СДВИГОВОЛНОВАЯ ЭЛАСТОГРАФИЯ ПРИ ПЛАЦЕНТАРНОЙ ДИСФУНКЦИИ

Сдвиговолновая эластография используется для характеристики доброкачественных и злокачественных образований молочной железы, щитовидной железы, предстательной железы, почек и селезенки, лимфатических узлов, а также оценки фиброза печени. В даное время, проводяться исследования, сравнивающие свойства эластичности нормальных и патологических тканей с целью дальнейшего определения диагностической значимости этой техники.

 Сравнение значений эластичности при нормальной беременности и преэклампсии во втором триместре

Canan Cimsit, MD, Tevfik Yoldemir, MD, Ihsan Nuri Akpinar, MD

Цели. Целью данного исследования было определить, отличаются ли значения сдвиговолновой эластографии плаценты при нормальной беременности и беременности, осложненной преэклампсией, между 20 и 23 неделями беременности.

Методы. Было проведено проспективное последовательное исследование 204 женщин с  одноплодной беременностью, которым проводилось  стандартное сканирование аномалий развития между 20 и 23 неделями беременности. Сто двадцать девять из этих пациентов были обследованы с помощью сдвиговолновой эластографии. Женщины, которые имели клинические признаки нормальной беременности с нормальными биометрическими измерениями плода и нормальными родами без каких-либо перинатальных осложнений, образовали группу A. 28 женщин, которые имели клинический диагноз раннего начала преэклампсии до стандартного сканирования аномалий сформировали группу В. Женщины с задней плацентацией (N = 63) или другими акушерскими расстройствами (N = 12) были исключены из исследования.

Результаты. Значения сдвиговолновой эластографии для группы B были значительно выше, чем для группы А (Р <0,05). При этом не было найдено статистически значимых различий между значениями эластичности, которые были измерены в центре или на границе плаценты (Р> 0,05).

Выводы. Существуют различия данных сдвиговолновой эластографии плацентарной эластичности при нормальной беременности и беременности, осложненной преэклампсией, во втором триместре беременности. В качестве нового метода оценки характеристики ткани, сдвиговолновая эластография полезна для оценки плацентарной функции и может быть использована в качестве дополнения к существующим способам прогнозирования преэклампсии.

Эластичность – биологическое и механическое свойство, которое определяется как плотность мягких тканей, что коррелирует с изменениями, которые вызваны физиологическими и патологическими процессами в органах. Соноэластография – способ для создания изображений механических характеристик тканей, который появился как расширение обычного ультразвукового исследования и был интегрирован в клиническую практику, как и доплеровское исследование.

Сдвиговолновая эластография используется для характеристики доброкачественных и злокачественных образований молочной железы, щитовидной железы, предстательной железы, почек и селезенки, лимфатических узлов, а также оценки фиброза печени. В даное время, проводяться исследования, сравнивающие свойства эластичности нормальных и патологических тканей с целью дальнейшего определения диагностической значимости этой техники.

Преэклампсия ассоциируется с материнской перинатальной заболеваемостью и смертностью и встречается у 5-7% беременных женщин во всем мире. Аномальная плацентация при преэклампсии приводит к недоразвитию маточно-плацентарного кровотока, увеличенной воспалительной реакции и эндотелиальной дисфункции. Заболевание может возникать в любое время после 20 недель беременности. Тяжесть нарушений плода в основном связана с гестационным возрастом в начале гестоза (преэклампсии). Раннее начало преэклампсии во время или до 34 недель обычно сопровождается выявлением патологии маточной артерией при доплеровском исследовании, ограничением роста плода, и таким образом неблагоприятным прогнозом для матери и новорожденного. Поэтому очень важно раннее выявление больных с повышенным риском преэклампсии для того, чтобы мониторировать и вовремя назначить профилактическое лечение для улучшения прогноза для матери и новорожденного.

Недостаточная маточно-плацентарная перфузия при преэклампсии привела к идее использования допплерографии для оценки маточного артериального кровотока как части рутинного ультразвукового скрининга. Наличие двустороннего зубца маточной артерии, увеличение значения индекса пульсации маточных артерий во втором триместре были представлены, как полезные для прогнозирования преэклампсии. Независимо от используемых доплеровских параметров, исследования, которые изучали прогностическую точность доплеровских индексов маточной артерии показали существенно отличающиеся результаты, что говорит о низком положительном прогностическом значении. Таким образом, по-прежнему сомнительно, является ли допплерография маточных артерий ультразвуковым исследованием, которое может использоваться в качестве прогностического теста изолированно. Существуют современные исследования, которые провели поиск лучших сочетаний материнских биомаркеров, а также комбинации  индекса пульсации с лучшими из биомаркеров (ADAM12 [Дизинтегрин и металлопротеиназы 12], плацентарного фактора роста, плазменный белок А беременности), при этом несколько улучшилась чувствительность доплеровского измерения для прогнозирования преэклампсии. Целью данного исследования было определить, отличаются ли значения сдвиговолновой эластографии плаценты при нормальной беременности и беременности, осложненной преэклампсией, между 20 и 23 неделями беременности.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Пациенты

Всего 204 беременных женщины с одноплодной беременностью, которым было выполнено сканирование на наличие аномалий во втором триместре между 20 и 23 гестационными неделями были включены в это проспективное обсервационное исследование. Письменное информированное согласие было получено у всех пациентов. Все женщины были направлены из отдела акушерства центром для беременных из группы высокого риска, в период с ноября 2012 года по июнь 2013 года. Сканирование на наличие аномалий, допплерография и эластография были выполнены одновременно одним исследователем с 15-летним опытом работы в ультразвуковом исследовании.

Из 204 беременностей, 141 из них имели либо переднюю, переднелатеральную или заднелатеральную плацентацию, и всем им была проведена сдвиговолновая эластография. Шестьдесят три пациента были исключены из исследования из-за заднего расположения плаценты, так как глубина обнаружения ультразвуковых датчиков была 8 см.

Сто одна женщина из исследуемых, которые имели клинически здоровую беременность с нормальными биометрическими измерениями плода и нормальными родами без каких-либо перинатальных осложнений сформировали группу А. Двадцать восемь женщин, которые имели клинические диагнозы раннего начала преэклампсии до сканирования на наличие аномалий, сформировали группу B. Раннее начало гестоза определяется на основе признаков: высокое кровяное давление (АД; ≥140 / 90 мм рт.ст.), протеинурия (≥0.3 г / 24 ч), и патологии маточной артерии по результатам допплеровской велоцитометрии (персистенция раннего диастолического зубца и значение индекса пульсации > 95-го процентиля) во втором триместре. Радиолог, который выполнял исследования не имел информации о группах пациентов.

Двенадцать пациентов имели другие акушерские заболевания, отличные от преэклампсии, в том числе анэнцефалия, водянка плода, пороки развития Киари, сахарный диабет, многоводие с формированием сращений, маловодие и бронхолегочная секвестрация. Эта группа пациентов также была исключена из исследования.

Средний возраст матери и гестационный возраст при сканировании в группе А были 27 лет (диапазон – 18-44 лет) и 22 недели 3 дня, соответственно, а в группе В, они были 28 лет (диапазон – 19-40 лет) и 23 недели 2 дня. Клинические характеристики исследуемой популяции приводятся в Таблице 1.

Таблица 1. Демографические характеристики групп исследования.

ИМТ показывает индекс массы тела; а GA – гестационный возраст.

Оборудование

Все пациенты прошли ультразвуковое исследование в B-режиме и эластографию в положении лежа на спине. Обычные полутоновые 2-мерные изображения были использованы для оценки плаценты и плода. Акушерское ультразвуковое исследование, допплерография и эластография проводились с помощью iU22 ультразвуковой системы (Philips Healthcare, Эйндховен, Нидерланды), оснащенной сдвиговолновой эластографической техникой, которая называется ElastPQ (количественная точечная эластография) с помощью C5-1 (1-5 МГц) конвексного датчика.

Сдвиговолновая эластография является неинвазивным динамическим ультразвуковым эластографическим исследованием. Акустический энергетический импульс используется для создания сдвиговых волн, которые распространяются через ткань. Отслеживание импульса используются для измерения смещения поперечных волн и их перемещения между двумя точками внутри поля зрения (region of interest – ROI), что дает скорость сдвига волны в определенный момент, отсюда и название точечная сдвиговолновая эластография. Это количественное определение скорости сдвига волны представляется в метрах в секунду и, в зависимости от предпочтений пользователя, может быть автоматически преобразовано в кПа с помощью аппроксимации модуля Юнга.

Во время ультразвукового исследования, изображение плаценты сосредотачивается в центре поля зрения. ROI фиксированного размера – прямоугольник размером 1 × 0,5 см, помещается в центре и по краю плаценты, при этом количественное значение плотности плаценты отображается в B-режиме ультразвукового исследования. ROI размещается в однородных областях в осевой плоскости. Центр (образец 1) и край (образец 2) бессосудистой зоны плаценты, вдали от начала канатика, выбирались в качестве двух зон проведения измерений эластичности, где движения плода минимально влияют на плаценту. Пять измерений проводилось из каждого места – от центра и края плаценты, и затем усреднялись, чтобы получить образцы 1 и 2 (Рисунок 1 и 2). Пациенты, задерживали дыхание на 5 секунд в природной конечной фазе вдоха во время измерений. Условия, которые влияют на соотношение сигнал-шум препятствуют измерениям; таким образом, сжатие тканей не применяется, что позволяет стандартизировать результаты и избежать искажения значений эластичности из-за сжатия. Измерения 1 и 2 и средние значения для данных измерений записываются в память. Максимальная глубина проникновения ElastPQ составляет 8 см, что позволяет изучать переднее, переднелатеральное и заднелатеральное расположение плаценты.

Статистический анализ

Статистический анализ проводили с помощью программного обеспечения SPSS версии 17.0 (IBM Corporation, Armonk, Нью-Йорк). Переменные были сначала проверены на нормальность распределения, при необходимости использовали преобразование для того, чтобы получить нормальное распределение. Односторонний дисперсионный анализ был использован для получения геометрических средних.

Рис. 1. Изображения 25-летней женщиной с беременностью в сроке 22 недель. А, ROI (прямоугольник) помещено в центре передней плаценты. Пять измерений были проведены в центре плаценты и усреднены для получения образца 1 (группа А). Среднее плацентарное значение эластичности 2,19 кПа и значение медианы было 2,18 кПа. В, ROI ROI (прямоугольник) помещено в центре передней плаценты. Пять измерений были проведены у края плаценты и усреднены, для получения образца 2 (группа А). Среднее значение плацентарной эластичности было 2,13 кПа, а значение медианы было 2,23 кПа.

Рис. 2. Изображения с 29-летней multigravidа (рожавшей) женщины в сроке 23 недель. А, ROI (прямоугольник) помещено в центре передней плаценты. Пять измерений были проведены в центре плаценты и усреднены для получения образца 1 (группа В). Среднее плацентарное значение эластичности было 5,00 кПа, а значение медианы было 5,25 кПа. В, ROI ROI (прямоугольник) помещено в центре передней плаценты. Пять измерений были проведены у края плаценты и усреднены, для получения образца 2 (Группа B). Среднее плацентарное значение эластичности было 3,57 кПа и значение медианы было 3,61 кПа.

Когда тест F имел значение P <0,05, тогда использовался тест Tukey для множественного анализа групповых средних. Статистическую значимость определяли как P <0,05. Распределения значений, полученных из разных мест измерений, и средние значения для обеих групп приведены на рисунке 3.

Рис. 3. Распределение измерений эластичности (кПа) для обеих групп и участков измерений. Gr – указывает на группу; а S – на образец.

Результаты

Все беременности в группе А протекали естественно, без каких-либо плацентарных аномалий или расстройств. Все беременности в этой группе завершились живорождением, без антенатальных или постнатальных осложнений.

Средние значения и диапазоны плацентарной эластичности для группы А представлены в таблице 2.

Таблица 2. Среднее значения эластичности плаценты

Среднее значение эластичности было 2,28 кПа в центре плаценты и 2,48 кПа у ее края, и в целом среднее значение было 2,53 кПа (Рис.4).

Рис. 4. Изображения 22-летней multigravid (рожавшей) женщины в сроке 21 недель. А, ROI (прямоугольник) помещено в центре передней плаценты (Образец 1). Значение плацентарной эластичности было 2,18 кПа. В, ROI (прямоугольник) помещено в центре передней плаценты (образец 2). Значение плацентарной эластичности – 2,85 кПа.

Из 28 женщин с преэклампсией в группе B, 42,8% (12 из 28) было необходимо проведение родов до 37 недель, и 57,2% (16 из 28) – роды в срок. Из этих 28 случаев, 64,2% (18 из 28) были маленькими для своего гестационного возраста, 3,5% (1 из 28) был мертворожденным и 32,1% (9 из 28) были соответствующего размера для своего гестационного возраста. Частота маленького размера для своего гестационного возраста при преждевременных родах была 75% (9 из 12). Процент двустороннего зубца маточной артерии в группе В был 60,7% (17 из 28), а процент односторонней насечки был 39,2% (11 из 28).

Средние значения и диапазоны плацентарной эластичности для группы В представлены в таблице 2. Среднее значение эластичности было 6,67 кПа в центре плаценты и 6,64 кПа у ее края, а общее среднее значение было 7,01 кПа (Рисунок 5).

При проведении сравнительного группового теста, диапазоны и средние значения сдвиговолновой эластографии в группе B были значительно выше, чем в группе А (P <0,05). Статистически значимой разницы не было обнаружено между значениями эластичности, которые были измерены в центре или у края плаценты (P> 0,05).

Рис. 5. Изображение 29-летней primigravidа (нерожавшей) женщины с преэклампсией на 23 неделе беременности. ROI (прямоугольник) помещен в центре передней плаценты. Значение плацентарной эластичности – на уровне 7,98 кПа. Плацента расположена в левой части передней стенки. В левом нижнем углу, масштаб показывает степень эластичности.

Обсуждение

Сдвиговолновая эластография является новой технологией для оценки эластичности мягких тканей, что дает широкое представление о гистологических изменениях в тканях. Исследования, сравнивающие свойства упругости в нормальных и патологических тканях продолжаются с целью дальнейшего определения диагностической роли этой методики. Использование в гинекологии при патологии матки и в акушерстве для определения цервикальной плотности было недавно задокументировано. Li и др. сообщили выводы исследования сдвиговолновой эластографии плаценты, для которого выбирали группу пациенток в третьем триместра беременности. Sugitani и др. провели ex vivo анализ похожей группы больных. Насколько нам известно, исследование, посвященное изучению эластичности плаценты при сдвиговолновой эластографии во втором триместре беременности не проводилось ранее. Наши результаты показывают, что при сдвиговолновой эластографии результаты во втором триместре существенно отличаются между нормальной беременности и беременностью, осложненной преэклампсией.

Доплерографическое ультразвуковое исследование маточных артерий показало, что клиническим проявлениям преэклампсии предшествуют очевидные нарушения плацентарного кровотока. В нашем исследовании, беременность с ранним приступом преэклампсии сопровождалась двусторонним зубцом маточной артерии (17 из 28) или односторонним зубцом (11 из 28) с повышенными индексами пульсации. Эти выводы согласовывались с результатами аналогичных исследований.

Положительные прогностические значения аномальной маточной артерии при доплерометрии для прогнозирования преэклампсии являются недостаточными и вариабельными (8% – 33%) в различных исследованиях. Исследования, изучающие точность прогноза доплеровских результатов исследования маточной артерии, комбинации материнских биомаркеров с добавлением индекса пульсации к этим биомаркерам, продолжаются. В систематическом обзоре Всемирной организации здравоохранения авторы пришли к выводу, что не существует клинически полезных скрининговых тестов для прогнозирования развития преэклампсии. Исследования при неосложненной беременность показали, что зубец маточных артерий исчезает на 26-й неделе беременности, и двусторонний зубец маточной артерии присутствует от 5% до 6% нормально протекающих беременностей. Наши результаты показывают, что сдвиговолновая эластография в качестве возможного дополнительного метода повышает чувствительность и увеличивает эффективность доплеровских измерений для прогнозирования преэклампсии.

Преэклампсия с досрочными родами, скорее всего связана с малым размером плода для своего гестационного возраста, чем менее тяжелая преэклампсия с родами в срок. Частота малого размера плода для своего гестационного возраста при преждевременных родах в нашем исследовании была высокой (75%). Процент пациентов с ранним приступом преэклампсии, которые родили в срок, также был высоким (57,2%). Этот результат был обусловлен тем, что все пациенты с преэклампсией получали антигипертензивные препараты. Все женщины с контролируемым АД и благоприятным фетальным состоянием во время наблюдения, родили в срок. На 6-8 неделе послеродового периода параметры АД и анализы мочи этих пациентов были перепроверены, а наличие нормального АД и отсутствие протеинурии подтвердило наличие у них симптомов преэклампсии, а не хронической артериальной гипертензии. У пациенток с тяжелой преэклампсией преждевременные роды были в результате двух причин: либо связанных с плодом (например, ограничение роста плода, маловодие или не обнадёживающие данные при мониторинге плода), либо связанных с матерью (сохранение повышенного АД, несмотря на большую дозу лекарства). Число пациентов в группе В не было достаточно большим, чтобы соотнести тяжесть преэклампсии с аномальными значениями эластичности плаценты.

Плацента проходит морфологических изменения, в процессе развития, и, как сообщили Nelson и др., преэклампсия не должна считаться болезнью с однотипной формой. Наше исследование отражает значения сдвиговолновой эластографии в 4-недельный период в течение второго триместра. Если бы большое количество пациенток можно было бы исследовать, начиная с конца первого триместра до родов, то компиляция таких результатов могла бы быть эффективна для разработки номограммы для плацентарной эластичности по отношению к гестационному возрасту.

Одно из преимуществ сдвиговолновой эластографии заключается в том, что она может быть выполнена в одной и той же сессии исследования и на одном и том же устройстве, которое используется для исследования аномалий плода и доплеровского исследования. Самое главное преимущество этого неинвазивного приложения является его независимость от оператора. При этом нет необходимости для проведения динамического сжатия, поскольку сдвиговолновая эластография основана на импульсной акустической энергии. По нашему опыту, требуется задержка дыхания в течение приблизительно 5 секунд, что не было проблемой ни для одного из наших пациентов. Единственной проблемой для оператора было установить ROI в наиболее подходящем месте плацентарной площадки, вдали от движений плода, что после проведения нескольких исследований стало непроблематичным.

Сдвиговолновая эластография биологических тканей способна отличать линейно эластичные, однородные и изотропные материалы. Деформация тканей является нелинейной величиной, и ее эластичность меняется в пространстве и направленно. Плацентарная ткань не является однородной, но ее направления не являются проблемой, так как она имеет богатую тканевую сеть сосудов, которая формирует децидуальную и хорионическую оболочки. Структура ткани их  границы влияют на скорость сдвига волны, а также некоторая механическая прерывность в форме рубцов или опухоли могут изменять механику волны. Эти основные свойства влияют на преобразование скорости сдвига волны в кПа, и могут вызвать ошибки в аппроксимации модуля Юнга. Использование значений скорости сдвига волн, следовательно, сводит к минимуму ошибку выборки. Эти факторы также могут привести к появлению артефактов, и оператор должен быть в курсе основных практических моментов для того, чтобы свести их к минимуму. Размещение ROI должно быть в бессосудистой зоне, свободной от зоны выхода канатика для обеспечения относительно однородного исследования. Образцы, полученные от краев должны выкроить плацентарные ткани между ROI и плацентарные границы. Эта методика должна дать надежные результаты, так как мы не нашли никаких существенных различий между участками зон исследования. Этот вывод согласуется с доказательствами, представленными в аналогичном исследовании Li и др., Sugitani и др., а именно: увеличению значения эластичности плаценты способствует размещение ROI на уровне выхода канатика. В нашем исследовании, зоны проведения эластографии были выбраны вдали от уровня выхода канатика, как уже отмечалось ранее.

Безопасность этого метода во время беременности были исследована Sugitani и др. Гистологического свидетельства о тепловом или механическом повреждении не было обнаружено в их исследовании. Механический индекс нажимного импульса, генерируемого при точечной сдвиговолновой эластографии, меньше, чем установленные лимиты Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов  (FDA, США), при ультразвуковом исследовании, сопоставленном с цветным допплеровским исследованием. На основании этих результатов, применение точечной сдвиговолновой эластографии безопасно для использования во время беременности.

Патологические исследования плаценты при преэклампсии во время беременности выявило инфаркты плаценты, склеротические сужения артерий, и повышение воспаления ворсинок с низким плацентарным весом. Аналогичные механизмы были отмечены в предыдущих исследованиях, которые посвящены роли сдвиговолновой эластографии в случаях фиброза печени, цирроза печени, панкреатита и гепатита. Мы полагаем, что эти гистологические изменения в плаценте могут приводить к увеличению значения эластичности. Отсутствие гистопатологической и динамометрической оценки плаценты является недостатком нашего исследования. Ex vivo анализ плацентарных тканей, полученных при нормальной беременности и беременности с гипертензией, недавно был проведен Sugitani и др. В их исследовании выявлена значительная разница в плотности плаценты. Их исследование хорошо коррелирует с нашими данными, и мы предполагаем, что функция плаценты может быть оценена при клиническом использовании этого метода.

Были и некоторые другие ограничения в нашем исследовании. Во-первых, женщины с задним расположением плаценты были исключены из выборки, так как максимальная глубина проникновения датчиком была 8 см. Этот фактор можно интерпретировать как технические ограничения для использования сдвиговолновой эластографии для общего скрининга. Во-вторых, процент случаев преэклампсии в исследовании оказался выше, чем нормальное распределение преэклампсии среди населения. Это связано с тем, что наша организация является третичным уровнем оказания медицинской помощи, а женщины с беременностью высокого риска переводятся к нам из других больниц, поэтому количество пациентов с преэклампсией и аномалиями плода, зарегистрированных во время исследования, было высокое.

В заключение, сдвиговолновая эластография способна различать нормальную беременность и беременность, осложненную преэклампсией на основе значений эластичности плаценты при ее исследовании в течение второго триместра. В качестве нового метода для характеристики тканей сдвиговолновая эластография является эффективной техникой для оценки функции плаценты и может быть использована как дополнение к существующим методам прогнозирования преэклампсии.