Cдвигововолновая эластография и эластометрия паренхимы печени (методические аспекты) Дынник О.Б. 1, Линская А.В. 2, Кобыляк Н.Н. 3 1 Институт физиологии им.А.А.Богомольца НАН Украины, Киев 2 Институт неврологии, психиатрии и наркологии НАМН Украины, Харьков 3 Национальный медицинский университет им.А.А.Богомольца, Киев Астана, 25 сентября 2014 г.

Категории эластографии Эластичность – податливость тканей к деформации или изгибу на внешнее воздействие и восстановление исходных форм при снятии усилия Жесткость – устойчивость тканей к деформации под действием силы/давления Деформация растяжения/сжатия Сдвиговая деформация

2 эластографии в 1-м аппарате EFSUMB Guidelines and Recommendations on the Clinical Use of Ultrasound Elastography. Part 1: Basic Principles and Technology. Bamber1 J., Cosgrove D., Dietrich C. F. et al. // J. Ultraschall in Med N 34.-P. 169– 184.

Жесткость печени. Пионер Fibroscan

ЭЛАСТОМЕТРИЯ. Корреляция фиброза и жесткости печени. Fibroscan (Echosence, Франция)

Недостатки Fibroscan импульсов дают медиану значений в к Па. Малая точность на ранних стадиях фиброза. Fibroscan дает количественную инфо, но не дает точно ОИ, откуда взята эта инфо! «Слепая выборка», «Стрельба вслепую». Игнорирование артефактов!!! Предел глубины с ограничением контрольного объема 4 см. 20% неопределенных результатов. Цена 1-го Fibroskan-а цене 1-го Радмира (4 в 1-м: В-режим, допплер, 2-е эластографии: СВЭ и КЭ)?!

E = Эластичность σ= компрессия ε = деформация E = Эластичность С = скорость ρ = плотность Относительный Подход Абсолютный Подход 40 кPa Е = σ/ε Е = 3 ρ С 2 Компрессионная ЭГСдвигововолноая ЭГ

Принцип сдвигововолновой эластографии - СВЭ

ARFI TM и Shear-Wave (SWE) TM ARFI TM Одноточечный анализ нескольких сдвиговых волн Shear-Wave TM Область интереса анализа - фронт поперечной волны (конус Маха) Разница заключается в площади образца

Управление СВ эластографией. Радмир. 1. Шкала эластографии (к Па) 2. Область интереса (ОИ) картирования модуля жесткости Юнга 3. Контрольный объем (КО) 4. Результаты эластометрии, к Па (средние, максимальные и минимальные значения в КО, сигма

Виды SWE сканирования печени Эластография, (цветовое картирование жесткости в области интереса, шкала в к Па модуля Юнга): ЭГ, В+ЭГ Эластометрия (цифровое определение жесткости ткани в контрольном объеме – КО, в к Па модуля Юнга или скорости волны – см/с): ЭМ Оценка достоверности результата ЭГ/ЭМ: (цветовое картирование сигмы, δ - ЦКС)

Всемирноисторическая роль Fibroscan. СВ Эластография печени. Этому можно верить!

Fibroscan измеряет только эластичность. SWE дает инфо об вязко-эластических свойствах (visco-elasticity). Это объясняет несколько более высокие значения SWE, чем Fibroscan. SWE проникает до 12 см вглубь печени. Асцит не лимитирует возбуждение SWE в тканях печени Сравнение Fibroscan / SWE

SWE возникает за асцитом! Цирроз, асцит, портальный стент. Очень высокая жесткость 43kPa Лидер и законодатель SWEI печени

Диффузная патология печени. Сдвигововолновая эласторафия. «Честная» эластометрия печени. Материалы и методы: Исследования выполнены на аппаратах: Aixplorer (Supersonic Imaging, Бордо, Франция). Ultima PA Expert (Радмир, Харьков, Украина).

ВНИМАНИЕ! SWE! 1. ИСПОЛЬЗУЯ РЕЖИМ SWE НЕОБХОДИМО ПОМНИТЬ, ЧТО ИЗВЕСТНЫЕ АРТЕФАКТЫ ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ УЗ ИССЛЕДОВАНИЙ И ВЫЯВЛЯЕМЫЕ НА B-ИЗОБРАЖЕНИИ, А ИМЕННО -РЕВЕРБЕРАЦИЯ, ЗЕРКАЛЬНЫЕ ПОМЕХИ И ПОМЕХИ ОТ ВОЗДУХА, ПРИВОДЯТ К ЗНАЧИТЕЛЬНЫМ ИСКАЖЕНИЯМ ИЗМЕРЕНИЙ ЖЕСТКОСТИ ТКАНЕЙ! 2. ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ ЖЕСТКОСТИ ТКАНЕЙ НЕОБХОДИМО ОБРАЩАТЬ ВНИМАНИЕ НА ВЕЛИЧИНУ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ОШИБКИ ИЗМЕРЕНИЙ ЖЕСТКОСТИ δ, БОЛЕЕ ДОСТОВЕРНЫМИ НЕОБХОДИМО СЧИТАТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ С МЕНЬШИМ ЗНАЧЕНИЕМ δ. 3. ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ НЕОБХОДИМО ИЗБЕГАТЬ РАКУРСОВ, ПРИ КОТОРЫХ МЕЖДУ МЕСТОМ ФОРМИРОВАНИЯ СДВИГОВОЙ ВОЛНЫ (СВ) И ОКНОМ КАРТИРОВАНИЯ ЖЕСТКОСТИ НАХОДЯТСЯ БОЛЬШИЕ СОСУДЫ ИЛИ ИНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ С ЖИДКОСТЬЮ, А ТАКЖЕ КОСТНЫЕ ТКАНИ! Фрагмент из «Руководства пользователя» к аппарату Ultima SE Expert

Управление эластографией. Шкала – увидеть разнообразие диапазона жесткости для конкретной ОИ печени.

Способы представления SWE: к Па или м/с. Фантомы.

Эластография СВ с эластометрией печени. Правая доля. Норма Среднее значение ЭМ 4,15 к Па

Эластография СВ с эластометрией печени. Лева доля. Норма Среднее значение ЭМ 3,98 к Па

Эластография СВ с эластометрией печени. Правая доля. F1 Среднее значение ЭМ 8,50 к Па

Эластография СВ с эластометрией печени. Левая доля. F1 Среднее значение ЭМ 8,28 к Па

Эластография СВ с эластометрией печени. Лева доля. F0-F1 – переход N-P Среднее значение ЭМ 6,7 к Па

F3. Переход в Цирроз. ПГ. F3. Правая доля. Переход в Цирроз. Среднее значение ЭМ 13,82 к Па

F3. Переход в Цирроз. ПГ. F3. Левая доля. Переход в Цирроз. Среднее значение ЭМ 14,38 к Па

Цирроз. Среднее значение ЭМ 24,4 к Па

Кардиальный цирроз! Модуляция кровотока в ВВ и СВ

F0. Норма. Низкая жесткость печени

F4 Цирроз. Гетерогенная печень со значениями жесткости около 28kPa.

Оценка печени с помощью SWE. Преимущество Радмира – СВЭМ печени в реальном времени выбора позиции ОИ и КО! Навигация КО по картированию ошибки! Большое облегчение монологу (единственные в мире)!

Пациент-зависимые факторы ( вдох, повышенное внутрибрюшное давление и в нижней полой вене, подпеченочный холестаз, ожирение), Аппарат-зависимые факторы/акустические - (узкие акустические окна, артефакты пути следования УЗ- луча: тени и реверберации от границ тканей, газы, кости, сильные УЗ-рефлекторы, затухание, быстрое движение органа и датчика), Оператор-зависимые факторы - (выбор доступа, акустический контакт, настройки (усиление, шкала, пенетрация, размер ОИ, размер и положение КО). Трудности SWE! Fibroscan этого учесть не может в принципе! Да здравствует SWE!

Помимо фиброза на жесткость тканей печени могут влиять многие клинические факторы: - глубокий вдох и форсированное дыхание; - факторы повышающие центральное венозное давление ; - внутрипеченочный и подпеченочный холестаз ; - стеатоз печени и повышение печеночной некро-воспалительной активности ; - полиоз (поражение паренхимы печени сосудистой этиологии; - синдром Бада-Киари (тромбоз печеночных вен) ; - конгестивная печень ; - крупные объемные процессы в печени; - повышение внутрибрюшного давления (метеоризм, напряжение пресса, тесная одежда на животе, гастростаз и обильный прием пищи, напряженный асцит) ; - клеточная инфильтрация печени при лимфопролиферативных и онкологических процессах. Пациент-зависимые факторы

Метеоризм провоцирует: - Акустические помехи - Сужение «акустических окон» - Внутрибрюшное давление повышено Устранение артефактов – тщательная предварительная подготовка к эластосканированию (эластография печени не есть ургентная процедура!) - ПАВ и ферментные препараты Дынник О.Б., Линская А.В., Кобыляк Н.Н. Cдвигововолновая эластография и эластометрия паренхимы печени (методические аспекты)//Променева діагностика, променева терапія С.73-82

Схема возникновения помех- ревербераций при СВ эластографии/эластометрии печени 1.УЗ-луч накачки СВ 2. СВ 3. УЗ зондирующий луч

Схема устранения помех- ревербераций при СВ эластографии/эластометрии печени 1.УЗ-луч ортогональный 2. УЗ радиальный/ веерообразный

Схема устранения помех- ревербераций при СВ эластографии/эластометрии печени 1.УЗ-луч ортогональный 2. УЗ радиальный/ веерообразный

Пациент-зависимые факторы. Физиологические проблемы при SWE сканировании печени Когда пациент делает глубокий вдох и держит его, как это характерно при В-сканировании брюшной полости, это создает венозное давление давлений диафрагмы, тем самым возрастает жесткость ткани печени (напряжены стенки вен печени, стаз крови, сдавление диафрагмой ткани под капсулой). При задержке дыхания > 5 секунд, увеличивается ЧСС и возрастает пульсация сердца, аорты и в сосудах печени – усиливается смещение печени, что дает - артефакт в окне картирования SWE

Ворота печени и портальные триады (тракты). Крупные жидкость содержащие структуры (НПВ -нижнюю полую вену, печеночные вены, желчный пузырь, кисты) и прилежащие к ним участки паренхимы печени – краевые артефакты или артефакты границ. Прилежащие к капсуле участки паренхимы печени – сканировать глубже 1 -1,5 см от капсулы Анатомия. Что нужно избегать включать в окно/область интереса SWE

Высокая жесткость в окружении ствола воротной вены

Советы по оптимизации SWE печени Сканировать (правую долю) ТОЛЬКО интеркостально! Это упреждает сдавление печени усилием доктора с УЗ-датчиком Сканирование из-под подреберья может изменить жесткость органа (увеличение давления на живот от УЗ-датчика, вдох – м. выдвинуть печень на датчик)., Сканировать с экспозицией 2-5 сек., пока окно опроса (ОИ) SWE заполняется и стабилизируется цвет (гомогенность, неизменность) - стоп! **Freeze**! Можно сканировать на выдохе или просто игра в «замри-отомри»!

Советы по оптимизации SWE печени После появления устойчивого цветного изображения в окне картирования жесткости продолжайте удерживать датчик в неизменном положении, чтобы убедиться в стабильности полученных результатов. А именно, должны быть стабильны: цветовое картирование и измеренное среднее значение модуля Юнга от кадра к кадру измерений. Нажатием кнопки (Стоп-кадр/Freeze) можно завершить процесс набора измерений. Проведя повторные сканирования, можно убедиться в повторяемости результатов измерений. В режиме «Стоп-кадр» с помощью манипулятора «шар» можно просмотреть все кадры, сохраненные в кино петле в процессе поведения исследования, и выбрать кадр с наиболее достоверными измерениями.

Нестабильность и стабилизация SWE

УЗД пациентов с жировой инфильтрацией печени становится гораздо труднее проникнуть УЗ даже в B-режиме. То же самое справедливо и для SWE. Сегодня проникновение SWE до 12 см глубины в нормальной печени. Жировая инфильтрация может привносить дополнительную жесткость в SWE печени (наши экспериментальные данные 1-1,5 к Па – не забывать о Стеатогепатите и сочетании инфильтрации жиром с развитием фиброза). Жировая инфильтрация часто наблюдается у пациентов, которые страдают ожирением. Индекс массы тела более 30 может приводить к плохой УЗ-визуализации печени вообще! Жировая инфильтрация печени и SWE

Советы по оптимизации SWE печени при жировой печени и ожирении Добиться через межреберья получения четкого В- изображения. Использовать настройку «Пенетрация» SWE. Если есть участки ОИ с выпадением цвета попробуйте увеличить «Усиление». Осторожно - слишком высокое усиление увеличивает шум – «чуждые» пиксели в ОИ SWE. Стабилизация цвета ОИ обычно занимает больше времени в жировой ткани печени. Уменьшить размер ОИ SWE. Это помогает с частотой кадров и времени набора информации для ОИ.

Жировая инфильтрация печени. Акустическое угасание УЗ в В-режиме. New! CAP-количество жира! Fibroscan/Радмир

Жировая инфильтрация печени. Повышение значений СВЭ. СВЭ на фоне жировой инфильтрации 6,61 к Па New! CAP-Разделить Фиброз и Стеатоз!

47 Отечественная УЗ СВЭ Ход эксперимента Новые научные перспективы эластографии Эксперимент на печени животных. EASL. Москва / Amsterdam/ 2013

Трудности измерения были связаны с анатомией, технологии и артефактами. Воспроизводимость SWE печени с отличной внутриисследовательской согласованностью результатов - КВС 0,889 (95% ДИ 0,778-0,946) Наличие акустических помех и ревербераций независимо от аппарата незначительно (2,3 % лиц ), но ограничивают измерения ЖПП методом СВЭ. Ультразвукова зсувнохвильова еластографія оцінки жорсткості печінки у хворих на вірусний гепатит С – можливості і обмеження / О.Б. Динник, Т.В. Топкунова, Н.М. Кобиляк // Науково-практична конференція з міжнародною участю Актуальні проблеми парентеральних інфекцій, жовтня, 2013 р. : матеріали конференції. – Харків, – с. 46–47.

Большинство производителей выводят на экран несколько цифровых параметров эластометрии: основным является среднее арифметическое (М) всех пикселей в КО. Но его изолированное использование в клинической интерпретации мало значимо. Важно, чтобы разброс значений был в КО как можно меньшим. Дополнительным параметром оценки правильности и достоверности измерений М есть значение сигмы (среднеквадратического отклонения - σ ). Он позволяет оценить, насколько значения жесткости в множестве пикселей внутри КО могут отличаться от среднего значения М. Цветовое картирование среднеквадратического отклонения (сигмы, ЦКС)

Идентификация артефактов при цветовом картировании среднеквадратического отклонения (сигмы, ЦКС). Радмир. КО следует ставить в более однородные поля распределения значений сигмы и Обходить екстремальные значения в виде ярких розовых значений сигмы соответственно цветовой шкале

Fibroscan/SWE

Fibroscan (ТЕ)/SWE

Результаты клинической эффективности СВЭ и ТЭ при использовании пороговых значений для оптимальних измерений PPV / NPV - положительная и отрицательная прогностическая ценность; LR +, LR - - положительное и отрицательное отношение правдоподобия.

Анализ согласованности СВЭ и ТЭ в сравнении со стадиями METAVIR

Выводы 1. Метод СВ эластографии позволяет контролировать эластометрию печени! 2. УЗ СВЭГ является новым методом получения информации о состоянии жесткости паренхимы печени больных с хроническими диффузными заболеваниями печени со значительной диагностической доступностью и внутриисследовательской согласованностью результатов. 3. Наличие артефактов (особенно ревербераций) и узких акустических окон незначительно (в 2,3 % больных), но ограничивают измерения жесткости паренхимы печени методом сдвигововолновой эластографии. 4. Успех эластометрии ЖПП методом СВЭ зависит от строго следования алгоритму выполнения процедуры с учетом пациент-, аппарат- и оператор-зависимых факторов. 5. Метод СВЭ в сочетании с В- режимом и допплерографией в одном УЗ приборе должен стать рутинным для широкого применения в определении стадии фиброза при хронических диффузных заболеваниях печени.

Благодарю за внимание!