Кіріспе

Жұмсақ тіндердің серпімділігі мен қаттылығын картаға түсіретін бірнеше бейнелеу әдістерінің бірі – эластография. Эластография – жұмсақ тіндердің серпімділік қасиеттері мен қаттылығын картаға түсіретін медициналық бейнелеу әдістерінің тобы. Басты идея – тіндердің қатты немесе жұмсақ болуы аурудың бар екендігі немесе оның жай-күйі туралы диагностикалық мәліметтер береді. Мысалы, қатерлі ісіктер көбінесе айналасындағы тіндерден қаттырақ болады, ал ауруға шалдыққан бауырлар сау бауырларға қарағанда қаттырақ болады. Содан бері пальпация кеңінен қолданылып, ісіктер мен басқа да патологияларды анықтаудың тиімді әдісі саналады. Қолмен жүргізілетін пальпацияның бірнеше маңызды шектеулері бар: ол дәрігердің қолы жеткізілетін тіндермен ғана шектеледі, аралық тіндер нәтижені бұрмалайды, сондай-ақ ол сапалық, бірақ сандық емес. Эластография – тіндердің қаттылығын өлшеуге бағытталған әдіс.

Қалай жұмыс істейді

Эластографиялық көптеген әдістер бар, олардың даму сатысы – ерте зерттеулерден бастап кең ауқымды клиникалық қолдануға дейін. Әрбір әдіс өзгеше принцип бойынша жұмыс істейді. Барлық әдістердің ортақ белгісі – тінді деформациялау, тіннің реакциясын бақылап, механикалық қасиеттерін анықтау және нәтижелерді операторға, көбінесе сурет түрінде көрсету. Әрбір эластографиялық әдіс осы процестерді жүзеге асыру тәсілімен ерекшеленеді.

Жауапты бақылау

Эластографиялық әдістерді жіктеудің негізгі тәсілі – тіндердің реакциясын бақылау үшін қолданылатын бейнелеу әдісінің (түрінің) қандай екендігі. Эластографиялық әдістер ультрадыбыс, магниттік-резонанстық бейнелеу (МРТ) және тактильді сенсорларды қолдана отырып, тактильді бейнелеуде (ТИ) қысым/кернеу сенсорларын пайдаланады. Тағы да бірнеше әдістер бар. Тіннің реакциясын бақылаудың түрлері көптеген болуы мүмкін. Алынған бейне бойынша ол 1D (яғни, сызық), 2D (жазықтық), 3D (көлем) немесе 0D (бір мән) түрінде болуы мүмкін, сондай-ақ видео немесе бір сурет түрінде де болуы мүмкін. Көбінесе нәтиже операторға тіннің дәстүрлі суретімен бірге көрсетіледі, онда тіннің әртүрлі қаттылық мәндері қай жерде кездесетіні көрсетіледі.

Өңдеу және ұсыну

Жауап байқалғаннан кейін, оның қаттылығын есептеуге болады. Көптеген эластография техникалары тіндердің қаттылығын екі негізгі принциптің біріне сүйене отырып анықтайды: Белгілі бір күш (кернеу) қолданғанда, қатты тіндер жұмсақ тіндерге қарағанда аз деформацияланады (созылады). Механикалық толқындар (әсіресе, серпімді толқындар) жұмсақ тіндерге қарағанда қатты тіндер арқылы жылдам таралады. Кейбір техникалар операторға деформацияны және/немесе жауапты, немесе толқын жылдамдығын көрсетеді, ал басқалары қаттылықты (әсіресе Янг модулі немесе ұқсас серпімділік модулі) есептеп, оның орнына соны көрсетеді. Кейбір техникалар нәтижелерді сандық түрде ұсынады, ал басқалары тек сапалық ( салыстырмалы) нәтижелерді ұсынады.

Ультрадыбыстық эластография

Ультрадыбыстық эластография техникалары көптеген түрлері бар. Ең маңыздылары төменде сипатталған.

Квазистаттық эластография / деформациялық бейнелеу

Квазистатикалық эластография (кейде тарихи себептермен жай ғана "эластография" деп аталады) – эластография техникаларының ең ерте дамығандарының бірі. Бұл техникада тінді сыртқы қысымға ұшыратады, содан кейін қысым жасалғанға дейінгі және кейінгі ультрадыбыстық суреттер салыстырылады. Суретте ең аз деформацияланған аймақтар ең қатты, ал ең көп деформацияланған аймақтар ең жұмсақ болады.

Акустикалық сәулелену күшін импульстік бейнелеу (ARFI)

Акустикалық сәулелену күшін импульстік бейнелеу (ARFI) тіндің қаттылығының сапалық 2D картасын жасау үшін ультрадыбыс қолданады. Бұл, фокусталған ультрадыбыс сәулесінен туындайтын акустикалық сәуле күші арқылы тінді "итеру" арқылы жүзеге асырылады. Сәуленің осі бойымен тінді қаншалықты итеруге болады, тіндің қаттылығын көрсетеді; жұмсақ тінді қатты тінден итеру оңайырақ. ARFI итеру осі бойымен тіндің сапалық қаттылық мәнін көрсетеді. Әртүрлі көптеген жерлерде итеру арқылы тіндің қаттылығының картасы құрылады. Виртуалды сенсорлық бейнелеудің сандық өлшемі (VTIQ) қатерлі жатыр мойны лимфа түйіндерін анықтауда сәтті қолданылған.

Қиып-қосу толқынының эластиктігін бейнелеу (SWEI)

Қималық толқынның серпімділік бейнелеуінде (SWEI), АРФИ сияқты, дыбыстық сәулелену күші арқылы тіндің терең қабаттарына 'итеру' әсері жасалады. Осы итеруден туындаған бұзылыс тіндің бойымен қималық толқын ретінде жанына қарай таралады. Ультрадыбыс немесе МРТ сияқты бейнелеу әдісін пайдаланып, толқынның әртүрлі бүйірлік орналасуларға қаншалықты жылдам жететінін бағалау арқылы аралық тіндің қатаңдығы анықталады. "Серпімділік бейнелеуі" және "эластография" терминдері бір-бірімен мағыс жағынан үйлесетін болғандықтан, қималық толқындарды қолдана отырып серпімділік картасын құру технологиясын білдіретін бастапқы SWEI термині көбінесе SWE деп ауыстырылады. SWEI мен ARFI арасындағы негізгі айырмашылық – SWEI сәуле осінен көлденең таралатын қималық толқындарға және қималық толқынның таралу параметрлерін өлшеу арқылы серпімділік картасын құруға негізделген, ал ARFI серпімділік туралы ақпаратты итеруші сәуле осінен алады және 2D қатаңдық картасын құру үшін бірнеше итерулерді қолданады. ARFI-де қималық толқындар болмайды, ал SWEI-де осьтік серпімділікті бағалау жүргізілмейді. SWEI суперсоникалық қималық бейнелеуде (SSI) іске асырылады.

Супердыбыстық қиып кескіндеу (SSI)

Супердыбыстық қисайту бейнелеу (SSI) тіндердің қаттылығының сандық, нақты уақыт екі өлшемді картасын ұсынады. SSI, серпінді толқынды тудыратын ультрадыбыстық итеруге (SWEI) негізделген: ол қызығушылық тудыратын тіндердің ішінде "итеру" күшін қолданады, соның нәтижесінде серпінді толқындар пайда болады және тіндердің қаттылығы осы серпінді толқынның тіндер арқылы қаншалықты жылдам таралатынына байланысты есептеледі. Жергілікті тіндер жылдамдығы карталары дәстүрлі ұяшық қадағалау техникасымен алынады және тіндер арқылы серпінді толқынның таралуының толық бейнесін қамтамасыз етеді. SSI-де екі маңызды жаңалық жүзеге асырылған. Біріншіден, бірнеше дерлік бір уақытта итерулерді пайдалану арқылы SSI ортада дыбыс жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен қозғалатын серпінді толқындардың көзін жасайды. Екіншіден, пайда болған серпінді толқын ультражылдам бейнелеу техникасын қолдану арқылы визуализацияланады. Инверсиялық алгоритмдерді қолдану арқылы ортаның серпімділік қасиеттері толқын таралу бейнесінен сандық түрде картаға түсіріледі. SSI – секундына 10 000 кадрдан астам жылдамдықпен терең орналасқан органдарды бейнелей алатын алғашқы ультрадыбыстық бейнелеу технологиясы. SSI тіндердің механикалық қасиеттерін сипаттайтын сандық және in vivo параметрлер жиынтығын ұсынады: Янг модулі, тұтқырлық, анизотропия. Бұл тәсіл сүт безі, қалқанша безі, бауыр, простата және тірек-қимыл аппаратының суретке түсіруінде клиникалық тиімділігін көрсетті. SSI жоғары ажыратымдылыққа ие бірнеше сызықтық түрлендіргіштермен сүт безін тексеру үшін қолданылады. Көп орталықты сүт безі бейнелеудің ірі зерттеуі стандартты B және түсті режимдердегі ультрадыбыстық суреттерді интерпретациялауға серпінді толқынды эластографиялық суреттерді қосу кезінде сүт безі зақымдануын жіктеуде қайталанатындығын және айтарлықтай жақсаруды көрсетті.

Өтпелі эластография

Азық-түлік өнеркәсібінде төмен интенсивті ультрадыбыс 1980 жылдардан бері көкөніс, ет және сүт өнімдері сияқты азық-түлік компоненттерінің концентрациясы, құрылымы және физикалық күйі туралы мәлімет беру үшін, сондай-ақ сапаны бақылау мақсатында, мысалы, ірімшіктің реологиялық қасиеттерін бағалау үшін қолданылып келеді. Уақыт бойынша шешілетін импульстік эластография деп аталған өткінші эластография 1990 жылдардың соңында енгізілген. Бұл техника тіндерге қисайту толқынын тудыру үшін қолданылатын уақытша механикалық дірілге негізделген. Қисайту толқынының таралуын ультрадыбыс көмегімен қадағалау арқылы қисайту толқынының жылдамдығын анықтауға болады, одан гомогенділік, изотропия және таза серпімділік гипотезасы бойынша Юнг модулі есептеледі (E=3ρV²). Өткінші эластографияның гармоникалық эластография техникаларымен салыстырғандағы маңызды артықшылығы – қисайту және сығылу толқындарын бөліп көрсетуі. Бұл техниканы 1D және 2D форматта іске асыруға болады, бұл үшін ультражылдам ультрадыбыстық сканерді жасау қажет болды. Өткінші эластография "тін" қаттылығының сандық бір өлшемді (яғни, түзу сызықты) бейнесін ұсынады. Ол теріге мотормен діріл беру арқылы жұмыс істейді, нәтижесінде тіндерде өтетін бұрмалану (қисайту толқыны) пайда болады, ал 1D ультрадыбыстық сәуле арқылы денеге тереңірек енген кездегі бұл бұрмаланудың қозғалысы бейнеленеді. Содан кейін тін қаттылығының сандық сызығы (Янг модулі) көрсетіледі. Бұл техника көбінесе Fibroscan жүйесімен қолданылады, ол бауырды бағалау үшін, мысалы, циррозды диагностикалау үшін пайдаланылады. Бауыр биопсиясымен бағаланатын бауыр фиброзына сәйкес келетін орташа бауыр қаттылығын бағалау үшін 1D өткінші эластографияның VCTE деп аталатын арнайы түрі әзірленген. Бұл техника бақыланатын әлсіреу параметрін (CAP) бағалауға мүмкіндік беретін құрылымда іске асырылады, ол бауыр стеатозының сенімді көрсеткіші болып табылады.

Магниттік резонанстық эластография (МРЭ)

Магниттік-резонанстық эластография (МРЭ) 1990-шы жылдардың ортасында енгізілді және көптеген клиникалық қолданыстары зерттелді. МРЭ кезінде науқастың денесінің бетіне механикалық вибратор қолданылады; бұл науқастың терең тіндеріне таралатын серпімді толқындарды тудырады. Толқындардың жылдамдығын өлшейтін бейнелеу әдісі қолданылады, және бұл мәліметтер тіндің қаттылығын (серпімділік модулі) анықтау үшін пайдаланылады. МРЭ сканилеуінің нәтижесі – тіндің қаттылығының сандық 3D картасы, сондай-ақ дәстүрлі 3D МРТ суреті. МРЭ-нің бір артықшылығы – 3D серпімділік картасы, ол бүкіл органды қамтуы мүмкін. Денсау және ауру мидағы эластография туралы ғылыми әдебиеттер көбейіп келеді. 2015 жылы кортикальды фиброзды бағалау үшін трансплантацияланған бүйректерде қолданылған эластография бойынша алдын ала хабарламалар жарияланды, олар перспективалы нәтижелер көрсетті. Бристоль университетінің «90-шы жылдардағы балалар» зерттеуінде 1991 және 1992 жылдары туылған 4000 адамның 2,5% 18 жасында ультрадыбыстық сканерлеу арқылы алкогольдік емес майлы бауыр ауруына шалдыққандығы анықталды; бес жылдан кейін өтпелі эластография бауырдағы майлы жинақтардың стеатозға байланысты екенін көрсетіп, 20%-дан астам адамда алкогольдік емес майлы бауыр ауруы анықталды; олардың жартысы ауыр саналады. Сондай-ақ, сканерлеу нәтижесінде 2,4%-да бауырдың фиброздық зақымдануы анықталды, ол циррозға алып келуі мүмкін. Басқа әдістерге оптикалық когерентті томографиямен эластография (яғни жарық) кіреді. Тактильді бейнелеу – цифрлық «сезіну» нәтижелерін суретке түрлендіруді қамтиды. Тактильді сенсорларды жүзеге асыру үшін көптеген физикалық принциптер зерттелді: кедергілік, индуктивтік, сыйымдылық, оптоэлектрлік, магниттік, пьезоэлектрлік және электроакустикалық принциптер, әртүрлі конфигурацияларда.