uwidacznia się jako występujący na obwodzie i tuż pod torebką wątroby, zwykle jednolity i kodowany na czerwono, równoległy do zarysu narządu obszar fałszywie zawyżonej sztywności. W celu uniknięcia tego artefaktu pomiary należy wykonywać na odpowiedniej głębokości narządu z dala od jej zewnętrznego zarysu i pod kontrolą mapy koloru.
2/ Artefakty zielonkawe wzmocnienia (ang. teal artifacts) / artefakty ze struktur rurowatych poza płaszczyzna obrazu. Propagacja fali poprzecznej postępuje prostopadle do impulsu akustycznego we wszystkich kierunkach; z tego powodu w płaszczyźnie obrazowania mogą ujawnić się artefakty pochodzące z rurowatych naczyń krwionośnych lub dróg żółciowych pozostających poza płaszczyzną obrazu. Na ekranie mają one postać zielonkawo-żółtawych plamek, które mogą zlewać się w dłuższe linie. Artefakty te występują w p-SWE oraz 2D-SWE, lecz zidentyfikować je można naocznie jedynie w metodzie kodowanej kolorem, czyli 2D-SWE. W celu uniknięcia opisywanych tu artefaktów bramkę pomiarową należy ustawiać z dala od naczyń wewnątrzwątrobowych, w obrębie jednolitego miąższu wątroby i jednolitego / dominującego koloru w bramce koloru.
3/ Artefakty ruchu i tętnienia (ang. motion and pulsatile artifacts). Artefakty te mogą pochodzić z różnorodnych źródeł takich jak ruchy ciała, praca serca, ruchy oddechowe, czy perystaltyczne, a powodować mogą przeszacowanie sztywności tkanki. W przypadku badania wątroby w celu ich uniknięcia badanie przeprowadza się z dala od jelit i serca, w obrębie prawego płata wątroby oraz na spokojnym lub wstrzymanym oddechu.
4/ Artefakty szumu (ang. noise artifacts) są związane z rejestracją nadmiaru sygnału.
Ocena miąższu wątroby w elastografii. Wśród licznych aplikacji USE ocena miąższu wątroby pod kątem zwłóknienia w jej chorobach przewlekłych jest jednym z najczęstszych i najważniejszych zastosowań metod elastograficznych o typie oceny ilościowej.
Otóż dokładne określenie stopnia zaawansowania zwłóknienia wątroby ma istotne znaczenie przy zaleceniach terapeutycznych, np. w przebiegu infekcji HBV i HCV. Metodą referencyjną oceny stopnia zwłóknienia wątroby jest biopsja narządowa z podaniem wyniku w histologicznej skali METAVIR, gdzie F0 oznacza prawidłowy obraz histopatologiczny miąższu, F1 minimalne zwłóknienie, F2 znaczne zwłóknienie; F3 zaawansowane zwłóknienie, a F4 marskość. Biopsja wątroby jednakże jako metoda inwazyjna ma swoje wady w postaci potencjalnych poważnych powikłań (np. krwiak, krwawienie do dróg żółciowych, zapalenie otrzewnej, zakażenie, posocznica, hemothorax). Poza tym próbka biopsyjna reprezentuje jedynie drobny ułamek całości objętości miąższu wątroby.
Z tego względu do określenia zwłóknienia wątroby poprzez ocenę jej sztywności obecnie częściej wykorzystuje się nieinwazyjne metody elastograficzne, wśród których najdokładniejszą jest 2D-SWE. Należy jednakże mieć na uwadze, iż ocena miąższu wątroby w technikach 2D-SWE nie jest jeszcze ostatecznie wystandaryzowana, a jednostkowe wartości odcięcia odpowiadające poszczególnym stadiom zwłóknienia mogą się różnić pomiędzy poszczególnymi dostępnymi komercyjnie systemami 2D-SWE.
Poniżej przedstawione są wartości odcięcia dla systemu 2D-SWE-SSI (Ferraioli et al., 2012): F2 – 7,1 kPa (1,50 m/s); F3 – 8,7 kPa (1,70 m/s); F4 – 10,4 kPa (1,90 m/s).
Dla ułatwienia oceny pomiarów a biorąc pod uwagę nakładanie się poszczególnych stopni zaawansowania zwłóknienia przy określonych wartościach sztywności wątroby rekomenduje się używanie neutralnej względem wszystkich dostępnych obecnie systemów elastograficznych tzw. reguły czwórek (ang. rule of four). Otóż sztywność wątroby równa lub mniejsza od 5 kPa (1,3 m/sek) oznacza z dużym prawdopodobieństwem brak zwłóknienia miąższu wątroby; sztywność do 9 kPa (1,7 m/sec) przy absencji innych objawów wyklucza skompensowaną zaawansowaną przewlekłą chorobę wątroby (cACLD, compensated advanced chronic liver disease); wartości wyższe od 13 kPa (2,1 m/sec) wskazują na cACLD.
Rozprawiając o ocenie sztywności wątroby należy zauważyć, że proces zarówno degeneracji słuszczeniowej czy zwłóknieniowej nie jest jednoczasowy w całej objętości miąższu, a przez to niejednolity we wczesnych i średnich fazach. Z powyższych względów, wedle obserwacji i własnych doświadczeń autora artykułu, ocena elastograficzna przy zdrowej, niestłuszczonej wątrobie i bez choroby miąższu wątroby jest prosta; równie prosta jest przy zaawansowanej marskości; w stadiach pośrednich prawdopodobieństwo zwiększonej rozbieżności wyników jest wyższe.
Jak oceniać wątrobę w 2D-SWE? Badanie winno być wykonywane na czczo, na leżąco, przy spokojnym oddechu, poprzez przestrzenie międzyżebrowe w obrębie prawego płata wątroby. Bramki pomiarowe (ang. ROI) powinny być ustawiane w odległości minimum 1,5 – 2,0 cm od torebki wątroby oraz przy wspomaganiu mapą koloru w ten sposób, aby bramki ROI umieszczone zostały w obrębie obszaru z dominującym kolorem oraz w ten sposób, by unikać pojawiających się artefaktów. W przypadku 2D-SWE wystarczy 5-10 pomiarów wedle zasady, im większa wątpliwość lub rozbieżność, tym korzystniej zebrać jest ich więcej, np. 5 pomiarów przy IQR <15% lub 10 pomiarów przy IQR 15-30%.
Autor: Tomasz Szczepański MD
KURS MULTIPARAMETRYCZNE USG OBSZARU BRZUCHA >
Zawartość serwisu cedum.pl jest chroniona prawem autorskim.
