Elastográfia - Elastography
| Elastográfia | |
|---|---|
 Hagyományos ultrahangvizsgálat (alsó kép) és elasztográfia (szuperszonikus nyíró képalkotás; felső kép) a papilláris pajzsmirigy -karcinóma , rosszindulatú daganat esetén. A rák (vörös) sokkal merevebb, mint az egészséges szövet.
| |
| Háló | D054459 |
Elastographia egy orvosi képalkotó modalitás, amely leképezi a rugalmas tulajdonságait és merevségét a lágy szövetek . A fő gondolat az, hogy akár kemény, akár puha a szövet, diagnosztikai információt ad a betegség jelenlétéről vagy állapotáról . Például a rákos daganatok gyakran keményebbek, mint a környező szövetek, a beteg máj pedig merevebb, mint az egészséges.
A legkiemelkedőbb technikák ultrahangot vagy mágneses rezonancia képalkotást (MRI) használnak a merevségi térkép és az anatómiai kép összeállításához.
Alkalmazások
Az elasztográfiát számos szerv számos betegségének vizsgálatára használják. A puszta anatómiai képhez képest további diagnosztikai információkhoz használható, és biopsziák irányításához, vagy egyre inkább teljesen helyettesíthető. A biopsziák invazívak és fájdalmasak, vérzés vagy fertőzés kockázatával járnak, míg az elasztográfia teljesen nem invazív.
Az elastográfiát a májbetegségek vizsgálatára használják. A májmerevség általában fibrózisra vagy steatosisra ( zsíros májbetegség ) utal, amelyek viszont számos betegségre utalnak, beleértve a cirrhosisot és a hepatitist . Az elasztográfia ebben az esetben különösen előnyös, mivel ha a fibrózis diffúz (csomókban terjed, nem pedig folyamatos hegesedés), a biopszia könnyen kihagyhatja a beteg szövet mintavételét, ami hamis negatív téves diagnózist eredményez.
Az elasztográfia természetesen olyan szerveknél és betegségeknél alkalmazható, ahol a kézi tapintás már elterjedt volt. Az elasztográfiát a mell- , pajzsmirigy- és prosztatarák kimutatására és diagnosztizálására használják . Bizonyos típusú elasztográfia mozgásszervi képalkotásra is alkalmas , és meg tudja határozni az izmok és inak mechanikai tulajdonságait és állapotát .
Mivel az elasztográfia nem rendelkezik ugyanazokkal a korlátokkal, mint a kézi tapintás, egyes területeken vizsgálják, amelyek esetében nincs kézi tapintású diagnózis. Például a mágneses rezonancia elasztográfia képes felmérni az agy merevségét , és egyre több tudományos szakirodalom terjed az egészséges és beteg agyak elasztográfiájáról.
A kortikális fibrózis értékeléséhez az átültetett veséken alkalmazott elasztográfiáról szóló előzetes jelentéseket ígéretes eredmények mutatják.
Történelmi háttér
_(3).jpg)
A tapintás az a gyakorlat, amikor a gyakorló kezével érzik a beteg szöveteinek merevségét. A kézi tapintás legalább i. E. 1500 -ból származik, az egyiptomi Ebers Papyrus és Edwin Smith Papyrus egyaránt utasításokat adott a tapintással történő diagnosztizálásra. Az ókori Görögországban , Hippokratész adta utasításokat számos formája diagnosztika tapintása, beleértve tapintása mellek, sebek, belek, fekélyek, a méh, a bőr, és a daganatok. A modern nyugati világban a tapintást az 1930 -as években tekintélyes diagnosztikai módszernek tekintették. Azóta a tapintás gyakorlata széles körben elterjedt, és hatékony módszernek tekintik a daganatok és más patológiák kimutatására.
A kézi tapintásnak azonban számos fontos korlátozása van: csak az orvos keze számára hozzáférhető szövetekre korlátozódik, bármilyen közbeavatkozó szövet torzítja, és minőségi, de nem mennyiségi jellegű . Az elasztográfia, a szövetek merevségének mérése ezekre a kihívásokra törekszik.
Hogyan működik
Számos elasztográfiai technika létezik, a fejlesztési szakaszban, a korai kutatástól a széles körű klinikai alkalmazásig. Ezen technikák mindegyike másképpen működik. Minden módszer közös abban, hogy torzulást hoznak létre a szövetben, megfigyelik és feldolgozzák a szöveti reakciót a szövet mechanikai tulajdonságainak kikövetkeztetésére, majd az eredményeket rendszerint képként jelenítik meg a kezelőnek. Mindegyik elasztográfiai módszert az jellemzi, ahogyan ezeket elvégzi.
Torzítás kiváltása
A szövet mechanikai tulajdonságainak leképezéséhez látnunk kell, hogyan viselkedik deformált állapotban. Három fő módja van a torzítás megfigyelésének. Ezek:
- A test ( bőr ) vagy szerv ( prosztata ) felületének nyomása/deformálása vagy vibrálása szondával vagy szerszámmal,
- Használata akusztikus sugárzás erôimpulzus képalkotó ultrahang segítségével távoli létrehozását „push” belsejében a szövet, és a
- A normál élettani folyamatok, például pulzus vagy szívverés által okozott torzulások használata.
A válasz megfigyelése
Az elasztográfiai technikák osztályozásának elsődleges módja az, hogy milyen képalkotási móddal (típus) használják a válasz megfigyelését. Az elasztográfiai technikák ultrahang , mágneses rezonancia képalkotás (MRI) és nyomás/feszültség érzékelőket használnak a taktilis képalkotásban (TI) tapintható érzékelő (k) segítségével. Van egy maroknyi más módszer is, amelyek léteznek.
A szöveti válasz megfigyelése sokféleképpen történhet. A kapott képet tekintve lehet 1-D (azaz egyenes), 2-D (sík), 3-D (térfogat) vagy 0-D (egyetlen érték), és lehet videó vagy egyetlen kép. A legtöbb esetben az eredmény megjelenik a kezelőnek a szövet hagyományos képével együtt, amely megmutatja, hogy a szövetben hol vannak a különböző merevségi értékek.
Feldolgozás és bemutatás
Miután megfigyelték a választ, a merevség kiszámítható belőle. A legtöbb elasztográfiai módszer a két merevség egyikének alapján állapítja meg a szövet merevségét:
- Adott alkalmazott erő ( feszültség ) esetén a merevebb szövet kevésbé deformálódik ( húzódik ), mint a lágyabb szövet.
- A mechanikus hullámok (különösen a nyíróhullámok ) gyorsabban haladnak a merevebb szöveteken, mint a lágyabb szöveteken.
Egyes technikák egyszerűen megjelenítik a torzítást és/vagy választ, vagy a hullámsebességet a kezelő számára, míg mások kiszámítják a merevséget (különösen a Young -modulust vagy hasonló nyírási modulust ), és ezt mutatják. Egyes technikák mennyiségileg, míg mások csak minőségi (relatív) eredményeket mutatnak be.
Ultrahang elasztográfia
Nagyon sok ultrahang elasztográfiai technika létezik. A legkiemelkedőbbek az alábbiakban kerülnek kiemelésre.
Kvazistatikus elasztográfia / törzsképalkotás
A kvasztatikus elasztográfia (történelmi okokból néha egyszerűen „elasztográfiának” is nevezik) az egyik legkorábbi elasztográfiai technika. Ebben a technikában külső tömörítést alkalmaznak a szövetekre, és összehasonlítják a tömörítés előtti és utáni ultrahang képeket. A kép legkevésbé deformált területei a legmerevebbek, míg a leginkább deformált területek a legkevésbé merevek. Általában a kezelő számára a relatív torzulások ( törzsek ) képe jelenik meg , amelyek gyakran klinikai szempontból hasznosak.
A relatív torzító képből azonban gyakran kvantitatív merevségi térkép készítése kívánatos. Ehhez feltételezésekre van szükség a képen látható lágyrészek természetéről és a képen kívüli szövetekről. Ezenkívül tömörítés alatt az objektumok be- vagy ki tudnak mozogni a képbe vagy a kép körül, ami problémákat okoz az értelmezésben. Ennek a technikának egy másik határa, hogy a kézi tapintáshoz hasonlóan nehézségeket okoz a felszínhez nem közeli vagy könnyen összenyomható szervek vagy szövetek.
Akusztikus sugárzási erőimpulzus képalkotás (ARFI)
Az akusztikus sugárzási erőimpulzus-képalkotás (ARFI) ultrahang segítségével minőségi 2-D térképet készít a szövetek merevségéről. Ez úgy történik, hogy egy lökést hoz létre a szövet belsejében egy fókuszált ultrahangnyaláb akusztikus sugárzási erejének felhasználásával . A sugár tengelye mentén a szövet lenyomásának mennyisége tükrözi a szövetek merevségét; a lágyabb szövet könnyebben tolható, mint a merevebb szövet. Az ARFI minőségi merevségi értéket mutat a tológerenda tengelye mentén. A különböző helyeken történő nyomással felépül a szövetmerevség térképe. A virtuális érintéses képalkotó kvantifikációt (VTIQ) sikeresen alkalmazták a rosszindulatú nyaki nyirokcsomók azonosítására.
Nyíróhullámú rugalmassági képalkotás (SWEI)
A nyíróhullámú rugalmassági képalkotásban (SWEI) az ARFI-hoz hasonlóan „lökést” indítanak el a szövet mélyén akusztikus sugárzási erővel . Az e nyomással létrehozott zavar nyírási hullámként oldalirányban halad át a szöveten . Ha egy képmódot, például ultrahangot vagy MRI -t használ, hogy megnézze, milyen gyorsan jut el a hullám a különböző oldalsó helyzetekhez, a közbenső szövet merevségére következtetnek. Mivel a "rugalmassági képalkotás" és az "elasztográfia" kifejezések szinonimák, az eredeti SWEI kifejezést, amely a nyíróhullámokat használó rugalmassági leképezés technológiáját jelöli, gyakran felváltja az SWE. A fő különbség a SWEI és az ARFI között az, hogy az SWEI a nyalábhullámok használatán alapul, amelyek oldalirányban terjednek a nyaláb tengelyétől, és rugalmassági térképet hoznak létre a nyíróhullám terjedési paramétereinek mérésével, míg az ARFI a tológerenda tengelyéről kap rugalmassági információkat, és több lökést használ 2-D merevségi térkép létrehozásához. A nyírási hullámok nem vesznek részt az ARFI -ban, és a tengelyirányú rugalmasság értékelése nem vesz részt a SWEI -ben. Az SWEI a szuperszonikus nyíró képalkotásban (SSI) valósul meg.
Szuperszonikus nyíró képalkotás (SSI)
A szuperszonikus nyíró képalkotás (SSI) kvantitatív, valós idejű kétdimenziós térképet ad a szövetek merevségéről. Az SSI SWEI -n alapul: akusztikus sugárzási erőt alkalmazva „nyomást” indukál a kívánt szövetben, nyíróhullámokat generálva, és a szövet merevségét abból számítják ki, hogy a keletkező nyírási hullám milyen gyorsan halad át a szöveten. A helyi szövetsebességi térképeket hagyományos foltkövetési technikával nyerik, és teljes filmet nyújtanak a nyírási hullámok szöveten keresztüli terjedéséről. Az SSI -ben két fő újítás valósul meg. Először is, sok közel egyidejű lökés használatával az SSI nyíróhullám-forrást hoz létre, amelyet szuperszonikus sebességgel mozgatnak a közegben. Másodszor, a generált nyírási hullám ultragyors képalkotó technikával látható. Inverziós algoritmusok alkalmazásával a közeg nyírási rugalmassága mennyiségileg leképeződik a hullámterjedési filmből. Az SSI az első ultrahangos képalkotó technológia, amely képes másodpercenként több mint 10 000 képkocka elérésére a mélyen ülő szervekből. Az SSI mennyiségi és in vivo paramétereket tartalmaz, amelyek leírják a szövet mechanikai tulajdonságait: Young -modulus, viszkozitás, anizotrópia.
Ez a megközelítés klinikai előnyöket mutatott az emlő-, pajzsmirigy-, máj-, prosztata- és mozgásszervi képalkotásban. Az SSI-t emlővizsgálatra használják számos nagy felbontású lineáris jelátalakítóval. Egy nagy, több központból álló emlő képalkotó vizsgálat mind a reprodukálhatóságot, mind az emlő elváltozások besorolásának jelentős javulását bizonyította, amikor a nyíróhullámú elasztosztográfiai képeket hozzáadják a standard B-módú és színes módú ultrahang képek értelmezéséhez.
Átmeneti elasztográfia
Az átmeneti elasztográfia mennyiségi egydimenziós (azaz vonalas) képet ad a szövetek merevségéről. Úgy működik, hogy motorral vibrálja a bőrt, hogy átmeneti torzulást hozzon létre a szövetben ( nyíróhullám ), és képviseli ennek a torzításnak a mozgását, amikor az 1D ultrahangnyaláb segítségével mélyebbre hatol a testbe. Ezt követően a szöveti merevségi adatok mennyiségi sorát (a Young -modulust ) jeleníti meg . Ezt a technikát főleg a Fibroscan rendszer használja, amelyet például májcirrózis diagnosztizálására használnak májfelmérésre . A Fibroscan márka előtérbe kerülése miatt sok klinikus egyszerűen „átmeneti elasztográfiát” nevez „Fibroscan” -nak.
Az átmeneti elasztográfiát kezdetben Time-Resolved Pulse Elastography-nak hívták, amikor a kilencvenes évek végén bevezették. A technika egy átmeneti mechanikai rezgésen alapul, amelyet nyíróhullám indukálására használnak a szövetben. A nyíróhullám terjedését ultrahang segítségével követik nyomon annak érdekében, hogy felmérjék a nyírási hullám sebességét, amelyből a Young modulusát a homogenitás, az izotrópia és a tiszta rugalmasság (E = 3ρV²) hipotézise alapján vonják le. Az átmeneti elasztográfia fontos előnye a harmonikus elasztográfiai technikákkal szemben a nyíróhullámok és a kompressziós hullámok elválasztása. A technika 1D és 2D -ben is megvalósítható, amihez ultragyors ultrahang -szkenner kifejlesztésére volt szükség. Az 1D átmeneti elasztográfia VCTE nevű speciális megvalósítását dolgozták ki az átlagos májmerevség felmérésére, amely a májbiopsziával mért májfibrózissal korrelál. Ezt a technikát a FibroScan nevű eszközben valósítják meg, amely képes felmérni a szabályozott csillapítási paramétert (CAP) is, amely a máj steatosisának jó helyettesítő markere.
Mágneses rezonancia elasztográfia (MRE)
A mágneses rezonancia elasztográfiát (MRE) az 1990-es évek közepén vezették be, és számos klinikai alkalmazást vizsgáltak. Az MRE -ben mechanikus vibrátort használnak a beteg testének felületén; ez nyírási hullámokat hoz létre, amelyek behatolnak a beteg mélyebb szöveteibe. A hullámok sebességét mérő képalkotó képalkotó szekvenciát használnak, és ezt a szövet merevségére ( nyírási modulusára ) következtetik. Az MRE vizsgálat eredménye a szövetek merevségének kvantitatív 3D térképe, valamint egy hagyományos 3-D MRI kép.
Az MRE egyik erőssége a kapott 3D rugalmassági térkép, amely egy teljes szervre kiterjedhet. Mivel az MRI -t nem korlátozza a levegő vagy a csont, egyes szövetekhez, például az agyhoz, az ultrahang nem fér hozzá. Ennek az az előnye is, hogy a kezelők között egységesebb és kevésbé függ a kezelői készségektől, mint a legtöbb ultrahangos elasztográfiai módszer.
Az MR elasztográfia jelentős előrelépést tett az elmúlt néhány évben, akár egy percre vagy kevesebbre is, és számos orvosi alkalmazásban használták, beleértve az élő emberi szívek kardiológiai kutatásait. Az MR elasztográfia rövid beszerzési ideje versenyképessé teszi más elasztográfiai technikákkal.
Más technikák
Ide tartozik az elasztográfia optikai koherencia tomográfiával (azaz fény).
A tapintható képalkotás magában foglalja a digitális "érintés" eredményeinek képbe való lefordítását. A tapintható érzékelők megvalósításához számos fizikai elvet fedeztek fel : rezisztív, induktív, kapacitív, optoelektromos, mágneses, piezoelektromos és elektroakusztikus elveket, különféle konfigurációkban.
Népességi vizsgálatok
A Bristol Egyetem a 90-es évek gyermekei című tanulmányában az 1991-ben és 1992-ben született 4000 ember 2,5% -ának 18 éves korában ultrahangvizsgálattal megállapították, hogy alkoholmentes zsírmájbetegségben szenved; öt évvel később az átmeneti elasztográfia (fibroszkóp) több mint 20% -át találta zsíros lerakódásoknak a steatosis májában, ami alkoholmentes zsírmájbetegséget jelez; ezek felét súlyosnak minősítették. A vizsgálatok azt is megállapították, hogy 2,4% -uknak fibrózisos májhegesedése volt , ami cirrhosishoz vezethet .
Megjegyzések
- † ^ Az endogén mozgásképalkotás esetében a zavar kiváltása helyett a fiziológiás folyamatok által természetesen létrehozott zavarok figyelhetők meg.