Elastografia shear wave a diagnostyka wątroby przy pomocy aparatu usg
Wstępne wyniki pokazują, że elastografia typu „shear wave” QElaXto jest metodą odpowiednią do diagnozowania zwłóknienia wątroby. Dzięki tej innowacyjnej metodzie diagnostyki, wykorzystujacej aparat usg jako narzędzie do badania, diagnostyka chronicznego zapalenia wątroby staje się dużo łatwiejsza i dostępna. W dzisiejszym wpisie postaramy się przybliżyć to zagadnienie.
Wstęp – Techniki wykorzystywania aparatu usg w diagnostyce wątroby
Szacuje się, że około 500 milionów ludzi na całym świecie zakażonych jest chronicznym zapaleniem wątroby z czego co roku z powodu tej choroby umiera około 1 milion – najczęściej na skutek marskości wątroby lub raka wątrobowo komórkowego, które są rezultatem zakażenia wątroby. Analiza histologiczna wątroby jest wciąż uważana za standardowy punkt odniesienia w diagnozowaniu zwłóknienia wątroby pomimo niektórych odstępstw diagnostów od schematu całej procedury oraz niektórych wskaźników zachorowalności i śmiertelności. Tym samym, nieinwazyjne metody badania zwłóknienia wątroby są przedmiotem ogólnego zainteresowania. Techniki ultrasonograficzne służące do zdiagnozowania stanu i stopnia zwłóknienia wątroby przy pomocy urządzenia jakim jest aparat usg, stały się powszechnie dostępne. Wszystkie te techniki dają możliwość nieinwazyjnego zbadania różnych zmian we właściwościach elastycznych tkanek miękkich poprzez obserwację zachowania tkanki kiedy zostaje ona poddana oddziaływaniu mechanicznego nacisku. Elastografia typu shear wave polega na generacji fal poprzez przemieszczenie się tkanki wzbudzonej przez skupioną wiązkę ultrasonograficzną lub poprzez zewnętrzny nacisk.
Prawa fizyki
Tkanki mają różne mechaniczne właściwości – jedną z nich jest elastyczność czyli zdolność materiału lub tkanki do deformowania się pod wpływem określonego nacisku (w ultrasonografii, z uwagi na stosowany zewnętrzny ciężar – zazwyczaj głowicy do aparatu usg jako takiej) a następnie powrotu do swojego pierwotnego kształtu. Ciało ludzkie posiada mechaniczne właściwości podobne do miękkich, homogenicznych i izotropowych materiałów elastycznych.
Celem elastografii jest zbadanie elastyczności tkanki w oparciu o 3 kroki:
- Wzbudzenie: poddanie tkanki odpowiedniemu naciskowi (mechanicznemu, wibracyjnemu)
- Rozpoznanie: zarejestrowanie sygnału wysyłanego przez zdeformowaną tkankę (dane RF lub w trybie B-Mode)
- Analiza / leczenie: analiza odkształcenia tkanki do którego doszło na skutek zastosowanego nacisku.
Fale „shear wave” odpowiedzialne są za „prześlizgiwanie się” do różnych warstw tkanek powiązanych ze sobą nawzajem, powodując przemieszczenie prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali. Fale „shear wave” są relatywnie powolnymi i słabymi falami które produkowane są przez pionową propagację tkanek oraz ruch prostopadły w stosunku do kierunku przekazywanej siły.
Punktowa elastografia „shear wave”
Technologia jest charakteryzowana poprzez wygenerowanie propagacji fali typu „shear wave” oryginalnie pochodzącej ze skupionej wiązki ultrasonograficznej która wywołuje konkretnie zlokalizowane konkretnie w jednym punkcie zakłócenia. Faza wywoływania zakłóceń zamienia się następnie w fazę odczytu która jest możliwa dzięki wyznaczeniu tzw. obszaru zainteresowania (ROI) co pozwala na uzyskanie ilościowego pojedynczego pomiaru sztywności wątroby uśrednionej w danej lokalizacji.
Nieinwazyjne metody dotyczące badania stopnia zwłóknienia wątroby zostały zaakceptowane jako alternatywa dla biopsji wątroby u pacjentów z chronicznym zapaleniem wątroby. W tym przypadku, krótkotrwała elastografia drgań kontrolowanych (vibration-controlled transient elastography VCTE), wykonywana przez urządzenia FibroScan, jest wciąż najbardziej uznawaną metodą. Punktowa elastografia typu „shear wave” została ostatnio zastosowana w aparatach usg takich jak MyLab 9 oraz MyLab 8 EXP firmy ESAOTE.
Jak to działa ?
QElaXto dostarcza ilościowe pomiary sztywności tkanki wyrażone w szybkości propagacji fali shear wave (m/s) lub w postaci modułu Younga (Kpa) dla małych próbek tkanek. QElaXto jest oparta na perturbacji i fazie odczytu, a system posiada ustanowioną wartość pomiarów które zostają odrzucone co pozwala na odrzucenie wartości poza akceptowaną skalą.
W zakres QElaXto wchodzi pomiar zwłóknienia wątroby co jest powiązane, zgodnie z klasyfikacją Metavir, z poziomem sztywności aż do 15-20 Kpa (limit F4 powyżej którego zwłóknienie staje się już nieodwracalną i nieuleczalną marskością wątroby.
Fale 3D eWave
Obserwując wstrząsy, wielokrotne i bardzo szybkie próbki (linie) następujących po sobie zakłóceń w tkankach są gromadzone w wejściu. eWave stworzona przez ESAOTE jest trójwymiarową reprezentacją fal shear wave generowanych przez QElaXto, co zapewnia natychmiastową informację zwrotną co do jakości fali produkowanej przez tkankę.
QElaXto zawiera również opatentowaną przez ESAOTE technologię korekcji artefaktów wywołanych przez ruchy a ponadto dotykowy algorytm korekcji ruchów który pozwala na szybki wybór pomiarów wiarygodnych w obrębie badań wykonywanych przy użyciu aparatu usg.
QElaxTo – Porady i sztuczki
W celu wykonania prawidłowego pomiaru pSWE, wykorzystując aparat usg, rekomendujemy następujące etapy oraz wskazówki:
- Należy położyć prawą rękę pacjenta za jego głową w celu zmaksymalizowania powierzchni międzyżebrza. Badanie powinno być wykonane u pacjenta na czczo; w przeciwnym wypadku pomiar sztywności wątroby zostanie zakłócony przez zachodzące procesy trawienne.
- Prawidłowy dostęp międzyżebrowy powinien zostać uzyskany poprzez położenie pacjenta w pozycji grzbietowej bocznej, badając prawy płat wątroby (segmenty VI/VII)
- Jako ogólną radę należy przyjąć, że pomiary QElaXto powinny być wykonywane 1 cm poniżej torebki Glissona co pozwoli na uniknięcie artefaktów i pogłosów. Typowe głębokości to około 3 cm i mniej niż 5 cm w każdym przypadku. Co więcej, biorąc pod uwagę anatomię pacjenta, ogromny wysiłek musi zostać włożony w to by ustalić obszar zainteresowania pomiarów w obszarach homogenicznych, w których nie występują żadne naczynia i które nie są w znaczący sposób narażone na działanie niekontrolowanych ruchów wywoływanych pracą serca; jako ogólną poradę uznaje się, że należy użyć opcji zoom w trybie B-Mode używając przy tym klawisza sterującego głębokością skanowania, ustawiając maksymalną głębokość skanowania do 8 cm – w ten sposób zostanie prawidłowo ustalony obszar zainteresowania dla wykonania pomiarów QElaXto.
- Połączenie pomiędzy głowicą a wątrobą powinno być całkowite (cały obraz echo musi być wyraźnie widoczny) – prawidłowa ilość żelu musi zostać w takim przypadku użyta. Ciemne fragmenty na obrazie echo powinny być unikane.
- Łokieć operatora powinien spoczywać na łóżku pacjenta (lub innym stabilnym podłożu) po to by pozostać nieruchomym podczas wykonywania pomiarów pSWE.
- Wymagane jest również zastosowanie właściwego nacisku w celu zachowania stabilności i prawidłowego połączenia ze skórą ponad wątrobą – nacisk nie powinien być jednak zbyt silny by nie uciskać wątroby.
- Podczas wykonywania pomiaru należy poprosić pacjenta o wstrzymanie oddechu i utrzymanie płuc przez moment w neutralnej pozycji; podczas wdechu wątroba jest uciskana przez płuca.
- Nie tylko punkt pomiaru ale również przyległe do niego obszary powinny być zbadane w celu uniknięcia obecności naczyń krwionośnych oraz przewodów żółciowych. Łagodne przesunięcie głowicy może być wymagane w celu uzyskania szerszego obrazu (nawet jeśli obszar zainteresowania jest prezentowany dwuwymiarowo, wykonywany pomiar jest fizycznie trójwymiarowy).
- Graficzna prezentacja Shear Wave zapewnia użyteczną informację zwrotną co do tego na ile dobry jest pomiar.
- Zgodnie ze skalą METAVIR dot. faz zwłóknienia wątroby jako wyznacznika występujących patologii i sztywności, praktyczna skala wynosi aż do 25 Kpa. Właściwa heurystyka oparta na statystycznej ocenie uzyskanych danych jest używana do odrzucenia pomiarów które uważa się za niewiarygodne. Użytkownik może niemniej jednak sam zdecydować, który pomiar odrzucić.
- Po każdym pomiarze, wymagana jest kilkusekundowa faza chłodzenia i jest automatycznie wymuszana przez system (ikona „cooling” jest automatycznie pokazywana obok QElaXto ROI)
- Pomiary SWE mają integralną zmienność – zależne są one zarówno od systemu jak i od operatora.
Zaawansowane możliwości
QElaXto stworzona przez ESAOTE jest również dostępna wraz modułami Virtual Navigator Realtime [wirtualna nawigacja w czasie rzeczywistym], Multimodality Fusion Imaging [multimodalna fuzja obrazów] oraz Virtual Biopsy [wirtualna biopsja] w pomiarach dostępnych w jednostkach m/s oraz Kpa (wybór możliwy podczas badania w czasie rzeczywistym).
Obrazowanie fuzji w czasie rzeczywistym pomiędzy obrazami wygenerowanymi przez aparat USG a obrazem MRI w pomiarach pSWE, z automatycznym wskazaniem lokalizacji pomiaru jest wykonalne. Wirtualna biopsja może być wykonywana w lokalizacji gdzie zostały wykonane pomiary pSWE używając automatycznie miejsca docelowego jako punktu odniesienia. Ta metoda może być szczególnie użyteczna w analizowaniu chorób wątroby, poprawiając jednocześnie pewność co do miejsca wykonywania pomiarów oraz wykonywanie biopsji wątroby z jeszcze większą pewnością.
Redakcja KOSMED
