МР Еластографія. Нові типи клінічних зображень

На радіологічному з’їзді Північної Америки 2021 компанія Canon Medical оголосила про партнерство з компанією Resoundant для впровадження МРТ-еластографії на платформі Canon для МРТ (не має маркування CE, може бути доступним не в усіх регіонах).

Цей метод МРТ дозволяє виявити та поставити стадію фіброзу печінки. Фіброз печінки є утворенням рубцевої тканини та впливає на функціонування печінки. Зі збільшенням захворюваності на ожиріння та діабет 2 типу також зростає поширеність фіброзу печінки. Перед початком фіброзу у пацієнта часто спостерігається ожиріння печінки. Якщо ще немає запалення чи пошкодження тканин, це накопичення жиру в печінці можна зупинити, змінивши спосіб життя. Тому важливо кількісно визначити вміст жиру в печінці та своєчасно втрутитися.

Програма Canon Medical Fat Fraction Quantification (кількісне визначення жирової частки) може надати цю інформацію про печінку за одну затримку дихання. МРТ-еластографія та кількісне визначення жирової частки стали двома основними методами лікування захворювань печінки.

Століттями лікарі використовували техніку фізичного обстеження, відому як пальпація, як важливий інструмент у клінічній медицині. Цей довготривалий діагностичний метод є надзвичайно ефективним, оскільки багато хворобливих процесів викликають значні зміни жорсткості тканин, які можна легко помітити простим дотиком. Незважаючи на своє традиційне місце в медицині, пальпація є суб’єктивною технікою, застосовною лише до ділянок тіла, які доступні для дотику та обмежені в її здатності виявити невеликі зміни, які можуть сигналізувати про раннє захворювання. Хоча передові медичні технології візуалізації, такі як МРТ і КТ, зробили революцію в діагностичній медицині, традиційні протоколи візуалізації, на жаль, не здатні виявити основні властивості пальпації: механічну жорсткість тканини.

Щоб задовольнити цю потребу, команда під керівництвом Річарда Емана, доктора медицини клініки Майо, винайшла технологію під назвою магнітно-резонансна еластографія (МРЕ). Їхня мета полягала в тому, щоб підвищити медичний стандарт пальпації за допомогою діагностичних потужностей медичної візуалізації шляхом розробки практичної технології, здатної чутливо та кількісно оцінювати механічні властивості м’яких тканин у будь-якій частині тіла.

Команда зосередилася на використанні механічних коливань, як засобі для вимірювання жорсткості тканин. Коли зсувна хвиля поширюється в середовищі, її довжина хвилі визначається в’язко-пружними властивостями матеріалу. Доктор Еман і його команда вирішили знайти спосіб візуалізації механічних хвиль, що поширюються всередині тіла, за допомогою МРТ.

Ця мета була надзвичайно складною, оскільки такі хвилі зміщують тканину лише на кілька нанометрів. Після тривалих досліджень команді вдалося розробити МРЕ – нову техніку МРТ, яка дозволяє надійно відображати механічні хвилі всередині тіла з надзвичайною чутливістю.

Результати продемонстрували, що шляхом синхронізації чутливих до руху градієнтів із застосованими хвилями, можна вибірково відобразити циклічні рухи дуже малого розміру, навіть за наявності фізіологічного руху.

Команда клініки Майо розробила нові математичні методи обробки хвильових зображень, щоб створити карти поперечних перерізів, які кількісно відображають жорсткість тканин і органів тіла. Вони вперше повідомили про ці відкриття в науковому журналі в 1995 році.

Після більш ніж 10 років подальших досліджень і розробок за участю талановитих команд з усього світу, МРЕ було визнано, як дослідницький метод, і технологія була успішно впроваджена в клінічну практику. У 2009 році Управління продовольства та медикаментів США схвалила МРЕ, і з того часу цю технологію було встановлено на більш ніж 1500 системах МРТ по всьому світу.

Технологія МРЕ тепер надається виробниками МРТ як опція, яку можна встановити практично на будь-яку звичайну систему МРТ. Установка включає в себе унікальне програмне забезпечення для збору й обробки, а також спеціалізоване обладнання для створення вібрацій у тілі. Щоб забезпечити стандартизацію технології МРЕ, клініка Майо заснувала «Resoundant», щоб допомогти виробникам МРТ у впровадженні їхніх версій МРЕ. Спеціалізоване апаратне забезпечення, яке використовується в усіх існуючих системах МРЕ, розроблено та виготовлено компанією «Resoundant».

Як працює МРЕ

МРЕ-обстеження проводиться в кілька етапів, з конкретним протоколом залежно від мети обстеження. Найчастіше МРЕ використовується для оцінки захворювання печінки – МРЕ було встановлено в літературі як найбільш точний неінвазивний підхід для виявлення та визначення стадії фіброзу печінки.

Під час обстеження печінки МРЕ, невеликий пластиковий пристрій розміщується над правою грудною стінкою пацієнта, щоб під час сканування створювати м’які низькочастотні вібрації, створюючи механічні хвилі, що поширюються в печінці. Вібрація не викликає дискомфорту, і обстеження добре переноситься в рутинній клінічній практиці. Спеціалізована послідовність імпульсів МРЕ використовується для отримання зображень, що показують характеристики поширення застосованих зсувних хвиль у печінці. Час отримання зображення дуже короткий, зазвичай потрібно від 1 до 4 знімків приблизно по 15 секунд. Більшість сканувань виконуються менше ніж за 2 хвилини.

На останньому етапі сканер автоматично аналізує хвильові зображення, використовуючи вдосконалені математичні алгоритми для створення зображень поперечного перерізу, які кількісно відображають жорсткість тканини, використовуючи стандартизовану кольорову шкалу. Зображення іноді називають «еластограмами» (рис. 1). Якщо говорити більш формально, зображення відображають величину комплексного модуля зсуву тканини.

Рисунок 1. Хвильові зображення (верхній ряд) та еластограми (нижній ряд) з обстеження МРЕ, що відображають прогресуючі стадії жорсткості печінки та відповідну стадію фіброзу.

На останньому етапі обстеження радіолог аналізує та інтерпретує значення жорсткості.

Унікальна роль МРЕ в дослідженні хвороб печінки

Поява способу неінвазивної оцінки механічних властивостей тканин виявилася своєчасною, оскільки хронічні захворювання печінки переросли в серйозну проблему в усьому світі. У той час як багато станів призводять до хронічного захворювання печінки, основною причиною термінальної стадії захворювання печінки є неалкогольна жирова хвороба печінки (НАЖХП), яка, як вважається, вражає 25% населення світу.

Цей стан характеризується підвищеним вмістом жиру в печінці. Приблизно у 12% людей з НАЖХП розвивається хронічне ураження клітин печінки та запалення, відоме як неалкогольний стеатогепатит (НАСГ). У багатьох пацієнтів з НАСГ розвивається фіброз печінки у відповідь на хронічне ураження печінки, і, як наслідок, приблизно у 1-2% людей з НАЖХП розвивається цироз (термінальна стадія захворювання печінки).

Це прогресування фіброзу печінки часто клінічно мовчазне, доки воно не прогресує до кінцевої стадії цирозу з високою смертністю. Ранні незначні зміни жорсткості печінки неможливо виявити традиційною пальпацією, тоді як маркери на основі крові не мають необхідної специфічності. Це прикро, оскільки якщо фіброз діагностовано на ранній стадії, втручання у спосіб життя дуже успішно призупинить, а в деяких випадках навіть поверне стан назад.

При підозрі на розвинений фіброз або цироз печінки, біопсія печінки є стандартним діагностичним методом для виявлення фіброзу печінки. Але біопсія печінки є дорогою та інвазивною. Більше того, підхід до біопсії, який передбачає взяття лише 0,002% печінки, значною мірою залежить від помилок вибірки, оскільки прогресування фіброзу є неоднорідним за своєю природою. Крім того, зразки печінки оцінюють за допомогою суб’єктивної системи класифікації, на яку впливають значні варіабельності між спостерігачами. Враховуючи ці проблеми, було підраховано, що понад 30% біопсій можуть призвести до неточного діагнозу.

Щоб заповнити цю діагностичну прогалину між ранньою стадією захворювання та кінцевою стадією цирозу, два методи МРТ з’явилися як нові золоті стандарти. Чисельні дослідження показали, що МРЕ має найвищу діагностичну ефективність серед неінвазивних методів виявлення та визначення стадії фіброзу печінки. Паралельно з появою МРЕ було досягнуто значних удосконалень у давніх методах, заснованих на МРТ, для кількісної оцінки жиру в печінці, який часто представляють у форматі «жирова частка протонної щільності» (PDFF).

Тепер можна отримувати дані, які можна обробити для створення кількісних PDFF-зображень під час однієї МРТ-зйомки, яка триває менше 20 секунд. Як і МРЕ, методи PDFF були добре перевірені в десятках досліджень проти парних біопсій, з високим ступенем узгодження між читачами та повторюваністю.

Обидві методики також були стандартизовані на різних платформах постачальників і в польових умовах, що полегшує їх використання як інструментів розробки ліків у клінічних випробуваннях і в клінічній практиці. На жоден метод суттєво не впливають поширені супутні захворювання, які можуть спричинити неефективність додаткових ультразвукових методів, таких як ожиріння або асцит.

Готові зустріти нові випробування

Разом МРЕ та PDFF вже були визнані в професійних клінічних настановах, як передові технології для оцінки печінки у пацієнтів із підозрою на хронічне захворювання печінки, зокрема НАЖХП та більш важкий НАСГ. Ті, в яких прогресує посилене запалення печінки та фіброз, становлять 25% цих пацієнтів, що значно підвищує ризик розвитку захворювань, пов’язаних з печінкою, по мірі прогресування фіброзу. Точна оцінка стеатозу та фіброзу за допомогою PDFF та МРЕ, відповідно, буде важливою частиною лікування пацієнта.

Можливо, найцікавіше те, що їх швидкий час отримання дозволяє практично експериментувати з ними як із швидким та недорогим обстеженням для оцінки печінки. І PDFF, і МРЕ послідовності можна виконати лише за кілька затримок дихання, що робить загальний час обстеження значно меншим за 10 хвилин у більшості випадків. У клініці Maйo цей протокол називається гепатограма і значною мірою замінює потребу в біопсії печінки, що призводить до подальшої системної економії та покращення досвіду пацієнтів.

Поява таких інструментів, як МРЕ, може стати початком нової ери в МРТ-візуалізації, де для відповідей на дуже конкретні клінічні запитання використовуються швидкі та недорогі протоколи. Подібно до того, як ідея експлоративної хірургії була замінена розширеною візуалізацією, загальні дослідження МРТ для пошуку дифузних відповідей можуть знадобитися рідше. По мірі того, як ці конкретні підходи зростатимуть у популярності, це, безсумнівно, стане початком захоплюючої та інноваційної ери МРТ.