Автори: Chong-Ke Zhao, Hui-Xiong Xu
Вступ
Пальпація ЩЗ – це практичний метод діагностики для оцінки стану щитовидної залози. Так як наявність твердого вузла в щитовидній залозі пов’язана з підвищеним ризиком виникнення злоякісних новоутворень, необхідна своєчасна і якісна діагностика.
Нову технологію ультразвукової еластографії називають «електронною пальпацією», тому що вона забезпечує відтворену оцінку консистенції тканини. Жорсткість тканини визначається структурними властивостями її матриці. Патологічні зміни, такі як наявність пухлини або запалення, змінюють склад і структуру тканини і підвищують жорсткість області ураження.
Останнім часом в деяких авторитетних посібниках з клінічної практики згадується еластографія щитовидної залози. У керівних вказівках Американської асоціації щитовидної залози (ATA) 2015 вказувалося, що еластографія може бути корисним інструментом для передопераційної точної оцінки ризику у пацієнтів.
Щоб дати вичерпний огляд поточного стану еластографії щитовидної залози, в цій статті розглядаються методи еластографії, їх клінічне застосування при різних захворюваннях щитовидної залози, діагностичні показники і впливаючі фактори.
Принципи техніки виконання еластографії на щитовидній залозі
Залежно від того, які фізичні величини вимірюються, в клінічній практиці існує два основні методи еластографії щитовидної залози:
- Компресійна еластографія (КЕ);
- Еластографія зсувної хвилі (ЕЗХ). (Зобр.1)
Зображення 1: Принципи компресійної і еластографії зсувної хвилі. А. Еластографічна деформація оцінює еластичність тканини через зсув тканини, викликаний компресією. Б. Еластографія зі зсувними хвилями оцінює еластичність тканин шляхом вимірювання швидкості поширення поперечних хвиль.
Компресійна еластографія
Для оцінки взаємозв’язку між стисненням і деформацією був використаний модуль Юнга (E), також відомий як відношення напруги (σ) до деформації (ε). E можна розрахувати за формулою: E = σε
КЕ вимагає механічного тиску, який призводить до осьового зміщення тканини. Деформація тканини від тиску вимірюється і візуалізується на екрані. Основними обмеженнями КЕ є залежність оператора від кута, сили і тривалості стиснення.
КЕ може отримати два види оцінки еластичності. По-перше, можна використовувати систему візуальної оцінки кольорів всередині і навколо вузликів за допомогою 4- і 5-бальної системи оцінювання еластичності. По-друге, дві області інтересу відображаються над цільовою областю і суміжною контрольною областю відповідно. Потім автоматично розраховується коефіцієнт деформації.
КЕ під впливом зовнішньої сили
Для отримання еластографічних зображень безперервно застосовується компресія від руки на шию з подальшою декомпресією (Зобр. 2А). Жорсткість тканини відображається у вигляді послідовності кольорів від червоного (м’який) до зеленого (середній) і синій (жорсткий), хоча деякі апарати можуть застосовувати колірну шкалу зворотного виду. Якість тиску оператора контролюється числовою шкалою або синусоїдальною кривою з режимом реального часу (Зобр. 3В).
Зображення 2: A. Еластографічне зображення виходить за рахунок зміщення тканини, викликаного стисненням вільною рукою за допомогою датчика. Б. Зображення деформації створюється за рахунок зміщення тканини, викликаного компресією, і пульсацією сонної артерії. В. Датчик використовується для генерації імпульсу сили акустичного випромінювання для збудження тканини-мішені і контролю деформації тканини.
Зображення 3: 55-річний чоловік з папілярним раком. A. При ультразвуковому дослідженні сірої шкали 12-мм вузлик щитовидної залози в правій частці щитовидної залози показаний гіпоехогенним, мікрокальціфікованним, погано виділеним краєм і нерегулярним зовнішнім виглядом. Б, В. Еластографія показала оцінку Астерія, рівну 3, при компресійній еластографії.
КЕ зазвичай розраховується з використанням 5-бальних критеріїв Раго (Зобр. 4) або 4-бальних критеріїв Астерія (Зобр. 5) на основі переважного колірного малюнка вузла. Межі між 3 і 4 за шкалою Раго і 2 і 3 за шкалою Астерія (Зобр. 3В) широко поширені для розрізнення доброякісних і злоякісних вузликів.
Зображення 4: 5-бальні критерії Раго. Оцінка 1 вказує на рівномірну еластичність по всьому вузлу, оцінка 2 вказує на еластичність в великій частині вузлика, оцінка 3 вказує на еластичність тільки периферичної частини вузла, оцінка 4 вказує на відсутність еластичності в вузлику, і оцінка 5 вказує на відсутність еластичності в вузлику або в області, яка б показала заднє затінення.
Зображення 5: 4-бальні критерії Астерія. Оцінка 1 вказує на еластичність у всій досліджуваній області, оцінка 2 вказує на еластичність великої частини досліджуваної області, оцінка 3 вказує на жорсткість у великій частині досліджуваної області, а оцінка 4 вказує на вузлик без пружності.
КЕ з використанням пульсації сонної артерії
У цьому методі джерелом тиску є пульсація сонної артерії, в той час як оператор тримає зонд нерухомо. Сигнали до і після тиску відслідковуються і генерують компресійні зображення (Зобр. 2В). Твердість виражається у вигляді індексу жорсткості щитовидної залози або індексу контрастності еластичності (ІКЕ).
Напівкількісна оцінка: ІКЕ
У цьому підході область інтересу розміром 2 × 2 мм використовується при поперечному скануванні, на якому видно як щитовидну залозу, так і СА. Жорсткий вузлик дає високе значення індексу.
КЕ з АРС
Метод, відомий як візуалізація імпульсу акустичної радіаційної сили (ІАРС), може відображати деформацію тканини з використанням сфокусованих УЗ-променів (Зобр. 2В). Імпульси візуалізації до і після застосування сфокусованих імпульсів АРС «штовхання» використовуються для контролю зсуву тканини (в якості запобіжного деформації) в області поштовху. АРС розраховується за формулою: F = 2αlc
де F – АРС, α – акустичне поглинання, I – середня тимчасова інтенсивність акустичного променя, а c – швидкість звуку. Цей же датчик використовується для генерації імпульсу поштовху і для відстеження результуючого зміщення тканини. Зміни деформації відображаються у вигляді півтонування. Яскравий відтінок вказує на відносно м’які тканини, тоді як більш темний відтінок вказує на відносно жорсткі тканини (Рис. 3В).
Зображення 6: Рівні імпульсної візуалізації сили акустичного випромінювання (I-VI). Ступінь I, ураження відображається однорідно білим або з декількома точковими ділянками чорного кольору; ступінь II, майже всі ураження відображається білим, з невеликою кількістю чорного; ступінь III, чорні і білі ділянки у всьому ураженні майже однакові; ступінь IV, майже всі ураження відображаються чорним, з невеликою кількістю білого; ступінь V – вогнище майже чорного кольору з декількома точковими ділянками білого кольору; ступінь VI, всі ураження однорідно показано чорним.
Еластографія зсувної хвилі
Акустичні імпульси від датчика стимулюють цільову тканину, створюючи хвилю, що поширюється перпендикулярно звичайним хвилям УЗД. Зсувна хвиля – це поперечні компоненти зміщення частинок, які швидко послаблюються тканиною (1-10 м / с). Цей поперечний компонент відстежується і вимірюється як числове значення, відповідне швидкості поперечної хвилі. Ця швидкість тісно пов’язана з формулою модуля Юнга, в якій еластичність тканини можна оцінити за швидкістю поширення СВ: E≈3μ, μ = ρc2, E = 3ρc2
де E – модуль Юнга, μ – модуль зсуву, ρ – щільність тканини і c – швидкість ЗХ. Оскільки ЕЗХ залежить від вироблення АРС датчиком, вона не залежить від оператора, відтворенням і кількісного.
Для клінічної оцінки вузликів можна використовувати два методи: точковий і 2-мірний (Зобр. 7).
Зображення 7: Принцип точкової ЕЗХ і двовимірної ЕЗХ. A. Точкова використовує силу акустичного випромінювання для механічного збудження тканини-мішені в єдиному фокусному місці, яке створює поперечну поперечну хвилю. B. На відміну від цього, 2D використовує промені для генерації поперечних хвиль в повному полі зору.
Точкова еластографія зсувної хвилі
Техніка ТЕЗХ використовує короткочасні (близько 262 мікросекунд) акустичні імпульси, які механічно порушують тканину в межах області інтересу фіксованого розміру, генеруючи локалізовані зміщення, які викликають бічні зсувні хвилі. Хоча амплітуда цих хвиль є незначною, вони можуть бути виявлені за допомогою декількох «відстежуючих» УЗ-променів, розташованих в бічному напрямку, і можуть бути проаналізовані за допомогою алгоритмів для відновлення швидкості шляхом вимірювання часу до піку. Еластичність виражається в метрах в секунду (м / с), а зображення з колірним кодуванням не відображається (Зобр. 8)
Зображення 8: Вузловий зоб у 45-річної жінки. На УЗД з сірою шкалою показаний твердофазний 18-мм вузлик щитовидної залози з гіпоехогенним і чітко вираженим краєм в правій частці. А. Швидкість поперечної хвилі 1,91 м / с в вузлі відображається в системі кількісного визначення тканини віртуального дотику (ВД) з використанням точкової еластографії поперечної хвилі. Б. Швидкість 2,39 м / с на тій же глибині, навколишня паренхима відображається в ВД.
Двомірна еластографія зсувної хвилі
У 2D ЕЗХ карта з колірним кодуванням швидкості зсувної хвилі відображається в полі зору, коли вона активована. В поле зору можуть бути поміщені один або кілька параметрів, щодо областей інтересу. 2D ЕЗХ може бути виконана з використанням техніки «один постріл» або «в режимі реального часу».
Техніка “Один постріл”
Система віртуальної сенсорної візуалізації і кількісної оцінки є репрезентативним засобом для виконання “одноразової” методики ЕЗХ. Ця система може використовуватися для вимірювання швидкості, з якою хвиля поширюється в ряді місць навколо області інтересу за допомогою імпульсу виявлення.
Зображення виходить шляхом переміщення фокуса, щоб покрити до 256 рядків захоплення протягом 700 мілісекунд (з шириною блоку еластограмми 38 мм). Потрібен час, щоб дати датчику охолонути, перш ніж можна буде створити інше зображення після отримання даних. У порівнянні з точковою, дана техніка надає більш точну інформацію про жорсткість в межах вузла, завдяки своїй двовимірній візуалізації розподілу швидкості хвилі в різних кольорах і менших областях інтересу. Карта якості зсувної хвилі доступна для оцінки того, чи є поширення надійним або адекватним (Зобр. 9)
Зображення 9: Папілярний рак щитовидної залози у 49-річного чоловіка. При ультразвуковому дослідженні сірої шкали показаний переважно твердий вузлик щитовидної залози діаметром 19 мм з ізоехогенністю, мікрокальціфікаціямі і добре вираженим краєм в лівій долі. Чотири режими відображаються в системі візуалізації і кількісного визначення тканин Virtual Touch. Б. На карті якості поперечної хвилі вузлик показує поширення поперечної хвилі хорошої якості. В, Г .. Отримано тимчасову карту поперечної хвилі (В) і карту зміщення поперечної хвилі (Г). Д. Карта швидкості поперечної хвилі показує, що вузол має середнє значення швидкості 4,17 м / с в діапазоні від 2,45 до 6,48 м / с.
Техніка в реальному часі
У цій техніці використовуються сфокусовані ультразвукові промені (так звані штовхаючі промені), які поширюються по всій області формування зображень, а надшвидкі апарати використовують для вимірювання швидкості індуковані зсувні хвилі. З цих даних можна кількісно оцінити еластичність тканини. Жорсткість конкретної області, включаючи середню жорсткість (Emean), максимальну жорсткість (Emax) і стандартне відхилення, може бути виражена як швидкість (м / с) або еластичність (кПа). М’які тканини виділені блакитним кольором, а тверді – червоним (Зобр. 10).
Зображення 10: Папілярний рак щитовидної залози у 28-річної жінки. Ультрасонографія сірого кольору (нижня сторона) показує твердий гіпоехогенний вузлик щитовидної залози 6 мм з нечітким краєм і мікрокальціфікаціямі. Надзвукова ЄЗХ (верхня сторона) показує неоднорідний жорсткий (червоний і жовтий) вузлик з максимальною еластичністю 88,6 кПа.
Тривимірна (3D) ЕЗХ є пізнішою розробкою. Тривимірні ЗХ-зображення з високою роздільною здатністю можна отримати за допомогою тривимірного об’ємного датчика, який забезпечує тривимірні карти еластичності всього вузла і навколишніх тканин.
Наступного тижня Вас чекає продовження даної статті з клінічним застосуванням і значенням для різних напрямків медицини: хірургії, онкології і терапії.
У нашому каталозі ви можете ознайомитися з моделями апаратів, які підтримують компресійну і еластографію зсувної хвилі.
