CC BY
19
УДК 632.935.41:616.36
ЭЛАСТОГРАФИЯ В УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКЕ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ЗАБОЛЕВАНИЯХ
На примере данных работы отделения ультразвуковых методов диагностики БУ «Окружная клиническая больница»
Краева Т.В.,
врач отделения ультразвуковой диагностики БУ «Окружная клиническая больница»
Демина А.С.,
врач отделения ультразвуковой диагностики БУ «Окружная клиническая больница»
Носкова Л.Р.,
врач отделения ультразвуковой диагностики БУ «Окружная клиническая больница»
Шакирова Г.Х.,
врач отделения ультразвуковой диагностики БУ «Окружная клиническая больница»
В работе представлены литературные данные, знание которых необходимо для специалистов - физические принципы использования и методы эластографии, ее диагностическая ценность в установлении заболеваний. Анализ проведенных исследований в БУ «Окружная клиническая больница» показал, что диагностическое исследование ультразвуковая эластография (эластометрия) занимает достойное место в верификации поражений печени. У наибольшего процента исследуемых (n=183) пациентов (89,1%), направленных на диагностическую процедуру, установлены диагнозы: гепатит С и В. Всем пациентам по шкале METAVIR диагностирована стадия заболевания, с доминирующим установлением в исследуемой группе пациентов (n=183) стадии F0 (51 пациент) и F2 (50 пациентов). Проведенный предварительный анализ сравнения в двух группах (n=5; n=23) диагностической возможности эластометрии по сравнению с другими методами исследований (МРТ, КТ исследование; биопсия ткани печени), способными установить стадию фиброза печени, показал значимую перспективность его использования.
Ключевые слова: ультразвуковая диагностика, эластография, эластометрия, модуль упругости, пациент, стадия фиброза печени
Введение. Внедрение ультразвуковой эластографии (эластометрии) в медицинскую практику началось около 12 лет назад. Термин эластография/ эластометрия используется для обозначения методов дифференциации тканей по их жесткости [1, 2, 3] путем механического воздействия на них и анализа деформаций, получаемых с помощью ультразвуковых диагностических сканеров
или магниторезонансных томографов. Эластографию/эластометрию в гепато-логии обозначают термином - фиброс-канирование печени [4]. Принцип методики известен давно, пальпация упоминается еще в трудах Гиппократа и основана на осязательном ощущении, возникающем при давлении пальцев или ладони ощупывающей руки [5]. С помощью пальпации определяют свойства тканей
РЕГИОНАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА _
и органов: их положение, величину, форму, консистенцию, подвижность, топографические соотношения, а также болезненность исследуемого органа. Но только в течение последних лет в медицинскую инструментальную диагностику внедрены инструментальные методы и алгоритмы, позволяющие получать результаты оценки свойств тканей [6, 7, 8].
Целью исследования является оценка использования диагностического метода ультразвуковой эластографии (эластометрии) в БУ «Окружная клиническая больница» (г. Ханты-Мансийск) как метода, позволяющего уточнить стадию фиброза печени, возникающую при различных заболеваниях органа.
Поставленная цель определила задачи:
1. Отразить место диагностического исследования ультразвуковой эласто-метрии в верификации заболеваний печени у пациентов в медицинской организации.
2. Провести анализ числа пациентов, направленных на диагностическое исследование, и распределить пациентов в группы по установленному диагнозу.
3. Используя шкалу METAVIR, оценить стадию фиброза печени в нозологических формах заболеваний.
4. Сравнить диагностическую возможность эластометрии с другими диагностическими методами, которые способны диагностировать стадию фиброза печени.
Материалы и методы. Клиническое исследование проведено в отделении ультразвуковых методов диагностики БУ «Окружная клиническая больница» (г. Ханты-Мансийск). В исследовании использованы архивные данные ультразвуковой эластографии у 184 па-
циентов, которые были направлены на данный вид диагностического исследования. База данных формировалась с апреля 2022 г. Эластография проведена с помощью ультразвукового аппарата Loqic S8 (производства General Electric, США). Стадия фиброза печени установлена по шкале METAVIR на основании данных, изложенных в клинических рекомендациях «Цирроз и фиброз печени» [9]. В работе использованы литературные источники, позволяющие описать физические основы и используемые технологии эластографии, ее клиническое применение.
Результаты исследования. Физические основы эластографии. В основе эластографии лежит способность тела (ткани) принимать первоначальный вид после приложения к нему силы. Эластичность упругого тела или его податливость тем выше, чем больше деформация тела под действием силы. На практике в качестве меры податливости используется обратная величина - жесткость [10]. Информативность эластогра-фии обусловлена тем, что большинство злокачественных образований, как правило, имеет более жесткую структуру, чем окружающие ткани и доброкачественные опухоли. В то же время на обычном ультразвуковом изображении они иногда практически неразличимы. Диффузные изменения ткани такие как, например, цирроз печени, дифференциация которого затруднена при использовании традиционного В-режима, могут быть выявлены благодаря оценке жесткости ткани [10]. Физической основой эластографии является модуль упругости - общее название нескольких физических величин, характеризующих способность твёрдого тела (материала, вещества) упруго деформи-
роваться при приложении к нему силы. Модуль упругости рассчитывается по формуле Юнга [11].
: Е - модуль упругости;
б - напряжение, вызываемое в образце действующей силой (равно силе, делённой на площадь приложения силы);
£ - упругая деформация образца, вызванная напряжением (равна отношению изменения размера образца после деформации к его первоначальному размеру).
В Международной системе единиц модуль упругости измеряется в ньютонах на квадратный метр или в паска-
лях (кПа). То есть Паскаль - это мера силы, необходимой для давления на поверхность в один квадратный метр, а ки-лопаскаль - это единица измерения давления, которая равна 1000 паскалям.
На диаграмме 1 показаны различия эластичности тканей, которые обозначаются цветами и называются картой эластичности [1, 2, 8]. Цветовая гамма дает возможность качественно характеризовать распределение упругости (жесткости) в тканях. Значения этого параметра у злокачественных образований заметно выше (красный цвет на диаграмме 1), что свидетельствует об их большей жесткости и, следовательно, меньшей деформируемости при сжатии.
Диаграмма 1
Модуль упругости ткани (нормальная ткань, фиброма, карцинома)
Опубликованные литературные источники подтверждают факт различия модуля упругости злокачественных опухолей по сравнению с доброкачественными образованиями и нормальными
тканями [12]. По данным Л.В. Осипова [1], используемые технологии эласто-графии различаются в зависимости от особенностей: 1) области приложения нагрузки - со стороны поверхности; из-
нутри тела; 2) типа нагрузки - статической, импульсной, периодической (вибрационной), случайной; 3) способа создания нагрузки - рукой совместно с датчиком, механическим устройством, акустическим радиационным воздействием, за счет движения внутренних структур организма; 4) способа оценки жесткости биологических тканей - посредством измерения локального смещения ткани под действием нагрузки и вычисления на основе этих данных деформации и отношения деформаций на различных участках; путем измерения локальной скорости сдвиговых волн и вычисления модуля упругости ткани.
В зависимости от особенностей методы эластографии принято классифицировать следующим образом [13, 14, 15]:
1. Статическая или компрессионная эластография с оценкой деформации тканей (strain elastography) и возможностью оценки отношения величин деформации в различных участках области исследования.
2. Динамическая эластография с применением: 1) механического импульсного или вибрационного давления, с использованием сдвиговых волн, возникающих при этом, (транзиентная эласто-графия - transient elastography); впервые метод эластографии сдвиговых волн был реализован в системе Fi-broScan для исследования печени. В системе используется специальный УЗ одноэлементный датчик, расположенный на круглой поверхности небольшого поршня, который совершает периодическое механическое воздействие на поверхность кожи; 2) акустических радиационных импульсов давления (ARFI), создаваемых ультразвуковыми сигналами, сфокусированными на разную глубину, с
использованием оценки скорости сдвиговых волн (shear wave elastography). Необходимо отметить, что системы с технологией ARFI обеспечивают фокусировку радиационного импульса на различную глубину. Это является принципиальным преимуществом перед механическим способом создания импульса. Также необходимо уточнить, что компрессионные методы эластографии позволяют получать только качественные (или сравнительные количественные) характеристики жесткости тканей, в то время как методы с использованием сдвиговых волн позволяют оценивать количественно модуль упругости. Поэтому методы на основе сдвиговых волн объединяют общим термином - эласто-метрия [13, 15].
Клиническое применение эласто-графии, как инструментального метода, заключается в ее возможности диагностировать и классифицировать злокачественные образования и проводить мониторинг изменений при использовании различных лечебных мероприятий. Несмотря на то, что многие новообразования выявляются на различной стадии их развития с помощью применения традиционных режимов магнитно-резонансной томографии (МРТ), компьютерной томографии (КТ) и ультразвукового метода, тем не менее ультразвуковая эластография имеет свои особые преимущества, являясь эффективным методом дифференциации тканей при относительно малой стоимости диагностического исследования и возможности оценки упругости различных тканей [10, 15].
Изображение, получаемое на эла-стограмме, является результатом анализа, обработки и «наложения» двух эхограмм, полученных в В-режиме: до
сжатия и полученного после давления на ткань. В результате анализа эластичность тканей на экране отображается в серой шкале или определенными цветами (цветовым картированием).
Анализ проведенных исследований. В отделении ультразвуковых методов диагностики на базе БУ «Окружная клиническая больница» (г. Ханты-Мансийск) эластография на основе сдвиговых волн внедрена с апреля 2022 г. За данный период в отделении выполнено 184 исследования. Диагностическое исследование проводится на ультразвуковом аппарате Loqic S8, экспертного класса, производства General Electric, США. (рис. 1). На сканере аппарата более плотные структуры тканей маркируются оттенками красного цвета (рис. 2), а неизмененные структуры оттенками синего цвета (рис. 3).
Рис. 1. Ультразвуковой аппарат Loqic S8, экспертного класса, производства General Electric, США
Рис. 2 Отражение на мониторе ультразвукового аппарат Loqic S8 плотных структур тканей (маркировка оттенками красного цвета).
и» 1М1411Л
Рис. 3 Отражение на мониторе ультразвукового аппарат Loqic Б8 неизмененных структур тканей (маркировка оттенками синего цвета)
Для получения точного результата исследования проводится не менее 10 измерений, на основе которых программа вычисляет средний результат, который выражается в измеряемых единицах - килопаскалях (кПА). Время проведения диагностического исследования -20-30 мин.
Результат измерений устанавливает стадию фиброза печени по шкале METAVIR от 0 до 4, где [9, 16]: F0 - От-
сутствие фиброза. F1 - Фиброз без образования септ. F2 - Фиброз с единичными септами. F3 - Фиброз с множественными септами без цирроза. F4 -Фиброз с множественными септами с циррозом.
Для каждого диагностического аппарата имеется своя шкала нормативных значений. Шкала нормативных значений ультразвукового аппарата Lo-qic S8 представлена в таблице 1.
Таблица 1
Шкала нормативных значений ультразвукового аппарата Ьодю Б8
Значения эластичности, кПА Стадия фиброза (МЕТДУ!Р)
<6,48 Р 0
6,48-6,60 Р 1
6,60-8,07 Р 2
8,07-9,31 Р 3
>9,31 Р 4
Необходимо уточнить, что существует ряд патологических состояний, которые могут влиять на результат исследования. Повышение значения результата наблюдается при следующих нозологических формах болезни: гепатит (различной этиологии); доброкачественные или злокачественные поражения печени; «застой» по большому кругу кровообращения (вследствие сердечной недостаточности) [9].
Результаты эластометрии могут быть менее точными если у пациента имеются заболевания: ожирение (индекс массы тела (ИМТ) выше 30 кг\м2), асцит, патология желчевыводящих путей, наличие рубцовых тканей (ткани, сформиро-
Данные диаграммы 3 показывают, что проведённое исследование у 183 направленных на диагностическую процедуру установило количество пациентов в каждой стадии (по шкале METAVIR)
вавшиеся вблизи печени в результате хирургической операции или радиотерапии).
Анализ числа проведенных эласто-метрий у пациентов (п=184) позволил определить структуру заболеваний, с которыми пациенты были направлены на диагностическое исследование. На первом месте в нозологических группах - пациенты с установленным диагнозом: гепатит С - 66,3%, гепатит В -22,8%, микст гепатиты - 3,8% и другие заболевания, которые составили 7,1% (заболевания крови, холангиты). На диаграмме 2 отражен процент нозологических форм заболеваний, при которых была проведена эластометрия.
заболевания [9] и их процент в анализируемой группе. Стадия F0 наблюдалась у 51 пациента (27,9% в группе); F1 - 27 (14,8%), F2 - 50 (27,3%), F3 - 24 (13,1%), F4 - 31 (16,9%).
Диаграмма 2
Процент нозологических форм заболеваний, при которых была проведена
эластометрия
Диаграмма 3
Количество пациентов и установленных у них стадий фиброза печени
по шкале METAVIR
О стадия I стадия II стадия lit стадия ■ IV стадия
Далее нами был проведен анализ исследований, в которых мы постарались представить и сравнить диагностическую точность (ценность) ультразвуковой эластометрии печени при установлении стадии ее фиброза, с данными МРТ, КТ исследований (п=23) и данных полученных при биопсии печени (п=5).
У 5 пациентов проведённая биопсия печени установила стадию фиброза F4. При выполнении ультразвуковой эластометрии F4 была подтверждена в 3-х случаях и только в 2-х случаях была установлена стадия F3 (60% совпадения стадии фиброза при сравнении морфологического метода с эластометрией).
В другой группе пациентов (п=23) при проведении МРТ и КТ исследований была установлена в 9-и случаях стадия фиброза, соответствующая изменениям F0-2, в 14-ти случаях - F4. При выполне-
нии ультразвуковой эластометрии в этой группе пациентов в 7-ми случаях установлены стадии F0-2, в 1-м - F3, в 15-и - F4. Таким образом, проведенный анализ сравнения различных диагностических методов в верификации стадий фиброза печени показал высокую диагностическую возможность эластометрии.
Заключение.
Диагностическая оценка фиброза различными методами является важным этапом в диагностике, лечении и прогнозе заболевания у пациентов с хроническими заболеваниями печени, в следствие чего клиническое применение эластографии получает широкое распространение [2, 10, 16, 17]. Ультразвуковая эластометрия имеет особые преимущества, являясь эффективным методом дифференциации тканей, бла-
годаря неинвазивности, относительно малой стоимости исследования и высокой чувствительности в оценке упругости тканей [2, 8]. Клинические соноэла-стографические исследования обладают более высокой степенью точности по сравнению со стандартным В-режимом, дают высокие результаты при диагностическом поиске и установлении стадии заболевания. При оптимальном использовании имеющихся неинвазивных методов диагностики в БУ «Окружная клиническая больница» можно в предусмотренные сроки установить клинический диагноз, приблизить начало патогенетической терапии, что значительно повысит качество оказания медицинской помощи в медицинской организации, и достичь запланированного результата в лечении пациента и улучшении его качества жизни.
Выводы:
1. Проведенное исследование показало, что диагностическое исследование ультразвуковая эластография при незначительном временном периоде его использования в медицинской организации заняла достойное место в верификации заболеваний.
2. У наибольшего процента пациентов (89,1%), направленных на диагностическое исследование, установлены диагнозы: гепатит С и В.
3. Всем пациентам, по шкале METAVIR, установлена стадия заболевания, с доминирующим установлением в группе из 183 пациентов стадии F0 (51 пациент) и F2 (50 пациентов).
4. Проведенный предварительный анализ сравнения в двух группах (п=5; п=23) диагностической возможности эластометрии по сравнению с другими методами исследований (МРТ, КТ исследование; биопсия ткани печени), спо-
собными установить стадию фиброза
печени, показал значимую перспективность его использования.
Литература
1. Осипов, Л.В. Технологии эластографии в ультразвуковой диагностике. Обзор. [Электронный источник: https:// izomed.ru/files/000031.pdf Дата обращения 25.05.2023].
2. Осипов, Л.В., Долгушин, М.Б., Михайлов, А.И., Эпель, Б., Румянцев, К.А., Турове-ров, К. К., Верхуша, В.В., Куликова, Е.Ю. Заглянуть в человека: визуализация в медицине // Вестник РГМУ. - 2016. -№4. - С. 4-14.
3. Wikipedia. Elastography [Электронный источник: https:// translated.turbopages.org/proxy_u/en-ш.ш.5e53d0c0-646f6863-a6dab167-74722d776562/https/en.wikipedia.org/ wiki/Elastography Дата обращения 25.05.2023].
4. Эластометрия печени (Фибросканирование) [Электронный источник: https://www.gepatit.ru/fcm-elast/ Дата обращения 26.05.2023].
5. Труды Гиппократа [Электронный источник: https://studfile.net/preview/2766907/ page:2/ Дата обращения 25.05.2023].
6. Борсуков, А.В., Амосов, В.И., Бусько, Е.А., Баранник, Е.А., Васильева, Ю.Н., Данзанова, Т. Ю., Дынник, О.Б., Иванов, Ю.В., Изранов, В.А., Казакова, О.П., Ковалев, А.В., Линская, А.В., Мамошин, А.В., Марусенко, А.И., Морозова, Т.Г., Рахимжанова, Р.И., Сафронова, М.А., Синюкова, Г.Т., Смысленова, М.В., Фа-зылова, С.А. Рекомендации по стандартизированной методике компрессионной эластографии молочной железы, щитовидной железы, регионарных лимфатических узлов, внеорганных образований и при эндосонографии - Смоленск: ПНИЛ, 2015. - 36 с.
7. Patino, M., Prochowski, A., Agrawal, M.D., Simeone, F.J., Gupta, R., Hahn, P.F., et al. Material Separation Using Dual-Energy CT: Current and Emerging Applications. Radiographics. 2016; V. 36, № 4. Р. - 10871105.
8. Изранов, В.А., Казанцева, Н.В., Мартино-вич, М.В., Бут-Гусаим, В.И., Степа-нян, И.А. Физические основы эластографии печени // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. -2019. - № 2. - С. 69-87.
9. Клинические рекомендации РФ. Цирроз и фиброз печени. Разработаны: Российским обществом по изучению печени и Российской гастроэнтерологической ассоциацией. Одобрено Научно-практическим Советом Минздрава РФ (2021).
10. Demin, I.Yu., Rykhtik, P.I., Spivak, А^., Safonov, D.V. A new criterion for shear wave elastometric assessment using modulus of stiffness difference between object and environment. Sovremennye tehnologii v medicine 2022; 14(5): 5-14, https:// doi.org/10.17691 /stm2022.14.5.01.
11. Википедия. Модуль упругости. [Электронный источник: https:// ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE% D0%B4%D1 %83%D0%BB%D1 %8C_%D1 % 83%D0%BF%D1 %80%D1 %83%D0%B3%D0% BE%D1 %81 %D1 %82%D0%B8 Дата обращения 25.05.2023].
12. Ультразвуковая эластография: виды, достоинства, возможности и пределы методик. Лекция для врачей [Электронный источник: https://shopdon.ru/blog/ ultrazvukovaya-elastografiya-vidy-dostoinstva-vozmozhnosti-i-predely-metodik-lektsiya-dlya-vrachey/ Дата обращения 25.05.2023].
13. Bamber, J. et al. EFSUMB Guidiness and recommendations on the clinical use of ul-trasoundelastography. Part 1: Basic principles and technology. Ultrashall in Med. 2013; 34: Р. -164-168.
14. Bamber, J. et al. EFSUMB Guidelines and Recommendations on the Clinical Use of Ultrasound Elastography. Part 2: Basic Principles and Technology Ultrashall in Med, 2013; 34: Р. - 169-184.
15. Осипов, Л.В. Ультразвуковые диагностические приборы: Режимы, методы и технологии. - М.: Изомед, 2011. - 312 с.
16. Гущина, Е.В., Чередниченко, Т.В. Современные методы оценки фиброза печени. // Детские инфекции - 2013. - №1. -С. 18-22.
17. Кляритская, И.Л., Шелихова, Е.О., Мош-ко, Ю.А., Семенихина, Е.В., Кривой, В.В., Цапяк, Т.А. Эластометрия в диагностике заболеваний печени // Крымский терапевтический журнал. - 2017. - №2. - С. 28-35.
© Краева Т.В., Демина А.С., Носкова Л.Р., Шакирова Г.Х., 2023
