Elastografia

Elastografisia ultraäänitekniikoita on lukuisia. Merkittävimmät on nostettu esiin alla.

Kvasistaattinen elastografia / strain imagingEdit

Kvasistaattinen elastografia (jota kutsutaan historiallisista syistä toisinaan pelkällä nimellä ”elastografia”

Kvasistaattinen elastografia (kutsutaan joskus yksinkertaisesti ”elastografiaksi” historiallista alkuperää olevien syiden takia) on yksi varhaisimmista elastografia- eli elastografia- eli elastografia tekniikoista. Tässä tekniikassa kudokseen kohdistetaan ulkoinen puristus, ja ultraäänikuvia ennen ja jälkeen puristuksen verrataan. Kuvan vähiten deformoituneet alueet ovat jäykimpiä, kun taas eniten deformoituneet alueet ovat vähiten jäykkiä. Yleensä käyttäjälle näytetään kuva suhteellisista vääristymistä (rasituksista), josta on usein kliinistä hyötyä.

Suhteellisesta vääristymäkuvasta halutaan kuitenkin usein tehdä kvantitatiivinen jäykkyyskartta. Tämä edellyttää, että tehdään oletuksia kuvattavan pehmytkudoksen luonteesta ja kuvan ulkopuolisesta kudoksesta. Lisäksi puristuksessa kohteet voivat siirtyä kuvan sisään tai ulos tai kuvassa ympäriinsä, mikä aiheuttaa tulkintaongelmia. Toinen tämän tekniikan rajoitus on se, että manuaalisen tunnustelun tavoin sillä on vaikeuksia sellaisten elinten tai kudosten kanssa, jotka eivät ole lähellä pintaa tai jotka eivät ole helposti puristettavissa.

Akustinen säteilyvoima-impulssikuvaus (Acoustic radiation force impulse imaging, ARFI) Muokkaa

Acoustic radiation force impulse imaging (ARFI) käyttää ultraääntä luodakseen laadullisen 2D-kartan kudoksen jäykkyydestä. Se tekee sen luomalla ”työntövoiman” kudoksen sisälle käyttämällä fokusoidun ultraäänisäteen akustista säteilyvoimaa. Kudoksen jäykkyyttä kuvaa se, kuinka paljon kudos säteen akselin suuntaisesti työntyy alaspäin; pehmeämpi kudos työntyy helpommin kuin jäykempi kudos. ARFI osoittaa laadullisen jäykkyysarvon työntävän säteen akselin suuntaisesti. Kun kudosta työnnetään monissa eri paikoissa, kudoksen jäykkyydestä muodostuu kartta. Virtual Touch imaging quantification (VTIQ) -menetelmää on käytetty menestyksekkäästi pahanlaatuisten kaulan imusolmukkeiden tunnistamiseen.

Shear wave elasticity imaging (SWEI)Edit

Shear wave elasticity imaging (SWEI) -menetelmässä, joka on samankaltainen kuin ARFI-menetelmä, ”työntö” aiheutetaan syvällä kudoksessa akustisen säteilyn voimalla. Tämän työnnön synnyttämä häiriö kulkee sivusuunnassa kudoksen läpi leikkausaaltona. Käyttämällä kuvamuotoa, kuten ultraääntä tai magneettikuvausta, nähdään, kuinka nopeasti aalto pääsee eri sivuasentoihin, ja näin voidaan päätellä välissä olevan kudoksen jäykkyys. Koska termit ”elastisuuskuvantaminen” ja ”elastografia” ovat synonyymejä, alkuperäinen termi SWEI, joka tarkoittaa leikkausaaltoja käyttävää elastisuuskartoitustekniikkaa, korvataan usein termillä SWE. Tärkein ero SWEI:n ja ARFI:n välillä on se, että SWEI perustuu säteen akselista sivusuunnassa etenevien leikkausaaltojen käyttöön ja elastisuuskartan luomiseen mittaamalla leikkausaaltojen etenemisparametreja, kun taas ARFI:ssä elastisuustietoa saadaan työnnettävän säteen akselista ja useiden työntöjen avulla luodaan kaksiulotteinen jäykkyyskartta. ARFI:ssä ei käytetä leikkausaaltoja eikä SWEI:ssä aksiaalista kimmoisuutta. SWEI on toteutettu supersonic shear imaging (SSI) -menetelmässä, joka on yksi ultraäänielastografian kehittyneimmistä modaliteeteista.

Supersonic shear imaging (SSI)Edit

Supersonic shear imaging (SSI) antaa kvantitatiivisen, reaaliaikaisen kaksiulotteisen kartan kudoksen jäykkyydestä. SSI perustuu SWEI:hen: siinä käytetään akustisen säteilyn voimaa aiheuttamaan ”työntöä” kiinnostuksen kohteena olevan kudoksen sisällä, mikä synnyttää leikkausaaltoja, ja kudoksen jäykkyys lasketaan sen perusteella, kuinka nopeasti tuloksena oleva leikkausaalto kulkee kudoksen läpi. Paikalliset kudosnopeuskartat saadaan tavanomaisella speckle tracking -tekniikalla, ja niistä saadaan täydellinen elokuva leikkausaallon etenemisestä kudoksen läpi. SSI:ssä on kaksi pääinnovaatiota. Ensinnäkin käyttämällä monia lähes samanaikaisia työntöjä SSI luo leikkausaaltojen lähteen, joka liikkuu väliaineen läpi yliääninopeudella. Toiseksi tuotettu leikkausaalto visualisoidaan käyttämällä ultranopeaa kuvantamistekniikkaa. Inversioalgoritmien avulla väliaineen leikkausjousto kartoitetaan kvantitatiivisesti aallon etenemisfilmistä. SSI on ensimmäinen ultraäänikuvantamistekniikka, jolla voidaan saavuttaa yli 10 000 kuvaa sekunnissa syvällä sijaitsevista elimistä. SSI tarjoaa joukon kvantitatiivisia ja in vivo -parametreja, jotka kuvaavat kudoksen mekaanisia ominaisuuksia:

Tämä lähestymistapa on osoittanut kliinistä hyötyä rintojen, kilpirauhasen, maksan, eturauhasen ja tuki- ja liikuntaelinten kuvantamisessa. SSI:tä käytetään rintojen tutkimiseen useilla korkean resoluution lineaarisilla antureilla. Suuri monikeskuksinen rintojen kuvantamistutkimus on osoittanut sekä toistettavuuden että merkittävän parannuksen rintaleesioiden luokittelussa, kun leikkausaaltoelastografiakuvat lisätään tavanomaisten B-moodi- ja värimoodi-ultraäänikuvien tulkintaan.

TransienttielastografiaEdit

Transienttielastografia antaa kvantitatiivisen yksiulotteisen (eli viivamaisen) kuvan kudoksen jäykkyydestä. Se toimii värähtelemällä ihoa moottorilla, jolloin kudokseen syntyy ohimenevä vääristymä (leikkausaalto), ja kuvaamalla tämän vääristymän liikettä sen kulkiessa syvemmälle kehoon 1D-ultraäänisäteen avulla. Sen jälkeen se näyttää kudoksen jäykkyystietojen kvantitatiivisen rivin (Youngin moduuli). Tätä tekniikkaa käytetään pääasiassa Fibroscan-järjestelmässä, jota käytetään maksan arviointiin, esimerkiksi kirroosin diagnosointiin. Fibroscan-brändin tunnettuuden vuoksi monet kliinikot kutsuvat transienttielastografiaa yksinkertaisesti nimellä ”Fibroscan”.

Transienttielastografiaa kutsuttiin aluksi nimellä Time-Resolved Pulse Elastography, kun se otettiin käyttöön 1990-luvun lopulla. Tekniikka perustuu ohimenevään mekaaniseen värähtelyyn, jonka avulla kudokseen saadaan aikaan leikkausaalto. Leikkausaallon etenemistä seurataan ultraäänen avulla, jotta voidaan arvioida leikkausaallon nopeus, josta johdetaan Youngin moduuli homogeenisuuden, isotropian ja puhtaan kimmoisuuden (E=3ρV²) olettamuksella. Transienttisen elastografian tärkeä etu harmonisiin elastografiatekniikoihin verrattuna on leikkausaaltojen ja puristusaaltojen erottaminen toisistaan. Tekniikka voidaan toteuttaa 1D- ja 2D-muodossa, mikä edellytti ultranopean ultraääniskannerin kehittämistä. 1D-transienttisen elastografian erityinen toteutus nimeltä VCTE on kehitetty maksan keskimääräisen jäykkyyden arvioimiseksi, mikä korreloi maksan fibroosin kanssa, joka on arvioitu maksabiopsiassa. Tämä tekniikka on toteutettu FibroScan-nimisessä laitteessa, jolla voidaan arvioida myös kontrolloitua vaimennusparametria (CAP), joka on hyvä maksan steatoosin sijaismarkkeri.