Siêu âm hòa âm mô (tissue harmonic ultrasonography) dựa trên hiện tượng biến dạng không tuyến tính (nonlinear distortion) của tín hiệu siêu âm khi truyền qua cơ thể (H.1).
H.1: Thứ tự thời gian (time sequence) minh họa sự hình thành các tần số hòa âm. Time step 1 có 1 sóng tần số đơn. Khi truyền qua mô (time step 2) sóng bị biến dạng. Các thành phần của sóng thêm vào được tạo ra sao cho tích hợp nhiều lần tần số khởi điểm. Các thành phần này được gọi là các tần số hòa âm (harmonic frequencies). Khi sóng truyền đi tiếp sẽ biến dạng nhiều hơn (time step 3) và có nhiều tần số hòa âm hơn. Ghi nhận là các tần số hòa âm được tạo và tích tụ khi sóng truyền qua trong mô. Mặc dù các tần số hòa âm được tạo với nonlinear wave propagation hòa âm cao hơn lại cho biên độ cực nhỏ. Do đó kỹ thuật hiện nay chỉ dùng second harmonic (2f), gấp đôi tần số truyền danh nghĩa (nominal).
Sóng hòa âm được tạo trong mô từ một độ sâu có cường độ tối đa trước khi suy giảm vì hiện tượng giảm âm. Còn sóng siêu âm quy ước được hình thành từ bề mặt đầu dò và cường độ giảm dần khi truyền qua cơ thể (H.2).
H.2: Sơ đồ mô tả cường độ tương đối và thay đổi tần số của chùm sóng hòa âm và sóng truyền căn bản với tăng độ sâu trong mô.
Các tần số sóng hòa âm được tích hợp cao hơn nhiều lần tần số truyền, giống như các họa âm cao (overtones) của một nốt nhạc. Công nghệ hiện tại chỉ dùng second harmonic (gấp đôi tần số truyền) để tạo hình. Tiến trình tạo hình hình thành bằng cách dùng harmonic-frequency bandwidth (độ rộng dải tần số hòa âm) sau khi phổ tần số truyền được lọc (H.3).
Ích lợi của tạo hình hòa âm gồm tăng cường ly giải theo trục (axial resolution) do độ dài sóng ngắn hơn, ly giải bên (lateral resolution) tốt hơn do chùm âm hẹp hơn vì tăng cường tập trung với tần số cao hơn, và ít xảo ảnh hơn siêu âm quy ước.
Giảm xảo ảnh trong tạo hình hòa âm do biên độ nhỏ tương đối của sóng hòa âm, qua đó làm giảm phát hiện phản âm từ các tán xạ. Ngoài ra giảm nhiễu ồn từ xảo ảnh búp bên (side lobes artifact) làm tăng signal-to-noise ratios và làm giảm xảo ảnh. Đặc biệt tạo hình hòa âm giúp dễ phát hiện đường viền và bóng âm tổn thương. THI giúp phân biệt nang với tổn thương đặc echo kém, và thành phần mô bên trong nang có echo như mỡ, vôi hoặc khí , cũng như giúp phân biệt xảo ảnh với các cấu trúc có echo thật sự như cặn, máu hay vách ngăn. Tuy nhiên THI có giá trị giới hạn khi phân biệt tổn thương lành tính và ác tính.
Thêm vào đó, chùm hòa âm được tạo ra xa khỏi thành cơ thể, do đó làm giảm hiệu ứng làm mất tiêu điểm hóa (defocusing) của thành cơ thể. Điều này có lợi khi khám bệnh nhân béo phì.
Tạo hình hòa âm tốt hơn siêu âm quy ước về phương diện khảo sát hình ảnh tổn thương (lesion visibility) và độ tin cậy chẩn đoán ở người béo có body mass index (BMI) khoảng 30 hoặc lớn hơn. Cường độ sóng hòa âm tùy thuộc vào nonlinearity coefficient [B/A coefficient] (hệ số không tuyến tính) của mô. Cường độ sóng hòa âm tăng trong mô cơ thể với tỉ lệ thành phần mỡ cao có hệ số không tuyến tính cao nhất. Hiện tượng tăng cường độ này là một trong những yếu tố làm tăng khả năng phát hiện tổn thương ở bệnh nhân béo phì. Sóng hòa âm hình thành trong mô cơ thể chứa mỡ có tần số hiệu quả cao nên có xuyên thấu sâu hơn.
Cùng với compound imaging, THI gần đây được thêm vào khám tuyến vú tiêu chuẩn, và có các báo cáo THI là kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh đầu tay khám bụng người lớn nhất là ở người béo phì.
_____________________________
Differential Tissue Harmonic Imaging (D-THI)
Siêu âm hòa âm mô biệt hóa có xuyên thấu tuyệt hảo với ly giải cao nhất
D-THI sử dụng độ rộng dải hiệu quả có tăng cường để cung cấp đồng thời ly giải không gian, ly giải tương phản và tăng xuyên thấu.
Ích lợi lâm sàng
• Xác định mô và đường viền rõ
• Tiếp cận nhanh khối u, tổn thương, nang và mô bình thường
• Xác định rõ cấu trúc trong mô cơ quan
• Tăng xuyên thấu nhưng vẫn giữ ly giải không gian
• Dễ ghi hình các bệnh khó
Nguyên lý
• Truyền đồng thời 2 xung có tần số khác nhau
• Nhận các tín hiệu hòa âm ở tần số khác nhau
• Dùng Pulse Subtraction để loại bỏ các tín hiệu cơ bản. [ Pulse Subtraction là kỹ thuật tương tự như kỹ thuật đảo pha (pulse inversion), một loại siêu âm harmonic với chất contrast. Pulse inversion từng dược dùng hỗ trợ làm giảm tín hiệu cơ bản trong các mode tạo hình không tuyến tính như THI mà không cần chất contrast].
D-THI được thiết kế bằng cách kết hợp các lợi điểm của siêu âm thang xám cơ bản và siêu âm THI quy ước, đặc biệt ở độ sâu hơn [ hơn 8cm]).
H.4: Nguyên lý của siêu âm hòa âm mô biệt hóa (D-THI)
Differential THI được cài trong các dòng máy Toshiba Aplio XG, Aplio MX and Xario XG (có tại Trung tâm MEDIC TP HCM).
Tài liệu tham khảo chính:
1. Sabrina Choudhry , Brian Gorman, J. William Charboneau, Donald J. Tradup, Rebecca J. Beck, James M. Kofler, Debra S. Groth: Comparison of Tissue Harmonic Imaging with Conventional US in Abdominal Disease, RadioGraphics 2000;20:1127-1135.
2. Benoit Mesurolle, Tarek Helou, Mona El-Khoury, Michael Edwardes, Elizabeth J. Sutton, Ellen Kao: Tissue Harmonic Imaging, Frequency Compound Imaging and Conventional Imaging: J Ultrasound Med 2007; 26:1041-1051.
3. See-Ying Chiou, Flemming Forsberg, Traci B. Fox, and Laurence Needleman: Comparing Differential Tissue Harmonic Imaging With Tissue Harmonic and Fundamental Gray Scale Imaging of the Liver, J Ultrasound Med 2007: 26:1557-1563
