Базовий клінічний досвід із застосування дисперсії зсувної хвилі для визначення в’язкості печінки

Вступ

Еластографія зсувної хвилі (SWE) забезпечує кількісне вимірювання та відображення еластичності тканини в реальному часі.

Інформація в літературі свідчить про те, що SWE є швидким і ефективним методом оцінки фіброзу печінки, хоча існують обмеження при оцінці пацієнтів із запаленням або стеатозом. Основною причиною обмежень є те, що властивості в’язкості не враховуються в поточних алгоритмах для кількісного визначення еластичності печінки. Насправді тканина печінки має в’язкопружні характеристики, і поширення зсувних хвиль у печінці залежить як від еластичності, так і від в’язкості.

Визначено, що такі захворювання печінки, як неалкогольний стеатогепатит (НАСГ), неалкогольна жирова хвороба печінки (НАЖХП) або гострий гепатит, збільшують в’язкість печінки, яка може вплинути на оцінку жорсткості. Тому точна кількісна оцінка жорсткості при захворюваннях печінки, пов’язаних зі стеатозом і запаленням, є складною. Раннє виявлення та лікування гострого гепатиту та широко поширеної жирової дистрофії печінки дає можливість запобігти погіршенню стану пацієнта. Саме тому, на початкових етапах, критично важливо враховувати і в’язкість.

Shear Wave Dispersion Imaging (SWD), нова технологія візуалізації, була розроблена для Aplio i-series для оцінки дисперсії зсувної хвилі, яка пов’язана з властивостями в’язкості при дифузному захворюванні печінки. У цій статті досліджується доцільність стадіювання в’язкості печінки за допомогою SWD.

Зображення дисперсії зсувної хвилі в системах Aplio I можна активувати автоматично в режимі еластографії зсувної хвилі. Карта дисперсії забезпечує візуалізацію дисперсійної кривої, яка визначає параметри, безпосередньо пов’язані з в’язкістю.

Відображається розрахункове значення дисперсії (м/с/кГц) і її стандартне відхилення. У режимі чотиривіконного перегляду SWE (Малюнок 1) можна одночасно оцінити швидкість розповсюдження зсувної хвилі або жорсткість (Карта швидкості, Карта еластичності), контури розповсюдження зсувної хвилі (Карта поширення), сіру шкалу та дисперсійне відхилення (Карта дисперсії).

Печінка є в’язкопружною, і швидкість зсувної хвилі залежить як від еластичності, так і від в’язкості. У реологічних моделях в’язкопружного матеріалу в’язкість (Па·с) представлена як амортизатор, а еластичність – як пружина (кПа). В’язкість є мірою опору відносному зсувному руху, тобто, подібно до амортизатора, тканина демонструє рух під час поступової деформації замість раптової деформації. Еластичність вимірює здатність тканини чинити опір деформації та повертатися до початкового стану, тобто подібного до пружини, яка стискається під тиском і розширюється, коли тиск слабшає. Існує дві поширені в'язкопружні моделі: Максвелла, яку можливо представити, як пружину і амортизатор, з'єднані послідовно; і Фойгта, яку можливо представити як паралельно з'єднані пружину і амортизатор.

Подібно до еластографії зсувної хвилі, для оцінки в’язкості технологія SWD вимірює поширення зсувної хвилі, спричинене деформацією тканини, яку завдає «штовховий імпульс». У поточних алгоритмах для кількісного визначення SWE (кПа) властивостями в’язкості нехтують. У прикладі розрахунку еластичності за допомогою моделі Фойгта тканина печінки вважається ідеально еластичною, тому пружність до зсуву розраховується, нехтуючи в’язкістю. Пов’язуючи еластичність та модуль Юнга E, еластичність E (кПа) можна обчислити, знаючи швидкість поширення зсувної хвилі (Малюнок 3).

Насправді тканина печінки має в'язкопружні властивості. Вважається, що такі хронічні захворювання, як гепатит або стеатоз, підвищують в’язкість печінки. У в’язкопружній тканині швидкість зсувної хвилі зазнає частотної дисперсії, яка обумовлює зміну швидкості зсувної хвилі cs в залежності від частоти зсувної хвилі f. Взаємозв’язок між швидкістю зсувної хвилі та частотою зсувної хвилі спостерігається за допомогою моделі Фойгта, тобто швидкість зсувної хвилі буде змінюватись по різному на різних частотах з різною еластичністю та в’язкістю (Малюнок 4). В ідеально еластичній тканині швидкість зсувної хвилі не залежить від частоти зсувної хвилі.

Однак у в’язкопружній тканині швидкість змінюється залежно від частоти. При постійній еластичності, зі збільшенням в’язкості відбувається збільшення залежності швидкості від частоти (Малюнок 5). Дисперсія і в'язкість демонструють позитивну кореляцію.

Shear Wave Dispersion Imaging (SWD) — це інноваційна технологія для візуалізації дисперсії (відхилення). Слід зазначити, що SWD не розраховує в'язкість безпосередньо, однак SWD дає можливість отримання фактичної кількісної оцінки дисперсії, яка є параметром, безпосередньо пов'язаним з в'язкістю.

Карта дисперсії зсувної хвилі (SWD) забезпечує візуалізацію відхилення, що дозволяє лікарю оцінити в’язкість печінки.

Подібно до SWE, поштовховий імпульс викликає деформацію тканини печінки, генеруючи хвилі зсуву. Обраховується зміщення в кожній точці даних (А і В на малюнку 6), отримується інформація про час і амплітуду зміщення.

За допомогою алгоритму швидкого перетворення Фур’є (ШПФ) сигнали зсувної хвилі перетворюються на частотні компоненти зсувної хвилі. Отримані частоти зсувної хвилі утворюють вісь абсцис для розрахунку відхилення (дисперсії). Швидкість зсуву хвилі розраховується для кожної частоти на основі співвідношення зміщення між точками даних.

Швидкість зсувної хвилі, розрахована на кожній частоті, відкладається на осі ординат. Відхилення швидкості зсувної хвилі отримується як значення дисперсії в одиницях м/с/кГц, що являє собою залежність швидкості зсувної хвилі від частоти. Значення дисперсії накладаються на зображення в сірій шкалі і створюють карту дисперсії. Розмістивши зону інтересу вимірювання на карті дисперсії, можна отримати кількісну оцінку дисперсії та оцінити в’язкість печінки.

У провели велику кількість досліджень і отримали великий масив даних із використанням дисперсії зсувної хвилі Була кількісно визначена в’язкопружність за допомогою зсувної хвилі SWE та дисперсії SWD у пацієнтів із нормальною печінкою (контрольна група), неалкогольною жировою хворобою печінки (НАЖХП), неалкогольним стеатогепатитом (НАСГ), хронічним гепатитом (B, C, алкогольним), цирозом печінки (С, алкогольним) і гострим гепатитом. Наступні випадки базуються на нашому отриманому досвіді.

Випадок 1 (Малюнок 7) — це нормальна печінка, а випадок 2 (Малюнок 8) — печінка з НАСГ. НАСГ — це тип стеатозу, який демонструє гістологічні ознаки пошкодження гепатоцитів, включаючи гепатоцелюлярне балонування, часточкове запалення та/або фіброз печінки. Порівняно з нормальною печінкою НАСГ демонструє невелике збільшення еластичності, але залишається в межах норми. Проте спостерігається очевидне збільшення дисперсії.

У випадку НАЖХП (випадок 4, малюнок 10) зображення в режимі B не виявило ознак жирової дистрофії печінки. Натомість НАЖХП має дещо вищу еластичність, але надзвичайно високу дисперсію. У випадку цирозу, спричиненого вірусним гепатітом С (випадок 5, малюнок 11), еластичність надзвичайно висока, але з очевидним збільшенням дисперсії.

Порівняно з НАЖХП, гепатит С-індукований цироз має винятково високу еластичність, але дисперсія не така висока. Навпаки, рівень дисперсії НАЖХП надзвичайно високий, але супроводжується помірним збільшенням еластичності. Необхідні подальші дослідження, щоб підтвердити взаємозв’язок між еластичністю та результатами дисперсії та гістопатологією. Вплив етіології на дисперсію і швидкість зсувної хвилі визначається клінічною оцінкою.

Сортуючи результати за етіологією, можна спостерігати сильну кореляцію (Малюнок 12). Результати НАСГ згруповані вздовж (жовтого) відхилення, яке нахилене до осі дисперсії, демонструючи, що НАСГ має сильнішу кореляцію з дисперсією, а не швидкістю зсуву хвилі. Для порівняння, дані щодо цирозу печінки здебільшого зосереджені вздовж (зеленого) відхилення, які нахилені до осі швидкості зсувної хвилі, що вказує на те, що цироз печінки має сильніший вплив на швидкість зсувної хвилі.

Проте рекомендується подальша клінічна оцінка з більшим розміром вибірки.

Попередній клінічний досвід дисперсійної візуалізації зсувної хвилі (SWD) показує, що еластичність є більш ефективним параметром для оцінки фіброзу печінки, тоді як в’язкість є більш ефективною для оцінки некрозапальних змін і відкладення жиру. На додаток до традиційної візуалізації в’язкопружності за допомогою зсувної хвилі, SWD є інноваційною технікою візуалізації, яка пропонує оцінку в’язкості з потенціалом для додаткової патофізіологічної інформації щодо клінічної оцінки печінки.

Базовий клінічний досвід із застосування дисперсії зсувної хвилі для визначення в’язкості печінки

Приєднуйтесь до науково-практичної конференції «Мультимодальний підхід у педіатричній радіології: як і навіщо?»

Доступна для замовлення відновлена ультразвукова система Aplio i700

Багатофункціональна ангіографічна система Alphenix Biplane

Досягнення в скринінгу та біопсії раку передміхурової залози – переваги МРТ. Частина 1

Ультразвукове дослідження судин: тромбоз портальної вени / Клінічний випадок

Введено в експлуатацію передову МРТ-систему Canon Medical Vantage Elan!