Ультразвуковая эластография и ее применение в гастроэнтерологии
Специализированный центр по лечению заболеваний желудочно-кишечного тракта
Санкт-Петербург, ул. Пионерская, д. 16 (вход с ул.Малая Гребецкая)
пн–пт 08:00–20:00
сб 08:00–18:00
вс 09:00–16:00
Меню

Ультразвуковая эластография и ее применение в гастроэнтерологии

Ультразвуковая эластография и ее применение в гастроэнтерологииMon, 30 Mar 2020 19:16:00 +0300
30.03.20713 ( )

Статья написана под редакцией врача УЗД Саракуз Екатерины Валентиновны.

История метода

Впервые термин «эластография»  (от лат. elasticus — «упругий» и греч. γραϕω — «пишу»), описывающий методику измерения показателей упругости тканей,  был предложен исследователями из Хьюстона (США)  в 1991 году.

Первый ультразвуковой аппарат для оценки упругости тканей  использовал компрессию, создаваемую рукой с помощью датчика, и был создан компанией HITACHI в 2002 году. Технология позволяла проводить сравнительную оценку эластичности участков исследуемой области и выводить результаты на экран монитора в виде карты с различными оттенками серого цвета или определенных цветов.

Данная методика имела ряд недостатков, в особенности связанных со стандартизацией метода, поэтому для их устранения российским биофизиком, А.П. Сарвазяном был предложен метод получивший название эластография сдвиговых волн. Данный метод начал внедряться различными производителями ультразвукового оборудования с 2003  года. Одним из первых ультразвуковым аппаратов, использующих метод сдвиговых волн, стал  аппарат FibroScan компании Echosens для диагностики печени, выпущенный в 2003 году.  К настоящему времени он прошел стандартизацию и получил разрешение к применению в 70 странах мира. В 2010 году появился ультразвуковой сканер Aixplorer компании Supersonic Imaging, оснащенный технологией возбуждения сдвиговых волн с помощью мощного ультразвукового импульса. Вслед за Supersonic Imaging подобную технологию реализовали в своих аппаратах Siemens и Philips.

Внедрение методов эластографии в России началось в 2007 году с проведения обследования печени на аппаратах FibroScan, чуть позже появились ультразвуковые аппараты с режимом компрессионной эластографии, а в 2010 году в Москве прошла презентация оборудования с режимом двумерной эластографии сдвиговой волны. В то время это были новые и мало распространенные исследование, но с течением времени они завоевали популярность у врачей и пациентов благодаря своей простоте и точности результатов и теперь используются для диагностики фиброза печени в качестве альтернативы биопсии и в других областях медицины для дополнительной диагностики новообразований.

Обследование печени с  помощью ультразвуковой эластографии сдвиговой волной проводится в Гастроэнтерологическом центре Эксперт с января 2017 года с помощью ультразвуковой системы экспертного класса Philips Epiq 5, оснащенной датчиками для компрессионной эластографии и эластографии сдвиговой волной ElastPQ и ElastQ.

Несмотря на то, что ультразвуковая эластография становится все популярнее, неспециалистам все еще трудно разобраться в ее методах и их результативности. В нашей статье мы расскажем о двух самых распространенных в России методах эластографии – компрессионной  и использующей сдвиговые волны, и их применении в медицине и в частности в гастроэнтерологии.

Ультразвуковая эластография и ее методы

Компрессионная и динамическая эластографияЖесткость тканей уже давно известна как маркер патологических изменений в организме. Многие патологические процессы, включая фиброз (рубцовую деформацию тканей), воспаление и возникновение новообразований в большинстве случаев сопровождаются изменением механических свойств тканей. Поэтому с давних времен во время осмотра врачи с помощью пальпации  оценивали физические свойства исследуемых тканей и органов -  их плотность и эластичность. Теперь эти изменения оцениваются с помощью новых передовых методов, и в частности с использованием ультразвуковой эластографии.

Эластография – это  группа диагностических методов качественного и количественного анализа биомеханических свойств тканей - жесткости и эластичности. Ультразвуковая эластография измеряет механические свойства тканей путем отслеживания их реакции на механические или  акустические воздействия с помощью особого режима УЗИ, при этом диагностика является

  • неинвазивной;
  • быстрой;
  • безболезненной;
  • безвредной;
  • не требует сложной специальной подготовки;
  • позволяет получить точные результаты в режиме реального времени.

Методы ультразвуковой эластографии можно разделить на две различные категории: статические или на основе деформации и динамические или на основе использования сдвиговых волн.

Эти методы отличает друг от друга характер внешнего механического воздействия на ткани организма. Эластография на основе деформации, которая более известна под названием компрессионная, использует воздействия, вызывающие сжатие тканей путем нажатия ультразвуковым датчиком или с помощью другой механической силы. В эластографии, использующей  сдвиговые волны, диагностическая система возбуждает сдвиговые волны внутри тканей. В обоих методах реакция тканей на механические раздражители используется для оценки их упругих свойств.

Все методы на основе сдвиговых волн позволяются измерять количественный уровень жесткости (эластичности) тканей и  объединяются под общим названием эластометрия, поэтому  этот термин является синонимом эластографии сдвиговой волной. Но иногда врачи и пациенты  под эластометрией подразумевают транзиентную эластографию сдвиговой волной с помощью аппарата Fibroscan (Фиброскан).

Компрессионная эластография

Компрессионная эластографияСтатическая или компрессионная эластография исследует жесткость тканей путем нажатия на них специальным ультразвуковым датчиком или посредством применения внутренней механической силы (например, пульсации сонной артерии или сердечных сокращений).  Степень деформации ткани при механическом надавливании помогает определить плотность новообразования. Более упругие, твёрдые участки органа или новообразования, меньше деформируются и, соответственно, имеют более низкую степень сжатия и более высокий модуль Юнга.

Оснащены технологией компрессионной эластографии ультразвуковые аппараты   производителей Esaote, Hitachi, GE, Philips, Toshiba, Ultrasonix, Mindray, Samsung и Siemens.

Как выполняется исследование?

Компрессионная эластография печени проводится в два этапа. На первом этапе выполняется стандартное ультразвуковое исследование с использованием обычного датчика. Положение пациента — лежа на спине. Второй этап исследования — получение эластограммы. Для этого меняют датчик,  пациент остается в том же положении и отводит правую руку за голову для максимального расширения межреберных промежутков. Датчик устанавливается по межреберным промежуткам. Измерения проводятся при задержке дыхания (без глубокого вдоха или выдоха) или при поверхностном дыхании. При исследовании печени компрессия осуществляется за счет сердечных сокращений, а не за счет давления на датчик.

Результаты исследования

Могут быть представлены либо в виде графика, либо с помощью цветовой картограммы и  отражают только то, как уровни жесткости различных участков исследуемой области отличаются друг от друга, но не имеют количественного выражения.

Нужна ли подготовка к исследованию?

Подготовка для компрессионной эластографии печени такая же, как для обычного УЗИ. Поэтому за три дня до исследования органов брюшной полости желательно исключить продукты повышающие газообразование:

  • сырые овощи и фрукты и свежевыжатые соки из них;
  • бобовые (горох, фасоль);
  • квашеную капусту;
  • цельное молоко;
  • газированные напитки;
  • черный хлеб и сладкую выпечку.

Компрессионная эластография печени проводится строго натощак или через 6 часов после приема пищи и воды.

Достоинства метода

Преимуществом метода компрессионной эластографии является достаточно большая зона оценки жесткости тканей печени: 2,5 × 2,5 см и возможность проведения исследования на обычном ультразвуковом аппарате.

Недостатки

  • невозможно получить количественную оценку жесткости тканей в конкретных цифрах;
  • затруднено получение точных результатов с помощью компрессионной эластографии печени у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями и ожирением;
  • чувствительность теста уменьшается с глубиной проникновения;
  • точность результатов значительно зависит от врача, выполняющего исследование, возможно появление шумов или артефактов из-за чрезмерного давления или неправильного расположения датчика.

Динамическая эластография сдвиговой волной

Сдвиговые волны – это поперечные  упругие  волны, распространяющиеся в основном в твердых телах. Поперечные, потому что распространяются перпендикулярно продольной волне. В мягких биологических тканях при определенных условиях они также могут возникать в силу их особых (резиноподобных) свойств, обусловленных вязкостью.

Источник волн (датчик) создает акустическую волну, которая продольно распространяется в тканях, эта волна через жесткие ткани проходит быстрее, чем через мягкие, но такие различия технически сложно отслеживать с помощью ультразвукового аппарата. От продольной волны поперечно распространяются сдвиговые волны, более медленные, их легче регистрировать, скорость продвижения именно этих волн и определяют методом эластографии: чем выше скорость, тем выше жесткость.

Динамическая эластография подразделяется на транзиентную («Фиброскан»)  и точечную и  двумерную эластографию, которую в России чаще всего и  называют эластографией сдвиговой волны.

Транзиентная эластография («Фиброскан»)

ФибосканСоздание  сдвиговых волн в установке для транзиентной (непрямой) эластографии производится механическим способом  с помощью специального комбинированного датчика, состоящего из  поршня, генерирующего динамическую вибрацию и установленного на нем ультразвукового преобразователя, который совершает периодическое механическое воздействие на поверхность кожи. Вокруг поршня возникает кольцевая сдвиговая волна.

Транзиентная эластография выполняется только с помощью аппарата Fibroscan, произведенного французской компанией Echosens, в России этот вид эластографии получил название «Фиброскан» по названию установки. Данный аппарат предназначен только для обследования печени.

Как проводится исследование?

При проведении исследования пациент находится в положении лёжа на спине с максимально отведённой правой рукой. Датчик прибора устанавливается в межреберье в проекции правой доли печени. После установки датчика проводится около 10 замеров с последующим вычислением среднего показателя эластичности печени. Исследование занимает 10-15 минут.

Результаты исследования

Результаты транзиентной эластографии выражаются в килопаскалях (кПа) и соответствуют среднему значению десяти проведенных измерений в диапазоне от 2,5 до 75 кПа. Показатели нормы – не более 5,5 кПа.

Показатели эластичности печени, полученные методом транзиентной эластографии, сопоставлены с результатами морфологической оценки по шкале METAVIR:

  • в интервале 5,9–7,2 кПа – стадия фиброза F1;
  • в интервале 7,3–9,5 кПа – стадия фиброза F2;
  • в интервале 9,6–12,5 кПа – стадия фиброза F3;
  • показатели более 12,5 кПа – стадия фиброза F4.

Нужна ли подготовка к исследованию?

Для проведения фибросканирования печени специальная предварительная подготовка не требуется, за 2 часа до исследования нельзя есть и пить воду.

Достоинства метода

Оценка печеночной ткани осуществляется в цилиндрическом объеме 4 × 1 см, исследование является быстрым (менее 10 -15 минут) и безболезненным.

По данным исследований, наблюдается соответствие между показателями, полученными методом транзиентной эластографии и биопсии печени почти на всех стадиях фиброза кроме ранних, ее чувствительность и специфичность приближаются к 90 % в большинстве случаев.

Несмотря на снижение точности для диагностики промежуточных стадий фиброза, транзиентная эластография точнее в прогнозировании цирроза, чем биохимические маркеры фиброза печени, получаемые с помощью лабораторной диагностики (FibroMax, FibroTest) и рассматривается  как метод диагностики цирроза печени.

Недостатки

Транзиентная эластография имеет ряд недостатков:

  • проводится вслепую, невозможно провести предварительную визуальную оценку и выбрать область для исследования, избегая таких структур, как сосуды печени и желчные протоки;
  • ограниченная глубина проникновения;
  • невозможность прохождения сдвиговой волны через жидкие структуры.

Эти ограничения могут привести к неудачной оценке жесткости у пациентов с асцитом, а также с очаговыми образованиями печени. Для пациентов с ожирением и излишним весом погрешность измерений обычным датчиком очень велика, поэтому необходимо использование специального датчика модели XL, что тоже не всегда дает возможность получить достоверные результаты.

Повышение трансаминаз, внепеченочный холестаз, застойная сердечная недостаточность и прием пищи также влияют на показатели транзиентной эластографии, делая их ложноположительными.

Точечная эластография сдвиговой волной (pSWE)

эластография сдвиговой волной точечнаяГлавное отличие этого метода в том, что для получения сдвиговых волн вместо механического воздействия используется мощный ультразвуковой импульс. Ультразвуковой датчик  создает усиленные акустические волны, которые сфокусированы в определенной точке и на определенной глубине в ткани исследуемого органа. В точке фокуса возникает максимальное давление, которое вызывает смещение окружающей ткани (деформацию) и от нее расходятся сдвиговые волны, как «круги от брошенного в воду камня». В процессе исследования производится оценка жесткости локального участка ткани органа путем измерения скорости сдвиговой волны на определенной глубине.

Оснащены функцией точечной эластографии сдвиговой волной ультразвуковые аппараты Siemens и Philips (исследование имеет фирменное название ElastPQ).

Как выполняется исследование?

Для обследования печени рекомендованная позиция пациента – лежа на спине с запрокинутой за голову правой рукой для расширения межреберных промежутков. Кожа обрабатывается гелем для лучшей проводимости сигнала. Врач размещает датчик в  межреберном промежутке по передней и средней подмышечной линии, также  в правом подреберье. Компрессия датчика на кожные покровы  минимальна. Перед проведением измерения производится  уточнение области исследования. Во время замеров необходима задержка дыхания, так как движение влияет на точность измерений.

Продолжительность диагностики 15 – 25 минут.

Результаты исследования

Для оценки жесткости печени используется среднее значение 10 измерений, далее результаты сопоставляются со шкалой METAVIR.

Пороговые значения жесткости тканей печени для Philips ElastPQ (пороговые значения для других УЗИ аппаратов могут отличаться):

  • F0 (2,0-4,5 кПа) – нет фиброза;
  • F0-F1 (4,5-5,7 кПа) – нет фиброза/незначительный фиброз;
  • F2 (5,8-8,7 кПа) – значимый фиброз;
  • F3 (7,4-11,0 кПа) – выраженный фиброз;
  • F4 (10,4-18,2 кПа) – цирроз.

Нужна ли подготовка к исследованию?

Отмечено увеличение жесткости печени в ответ на увеличение кровотока после приема пищи или жидкостей. Поэтому для обеспечения достоверности исследования печени рекомендуется не употреблять пищу и любые жидкости за 6 часов до исследования.

За день до обследования рекомендуется исключить из рациона продукты, усиливающие газообразование в кишечнике (черный хлеб, бобовые, газированные напитки, кондитерские изделия - пирожные, торты). 

Достоинства метода

Точечная эластография сдвиговой волной используется в клинической практике с 2008 года и предполагает использование стандартного ультразвукового аппарата для проведения исследования. По мнению многих исследователей, данный  метод количественного анализа жесткости обладает рядом преимуществ по сравнению с транзиентной эластографией. Самым многочисленным исследованием с применением точечной эластографии сдвиговой волной был опубликованный в 2012 году ретроспективный объединенный анализ данных 914 пациентов с хроническим гепатитом С, который выявил высокое значимое соответствие между измерениями данным методом и данными проведенной биопсии.

К достоинствам данного метода относятся:

  • возможность выполнения эластографии сразу после УЗИ;
  • наличие визуального контроля дает возможность оптимизировать зону измерений и проводить локальные измерения при очаговых поражениях;
  • асцит, ожирение, атипичное расположение печени, атрофия или удаление правой доли печени менее препятствуют измерениям и технически возможны;
  • стандартизация силы первоначального воздействия на печень снижает зависимость измерений от человеческого фактора.

Недостатки

 К недостаткам метода следует отнести:

  • небольшой размер области исследования;
  • отсутствие цветовой карты.
Двумерная эластография сдвиговой волной (2D-SWE)

эластография сдвиговой волной 2dВ современных  ультразвуковых системах возможно создание  с определенной временной задержкой не одного, а сразу нескольких ультразвуковых импульсов, создающих несколько точек давления на различной глубине с последующим формированием фронта сдвиговых волн, которые регистрируются при помощи высокоскоростной системы получения изображений. Такой метод  позволяет расширить область исследования и  формирует количественное отображение показателей жесткости в виде цветового изображения.

Большинство научных  работ по изучению применения двумерной эластографии сдвиговой волной  для измерения жесткости печени у здоровых добровольцев и пациентов с хроническими заболеваниями печени принадлежит зарубежным авторам. Исследования, проведенные среди взрослых доказали диагностическую эффективность двумерной эластометрии сдвиговой волной и установили пороговые значения эластометрических показателей для каждой стадии фиброза.

Оснащены функцией   двумерной эластографии сдвиговой волной ультразвуковые аппараты аппаратуры Siemens, Philips (исследование имеет фирменное название ElastQ), SuperSonic Imagine, Toshiba.

Как выполняется исследование?

Точечная и двумерная эластография сдвиговой волной проводятся одинаково, но с использованием различных ультразвуковых датчиков. В случае двумерной эластографии на экран монитора выводится цветовая картограмма с последующей оценкой качественных и количественных показателей эластичности.

Нужна ли подготовка к исследованию?

Для проведения двумерной эластографии печени сдвиговой волной необходима такая же подготовка, как и для точечной. Исследование проводится натощак или через 6 часов воздержания от приема пищи и воды.

Результаты

Для оценки жесткости печени в среднем используется 3 измерения, далее результаты сопоставляются со шкалой METAVIR.

Пороговые значения жесткости тканей печени для Philips ElastQ (пороговые значения для других УЗИ аппаратов могут отличаться):

  • F0 (2,0-4,5 кПа) – нет фиброза;
  • F0-F1 (4,5-5,7 кПа) – нет фиброза/незначительный фиброз;
  • F2 (5,8-8,7 кПа) – значимый фиброз;
  • F3 (7,4-11,0 кПа) – выраженный фиброз;
  • F4 (10,4-18,2 кПа) – цирроз.

Достоинства метода

  • может проводиться на обычном ультразвуковом аппарате;
  • увеличенная область исследования, которая выбирается врачом;
  • наличие цветовой карты.

Недостатки

  • меньший по сравнению с предыдущими методами опыт применения;
  • ультразвуковые аппараты различных производителей имеют отличные друг от друга стандартные значения и недоступны для сравнения.

Как применяется эластография в гастроэнтерологии?

Применение компрессионной эластографии в гастроэнтерологии для  определения эластических свойств глубоко расположенных органов – печени, поджелудочной железы и селезенки на данный момент менее распространено из-за более низкой достоверности результатов по сравнению с эластографией сдвиговой волной.

Обследование печени

Хронические диффузные заболевания печени являются актуальной проблемой гастроэнтерологии. Эти заболевания на ранних стадиях часто  не имеют специфичных симптомов  и могут принимать скрытое течение, что является причиной поздней диагностики фиброзных изменений и формированию необратимой перестройки структуры печени в отсутствии  своевременного лечения.

С помощью компрессионной эластографии печени невозможно получение абсолютных значений жесткости ее тканей, для оценки используется так называемый индекс фиброза печени LFI, который рассчитывается по формуле.

Транзиентная эластография может быть использована для диагностики фиброза печени, сформировавшегося вследствие хронической вирусной инфекции, неалкогольной жировой болезни или чрезмерного употребления алкоголя.

Точечную эластографию (pSWE) можно использовать для диагностики фиброза печени при вирусных гепатитах, токсическом поражении печени, алкогольной болезни печени и аутоиммунном гепатите. Она также может быть использована в качестве скринингового инструмента для выявления фиброза на ранних стадиях, хотя доказательства ее эффективности в этой ситуации ограничены.

Двумерная эластография (2D–SWE) используется для определения стадии фиброза, как у детей, так и у взрослых и имеет хорошую диагностическую точность, подтвержденную научными исследованиями.

Кроме того проводились исследования по использованию эластографии сдвиговой волной для диагностики жестокости тканей селезенки у пациентов с циррозом печени. По их результатам выявлено, что измерение жесткости печени и селезенки в комбинации повышает выявление пациентов с риском развития портальной гипертензии и кровотечения из расширенных вен пищевода.  

Обследование поджелудочной железы

Для неинвазивных, черезкожных  ультразвуковых исследований используется только точечная эластография сдвиговой волной, которая может обнаруживать различия в жесткости пораженных и здоровых тканей поджелудочной железы. Исследователи сообщают о значительных различиях между значениями скорости сдвиговых волн, измеренных при наличии злокачественных опухолей и при нормальной ткани поджелудочной железы. У пациентов с хроническим панкреатитом с помощью эластографии сдвиговой волны были получены более высокие значения жесткости тканей поджелудочной железы по сравнению со здоровыми. Количество исследований, по использованию этого исследования для диагностики фиброза поджелудочной железы и ее  заболеваний, намного меньше, чем подобных исследований по диагностике фиброза печени.

Применение эластографии в других областях медицины

Методы компрессионной эластографии и эластографии сдвиговой волной могут применяться в качестве дополнительного средства наряду с маммографией  и УЗИ для диагностики злокачественных и доброкачественных образований молочных желез при следующих заболеваниях: кисты молочных желез, фиброаденома, фиброзно-кистозная мастопатия. В отличие от маммографии эластография не имеет ограничений по количеству исследований из-за рентгеновского облучения.

При заболеваниях щитовидной железы (узловой зоб, гипертиреоз, диффузные изменения, аутоиммунный тиреоидит) эластография может быть использована для выявления и распознавания на ранней стадии злокачественных и доброкачественных образований, различающихся в несколько раз своей жесткостью и для принятия решения о необходимости проведения биопсии. 

В урологии компрессионная эластография и эластография сдвиговой волной могут использоваться для оценки, как доброкачественной гиперплазии предстательной железы, так и рака предстательной железы  в дополнение к трансректальному УЗИ для повышения выявляемости  новообразований.

Кроме того ведутся исследования по применению точечной и двумерной эластографии сдвиговой волной для диагностики фиброза почек.

Ультразвуковая эластография – это новая развивающаяся методика, которая может быть использована в комплексе с другими методами диагностики в различных областях медицины.

Применение ультразвуковой эластографии сдвиговой волной в гастроэнтерологии является самым востребованным и  перспективным способом диагностики фиброза у пациентов с диффузными заболеваниями печени и может заменить биопсию в большинстве случаев.

Пройти эластографию печени сдвиговой волной по акции в Гастроэнтерологическом центре Эксперт.

Читать еще по теме

Вам понравилась статья? Чтобы не потерять наш блог подписывайтесь на ежемесячную рассылку. В ней будет информация о новых статьях и полезные советы от Гастроэнтерологического центра Эксперт

Подписаться на новости ....всегда в курсе последних событий!
.
Акции

Вам понравилась статья? Чтобы не потерять наш блог подписывайтесь на ежемесячную рассылку. В ней будет информация о новых статьях и полезные советы от Гастроэнтерологического центра Эксперт

Подписаться на новости ....всегда в курсе последних событий!
.
Читать еще по теме