Elastografia

Istnieje bardzo wiele technik elastografii ultradźwiękowej. Najbardziej znaczące z nich zostały wyróżnione poniżej.

Elastografia quasistatyczna / obrazowanie odkształceńEdit

Elastografia quasistatyczna (czasami nazywana po prostu „elastografią” ze względów historycznych) jest jedną z najwcześniejszych technik elastograficznych. W tej technice, zewnętrzny ucisk jest stosowany do tkanki, a obrazy ultradźwiękowe przed i po kompresji są porównywane. Obszary obrazu, które są najmniej zdeformowane są tymi, które są najsztywniejsze, podczas gdy obszary najbardziej zdeformowane są najmniej sztywne. Ogólnie rzecz biorąc, to, co jest wyświetlane operatorowi, to obraz względnych zniekształceń (naprężeń), który często jest przydatny klinicznie.

Z obrazu względnych zniekształceń często pożądane jest jednak sporządzenie ilościowej mapy sztywności. Wymaga to przyjęcia założeń dotyczących natury obrazowanej tkanki miękkiej oraz tkanki znajdującej się poza obrazem. Dodatkowo, pod wpływem kompresji, obiekty mogą przemieszczać się do lub z obrazu lub wokół niego, co powoduje problemy z interpretacją. Innym ograniczeniem tej techniki jest to, że podobnie jak palpacja ręczna, ma ona trudności z narządami lub tkankami, które nie znajdują się blisko powierzchni lub nie są łatwo ściskane.

Obrazowanie impulsów siły promieniowania akustycznego (ARFI)Edycja

Obrazowanie impulsów siły promieniowania akustycznego (ARFI) wykorzystuje ultradźwięki do tworzenia jakościowej mapy 2-D sztywności tkanki. Odbywa się to poprzez wytworzenie „pchnięcia” wewnątrz tkanki przy użyciu siły promieniowania akustycznego ze zogniskowanej wiązki ultradźwiękowej. Ilość tkanki wzdłuż osi wiązki jest popychana w dół, co odzwierciedla sztywność tkanki; bardziej miękka tkanka jest łatwiej popychana niż sztywniejsza. ARFI pokazuje jakościową wartość sztywności wzdłuż osi pchającej wiązki. Naciskając w wielu różnych miejscach, buduje się mapę sztywności tkanki. Wirtualna kwantyfikacja obrazowania dotykowego (VTIQ) została z powodzeniem wykorzystana do identyfikacji złośliwych węzłów chłonnych szyjnych.

Obrazowanie sprężystości fali ścinającej (SWEI)Edycja

W obrazowaniu sprężystości fali ścinającej (SWEI), podobnym do ARFI, „pchnięcie” jest wywoływane głęboko w tkance przez siłę promieniowania akustycznego. Zaburzenie powstałe w wyniku tego parcia przemieszcza się na boki przez tkankę jako fala ścinająca. Wykorzystując metodę obrazowania, taką jak USG lub MRI, aby zobaczyć, jak szybko fala dociera do różnych pozycji bocznych, wnioskuje się o sztywności tkanki pośredniczącej. Ponieważ terminy „obrazowanie sprężystości” i „elastografia” są synonimami, oryginalny termin SWEI oznaczający technologię mapowania sprężystości za pomocą fal ścinających jest często zastępowany terminem SWE. Podstawowa różnica pomiędzy SWEI a ARFI polega na tym, że SWEI opiera się na wykorzystaniu fal ścinających propagujących poprzecznie od osi belki i tworzeniu mapy sprężystości poprzez pomiar parametrów propagacji fal ścinających, podczas gdy ARFI uzyskuje informacje o sprężystości z osi pchającej belki i wykorzystuje wielokrotne pchnięcia do stworzenia 2-D mapy sztywności. W ARFI nie są wykorzystywane fale ścinające, a w SWEI nie jest przeprowadzana ocena sprężystości osiowej. SWEI jest zaimplementowana w naddźwiękowym obrazowaniu ścinającym (SSI), jednej z najbardziej zaawansowanych metod elastografii ultradźwiękowej.

Naddźwiękowe obrazowanie ścinające (SSI)

Supersoniczne obrazowanie ścinania (SSI) daje ilościową, dwuwymiarową mapę sztywności tkanki w czasie rzeczywistym. SSI opiera się na SWEI: wykorzystuje siłę promieniowania akustycznego do wywołania „pchnięcia” wewnątrz interesującej nas tkanki generując fale ścinające, a sztywność tkanki jest obliczana na podstawie szybkości przemieszczania się powstałej fali ścinającej przez tkankę. Lokalne mapy prędkości tkanki są uzyskiwane za pomocą konwencjonalnej techniki śledzenia plamek i zapewniają pełny film propagacji fali ścinającej przez tkankę. Istnieją dwie główne innowacje wprowadzone w SSI. Po pierwsze, poprzez zastosowanie wielu prawie jednoczesnych pchnięć, SSI tworzy źródło fali ścinającej, która jest przemieszczana przez ośrodek z prędkością naddźwiękową. Po drugie, generowana fala ścinająca jest wizualizowana za pomocą ultraszybkiej techniki obrazowania. Za pomocą algorytmów inwersyjnych, na podstawie filmu propagacji fali odwzorowywana jest ilościowo sprężystość ścinania ośrodka. SSI jest pierwszą technologią obrazowania ultradźwiękowego zdolną do osiągnięcia ponad 10,000 klatek na sekundę głęboko położonych organów. SSI dostarcza zestaw ilościowych parametrów in vivo opisujących właściwości mechaniczne tkanek: moduł Younga, lepkość, anizotropię.

Podejście to wykazało korzyści kliniczne w obrazowaniu piersi, tarczycy, wątroby, prostaty i układu mięśniowo-szkieletowego. SSI jest stosowany do badania piersi przy użyciu szeregu przetworników liniowych o wysokiej rozdzielczości. Duże wieloośrodkowe badanie obrazowania piersi wykazało zarówno odtwarzalność, jak i znaczącą poprawę klasyfikacji zmian w piersiach, gdy obrazy elastografii fali ścinającej są dodawane do interpretacji standardowych obrazów ultrasonograficznych w trybie B i trybie kolorowym.

Elastografia przejściowaEdit

Elastografia przejściowa daje ilościowy jednowymiarowy (tj. liniowy) obraz sztywności tkanki. Jej działanie polega na wprawianiu skóry w drgania za pomocą silnika w celu wytworzenia przemijającego odkształcenia w tkance (fali ścinającej) i obrazowaniu ruchu tego odkształcenia podczas przechodzenia w głąb ciała za pomocą wiązki ultradźwiękowej 1D. Następnie wyświetla ilościową linię danych o sztywności tkanki (moduł Younga). Technika ta jest wykorzystywana głównie przez system Fibroscan, który jest używany do oceny wątroby, na przykład w celu zdiagnozowania marskości. Ze względu na popularność marki Fibroscan wielu klinicystów określa elastografię przejściową po prostu jako „Fibroscan”.

Elastografia przejściowa była początkowo nazywana Elastografią Czasowo-Rozdzielczego Impulsu, kiedy została wprowadzona w późnych latach 90-tych. Technika ta opiera się na przejściowych drganiach mechanicznych, które są wykorzystywane do wywołania fali ścinającej w tkance. Rozchodzenie się fali ścinającej jest śledzone za pomocą ultradźwięków w celu oceny prędkości fali ścinającej, z której na podstawie hipotezy o jednorodności, izotropowości i czystej sprężystości (E=3ρV²) wyliczany jest moduł Younga. Istotną zaletą elastografii przejściowej w porównaniu z technikami elastografii harmonicznej jest rozdzielenie fal ścinających i ściskających. Technika ta może być zaimplementowana w 1D i 2D, co wymagało opracowania ultraszybkiego ultrasonografu. Specyficzna implementacja Elastografii Transjentowej 1D zwana VCTE została opracowana do oceny średniej sztywności wątroby, która koreluje z włóknieniem wątroby ocenianym przez biopsję wątroby. Technika ta została zaimplementowana w urządzeniu zwanym FibroScan, które może również oceniać parametr kontrolowanego tłumienia (CAP), który jest dobrym markerem zastępczym dla stłuszczenia wątroby.