Tổng số lượt xem trang

Thứ Hai, 26 tháng 10, 2009

Imaging Shear Waves for Sonoelastography

TẠO HÌNH SÓNG BIẾN DẠNG CHO SIÊU ÂM ĐÀN HỒI (Imaging Shear Waves for Sonoelastography)

từ Imaging Shear Waves for Sonoelastography, David Cosgrove, Imaging Technology News, June 2009 Issue

Shear wave elastography tiếp cận siêu âm độ đàn hồi bằng cách dùng lực bức xạ âm.

Sờ, trong số các kỹ năng lâm sàng cổ nhất, từng được dùng ở Ai cập cổ và được mô tả trong bản thảo Ebers bằng giấy sậy papyrus (khoảng 1.552 trước CN) để cảm nhận khối cứng trong vú như là một tiêu chí ác tính (Sakorafas, G H. 2001).

Siêu âm đo độ đàn hồi hiện nay đã làm được điều cơ bản này. Vùng mô được đè (gọi là ấn [stress]) và độ biến dạng của nó (là căng [strain]) đã đánh giá được. Về nguyên tắc, thì siêu âm đã có kỹ thuật ưu thế -- với lợi thế có ly giải cao trong cả không gian và thời gian và an toàn và có thể lập lại – trong khi MR cũng có vai trò đo độ đàn hồi mô.

Ấn khám mô có thể làm với nhiều cách nhưng thường nhất là ấn với chính đầu dò siêu âm, chỉ với áp lực nhỏ làm mô di chuyển ít milimét. Các lực bên ngoài khác, như các dụng cụ rung cơ học và năng lượng âm, cũng được dùng sao cho kỹ thuật ít lệ thuộc người khám. Cách đơn giản nhất để đo độ căng là dò tìm chuyển động mô cả bằng so sánh các đường dò siêu âm (A-mode tracking) và bằng so sánh các hình B-mode trước và sau khi ấn hay ấn liên tục. Trong thực hành, siêu âm độ đàn hồi tức thì (real time elastography) được thực hiện trong 2 chiều nên có thể đo được sự trượt qua bên (sideslip) càng dài khi càng giữ lâu trong mặt phẳng quét. Nhưng chưa thể phát triển đo độ đàn hồi tức thì trong 3 chiều vì cần phải tính toán nhiều hơn.

Gần đây, một kỹ thuật định lượng độc quyền đã xuất hiện, đó là Shear Wave Elastography.

Shear Wave Elastography dùng lực bức xạ âm của sóng siêu âm để ấn mô, gần giống như một phụt âm (acoustic puff). Điều này đạt được ở các chỉ số cơ học thấp đáng kinh ngạc, khá tốt trong yêu cầu của FDA trên giới hạn khoảng 1,9 được cài đặt trong dòng máy Aixplorer do SuperSonic Imagine giới thiệu. Điều quan trọng là đã loại bỏ sự lệ thuộc người khám của đo độ dàn hồi bằng cách ấn (strain elastography) : không còn việc ấn khám mô bằng tay nữa. Do vậy việc khám trở nên dễ dàng và có thể lập lại.

Sự đẩy âm (acoustic push) đạt được bằng cách gởi các xung tập trung lập lại xuống đường đẩy dự tính (intended push line), mỗi xung có độ dài xung dài hơn xung tạo hình tối ưu; thật vậy, rất giống như xung dùng cho color Dopper và được tạo ra bằng đầu dò quy ước. Các xung đẩy theo phía trên nhau chặt chẽ sao cho tốc độ truyền lực đẩy tạo nên nhanh hơn tốc độ âm trong mô; sức đẩy của âm super (supersonic, siêu thanh) này tạo ra sốc âm làm khuếch đại hiệu quả của chùm sức đẩy (push beam). Chuyển động tới lui (to-and-fro particle motion) kích hoạt sóng biến dạng hình nón (conical shear wave) truyền ngang một bên đường đẩy.

Sóng biến dạng khác với sóng áp lực dọc quen thuộc cả về nghe được và siêu âm. Chúng giống như gợn sóng trên mặt ao. Các lượng gợn sóng nhỏ chuyển động lên xuống trong khi sóng truyền ngang, chuyển động được truyền đi vì lực đàn hồi giữa các gợn sóng nhỏ cạnh nhau. Sóng âm biến dạng đi chậm hơn sóng áp lực (1-10 m/sec so sánh với 1540 m/sec trong mô) và tốc độ của chúng tỉ lệ với giá trị tuyệt đối đàn hồi (Young’s modulus) của mô. Chúng cần môi trường đàn hồi hỗ trợ và như vậy chất dịch không dẫn truyền được. Các gợn sóng nhỏ truyền đi chỉ di chuyển lên xuống vài microns và sự dời chỗ này không thể phát hiện được bằng máy siêu âm quy ước vì chỉ xảy ra trong ít miligiây trong mô, vậy cần mode tạo hình đặc biệt đề thể hiện chúng.


Tốc độ sóng biến dạng được Aixplorer system đo bằng kỹ thuật tạo hình siêu nhanh (Ultra fast imaging), trong đó một xung (phẳng) đơn độc không tập trung hóa được truyền đi thay vì chu kỳ truyền-nhận quy ước. Tập trung hóa được áp dụng cho các hồi âm trở về. Tốc độ tiếp nhận cần có để thấy sóng biến dạng là 5.000 Hz, 200 lần lớn hơn trong máy siêu âm quy ước.

Hình ảnh có được của tốc độ sóng biến dạng được hiển thị tức thì, chồng lên hình B-mode đồng thời, cũng như hình color Doppler quy ước. Vì đo tốc độ sóng biến dạng, thông tin về độ đàn hồi mô có tính định lượng và thang màu được lấy chuẩn thành kilopascals; phương tiện đo cho hiển thị số và đối chiếu kPa của vùng khám ROI trong hình siêu âm.

Lợi ích của shear wave elastography so với strain elastography là bản chất định lượng, không lệ thuộc người khám và có thể lập lại, một biểu tượng hấp dẫn của tiến bộ hình ảnh học siêu âm.

Kết quả lâm sàng

Các phiên bản phát triển của Aixplorer system đã được kiểm chứng trong năm qua và các kết quả ban đầu về khảo sát bệnh lý tuyến vú có giá trị trong đó phần lớn đều có kết quả. Kiểu trống (clear pattern) với nang phần lớn cho thấy khoảng rỗng tín hiệu (signal voids) và fibroadenoma cho giá trị kPa như mô tuyến vú xung quanh (quanh 20). Một chút ngạc nhiên nhưng hài lòng ở các ví dụ về fibrotic tissue thường có biểu hiện đáng ngờ ở B-mode lại có giá trị kPa thấp, nên có khả năng tránh biopsy các ca này thường được cho điểm BI-RADS 3 hoặc ngay cả 4.

Ác tính nói chung có giá trị kPa cao (thường trên 100) nhưng dựa trên mô học và độ đàn hồi do ấn (compression elastography) đã biết, các giá trị cao này thường thấy chỉ ở ngoại biên tổn thương và ở trung tâm thì giá trị thấp hơn một chút. Ở vài ca, vì phần trung tâm hoại tử, và nghĩ rằng các u cứng bằng cách nào đó ngăn không cho khảo sát phần trung tâm, nhưng dường như không thể áp dụng cho tất cả các trường hợp. Một phần của phát hiện này là do ung thư có giá trị kPa không đồng nhất khi so sánh với tổn thương lành tính, và điều này thì không gây ngạc nhiên.

Phát hiện ung thư của compression elastography nhiều hơn B-mode đã được Shear Wave elastography của Aixplorer xác nhận. Mô cứng quanh ung thư do tẩm nhuận các dải tế bào u và phản ứng sinh xơ của các dải tế bào u này.

Có vài loại ung thư không bị cứng như dạng colloid và lobular thường không sờ được rơi vào loại này. Với kết quả ban đầu, một số ung thư dạng colloid cho kết quả kPa trong khoảng ác tính và như vậy không phải là âm tính giả. Invasive lobular carcinomas thì hiếm hơn, nhưng ít nhất có 1 ca âm tính giả với giá trị kPa thấp.

In situ ductal carcinomas (hiện có ít kinh nghiệm với loại này), nói chung cũng có kPa cao và điều này quan trọng trong hướng dẫn sinh thiết vì loại này B-mode thường không phát hiện được .

Các kết quả ban đầu này khuyến khích việc thêm shear wave elastography vào B-mode quy ước và color Doppler grading, qua đó nhiều tổn thương không xác định BI-RADS 3 và 4 được tái phân hạng. Thí dụ, nếu một tổn thương BI-RAD 3 được chuyển sang 2 vì có kPa thấp thì chỉ theo dỏi và tránh được sinh thiết. Tương tự như vậy, khoảng nguy cơ ác tính đáng kinh ngạc của tổn thương BI-RAD 4 (7-94%) làm cho phân loại này khó sử dụng khi khuyến cáo bệnh nhân cách xử lý tối ưu. Nếu có giá trị kPa cao, một số có thể chuyển lên BI-RADS 4 nhóm trên hoặc ngay cả 5, trong đó bao giờ cũng cần biopsy, trong khi với kPa thấp tổn thương sẽ phân hạng lại trong nhóm 3 và nên theo dỏi hơn là biopsy.

Viễn cảnh tương lai

Nghiên cứu bệnh lý vú còn ít và nhắm đến nhập vào dữ liệu cứng 2.300 bệnh nhân để thiết lập các khuyến cáo dùng shear wave elastography để quản lý bệnh nhân. Sẽ tổng kết báo cáo vào đầu 2010.

Về nguyên tắc, cách thức Aixplorer tạo ra sóng biến dạng hình nón (conical shear wave) sẽ dùng trong 3 chiều và cung cấp 3D shear kPa maps. Trong sinh thiết; khó dùng elastography khi đầu dò chuyển sang tạo ra elastogram theo cách thường quy.

Cài đặt của Aixplorer với đầu dò linear ly giải cao có thể dùng nghiên cứu các cấu trúc nông khác. Các nghiên cứu nhỏ về tuyến giáp, hạch và cơ xương khớp đang tiến hành nhưng còn quá sớm để có các ý kiến chuyên môn. Khả năng khác là có thể định lương độ đàn hồi của mảng xơ vữa động mạch cảnh để tiên lượng nguy cơ tai biến mạch máu não. Chắc chắn rằng cả dòng máu chảy và chuyển động vách động mạch ảnh hưởng đến giá trị của elastography (máu là khoảng rỗng tín hiệu như chất dịch và giá trị kPa có được rất nhanh bởi xung hình ảnh dòng máu mà chuyển động thành mạch không thể can thiệp). Kế hoạch về đầu dò curve cho gan và thận (đặc biệt trong ghép cơ quan) đang ở giai đoạn sau cùng. Các đầu dò intracavitary và endoscopic cũng được quan tâm thực hiện về lâu dài. Còn về cardiac elastography, một khả năng hấp dẫn cần có đầu dò đặc biệt.

Chú thích=

SonicSoftware và Ultrafast Imaging


H.1= SonicSoftware kết hợp với Ultrafast Imaging giúp làm cho có thể có kênh song song đồng thời (simultaneous parallel channel) bằng cách xử lý để tạo ra một hình 2D hoàn toàn chỉ với một âm truyền phẳng (flat insonification). Công nghệ này làm tăng tốc độ tiếp nhận lên đến 20.000 hình mỗi giây, gấp 100 đến 200 lần lớn hơn các máy siêu âm quy ước.



H.2 = Trong tạo hình phân đoạn quy ước (H.2a đến 2c), hình tạo được do các chu kỳ truyền-nhận. Tuy nhiên, với SuperSonic Imagine’s Ultrafast Imaging và SonicSoftware, có thể tạo ra một hình 2D đầy đủ với chỉ một sóng siêu âm phẳng (H.2d).









ShearWave Elastography: A quantifiable technology (công nghệ có thể định lượng)

SuperSonic Imagine đã phát triển một công nghệ độc quyền đo được tốc độ (v) sóng biến dạng truyền trong mô. Tốc độ này tỉ lệ thuận với độ cứng của mô cho bởi Young’s Modulus (E) theo đơn vị kilopascal.








H.3 = Để tạo sóng biến dạng trong mô, một sóng xung siêu âm tập trung dài (long focused ultrasound pulse wave) được biết là Sonic Touch technology, được gởi đến mô. Khi các sóng biến dạng giảm nhanh tốc độ, các xung truyền (emitted pulses) được khởi động ở tốc độ siêu thanh (supersonic), lớn hơn tốc độ lan truyền của sóng biến dạng. Mặt đầu sóng biến dạng (shear wave front) tạo nên Mach Cone mà không làm nóng bề mặt đầu dò. Kỹ thuật này cho phép ShearWave Elastography truyền các mức năng lượng âm mà phần còn lại ở dưới giới hạn âm điều chỉnh.
H. 3 a = Nguyên l‎í Sonic Touch technology . H.3 b= Tạo một mặt đầu sóng biến dạng (conical shear wave front) hình nón trong mặt phẳng tạo hình của đầu dò siêu âm.





















H.4 = Trong hình 4a và 4b một sóng biến dạng lan truyền đều trong môi trường đồng nhất. Khi gặp một vật lẩn cứng như trong hình 4c và 4d sóng biến dạng truyền nhanh hơn. Cần tốc độ tiếp nhận ít nhất 5.000Hz mới thấy được sóng biến dạng lan truyền. Chỉ SuperSonic Imagine có Ultrafast Imaging mới đạt được tốc độ tiếp nhận này.






H.5 = Sóng biến dạng được đo theo đơn vị m/giây và truyền theo nhiều tốc độ tùy thuộc độ cứng của mô. Hình trên là bản đồ tốc độ màu mã hóa chuyển đổi tốc độ sóng biến dạng thành Young’s Modulus cho độ cứng mô đo bằng kilopascal.


Không có nhận xét nào :