Руководство по эластографии

Лекция для врачей «Ультразвуковая эластография: виды, достоинства, возможности и пределы методик». Лекцию для врачей проводит руководитель единого центра ультразвуковой диагностики «Академик», заведующий отделением лучевой диагностики ФБУ «Санкт-Петербургский научно-практический центр медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов нм. Г.А. Альбрехта» Фадеев Вячеслав Дмитриевич

На лекции рассмотрены следующие вопросы:

  • Определение эластографии. Термин эластография, впервые предложенный [Ophir et al], используется для обозначения методов дифференциации тканей по их жесткости путем механического воздействия на них и анализа деформаций, получаемых с помощью ультразвуковых диагностических сканеров или магниторезонансных томографов
  • Ультразвуковая эластография. Наибольшее распространение получила технология ультразвуковой эластографии — ЭГ или соноэластографии — СЭГ (Elastography, Sonoelastography) — визуализация тканей и органов с отображением различия эластичности (или обратной ей характеристики — жесткости) нормальных и патологически измененных тканей на основе оценки локальной деформации при дозированной компрессии или вибрации
  • Это метод визуализации, основанный на механических свойствах тканей изменять свою форму в ответ на внешнее воздействие
  • Показатели состояния тканей, важных для эластографии
    • Эластичность тканей оценивается с помощью различных показателей, в том числе, с помощью коэффициента, который называется модулем Юнга. Эластичность упругого тела или его податливость тем выше, чем больше деформация тела под действием силы. На практике в качестве меры податливости используется обратная величина — жесткость (на основе закона Гука)
    • Помимо модуля Юнга упругость тела характеризуется коэффициентом Пуассона, который определяет связь между продольной деформацией вдоль оси X (направления механической компрессии или усиленного УЗ луча) и вызванной ею поперечной деформацией вдоль оси Y (поперечные волны)
    • Модуль упругости ткани характеризует жесткость ткани и имеет размерность такую же, как давление и поэтому измеряется в паскалях (Па), а также в Н/см²
    • Таким образом, использование в алгоритме расчета коэффициента жесткости сложных математических формул при несоблюдении корректных условий выполнения эластографии приводит к существенным искажениям этого ультразвукового показателя
  • Информативность эластографии
    • Обусловлена тем, что большинство злокачественных образований, как правило, имеет более жесткую структуру, чем окружающие ткани и доброкачественные опухоли. В то же время на обычном ультразвуковом изображении они иногда практически неразличимы. Диффузные изменения такие, как, например, фиброз и цирроз печени, дифференциация которых затруднена при использовании традиционной ультразвуковой диагностики, могут быть выявлены благодаря оценке жесткости тканей
    • Помимо патологических тканей, нормальные ткани также могут отличаться между собой по жесткости, и это свойство также может учитываться и использоваться при диагностике
  • Показания для эластографии
    • 1. Новообразования поверхностно расположенных органов (молочной железы, щитовидной железы, лимфатических узлов, мягких тканей)
    • 2. Диффузные заболевания поверхностно расположенных органов (молочной железы, щитовидной железы, лимфатических узлов, мягких тканей) — менее изучены
    • 3. Новообразования печени
    • 4. Диффузные заболевания печени (прежде всего оценка фиброза)
    • 5. Новообразования органов малого таза (предстательной железы, матки и её придатков, лимфатических узлов)
    • 6. Новообразования других органов брюшной полости — мало изучено
    • 7. Интервенционные вмешательства под контролем ультразвука: контроль за правильностью наведения биопсийной иглы, терапевтических процедур типа радиочастотной абляции и высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука (high intensity focusing ultrasound — HIFU)
      •  мониторинг изменений при лечении злокачественных образований, [S.A. Eyerly, et al., 2010]
      • трансплантология (мониторинг возможного отторжения трансплантированной почки) 
      • пластическая хирургия 
      • кардиология (Myocardial Elastography — ME) 
      • ангиология — в частности, исследование характера и жесткости бляшек (Endovascular elastography — EVE)
  • Виды эластографий 
    • 1. Квазистатическая (статическая) эластография или компрессионная эластография с оценкой деформации тканей (strain elastography — SE) и возможностью оценки отношения величин деформации в различных участках области исследования (strain rate -SR)
    • 2. Динамическая эластография (в основе -сдвиговая волна) с применением:
      • механического импульсного или вибрационного давления, с использованием сдвиговых волн, возникающих при этом, (транзиентная эластография — transient elastography ТЕ)
      • акустического радиационного давления (ARFI), создаваемого длинным ультразвуковым сигналом и оценкой получающихся продольных деформаций
      • акустических радиационных импульсов давления (ARF1), создаваемых ультразвуковыми сигналами, сфокусированными на разную глубину, с использованием оценки скорости сдвиговых волн (shear wave elastography — SWE)
    • Иногда отдельно используется термин вибрационная эластография (виброэластография, вибросоноэластография, виброакустография)
    • Методы вибрационной эластографии в основном схожи с выше названными методами динамической эластографии и используют аналогичные способы воздействия на ткани и алгоритмы обработки
    • Динамическая эластография = вибрационная эластография
  • Возможности методик эластографии
    •  Компрессионные методики позволяют получать только качественные (или сравнительные количественные) характеристики жесткости тканей, в то время, как методики с использованием сдвиговых волн дают возможность оценивать количественно модуль Юнга (коэффициент жесткости тканей). Поэтому методы на основе сдвиговых волн объединяются общим названием эластометрия
  • Виды эластографии

Виды эластографии

  • Используемые технологии эластографии различаются в зависимости от следующих особенностей:
    • области приложения нагрузки:
      • со стороны поверхности
      • изнутри тела
    • типа нагрузки: 
      • статической (квазистатической) 
      • импульсной периодической (вибрационной) 
      • случайной
    • способа создания нагрузки: 
      • рукой совместно с датчиком 
      • механическим устройством 
      • акустическим радиационным воздействием 
      • за счет движения внутренних структур организма
    • способа оценки жесткости биологических тканей:
      • посредством измерения локального смещения ткани под действием нагрузки и вычисления на основе этих данных деформации и отношения деформаций на различных участках
      • путем измерения локальной скорости сдвиговых волн и вычисления модуля упругости ткани
  • Что влияет на результат эластографии? 
    • Программное обеспечение (алгоритм расчета коэффициента жесткости специфичен для вида получения сдвиговой волны=модели УЗ аппарата)
    • Настройка ультразвукового аппарата 
    • Устранение артефактов изображения
    • Комплексная оценка полученных результатов специалистом УЗД, владеющим базовым ультразвуковым исследованием (В-сканированием) органа, оценкой изменений в органе по шкале RADS (BI-, TI-, PI-RADS) и эластографией
    • Метод — ультразвуковой, эластография — часть метода
  • Пример настройки УЗ аппарата при выполнении эластографии печени
    • Для проведения компрессионной эластографии печени на ультразвуковой сканер должно быть установлено специальное программное обеспечение (например, программа LIVER ELASTO в аппаратах Hitachi ). Используется датчик EUP L52 (линейного сканирования) с частотным диапазоном 7-13 МГц
    • Следует подчеркнуть, что в аппаратах других производителей алгоритм обработки УЗ сигнала отличается, что сказывается на результатах эластографии, выполненных на разных УЗ аппаратах
    • Перед началом исследования необходимо проконтролировать значения следующих параметров на экране (при корректно настроенной программе данные значения установлены автоматически): 
      • а) настройка частоты кадров (Frame Rejection): 4
      • б) отсечение шумов (Noise Rejection): 4
      • в) частота эластографии (Elasto Frequency): L (Low — низкая)
      • г) глубина сканирования (Field of view depth): 85 mm
      • д) размер зоны эластографии (Size of the ROI): 2,5 x 2,5 cm — Без должной настройки аппарата — искажение результатов исследования
  • Артефакты при эластографии:
    • 1. Артефакты переотражения при размещении окна цветового картирования близко к капсуле
    • 2. Артефакты трехслойного окрашивания, характерного для жидкостных структур (в частности, крупных сосудов) 
    • 3. Появление «перекрашивания» в области наложения тени от ребра 
    • 4. Недостаточное окрашивание при затухании сигнала в глубоких отделах 
    • 5. Артефакты бокового смещения («передавливания») в правую или левую сторону при усилении давления на правую или левую сторону датчика
  • Компрессионная эластография: выбор зоны интереса
    • Эхограмма при проведении КЭГ печени: изображение выбранного участка паренхимы печени в В-режиме (справа) и установленного окна цветового опроса с контрольной кривой сердечных сокращений (слева)

Компрессионная эластография: выбор зоны интереса

  • Эхограммы артефактов при эластографии
    • Эхограммы артефактов цветовой карты эластограммы: 
      • а) артефакты переотражения от капсулы печени (вертикальная стрелка) и трехслойного окрашивания крупного сосуда в зоне исследования (горизонтальная стрелка)
      • б) «перекрашивание» в области наложения тени от ребра (горизонтальная стрелка)
      • в) артефакт при затухании сигнала в глубоких отделах паренхимы печени (горизонтальная стрелка)

Эхограммы артефактов при эластографии

  • Цветовая окраска степени жесткости ткани

Цветовая окраска степени жесткости ткани

  • Компрессионная эластография
    • Компрессионная или квазистатическая эластография. При использовании этого вида эластографии (compression elastography, quasi-static ultrasound elastography, strain imaging, static strain imaging) оценка эластичности тканей проводится путем сравнения изображений до и после сжатия тканей. Возможны различные способы реализации метода в зависимости оттого, каким образом создаются механические напряжения в тканях (действительно статическим или динамическим сжатием), и от метода оценки результата [Treece G. et al.; Varghese T., 2009]
    • Напряжения могут создаваться путем приложения внешней силы, равномерной статической [Ophir J. et al.,2000; Jiang J. et al., 2009.] или динамической: путем периодического воздействия (с низкой частотой — 10-50 Гц) [Pesavento A. et al., 2000; Hall TJ. et al., 2003; Turgay E. et al., 2006], а также за счет использования естественных движений органов, например, сердца, легких, крупных артерий [Kolen A.F. et al., 2003; Bae U. et al., 2007]
  • Компрессионная эластография
    • Качественная оценка тканей (по окрашиванию) 
    • Полуколичественная (сравнение жесткости с соседними с зоной интереса тканями)
  • Недостатки и особенности методики с ручной компрессией
    • невозможность получить количественную оценку жесткости ткани с помощью модуля Юнга вследствие того, что распределение давлений в области интереса, вообще говоря, неизвестно, — однако, можно сравнивать количественно различие относительных деформаций в интересующем объекте и окружающих тканях
    • зависимость деформации от воздействующей силы имеет нелинейный характер и зависит от времени, что связано с вязкостью и неоднородной упругостью тканей
    • упругость ткани в различных направления неодинакова, кроме того исследуемые области содержат различные включения в виде жидкостных образований, границ соседних органов, рубцов и т.д.
    • возможно нарушение корреляции эхо-сигналов при деформации ткани
    • чувствительность метода уменьшается с глубиной, что объясняется тем, что биологические ткани помимо упругости имеют вязкость, что приводит к демпфированию — снижению уровня статического давления с глубиной и, следовательно, к уменьшению величины деформации более глубоко лежащих тканей
    • зависимость результата от силы и направления сжатия, так что результат в существенной мере зависит от опыта исследователя
    • определенные трудности при выполнении компрессии в ряде областей применения
    • возможный дискомфорт, болевые ощущения пациента
    • наличие выраженных «шумов» и ультразвуковых артефактов, обусловленных, в том числе, особенностями исследуемых структур, пульсацией артерий, движениями трахеи, пищевода и т.д.
  • Качественная оценка эластографии
    • 1. По цветовой окраске образования (ткани) 
    • 2. По интенсивности серой шкалы зоны интереса

Качественная оценка эластографии

  • Характеристика типов качественной оценки очагов и лимфатических узлов при компрессионной эластографии
    • Для аппаратов ультразвуковой диагностики разработана специальная цветовая шкала качественной оценки эластичности, по которой степень сменяемости (деформируемости, жесткости) соответствует определенному цвету. Легкосмещаемые мягкие ткани кодируются зеленым цветом, ткани со средней сменяемостью кодируются разным цветом (мозаичная структуры), не способность к деформации под влиянием компрессии кодируются синим цветом. 
    • В зависимости от фирмы производителя цветовая кодировка может меняться: синий — мягкий, красный — жесткий. В некоторых моделях возможно переключение цветовой кодировки в настройках аппарата. Уточняйте тип цветового кодирования у производителя
    • Цветовая шкала позволяет получить дополнительную информацию для дифференциальной диагностики очаговых изменений внутри очага. Компрессии подвергаются образования, для которых и выделяют пять основных эластографических типов, которые четко обозначены в классификациях (Ueno Е., Tsukybo 2006) и лимфатических узлов (Madoka К., Furukawa etal. 2007). Указанные классификации утверждены Европейским консенсусом в 2013 г. при создании Европейских рекомендаций по соноэластографии
  • Типы качественной оценки очагов по Ueno Е., Tsukybo 2006:
    • первый тип — характеризуется равномерным окрашиванием очага в зеленый цвет — эластографические признаки мягко-эластической структуры очага 
    • второй тип — характеризуется мозаичной структурой, включающей как синие, так и зеленые оттенки цвета — эластографические признаки неоднородности структуры очага с преобладанием мягко- эластического компонента
    • третий тип — характеризуется тем, что центральная часть образования окрашивается синим цветом, а его периферическая часть зеленым — эластографические признаки жестко-неоднородного очага 
    • четвертый тип — характеризуется интенсивным синим окрашиванием всего образования — эластографические признаки жесткого однородного очага 
    • пятый тип — характеризуется однородным интенсивным си ним окрашиванием с распространением на перифокальные участки

Типы качественной оценки очагов по Ueno Е., Tsukybo 2006:

  • Особенности эластограмм в гинекологии слева

Особенности эластограмм в гинекологии слева

  • Киста

Киста

  • Ограничения возможностей метода компрессионной соноэластографии
    • При выполнении соноэластографии (СЭГ) необходимо учитывать, что некоторые структурные характеристики опухоли и особенности проведения методики могут затруднять интерпретацию визуальной картины. Поэтому при СЭГ, как и при других лучевых методах, могут быть как ложно-положительные(ЛП), так и ложно-отрицательные(ЛО) заключения. Структурированные типы ошибок и ограничений приведены ниже: 
    • 1. Компрессия датчиком щитовидной железы, при наличии выраженной пульсации общей сонной артерии (ОСА), может вызвать ЛП и ЛО результаты. Во избежание этого необходимо оценить достаточность пульсации ОСА, для получения корректного соноэластографического изображения. Если передаточная пульсация ОСА недостаточна, тогда необходимо проводить компрессионное давление рукой
    • 2. При значительно выраженном верхушечном толчке могут возникать ЛП и ЛО результаты СЭГ левой молочной железы. В этом случае так же следует на II этапе проводить оценку достаточности или недостаточности пульсации верхушечного толчка для получения корректного изображения СЭГ
      3. Имеется зависимость между глубиной залегания зоны интереса и качеством диагностики. Очаги, находящиеся на глубине 1,5 — 2 см и более от кожи или капсулы органа (при эндосонографии) при СЭГ могут давать ЛО и ЛП результаты. Недостаточная компрессия датчиком тканей во время исследования также может привести к ЛП и ЛО заключению при расположении очага на вышеуказанной глубине
    • 4. В частности, при СЭГ наибольшие трудности в дифференциальной диагностике вызывают фиброаденомы. Среди доброкачественных образований фиброаденомы имеют самые высокие показатели жесткости. Нередко отмечается наличие обызвествлений в её структуре
    • 5. Показатели коэффициента жесткости при внутрипротоковых папилломах и протоковых формах карциномы in situ могут быть зачастую практически идентичными.
      6. Карциномы муцинозного и папиллярною строения за счет отсутствия фиброзной десмопластической реакции нередко имеют схожую с доброкачественными образованиями ультразвуковую и соноэластографическую картину. Эти опухоли обычно округлые, с четко очерченными краями и часто характеризуются низкой жесткостью. Такие параметры новообразования нередко приводят к ЛО заключению
    • 7- Зоны центрального некроза и участки геморрагии в опухоли могут уменьшать ее жесткость, что также может привести к ЛО результату.
      8. Наличие в доброкачественном образовании крупных кальцинатов или участка организующейся гематомы может повысить ее жесткость. В такой ситуации данные при СЭГ могут быть ЛП
  • Трудно, но следует применять
    • Несмотря на перечисленные трудности получения информативной компрессионной эластограммы, по мнению ряда исследователей, эластография позволяет избежать необходимости взятия биопсийной пробы более, чем в 15% случаев обнаружения жестких образований
    • Методика ARFI
      • Преимущества:
        • ARFI по сравнению с другими видами эластографии может быть использована у больных, у которых измерения жесткости печени с помощью «Переходной эластографии = ТЕ» не могли быть получены
        • применяться у пациентов с асцитом 
        • ARFI является быстрым методом оценки фиброза печени, абсолютно никаких побочных эффектов, удобно для пациента и для эксперта 
        • интегрирована в ультразвуковой аппарат
  • В отличие от ручной компрессионной эластографии технология использования сдвиговых волн позволяет применять несколько более низкочастотные датчики. Поэтому глубина получения эластографической информации на сдвиговых волнах, вообще говоря, может быть больше
  • Эластографии, использующие сдвиговые волны: непрямая (транзиентная) эластография с периодическим механическим воздействием 
    • Впервые метод эластографии сдвиговых волн (Shear Wave Elastography) или непрямой (транзиентной) эластографии (Transient Elastography -ТЕ), был реализован в системе FibroScan для исследования печени. В системе используется специальный УЗ одноэлементный датчик, расположенный на круглой поверхности небольшого поршня, который совершает периодическое механическое воздействие на поверхность кожи. Вокруг поршня возникает кольцевая сдвиговая волна (помимо обычной волны, движущейся вдоль оси поршня вглубь со скоростью звука)
  • Акустическая сдвиговая волна. Суть метода SWEI заключается в следующем: интенсивная ультразвуковая (обычная компрессионная) волна фокусируется в точке, рядом с которой необходимо определить модуль Юнга среды. Поглощение энергии компрессионной волны сопровождается передачей импульса среде, т.е. на среду действует радиационная сила. Эта сила приводит к излучению сдвиговой волны в среде. Волна бежит от фокуса.
    Характерные частоты в импульсе сдвиговой волны составляют несколько килогерц. Прохождение сдвиговой волны регистрируется с помощью обычного ультразвукового зондирования. Для этого с шагом в 200 мкс строится В-скан среды
  • Количественная оценка жесткости ткани
    • Для количественной оценки жесткости паренхимы печени проводится вычисление индекса фиброза. Для этого на стабильном графике между приблизительно одинаковыми циклами устанавливается подходящий кадр в момент декомпрессии (отрицательная фаза); при устойчивой «двойной» кривой сердечных сокращений рекомендуется выбор второго пика
    • Следует отметить, что два вышеупомянутых фактора выбора кадра — именно на стабильном участке контрольной кривой и именно в фазе декомпрессии — принципиально значимы для стандартизации исследования и получения корректных значений индекса фиброза печени. Несоблюдение этих моментов приводит к большой разнице показателей индекса фиброза, обусловленных ошибкой исследователя, что может свести к нулю значимость методики для клинической практики
  • Заключение
    •  В мировой науке идет открытая дискуссия о преимуществах того или иного вида эластографии. В европейских рекомендациях 2013 г., посвященных эластографии, приводятся данные о преимуществах и недостатках всех типов эластографии
    • Основным положением данных рекомендаций является то, что каждый вид эластографии имеет свое оптимальное место в диагностическом алгоритме и должен применяться персонализированно, с учетом клинической ситуации
    • Однако следует помнить и о методически корректном выполнении каждой из предлагаемых методик с учетом ее особенностей
    • Преимуществом методики компрессионной эластографии является достаточно большая зона оценки жесткости паренхимы: 25 х 25 мм. 
    • Актуальной представляется проблема уменьшения времени для получения корректного ультразвукового изображения для анализа. Методика, несомненно, требует отработки техники исследования при строгом соблюдении протокола для увеличения воспроизводимости и корректной интерпретации полученных результатов.

 

Дополнительный материал

Компрессионная эластография (real-time elastography — RTE) — метод качественной оценки упругих свойств тканей, основанный на уравнении Е = σ/ε, где Е — модуль упругости Юнга, о — величина компрессии, е — относительная деформация столбика ткани (стрейн — напряжение). Данный метод используется для исследования поверхностно расположенных органов (молочной железы, щитовидной железы, предстательной железы, матки, мочевого пузыря).

Исследование проводят линейным датчиком с применением компрессии (σ), способствующей деформации тканей. Более упругий, твёрдый объект (опухоль), уменьшается в объеме меньше (рис. 56), чем менее упругий, мягкий.
Компрессионная эластография даёт нам возможность сравнить упругости различных участков ткани. Отношение показателей упругости называется относительным показателем SR (strain ratio). Информативность метода снижается, если не выполняется обязательное условие — неподвижная твёрдая поверхность.

Рис. 56. Схема компрессионной эластографии

Рис. 56. Схема компрессионной эластографии

Относительно новым является применение компрессионной эластографии в определении эластических свойств глубоко расположенных органов — печени, поджелудочной железы, почек [27].

Эластография сдвиговой волны

С точки зрения физики, сдвиговая волна — упругая поперечная волна (в отличие от продольной ультразвуковой), которая вызывает смещение частиц среды перпендикулярно направлению распространения волны (рис. 2,3). Методика базируется на уравнении Е = 3рС2, где Е — модуль упругости Юнга (Ра), С — скорость сдвиговой волны (м/с), р — плотность вещества (кг/м3). Скоростные показатели прямо пропорциональны показателям упругости ткани. Следовательно, чем выше упругость, тем выше скорость.

Транзиентная эластография

Существует два способа генерации сдвиговых волн: механический и электронный. Механический способ генерации используется в ультразвуковом диагностическом аппарате «Фиброскан».

При проведении исследования на аппарате «Фиброскан» пациент находится в положении лёжа на спине с максимально отведённой правой рукой. Датчик прибора устанавливается в VI-VIII межреберье по срединно­подмышечной линии в проекции правой доли печени. После установки датчика проводится около 7 замеров с последующим вычислением среднего показателя эластичности печени.

Показатели эластичности печени, полученные методом транзиентной эластографии, сопоставлены с результатами морфологической оценки. Показатели эластичности печени менее 5,8 кПА со средними значениями 4,6 кПА (в сопоставлении с международной классификацией METAVIR/Knodell) соответствовали стадии фиброза F0; интервал 5,9 — 7,2 кПА со средними значениями 6,5 кПА — стадии фиброза F1; интервал 7,3 — 9,5 кПА со средними значениями 8,4 кПА — стадии фиброза F2; интервал 9,6 — 12,5 кПа со средними значениями 11,1 кПа — стадии фиброза F3; показатели более 12,5 кПА — стадии фиброза F4.

По данным результатов исследования (Павлов Ч.С., Глушенков Д.В., Ивашкин В.Т., 2008) максимальная диагностическая точность эластометрии отмечена у пациентов со стадией фиброза F3 (92,5%) и F4 (96%), что сопоставимо с результатами морфологической оценки по системе METAVIR. Средний показатель эластичности печени составил 3,5 ± 0,5 кПа для F0 и 6,5 ± 1,5 для F1. Чувствительность эластометрии для стадии F1 фиброза составила — 66%, специфичность — 83%. Полученные результаты свидетельствуют о том, что данную методику — эластометрию печени — можно использовать, если стоит вопрос о назначении противовирусной терапии, так как степень фиброза более F3 отрицательно влияет на результаты лечения. Эластометрию рекомендуется проводить у пациентов хроническим гепатитом С 1 генотипом для наблюдения в динамике без назначения противовирусной терапии.

Эластография сдвиговой волны 

 Электронный способ генерации волн используется в ультразвуковых сканерах производителей Aixplorer (Supersonic Imaging S.A., Aixen-Provence, Франция), Ultima PA Expert (Радмир, Украина) и Acuson S3000 (Siemens, Германия). Причём генерация волн электронным способом так же различна. В ультразвуковых сканерах Acuson S3000 (Siemens, Германия) для создания сдвиговой волны используется мощный ультразвуковой импульс, который приобретает максимальную величину в определённой точке — источнике сдвиговых волн, распространяющихся в перпендикулярном направлении (рис. 57). В ультразвуковых системах Aixplorer (SuperSonic Imagine, Франция) и Ultima (Радмир, Украина) с определенной временной задержкой создается не одна, а несколько точек давления (рис. 58) по глубине с последующим формированием фронта сдвиговых волн.

Рис. 57. Формирование сдвиговой волны

Рис. 57. Формирование сдвиговой волны

Рис. 58. Фронт сдвиговых волн

Рис. 58. Фронт сдвиговых волн

Эластография печени

Актуальной проблемой гастроэнтерологии являются хронические диффузные заболевания печени. Заболевание на ранних стадиях своего развития не имеет специфичных симптомов, и порой даже принимает скрытое течение, что часто служит причиной поздней диагностики этих патологических состояний и формированию необратимой перестройки структуры печени. Данное обстоятельство обусловливает потребность в развитии новых диагностических методов, которые направлены на выявление, прогнозирование и контроль за течением патологического процесса . Фиброз печени сопровождает течение хронических диффузных заболеваний печени.

Методы оценки степени фиброза печени подразделяют на инвазивные и неинвазивные. К инвазивным методам диагностики диффузных заболеваний печени относится биопсия печени, являющаяся «золотым стандартом» в диагностике фиброза печени. Однако при проведении биопсии есть риск развития осложнений, а так же возможны ложноотрицательные результаты, поэтому в клиническую практику стали внедряться неинвазивные методы диагностики, в частности ультразвуковая эластография сдвиговой волны.

Методика ультразвуковой эластографии сдвиговой волны проста в исполнении: исследование проводится конвексным датчиком через VII-XI межреберья по передней и средней подмышечной линии (доступ к V, VI, VII сегментам печени) и через правое подреберье (доступ к IV, V, VI, VII сегментам печени), при этом компрессия датчика на кожные покровы минимальна, затем следует получение на экране монитора цветовой картограммы с последующей оценкой качественных и количественных показателей эластичности.

Проведен сравнительный анализ результатов эластографии сдвиговой волной и транзиентной эластографии в диагностике диффузных заболеваний печени. При транзиентной эластографии значения жесткости у здоровых лиц составили 4,8 кПа (медиана), у больных хроническим вирусным гепатитом В и С — 7,2 кПа, циррозом печени — 43,8 кПа, стеатогепатитом — 9,1 кПа; при эластографии сдвиговой волной эти показатели (медиана) соответствовали — 4,6; 8,3; 55,3 и 9,4 кПа соответственно. Результаты транзиентной эластографии печени были успешными в 84,4% случаев, эластографии сдвиговой волной — в 100,0%.

По данным Борсукова А.В. (2011), показатели эластичности печени находятся в интервале 3,9 — 6,5 кПА со средними значениями 5,2 кПА (в сопоставлении с международной классификацией METAVIR/Knodell) соответствуют стадии фиброза F0; интервал 4,8 — 8,0 кПА со средними значениями 6,4 кПА — стадии фиброза F1; интервал 6,3 — 10,7 кПА со средними значениями 8,5 кПА — стадии фиброза F2; интервал 8,1 — 13,5 кПа со средними значениями 10,8 кПа — стадии фиброза F3; интервал 18,5 — 30,7 кПА со средними значениями 24,6 кПа — стадии фиброза F4 [2].

По данным исследования Ferraioli G. et al., (2012), интервал 4,5-9,3 кПА со средними значениями 6,2 кПА соответствует стадии фиброза F0-F1; интервал 5,6-13,0 кПА со средними значениями 7,6 кПА — F2; интервал 8,9­12,0 кПА со средними значениями 10,0 кПА — F3; интервал 8,0-22,5 кПА со средними значениями 15,6 кПА — F4.

Максимальная диагностическая точность эластографии сдвиговой волны отмечена у пациентов со стадией фиброза печени F3 и F4, в сопоставлении с результатами полуколичественной оценки фиброза по гистологической шкале Metavir.

В представленных эхограммах (рис. 59, 60, 61, 62) печени в В-режиме и режиме эластографии сдвиговой волны, показатели эластичности 4,7 кПа, 6,3 кПа, 10,3 кПа и 15,1 кПа, что соответствует неизменённой эластичности печени, стеатозу, стеатогепатиту и циррозу печени соответственно, в сопоставлении с международной классификацией METAVIR/Knodell — стадии F0, F1, F2-F3 и F4 соответственно.

Эхограмма печени в В-режиме и режиме эластографии сдвиговой волны. Качественный анализ (цветовая картограмма представлена синим цветом)

Рис. 59. Эхограмма печени в В-режиме и режиме эластографии сдвиговой волны. Качественный анализ (цветовая картограмма представлена синим цветом) показывает неизмененную паренхиму печени, количественный анализ (Е=4,7 кПа) соответствует стадии фиброза F0 (по шкале METAVIR)

Эхограмма печени в В-режиме и режиме эластографии сдвиговой волны. Качественный анализ

Рис. 60. Эхограмма печени в В-режиме и режиме эластографии сдвиговой волны. Качественный анализ (цветовая картограмма представлена синим и зелёным цветом) показывает измененную паренхиму печени соответствующую стеатозу, количественный анализ (Е=6,3 кПа) соответствует стадии фиброза F1 (по шкале METAVIR)

Эхограмма печени в В-режиме и режиме эластографии сдвиговой волны

Рис. 61. Эхограмма печени в В-режиме и режиме эластографии сдвиговой волны. Качественный анализ (цветовая картограмма представлена синим и зелёным, с участками жёлтого цвета) показывает измененную паренхиму печени соответствующую стеатогепатиту, количественный анализ (Е=10,3 кПа) соответствует стадии фиброза F2-F3 (по шкале METAVIR)

Рис. 62. Эхограмма печени в В-режиме и режиме эластографии сдвиговой волны. Качественный анализ (цветовая картограмма представлена синим и зелёным, с участками жёлтого и красного цвета) показывает измененную паренхиму печени соответствующую циррозу, количественный анализ (Е=15,1 кПа) соответствует стадии фиброза F4 (по шкале METAVIR)

Эластография сдвиговой волны может использоваться не только с целью определения эластичности печени, но и для динамического наблюдения. По данным исследования (Дынник О.Б. и др., 2008), которое проводилось среди пациентов с вирусологическим ответом на комбинированную противовирусную терапию (Пег-интерферон-альфа и рибавирин), было отмечено, что через 6 месяцев после окончания курса лечения по данным эластографии улучшаются эластические свойства печени, что можно расценивать как уменьшение степени фиброза.

Таким образом, несомненным достоинством эластографии сдвиговой волны является неинвазивность проведения данного метода, высокая чувствительность, возможность получения абсолютных цифровых значений упругости тканей в норме и при патологии, которые коррелируют со стадиями фиброза по международной классификации METAVIR. Применение эластографии в гастроэнтерологии является новым и перспективным способом в оценке эластичности ткани у пациентов с диффузными заболеваниями печени и может являться альтернативой биопсии.

Эластография щитовидной железы

Узловые образования щитовидной железы встречаются довольно часто. Большинство из них являются доброкачественными, злокачественные образования составляют менее 5%. По распространённости среди злокачественных новообразований эндокринной системы рак щитовидной железы занимает второе место . Ультразвуковое исследование — наиболее часто используемый метод диагностики патологии щитовидной железы. С появлением методики эластографии информативность ультразвукового исследования увеличилась .
Эффективность эластографии в диагностике очаговой патологии щитовидной железы впервые была доказана Rago T., Santini F., Scutari M., Pinchera A., Vitti P., 2007. Чувствительность составила 97%, а специфичность 100%.
Проведены многочисленные исследования, на основании которых предложены шкалы для оценки эластичности ткани щитовидной железы. Rubaltelli и др. (2009), предложена шкала, в соответствии с которой однородная (гомогенная) мягкая структура железы характеризуется 1 типом, 2 тип — неоднородная (гетерогенная) мягкая структура, ЗА — с периферическими жесткими зонами, ЗВ — с центральной жесткостью, 4 — гомогенная жесткая структура железы (рис. 63). Для доброкачественных образований характерен 1 и 2 тип картограммы. По шкале Ueno (университет Tsukyba, Япония, 2006) эластичность классифицируется по баллам, где 1 балл указывает на эластичность всего узла, 2 балла — эластичность узла определяется в большей части, 3 балла, если узел эластичный только по периферии, 4 балла, если узел не эластичный и 5 баллов, ни узел, ни окружающие ткани не эластичны. Чтобы оценка эластичности ткани щитовидной железы была более точной, необходимо исключить участки кальцификации из контрольного объема, которые завышают показатели эластичности.

Эхограмма щитовидной железы в В-режиме и режиме компрессионной эластографии.

Рис. 63. Эхограмма щитовидной железы в В-режиме и режиме компрессионной эластографии. Гипоэхогенное узловое образование неоднородной структуры (в правой части изображения), при качественном анализе (цветная картограмма) окрашивающееся синим цветом, что свидетельствует о его повышенной плотности. В сравнении с неизмененной тканью плотность очагового образования в 5,32 раза выше.

По данным исследований (Поморцев А.В., Зыкин Б.И., Дегтярёва Ю.С., Астафьева О.В., Токаренко О.С., 2011) показатели эластичности неизмененной паренхимы щитовидной железы находились в интервале 6,7 — 19,3 кПа со средними значениями 13,56 ± 1,1 кПа, интервал 25,56 — 55,47 кПа соответствовал доброкачественным узловым образованиям, интервал 55,47 — 60,2 кПа расценён как переходная зона, которая характерна как для аденомы, так и для рака, а показатели в интервале 60,21 — 180 кПа характерны для злокачественного процесса. Показатели эластичности в интервале 70—80 кПа являются показанием к повторным пункциям и динамическому наблюдению не реже 3-4 раз в год.
По данным результатов исследований (Зубарев А.В., Башилов В.П., Гажонова В.Е., Картавых А.А., Чуркина С.О., Селиванов Е.С., 2011) применение соноэластографии в алгоритме диагностики образований щитовидной железы повысило чувствительность ультразвукового метода с 89 до 94,8%, специфичность с 83 до 93%, а точность с 76 до 89% [11].
По данным (Сенча А.Н., Могутов М.С., Беляев Д.В., Сергеева Е.Д., 2010) использование В-режима и режима эластографии значительно повышает информативность данного метода, чувствительность комплексного ультразвукового исследования составила 95,5%, специфичность — 94,9%.
Ультразвуковая эластография в диагностике патологии щитовидной железы это неинвазивная и высокоинформативная методика, позволяющая не только диагностировать очаговую патологию, но и оценить характер процесса, в том числе на ранних стадиях заболевания. Применение ультразвукового исследования в комплексе с эластографией сдвиговой волны может значительно сократить количество необоснованных диагностических пункций.

Эластография молочной железы

Рак молочной железы (РМЖ) — наиболее распространенное злокачественное новообразование и одна из главных причин смертности женщин среднего возраста в экономически развитых странах. По статистике РМЖ занимает первое место в структуре онкологической заболеваемости у женщин. Одной из причин поздней диагностики является несвоевременная дифференциальная диагностика узловых образований железы и ранних форм рака. В диагностике патологии молочной железы широко применяется ультразвуковой метод исследования, который можно использовать многократно, в любой возрастной группе, в период беременности и лактации.

Эластография молочных желез — метод качественной и полуколичественной оценки эластичности тканей молочной железы. По результатам проведённого исследования (Дж. Офир и др., 1991) была предложена классификация поражения молочной железы в зависимости от изменения эластичности, доброкачественные образования были более мягкими, в то время как большая часть злокачественных — более твердыми.

Eduardo de Faria Castro Fleury и др., 2009, проводившие исследование по диагностическим признакам поражений молочной железы, предложили классификацию эластичности, включающую четыре балла: 1 балл — образование, сопоставимое по спектру цвета со спектром окружающей ткани молочной железы — соответствует доброкачественному образованию; 2 балла — образование, которое после декомпрессии изменяет цвет, соответствующее более мягким тканям, и включающее более 50% узла — так же соответствует доброкачественному образованию; 3 балла — образование, которое после декомпрессии изменяет цвет менее, чем в половине узла (в областях узла от 10% до 50%), обычно на периферии, с изменением цвета от желтого к зелёному, вероятность злокачественности процесса мала; 4 балла — образование без значительного изменения цвета во время компрессии и после декомпрессии, цвет оставался синим на обоих изображениях (рис. 64) с высокой вероятностью злокачественности.

Эхограмма молочной железы в В-режиме и режиме компрессионной эластографии. Гипоэхогенный участок

Рис. 64. Эхограмма молочной железы в В-режиме и режиме компрессионной эластографии. Гипоэхогенный участок неоднородной структуры с нечёткими контурами (в правой части изображения), при качественном анализе (цветная картограмма) окрашивающийся синим цветом, что свидетельствует о его повышенной плотности. В сравнении с неизмененной тканью плотность очагового образования в 45 раз выше.

По данным исследования (Зубарев А.В., Хохлова Е.А., 2008) ультразвуковая эластография повышает специфичность традиционного УЗИ при диагностике рака молочной железы с 76% до 94,5%. Эластография может также применяться для дифференциации солидных и кистозных образований, кроме того в качестве вспомогательного метода при оценке атипичных кист, особенно при наличии пристеночных компонентов, а так же позволяет дифференцировать внутрипротоковые папилломы от внутрипротокового рака.
Таким образом, эластография — метод, который позволяет не только выявить очаговую патологию, оценить её структуру, но и провести дифференциальную диагностику между доброкачественными и злокачественными образованиями, а так же оценить состояние регионарных лимфоузлов.

Эластография предстательной железы

Рак предстательной железы (РПЖ) является актуальной проблемой современной онкоурологии и одним из наиболее распространенных онкологических заболеваний у мужчин. По данным статистики рак предстательной железы стоит на втором месте после рака желудка, при этом среди главных причин смерти у мужчин рак находится на пятом месте.

Основным методом обнаружения рака предстательной железы у пациентов с повышенным уровнем простатического специфического антигена (ПСА) является выполнение биопсии простаты, что позволяет гистологически классифицировать обнаруженный рак. В настоящее время используется система морфологической оценки степени злокачественности по Gleason, предлагающая пять вариантов гистоструктуры аденокарциномы — от наиболее зрелых ацинарных (G1) до абсолютно недифференцированных солидных (G5). Однако, несмотря на то, что биопсия считается «золотым стандартом», данный метод не всегда позволяет исключить или подтвердить диагноз рака простаты, после проведения биопсии могут развиться осложнения: инфекционно-воспалительные осложнения, геморрагические расстройства, болевые ощущения, нарушения мочеиспускания. Использование технологии эластографии в клинической практике расширяет диагностические возможности и позволяет получить качественную и количественную информацию о состоянии простаты.

По результатам проведённого исследования Dennis L. Cochlin (Университетская клиника Уэльса, Кардифф, Великобритания, 2009) доказано, что эластография позволяет более точно установить размер опухоли, оценить прорастание капсулы простаты, а проведение биопсии под контролем эластографии позволяет увеличить положительные результаты (уменьшить количество ложноотрицательных результатов) и уменьшить число прицельных биопсий [40].
По результатам исследований (Панфилова Е.А., 2011) предложена классификация типов картирования. Первый тип картирования более характерен для воспалительных изменений. Второй тип эластограммы, характеризующийся сочетанием зон средней и высокой эластичности, является достоверным признаком доброкачественного характера изменений ткани простаты. Третий тип не позволяет достоверно судить о доброкачественной или злокачественной природе изменений. Четвертый тип — в большинстве случаев соответствует опухолевому поражению (рис. 65, 66)

Эхограмма предстательной железы в В-режиме и режиме компрессионной эластографии. Гипоэхогенное узловое образование неоднородной структуры

Рис. 65. Эхограмма предстательной железы в В-режиме и режиме компрессионной эластографии.
Гипоэхогенное узловое образование неоднородной структуры без чётких контуров (в правой части изображения), при качественном анализе (цветная картограмма) окрашивающееся синим цветом, что свидетельствует о его повышенной плотности. В сравнении с неизмененной тканью плотность очагового образования в 7,5 раза выше.

Эхограмма предстательной железы в В-режиме и режиме компрессионной эластографии

Рис. 66. Эхограмма предстательной железы в В-режиме и режиме компрессионной эластографии.
Гипоэхогенное узловое образование неоднородной структуры без четких контуров (в правой части изображения), при качественном анализе (цветная картограмма) окрашивающееся синим цветом, что свидетельствует о его повышенной плотности. В сравнении с неизмененной тканью плотность очагового образования в 13,12 раза выше.

По данным (Митьков В.В., Васильева А.К., Митькова М.Д., 2013) чувствительность эластографии сдвиговой волны предстательной железы составляет 85,9%, а специфичность 91,1%. Количественные показатели эластичности более 52,7 кПа (чувствительность 95,2%, специфичность 89,3%) и более 61,3 кПа (чувствительность 98,2%, специфичность 91,1%) позволяют рекомендовать данную зону для прицельной биопсии у пациентов с подозрением на рак простаты .
При сравнении методик (Васильева А.К., 2013) компрессионной эластографии с эластографией сдвиговой волной доказано, что неизменённая ткань простаты имеет равномерные упругие характеристики.
При объёме простаты более 80 куб.см. рекомендуется использовать В- режим и ультразвуковую ангиографию, при объёме менее 80 куб.см. — ультразвуковую эластографию.

Таким образом, эластография позволяет осуществить поиск измененных участков в ткани предстательной железы при повышенном уровне ПСА, провести дифференциальную диагностику между изменениями воспалительного характера и очаговой патологии, определить объем очаговой патологии предстательной железы, оценить состояние капсулы и семенных пузырьков, стенок мочевого пузыря, парапростатической и параректальной клетчатки, оценить в динамике эффективность лечения рака предстательной железы. Применение предложенной классификации типов картирования эластографических изображений предстательной железы повышает эффективность эластографии в дифференциальной диагностике рака.

Эндоскопическая ультразвуковая эластография

Злокачественные опухоли органов билиопанкреатодуоденальной зоны — одна из самых сложных проблем онкологии. Рак поджелудочной железы находится на 13-м месте по заболеваемости в мире, на 8-м месте — по смертности, которая с каждым годом увеличивается.

С появлением такой методики как эндоскопическая ультразвуковая компрессионная эластография и внедрением её в клиническую практику осуществилась возможность более точной диагностики и дифференциальной диагностики доброкачественной и злокачественной патологии поджелудочной железы, в частности карциномы поджелудочной железы, а так же возможность более точно выполнять пункционную биопсию и избежать выполнения неоправданных биопсий.

По результатам исследования (Морозова Т.Г., Борсуков А.В., 2014) получен сравнительный коэффициент SR, который при цистаденокарциноме составил от 34,1 до 42,5 у.е., при внутрипротоковой папиллярно-муцинозной аденоме — от 44,7 у.е. и более, при постнекротических кистах — до 13 у.е. Диагностическая эффективность метода компрессионной эластографии при эндосонографии поджелудочной железы увеличивается при комплексном использовании с другими методами исследования: чувствительность составляет 98,4%, специфичность — 96,5%; точность — 97,3%.
Кроме того, соноэластография при эндоскопическом УЗИ позволяет характеризовать и дифференцировать доброкачественные и злокачественные изменения лимфоузлов с высокой чувствительностью, специфичностью и точностью, так же позволяет более прицельно проводить тонкоигольную аспирационную биопсию в случае множественного поражения лимфоузлов.

Заключение

Эластография — новая развивающаяся методика, чувствительность, специфичность и точность которой увеличиваются при комплексном использовании с другими методами исследования. Анализ результатов проведенных исследований выявил значительные клинические возможности и перспективы применения метода компрессионной эластографии и эластографии сдвиговой волны. Полученные данные о диагностической точности метода позволяют использовать результаты в целях принятия решения о дальнейшем ведении пациента, а также тактике лечения.

Книга «Эластография сдвиговых волн. Анализ клинических примеров — А. В. Борсуков»

Купить книгу "Эластография сдвиговых волн. Анализ клинических примеров" - А. В. Борсуков

В практическом руководстве отражен 7-летний опыт применения эластографии сдвиговых волн в многопрофильном стационаре. Формат книги в виде сборника клинических примеров подразумевает различные нозологические формы, объединенные одним патогномоничным звеном диагностического алгоритма в виде ультразвуковой эластографии. Данный метод меняет тактику ведения пациентов, особенно при его комбинации с ультразвуковыми контрастами. Органный принцип построения глав с кратким описанием стандартизированных методик эластографии сдвиговых волн в начале, позволяет как клиницистам, так и врачам лучевой диагностики быстро получить ответы на возможность применения предлагаемого усовершенствованного алгоритма в различных типах лечебно-профилактических учреждений.

Для последипломного профессионального образования врачей ультразвуковой и лучевой диагностики, врачей клинического профиля (эндокринологов, гастроэнтерологов, урологов, хирургов, гинекологов, онкологов, дерматологов, косметологов), ординаторов, аспирантов по вышеуказанным специальностям, студентов старших курсов медицинских вузов.

Купить книгу «Эластография сдвиговых волн. Анализ клинических примеров — А. В. Борсуков»

Книга «Ультразвуковая сдвиговая эластография печени. Научно-практическое руководство для врачей» — Зыкин Б. И. Купить книгу "Ультразвуковая сдвиговая эластография печени. Научно-практическое руководство для врачей - Зыкин Б. И."

Научно-практическое руководство посвящено эластографии, одному из наименее известных разделов УЗ-диагностики. В книге представлены история и физические основы сдвиговой эластографии, достижения и проблемы метода. Материал монографии построен на результатах собственного 10-летнего опыта работы с 2DSWE и на обзоре актуальных публикаций, посвящённых теме сдвиговой эластометрии. Приведены результаты многочисленных исследований, выполненных с помощью всех трёх эластометрических методик – TE, 1pSWE и 2DSWE. Основное место отдано выполненному автором метаанализу, результаты которого помогают понять причины многообразия пороговых значений упругости и скорости сдвиговых волн в печени, затрудняющих оценку фиброза и портальной гипертензии. Детально рассмотрены характеристики всех конфаундеров (факторов влияния), изменяющих результаты эластометрии. Большое внимание уделено т.н. вендорным различиям порогов. Помимо фиброза и портальной гипертензии, автор подробно разбирает особенности упругости печени при стеатозе, воспалении, холестазе, правосторонний сердечной недостаточности и застое. Обоснована необходимость дополнительной оценки упругости селезёнки. Книга базируется на изучении более чем 600 литературных источников иллюстрирована 78 рисунками, таблицами и схемами.

Купить книгу «Ультразвуковая сдвиговая эластография печени. Научно-практическое руководство для врачей — Зыкин Б. И.»

Книга «Ультразвуковая эластография. От простого к сложному» — А. Н. Сенча, Э. И. Пеняева, Д. М. Шмелев

Купить книгу "Ультразвуковая эластография. От простого к сложному" - А. Н. Сенча, Э. И. Пеняева, Д. М. Шмелев

В монографии рассмотрены вопросы применения ультразвуковой эластографии в клинической практике с учетом актуальных практических и клинических рекомендаций. Подробно описаны методика проведения эластографии различных внутренних и поверхностно расположенных органов, принципы интерпретации результатов, факторы, влияющие на конкретный результат и эффективность, корректность и воспроизводимость количественных и качественных показателей эластографии.
Книга предназначена для практикующих врачей ультразвуковой диагностики, как для начинающих, так и для специалистов со стажем; врачей смежных специальностей – онкологов, хирургов, акушеров-гинекологов, гастроэнтерологов и инфекционистов; ординаторов, студентов медицинских вузов.

Купить книгу «Ультразвуковая эластография. От простого к сложному» — А. Н. Сенча, Э. И. Пеняева, Д. М. Шмелев

Книга «Контраст-усиленное ультразвуковое исследование при диффузных заболеваниях печени» — Борсуков А. В., Буеверов А. О.

Купить книгу "Контраст-усиленное ультразвуковое исследование при диффузных заболеваниях печени" - Борсуков А. В., Буеверов А. О.

В учебно-методическом пособии приведена стандартизированная оценка качественных признаков контраст — усиленного ультразвукового исследования (КУУ314) при диффузных заболеваниях печени. Приведены клинические примеры мультипараметрического УЗИ: В-режим + ЦДК сосудов печени + компрессионная эластография (SE) и эластография сдвиговой волны (2DSWE) + качественные и количественные показатели КУУЗИ при различных нозологических формах диффузных заболеваний печени.

Купить книгу «Контраст-усиленное ультразвуковое исследование при диффузных заболеваниях печени» — Борсуков А. В., Буеверов А. О.

Книга «Ультразвуковая сдвиговая эластография печени. Научно-практическое руководство для врачей — Зыкин Б. И.»

УЗИ сканер HS50

Доступная эффективность. Универсальный ультразвуковой сканер, компактный дизайн и инновационные возможности.

Основными причинами смерти пациентов при алкогольной болезни печени являются прогрессирующая печеночная недостаточность, кровотечение из варикозно-расширенных вен пищевода, бактериальные инфекции, гепаторенальный синдром. В основе этиопатогенеза осложнений различных заболеваний печени лежат многокомпонентные нарушения гемоциркуляции как на органном, так и на системном уровне [1-5]. При развивающемся фиброзе, циррозе пучки волокнистой ткани, нарушающие структуру органа, затрудняют кровоток, что приводит к развитию портальной гипертензии [3, 6-10]. Последняя может привести к нескольким системным осложнениям: спленомегалии, варикозному расширению вен желудочно-кишечного тракта, асциту. Говоря о спленомегалии, необходимо отметить, что при алкогольной болезни печени спленомегалия не является выраженной, но в ее паренхиме при патологоанатомическом исследовании выявляют венозное полнокровие с расширением венозных сосудов и синусоидов, фиброз пульпы, пролиферацию гистиоцитов, участки сидероза и фиброза [1, 3, 6, 10, 11]. Поэтому, возможно, изменения в селезенке следует рассматривать как первый признак развивающейся портальной гипертензии.

С позиции достижений современной гепатологии в определении прогноза прогрессирования алкогольной болезни печени важнейшее значение придается пункционной биопсии печени, которая в России пока остается прерогативой специализированных клиник и в практическом здравоохранении пока не получила широкого распространения [1, 6, 7, 9, 10, 12]. Низкая биохимическая активность гепатита не во всех случаях ассоциирована с аналогичной гистологической картиной и не исключает прогрессирования болезни с развитием цирроза [1, 6, 10, 11, 13].

Внедрение в практику неинвазивных методов диагностики фиброза печени позволяет значительно сократить количество пациентов, нуждающихся в проведении пункционной биопсии печени, существенно снизить временные и материальные затраты на обследование [6, 7, 9, 13].

В настоящее время ультразвуковая эластография является одним из перспективных направлений в диагностике алкогольной болезни печени, выполняется на аппаратах «ФиброСкан». Данная методика позволяет количественно определять жесткость печени, выраженную не в относительных, а в абсолютных единицах — килопаскалях (кПа) [6, 7, 8, 10, 11]. Оценка выраженности фиброза печени, возможность прогнозирования развития осложнений данным методом представляет удобный и точный инструмент, заслуживающий широкого внедрения в практическое здравоохранение [3, 6, 13]. Необходимо дополнить, что она может повторяться неоднократно, это весьма актуально при диспансерном наблюдении и мониторинге лечения пациентов с алкогольной болезнью печени, а интерпретация результатов проводится сразу после исследования [1, 13].

Известна стандартная методика проведения эластографии печени при помощи аппарата FibroScan: пациенту, находящемуся в положении лежа на спине с максимально отведенной за голову правой рукой, датчик устанавливают в проекции правой доли печени по средней подмышечной линии в 9-10-м межреберных промежутках [4, 9]. Ориентируясь по синхронно воспроизводимой ультразвуковой картине, выбирали участок печени для проведения измерения на глубине 25-65 мм от поверхности кожи, свободный от крупных сосудистых структур.

Цель исследования — возможность применения усовершенствованной методики эластографии у пациентов с алкогольной болезнью печени (АБП).

Материал и методы

Исследование проводилось на базе МЛПУ «Клиническая больница N1» в гастроэнтерологическом отделении Смоленска с мая 2010 г. по май 2011 г. За указанный период обследованы 70 пациентов (36 мужчин и 34 женщины) в возрасте от 19 до 55 лет (p>0,05), страдающих АБП. Структура клинических форм АБП среди пациентов, принимавших участие в исследовании, была следующей: алкогольный стеатоз — 25 (35,7%) случаев, алкогольный гепатит — 23 (32,9%), алкогольный цирроз — 22 (31,4%). Из обследуемой группы были исключены пациенты, которые отказались от биопсии печени или имели противопоказания к ее проведению. Для установления стадии фиброза пациентам после получения информированного согласия выполняли пункционную биопсию печени по методу Менгини.

Стадии фиброза печени оценивали по системе METAVIR, которые были сопоставлены с данными эластографии, выраженными в кПа [3].

Биопсия печени 65 (92,8%) пациентам проводилась биопсийными пистолетами, иглами G 16-18, под ультразвуковым контролем. Всем больным осуществлялась комплексная ультразвуковая диагностика органов брюшной полости с допплерографией и оценкой портального кровотока на современном ультразвуковом приборе в дуплексном и триплексном режимах сканирования.

Для более точного представления о степени выраженности изменений не только печени, но и селезенки у пациентов с АБП нами предложена усовершенствованная методика комплексного эластографического обследования пациентов.

Эластографию печени проводили из 7-10 зон в положении пациента с максимально отведенной за голову правой рукой, датчик устанавливали в 6-м межреберье по правой передней подмышечной линии (проекция VII сегмента), в 5-м межреберье по правой среднеключичной линии (проекция VIII сегмента), в 9-10-м межреберьях по правой среднеключичной линии (проекция VI сегмента), по среднегрудинной линии в эпигастральной области (проекция II, III сегментов), в 8-м и 7-м межреберьях по правой среднеключичной линии (проекция V сегмента), в 5-м межреберье по правой парастернальной линии (проекция IV сегмента).

Затем проводили эластографию селезенки из 7-10 зон в положении пациента на правом боку. Датчик устанавливали в 8-м межреберье по левой передней подмышечной линии (место проекции переднего полюса), в 11-м межреберье по левой задней подмышечной линии (место проекции заднего полюса), в 10-м межреберье по левой средней подмышечной линии (место проекции среднего сегмента), в 9-м межреберье по левой средней подмышечной линии (проекция между передним полюсом и средним сегментом), в 9-м межреберье между левой задней подмышечной и левой средней подмышечной линиями (проекция между задним полюсом и средним сегментом селезенки) (рис. 1, 2).

Методика постановки датчика при проведении эластографического исследования печени и селезенки

Рис. 1. Методика постановки датчика при проведении эластографического исследования печени и селезенки.

1H — оптимальная область определения VII сегмента печени, 2H — оптимальная область определения VI сегмента печени, 3H — оптимальная область определения IV-VIII сегментов печени, 4H — оптимальная область определения V сегмента печени, 5H — оптимальная область определения II сегмента печени, 6H — оптимальная область определения III сегмента печени; 1L — оптимальная область определения заднего полюса селезенки, 2L — оптимальная область определения участка между передним и задним полюсом селезенки, 3L — оптимальная область определения переднего полюса селезенки.

Методика постановки эластографического датчика при проведении эластографического исследования селезенки при положении пациента на правом боку

Рис. 2. Методика постановки эластографического датчика при проведении эластографического исследования селезенки при положении пациента на правом боку.

1L — оптимальная область определения переднего полюса селезенки, 2L — оптимальная область определения заднего полюса, 3L — оптимальная область определения среднего сегмента, 4L — оптимальная область определения проекции сегмента между передним полюсом и средним сегментом, 5L — оптимальная область определения проекции сегмента между задним полюсом и средним сегментом селезенки.

Суммарный объем исследуемой ткани составляет в среднем 6 см3, что многократно превышает таковой при пункционной биопсии печени. Среднее значение характеризовало эластический модуль печени и селезенки. Результат выражали в кПа, допустимый интерквартильный коэффициент (IQR) — не более 1/4 показателя эластичности.

Для оценки эластографических данных, полученных при исследовании селезенки, нами предложена специальная шкала, в которой количественные значения (кПа) были представлены в виде «+» (табл. 1).

Таблица 1. Эластографические показатели печени в сопоставлении с METAVIR/Knodell (А.О. Буеверов, 2006, Ч.С. Павлов, 2010) и шкала эластографических показателей селезенки в сопоставлении с кПа (А.В. Борсуков,Т.Г. Морозова, 2011).

Стадия фиброза печени Среднее значение по стадиям фиброза печени Шкала эластографических показателей селезенки Интервал средних значений для эластографии печени и селезенки
F0 5,2 0 3,9-6,5
F1 6,4 «+» 4,8-8,0
F2 8,5 «++» 6,3-10,7
F3 10,8 «+++» 8,1-13,5
F4 24,6 «++++» 18,5-30,7

Выражение количественных результатов (кПа) в «+» при проведении эластографии селезенки необходимо вследствие того, что требуется дополнительное патологоанатомическое исследование гистологического материала паренхиматозного органа.

Результаты и обсуждение

При проведении импульсной эластографии печени по стандартной методике установлено: стадия F1 встречалась у 7 (10,7%) пациентов, F2 — у 6 (9,2%), F3 — у 7 (10,7%), F4 — у 17 (26,2%) обследуемых. При использовании усовершенствованной методики эластографии печени было установлено, что F1 — фиброзные изменения имеют 12 (18,5%) человек, F2 — 10 (15,4%), F3 — 11 (16,9%), F4 — 22 (33,8%) пациента (p>0,05). Проведен анализ исследований, в которых сравнивается диагностическая точность ультразвуковой эластографии печени, селезенки и биопсии печени (табл. 2).

Таблица 2. Результаты сравнения данных эластографии печени и селезенки и гистологического исследования печени у 65 пациентов с алкогольной болезнью печени.

Гистологические данные Показатели непрямой эластографии печени и селезенки
Стадия фиброза печени Число больных (абс., %) Число больных с данной стадией фиброза по эластографии печени (абс., %) Среднее значение, кПа Шкала эластографического исследования селезенки Число больных с данной стадией фиброза по эластографии селезенки (абс., %) Среднее значение, кПа Интервал средних значений, кПа
F0 10 (15,4) 8 (12,4) 5,3±0,2 0 8 (12,4) 4,4±0,2 3,9-6,5
F1 12 (18,5) 13 (20) 7,4±0,1 «+» 10 (15,4) 6,7±0,2 4,8-8,0
F2 10 (15,4) 11 (16,9) 8,8±0,1 «++» 9 (13,6) 8,4±0,2 6,3-10,7
F3 11 (16,9) 11 (16,9) 11,7±0,3 «+++» 8 (12,4) 12,3±0,6 8,1-13,5
F4 22 (33,8) 22 (33,8) 40,8±4,3 «++++» 22 (33,8) 37,7±4,5 18,5-30,7
«++++»* 8 (12,4) 20,5±2,1 18,5-30,7

Примечание. * — у 8 пациентов со стадией F1-F2-F3 по показателям эластографии печени показатель эластографии селезенки составил F4.

Совпадение результатов непрямой одномоментной эластометрии печени и морфологического исследования ее биоптатов наблюдалось у 63 (96,9%) обследуемых.

При дополнительном проведении эластографии селезенки было установлено, что у 8 (22,9%) пациентов со стадией фиброза F1-F2-F3 (всего 35 человек), по данным эластографии печени, показатель эластографии селезенки составил «++++» (p<0,001). На рис. 3 приведены данные ультразвукового и эластографического исследований пациента.

Рис. 3. Пациент М., 1972 года рождения.

Эхограмма печени (норма)

а) Данные ультразвукового исследования печени (размеры в норме).

Эхограмма селезенки (площадь не увеличена)

б) Данные ультразвукового исследования селезенки (площадь не увеличена).

Эластография печени

в) Данные эластографического обследования печени (F1-степень фиброзных изменений).

Эластография селезенки

г) Данные эластографического обследования селезенки («++++» — изменения).

Можно предположить, что это свидетельствует о развитии фиброза пульпы или повышении давления в ней, нарушении микроциркуляции, а это свидетельствует о развитии портальной гипертензии. Сравнение результатов непрямой динамической эластографии с существующим в настоящее время «золотым стандартом» оценки выраженности фиброза печени — данными морфологического исследования биоптатов — выявило достаточно высокую диагностическую точность исследуемого метода. При этом более высокие показатели диагностической точности отмечены при дополнительном проведении эластографии селезенки.

Выводы

  1. Для более точного представления о степени выраженности изменений не только печени, но и селезенки у пациентов с алкогольной болезнью печени необходима усовершенствованная методика проведения эластографии.
  2. Эластографию печени и селезенки целесообразно использовать для неинвазивной диагностики алкогольной болезни печени, в случае, когда пациент отказывается от пункционной биопсии или она ему противопоказана.
  3. Дополнительное проведение эластометрии селезенки способствует раннему прогнозированию развития осложнения, в частности портальной гипертензии.

Литература

  1. Хазанов А.И., Плюснин С.В., Белякин С.А. и др. Алкогольная болезнь печени. М.: ООО «ЛЮКС ПРИНТ», 2008. 318 с.
  2. Хомерики С.Г., Якимчук Г.Н., Голованова Е.В. Клиническое значение прижизненного морфологического исследования печени // Терапевтический архив. 2011. N4. С. 30-36.
  3. Шерлок Ш., Дули Дж. Заболевания печени и желчных путей. Практическое руководство. М.: ГЭОТАРМЕД, 2002. 864 с.
  4. Павлов Ч.С., Глушенков Д.В., Ивашкин В.Т. Современные возможности эластометрии, Фиброи АктиТеста в диагностике фиброза печени // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2008. Т. 18. N4. С. 43-52.
  5. Пирогова И.Ю., Пышкин С.А. Алгоритм дифференциальной диагностики хронического гепатита и цирроза печени у больных с хронической HCV- и HBV-инфекцией // Клинические перспективы гастроэнтерологии, гепатологии. 2011. N2. С. 19-26.
  6. Хазанов А.И., Плюснин С.В., Васильев А.П. и др. Алкогольные и вирусные циррозы печени у стационарных больных (1996-2005 гг.): распространенность и исходы // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2007. N2. С. 19-27.
  7. Маевская М.В. Клинические особенности тяжелых форм алкогольной болезни печени. Роль вирусов В и С // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2006. N2. С. 25-39.
  8. Абдурахманов Д.Т. Алкогольная болезнь печени // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2007. N6. С. 4-9.
  9. Ивашкин В.Т., Воликовский Л.Я., Тесаева Е.В. и др. Первый российский опыт неинвазивной диагностики фиброза печени с помощью аппарата «ФиброСкан» // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2006. N4. С. 65-69.
  10. Лазебник Л.Б. (ред.). Биопсия печени: показания, противопоказания, методика проведения. Методические рекомендации департамента здравоохранения Москвы. М.: «Анахарсис». 2004.
  11. Патология. Руководство. Под ред. Пальцева М.А., М., 2002. 960 с.
  12. Маевская М.В., Морозова М.А., Ивашкин В.Т. Алгоритм ведения пациентов с алкогольной болезнью печени // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2011. N1. С. 4-10.
  13. Лемешко З.А. Лучевая диагностика в гастроэнтерологии // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2011. N1. С. 79-84.

УЗИ сканер HS50

Доступная эффективность. Универсальный ультразвуковой сканер, компактный дизайн и инновационные возможности.

Руденко О.В.1, Сафонов Д.В.2*, Рыхтик П.И.3, Гурбатов С.Н.4, Романов С.В.3

Physical Bases of Elastography. Part 1. Compression Elastography (Lecture)

Rudenko O.V.1, Safonov D.V.2*, Rykhtik P.I.3, Gurbatov S.N.4, Romanov S.V.3

1 — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова», 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1.

2 — Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 603005, г. Нижний Новгород, пл. Минина, д. 10/1.

3 — Федеральное бюджетное учреждение здравоохранения «Приволжский окружной медицинский центр» Федерального медико-биологического агентства Российской Федерации, 603005, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, д. 14.

4 — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского», 603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23.

1 — Federal State Educational Institution of Higher Professional Education Lomonosov Moscow State University,GSP-1, Leninskie Gory, Moscow, 119991.

2 — State Educational Establishment of Higher Professional Training Nizhny Novgorod State Medical Academy of the Ministry of Public Health of the Russian Federation, 10/1, Minin  Sq., Nizhny Novgorod, 603005.

3 — Volga District Medical Centre under Federal Medical and Biological Agency, 2, Nizhnevolgskaya Naberegnaya, Nizhny Novgorod, 603001.

4 — Federal State Educational Institution of Higher Professional Education Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, 23, Prospekt Gagarina, Nizhni Novgorod, 603950.

Реферат

В лекции изложены физические принципы компрессионной эластографии — нового метода ультразвуковой диагностики, основанного на различии модулей продольной упругости (модулей Юнга) патологического образования и окружающих тканей при дозированной компрессии датчиком. Для этого производится сравнение их стрейнов, то есть степени относительной деформации в направлении действия силы. Графически изменение стрейнов произвольно выбранных участков ткани показывается в виде кривых сжатия этих участков или цветовой компрессионной эластограммы. Метод используется для исследования поверхностно расположенных органов с целью выявления опухолевой патологии, однако он имеет ряд недостатков, связанных со сложностью стандартизации, что повышает его субъективность и ограничивает практическое применение.

Ключевые слова: ультразвуковая диагностика, компрессионная эластография, деформация, модуль продольной упругости, модуль Юнга, стрейн.

Abstract

The lecture outlines the physical principles of compression elastography — a new method of ultrasound diagnostics, based on the difference modules longitudinal elasticity (Young’s modules) of the pathological mass and surrounding tissues with dosed compression sensor. This involves comparison of their straines, that is, the extent of relative deformation in the direction of the force. Alterations straines randomly selected sections of tissue is shown in form of curves compression of these sites or color compression elastogram. The method is used to investigate the superficial organs to identify tumor pathology, however, it has several disadvantages associated with the complexity of standardization, which increases its subjectivity and limits the practical application.

Keywords: ultrasound diagnostics, compression elastography, deformation, longitudinal module of elasticity, Young’s module, strain.

Актуальность. Эластография как новый метод получения и оценки ультразвукового изображения всё шире входит в повседневную клиническую практику. Он открывает новые и очень перспективные возможности визуализации – определение и сравнение эластичности мягких тканей организма. Поэтому эластографию сейчас называют третьей ультразвуковой технологией после эхографии и допплерографии. Благодаря ей произошел значительный качественный скачок в дифференциальной диагностике очаговой патологии поверхностно расположенных тканей, сейчас активно ведутся перспективные исследования по эластографии различных органов [1].

Клиническое значение метода и необходимость его практического применения очевидны, но физическим основам исследования в отечественной медицинской периодике уделено недостаточное внимание [2]. То, что физики придумали и воплотили в виде различных эластографических технологий, практические врачи часто используют, не зная физической сущности, не понимая ни реальных возможностей и ограничений этих методик, ни различий между ними, что может привести к их неправильному использованию и даже дискредитации. Поэтому целью данной лекции является ознакомление врачей ультразвуковой диагностики с физическими основами различных вариантов эластографии и соответствующей терминологией.

Термин эластография был предложен в 1991 году врачами-исследователями из Хьюстона (США) как метод количественного и качественного анализа механических свойств тканей [7]. Хотя с физической точки зрения понятия эластичности и упругости одинаковы, сами физики предпочитают использовать второй термин, характеризуя в теории упругости свойства веществ сопротивляться растяжению и сжатию при упругой деформации. Количественно эти свойства выражаются различными модулями упругости.

Но характеристика ткани организма как «более упругая» или «менее упругая» не совсем понятно и удобно в клинической практике, и может вызвать определенные затруднения. Поэтому с практической точки зрения целесообразно использовать термины «твердый» и «мягкий» так, как это уже сделали фирмы-производители. Тем самым эластографическая лексика будут соответствовать пальпаторным определениям, а именно виртуальной пальпацией называют эластографию за рубежом [6].

Пальпация представляет собой хорошо известный способ обследования. Пальпируя опухоль в молочной железе, врач ощущает неоднородность, которую обычно называют «уплотнением». С точки зрения элементарной физики термин «уплотнение» совершенно неуместен, поскольку любая неоднородность (опухоль, киста, гематома) имеет практически такую же плотность, что и здоровая ткань. Плотность различных мягких тканей, кроме жировой и хрящевой, почти такая же, как плотность воды (1 г/см³) или физиологического раствора (1,01 г/см³). Но что почувствовал врач, пальпируя ткань?

Для наглядности приведем пример: плавая в теплом море, человек на ощупь отличает медузу от воды, но медуза может неподвижно зависать между дном и поверхностью моря, так как её плотность равна плотности воды. Так в чем причина того, что мы ощутили прикосновение к медузе и чем она отличается от воды?

Ответ довольно прост. Ясно, что вода «течет», то есть не сохраняет свою форму при действии на нее внешних сил. Напротив, медуза свою форму сохраняет, то есть после снятия силовой нагрузки восстанавливает свой прежний вид. Прикасаясь к медузе, надавливая на нее, мы ощущаем упругое сопротивление. Если медузу положить на стол и потрясти, она будет колебаться, как холодец. Вода же просто растечется. То есть, опухоль в мягкой ткани – это неоднородность типа «мини-медузы», окруженная здоровой тканью.

Теперь объясним это с помощью теории упругости, но сначала определим несколько основных понятий, необходимых для её понимания. Теория упругости – это раздел механики сплошных сред, изучающий деформации упругих твёрдых тел, их поведение при статических и динамических нагрузках. Главная задача теории упругости –  выяснить, каковы будут деформации тела, и как они будут меняться со временем при заданных внешних воздействиях.

Твёрдое тело – это одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний (жидкости, газов, плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия. Атомы и молекулы, составляющие твёрдое тело, плотно упакованы вместе, так что молекулы твёрдого тела практически сохраняют своё взаимное положение относительно других молекул, удерживаясь между собой межмолекулярным взаимодействием. В покое твёрдые тела сохраняют форму, но деформируются под воздействием внешних сил.

Деформация – это изменение взаимного положения частиц среды, связанное с их перемещением относительно друг друга, она возникает вследствие изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. В зависимости от величины приложенной силы деформации разделяют на упругие (обратимые) и пластические (необратимые), а также разрушительные. При упругой деформации после снятия приложенных сил тело возвращает себе первоначальную форму, а при пластической начальная форма не сохраняется. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения частиц среды от положения равновесия, при которых после снятия деформирующей нагрузки частицы возвращаются в свое исходное положение, в основе необратимых – перемещения частиц среды на значительные расстояния от исходных положений равновесия (выход за рамки межмолекулярных связей и переориентация их в новое равновесное положение после снятия нагрузки). Твёрдое тело может деформироваться упруго при мгновенном действии, и пластически, если внешние силы действуют длительное время. Естественно, каждое твёрдое тело имеет присущий ему порог деформации, после которой наступает разрушение.

Любая деформация твёрдого тела может быть отнесена к одному из двух видов: деформации растяжения-сжатия, которое может быть всесторонним или односторонним, и деформации сдвига. Ответ твёрдого тела на прилагаемое усилие описывается модулями упругости, которые характеризуют его способность упруго деформироваться при приложении к нему силы. Многообразие деформаций с различным направлением действия сил на твёрдое тело подразумевает разные модули упругости, но существуют три основных модуля для изотропных тел, свойства которых не зависят от направления: модуль объёмной упругости или модуль упругости всестороннего сжатия (K), модуль упругости или модуль Юнга (E) и модуль сдвиговой упругости или модуль сдвига (G или μ), он же модуль жёсткости. Все они связаны между собой конкретными физическими формулами, по которым, зная значения любых двух модулей упругости, можно рассчитать третий [3].

Модуль упругости всестороннего сжатия (K) характеризует способность объекта изменять свой объём под воздействием объёмного, то есть всестороннего напряжения, когда на тело воздействует одинаковая во всех направлениях сила (например, при гидростатическом давлении). Сжимающая сила F действует на шар со всех сторон, поэтому его объем уменьшается (рис. 1). Связь между приложенным к образцу давлением и величиной деформации характеризуется числом К. После снятия внешнего давления объем принимает исходное значение. Если силы поменяют направление и станут растягивающими, объем увеличится.

Рис. 1. Деформация всестороннего сжатия – при всестороннем воздействии объем шара уменьшается, F – сжимающая сила, V – первоначальный объём, V1 – конечный объём

Если деформируется стержень, то происходит простое одностороннее сжатие (растяжение), которое характеризуется модулем продольной упругости E (модуль Юнга). Он характеризует способность материалов сопротивляться деформации сжатия-растяжения, то есть свойство объекта деформироваться вдоль оси при воздействии силы вдоль этой оси и рассчитывается по формуле  (1), где σ – это сила одностороннего воздействия на стержень, ε – деформация стержня в направлении действия этой силы (рис. 2) [3].

Рис 2. Деформация одностороннего сжатия, характеризуемая модулем продольной упругости (модуль Юнга), L – первоначальная длина объекта, L1 – конечная длина объекта, ΔL – величина укорочения объекта.

Применительно к эластографии в медицинской литературе вместо термина «сжатие» чаще используется термин «компрессия», поскольку при исследовании для определения разницы в упругости внутренних объектов необходимо надавить на поверхность тела, то есть осуществить компрессию. Поэтому такой вариант эластографии называется компрессионной эластографией. В основе компрессионной эластографии лежит сравнение модулей Юнга. Если с одинаковым давлением осуществить компрессию двух разных по упругости столбиков, расположенных на жёстком неподвижном основании, то они деформируются по-разному. Более упругий столбик уменьшит свой размер в меньшей степени, чем менее упругий, другими словами, величина укорочения твёрдого столбика будет меньше, чем мягкого (рис. 3) [6].

 

Рис 3. Физическая основа компрессионной эластографии – сравнение модулей Юнга (отношение стрейнов). На более твёрдый образец А и более мягкий образец Б оказывается одинаковая сила сжатия σ, в результате чего первоначальная длина объекта L уменьшается на величину укорочения объекта ΔL и достигает конечного значения L1. По этим значениям вычисляется деформация объекта ε и модуль Юнга Е.

Термин «деформация» переводится на английский как «strain» [4, 5]. В соответствии с формулой (1) стрейн (или деформация) – это отношение изменения длины столбика к его первоначальной длине, поэтому величина безразмерная. Для сравнения упругости двух столбиков надо сравнить их стрейны – у которого стрейн меньше, тот более упругий и менее сжимаемый. Таким образом, важно на абсолютное значение стрейна, а их сравнение, которое показывает насколько одна ткань более упругая, чем другая, что характеризуется отношением стрейнов и обозначается как strain ratio (SR). Поэтому компрессионная эластография иногда в англоязычной литературе называется стрейновой эластографией.

На практике компрессионная эластография используется для исследования поверхностно расположенных органов с целью выявления опухолевой патологии (чаще всего рака молочной и щитовидной железы, а также простаты при трансректальном УЗИ), что основано на сравнении стрейнов патологического очага и окружающей его ткани. Обычным линейным датчиком с определённой силой осуществляют давление на кожу исследуемой области, которая вызывает деформацию подлежащих тканей. Под действием этой компрессии более упругий, твёрдый объект, каковым является раковая опухоль, уменьшается в объеме меньше, чем окружающая его менее упругая, мягкая ткань (рис. 4), зато сильнее сдвигается «вбок», как бы «выскальзывая» из-под давящего на ткань датчика.

Рис.4. Компрессионная эластография. Разная степень деформации объекта и окружающей ткани при надавливании датчиком на поверхность тела (показана разной плотностью точек).

В ультразвуковых системах оценка стрейна осуществляется по степени смещения тканей методом спекл-трекинга. Спеклы на ультразвуковом изображении обусловлены  воздействием энергии от беспорядочно распределенных отражающих структур, слишком малых для того, чтобы быть распознанными при помощи ультразвука. Спеклы ухудшают пространственное и контрастное разрешение в результате образования мелких псевдоструктур, так называемого спекл-шума. Спеклы имеют две важные особенности: во-первых, любая структура организма характеризуется собственной уникальной картиной спеклов, а во-вторых, спеклы смещаются вместе с тканью. При эластографии ультразвуковой сканер с помощью специальной программы оценивает изменение размера объекта по смещению специфичных для него спеклов, а по ним высчитывает разницу стрейнов и выдаёт изображение на экран в виде графиков или цветового картирования.

Графически динамика изменения стрейна произвольно выбранных участков ткани показывается в виде кривых сжатия этих участков в серии надавливания на ткань. Зная, что величина деформации выше там, где упругость ткани ниже, можно сделать вывод о том, что кривая с более высокой амплитудой от надавливаний характеризует участок менее упругой ткани. Кроме того, на экране отображаются относительные количественные показатели стрейнов сравниваемых участков и их соотношение.

При цветовом способе зоны различной упругости картируются разными цветами или оттенками серого, аналогично серой шкале при серошкальном сканировании [5]. Обычно фирмы-производители менее упругие ткани обозначают как SF (от англ. soft — мягкий), а более упругие – HD (от англ. hard — твердый) и рядом с компрессионной эластограммой размещают цветовую шкалу упругости. Таким образом, с помощью компрессионной эластографии можно сравнить стрейны различных участков ткани по относительному количественному показателю SR и произвести их качественное сопоставление по компрессионной эластограмме (рис. 5).

Рис. 5. Компрессионная эластограмма: серошкальное (а) и цветовое (б) кодирование при исследовании фантома.

Компрессионная эластография в настоящее время имеется в большинстве современных ультразвуковых систем экспертного класса и достаточно широко распространена в клинической практике как качественный метод визуальной оценки объемной патологии поверхностных органов и тканей с помощью высокочастотных линейных датчиков. Конвексный датчик с компрессионной эластографией производится в настоящее время только компанией Siemens.

Однако у компрессионной эластографии есть ряд недостатков, связанных со сложностью стандартизации метода. Главный заключается в том, что неясно, с какой точностью и в каких случаях в тканях выполняется, а в каких нет принципиальное условие формулы 1 — наличие неподвижной твёрдой поверхности, на которой происходит компрессия тканей. Ее отсутствие или недостаточная твёрдость приводит к тому, что компрессия вызывает не сдавление, а смещение тканей, что делает преобразование бессмысленным. Отношение 1 выполняется только в достаточно ограниченном, так называемом «эластическом» диапазоне сдавления, что создает значительные трудности в выборе адекватной, а тем более стандартной компрессии. И, наконец, кросскорреляционный анализ, используемый для оценки стрейна, математически весьма сложен, при этом каждый производитель использует оригинальные методики расчета стрейна. Всё это снижает информативность метода, увеличивает его субъективность и в конечном итоге ограничивает практическое применение [2].

Заключение. Компрессионная эластография, основанная на сравнении модулей продольной упругости патологического образовании и окружающих тканей,  является современным информативным методом ультразвуковой диагностики опухолевой патологии поверхностно расположенных органов. Однако она имеет ряд недостатков, связанных со сложностью стандартизации метода, что повышает его субъективность и ограничивает практическое применение.

Список литературы

  1. Зубарев А.В. Эластография – инновационный метод поиска рака различных локализаций // Поликлиника. 2009. № 4. С. 32–37.
  2. Зыкин Б.И., Постнова Н.А., Медведев М.Е. Эластография: анатомия метода // Променева дiагностика, променева терапiя. 2012. № 2-3. С. 107–113.
  3. Стрелков С. П. Механика: учебник. 4-е изд., стереотип. СПб.: Лань, 2005. 560 с.
  4. Garra B.S. Imaging and estimation of tissue elasticity by ultrasound. Ultrasound Q. 2007. V. 23. P. 255–268.
  5. Garra B.S. Tissue elasticity imaging using ultrasound. Applied Radiology. 2011. N. 2. P. 24–30.
  6. Hall TJ. Beyond the basics: Elasticity imaging with US. Radiographics. 2003. V. 23. P. 1657–1671.
  7. Ophir J., Céspedes I., Ponnekanti H., Yazdi Y., Li X. Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues. Ultrasonic Imaging. 1991. V.13. N.2. P. 111–134.

References

  1. Zubarev A.V. Elastografiya – an innovative method of finding a cancer of various localizations. Polyclinic, 2009. N.  4. P. 32-37. (in Russian).
  2. Zykin B.I., Postnova N.A., Medvedev M.E. Elastography: anatomy of a method. Radiation diagnostics, radiation therapy, 2012. N. 2-3. P. 107-113. (in Ukrain).
  3. Strelkov S. P. Mechanics: a textbook. 4th ed., stereotype. SPb.: Lan’, 2005. P. 560. (in Russian).
  4. Garra B.S. Imaging and estimation of tissue elasticity by ultrasound. Ultrasound Q. 2007. V. 23. P.255-268.
  5. Garra B.S. Tissue elasticity imaging using ultrasound. Applied Radiology, 2011, N. 2. P. 24-30.
  6. Hall TJ. Beyond the basics: Elasticity imaging with US. Radiographic, 2003, V. 23. P. 1657-1671.
  7. Ophir J., Cespedes I., Ponnekanti H., Yazdi Y., Li X. Elastography: a quantitative method forimaging the elasticity of biological tissues. Ultrasonic Imaging, 1991, V.13. N.2. P. 111-134.

Сведения об авторах

  • Руденко Олег Владимирович – академик РАН, профессор, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой акустики физического факультета Московского государственного университета.
  • Сафонов Дмитрий Владимирович – профессор, доктор медицинских наук, профессор кафедры лучевой диагностики факультета повышения квалификации врачей Нижегородской государственной медицинской академии. Адрес: 603093, Нижний Новгород, ул. Родионова, д. 15, кв. 76, тел. 8 910 7955925, E-mail: safonovdv@inbox.ru.
  • Рыхтик Павел Иванович – кандидат медицинских наук, заведующий отделом лучевой диагностики ФБУЗ «Приволжский окружной медицинский центр ФМБА России».
  • Гурбатов Сергей Николаевич – профессор, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой акустики, проректор по научной работе Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.
  • Романов Сергей Владимирович

Статья подготовлена для публикации в журнале «Радиология — практика»

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Mommys bliss gas relief от коликов инструкция
  • Бит стоматология руководство пользователя
  • Промед омепразол капсулы инструкция по применению взрослым
  • Руководство по учету договоров
  • Garmin montana 680t инструкция на русском