אלסטוגרפיה

אלסטוגרפיה (Elastography), היא שיטת הדמיה רפואית, הממפה את תכונות האלסטיות והנוקשות של רקמות רכות<ref name="Wells"></ref> . הרעיון העיקרי הוא שרמת רכות הרקמה או נוקשותה נותנות מידע אבחוני אודות נוכחותה או מצבה שלמחלה. לדוגמה, גידולים סרטניים יהיו לרוב קשים יותר מהרקמה שמסביב, וכבד חולה יהיה נוקשה יותר מכבד בריא<ref name="Ophir"></ref><ref name="Parker"></ref>.

הטכניקות הבולטות ביותר עושות שימוש באולטרסאונד או הדמיית תהודה מגנטית (MRI) כדי ליצור מפת נוקשות ותמונת אנטומיה, לצורך השוואה ביניהן.

== יישומים ==
אף על פי שאינו נראה באולטראסאונד קונבנציונלי בגווני אפור (משמאל), תמונת נוקשות אלסטוגרפית (מרכז) של [[בלוטת הערמונית מגלה סרטן (אזור אדום כהה בפינה השמאלית התחתונה). הממצא מאושר על ידי היסטולוגיה.]]
אלסטוגרפיה משמשת לחקירת מחלות רבות באיברים רבים. היא יכולה לשמש למידע אבחנתי נוסף, בהשוואה לתמונה אנטומית, להנחיית ביופסיות או - כפי שהולך ונהיה יותר נפוץ - להחליף אותן לחלוטין. ביופסיות הן פולשניות וכואבות, מהוות מקור לדימום או זיהום, ואילו אלסטוגרפיה אינה פולשנית בכלל.

אלסטוגרפיה משמשת לחקר מחלות כבד. נוקשות בכבד בדרך כלל מעידה על פיברוזיס או מחלת כבד שומני (steatosis), שמהווים סימן למחלות רבות, כולל שחמת והפטיטיס. לאלסטוגרפיה יתרון במיוחד במקרה זה מכיוון שכאשר פיברוזיס מפוזר (מתפשט בגושים ולא בצלקות מתמשכות), ביופסיה יכולה בקלות לפספס את הרקמה החולה, מה שמביא לאבחון מוטעה (false negative).

אלסטוגרפיה משתמשת עבור איברים ומחלות שבהם מישוש ידני היה נפוץ. היא משמשת לגילוי ואבחון של סרטני שד, בלוטת התריס, והערמונית. סוגים מסוימים של אלסטוגרפיה מתאימים גם להדמיית מערכת התנועה, והם יכולים לקבוע את התכונות המכניות ומצבם של שרירים וגידים .

מכיוון שלאלסטוגרפיה אין את המגבלות שיש למישוש ידני, היא בשימוש באזורים בהם אין היסטוריה של אבחנה עם מישוש ידני. לדוגמה, אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית מסוגלת להעריך את נוקשות המוח, וישנה ספרות מדעית הולכת וגדלה בנוגע לאלסטוגרפיה במוחות בריאים וחולים.

פורסמו דוחות ראשוניים על אלסטוגרפיה שבוצעה לכליות מושתלות, להערכת פיברוזיס בקליפת המוח, והציגו תוצאות מבטיחות<ref name="Hansen2015">Content initially copied from: (CC-BY 4.0)</ref>.

== רקע היסטורי ==
מישוש משמש מזה זמן רב לאיתור מחלות. בבדיקת שד עצמית, נשים מחפשות גושים קשים, מכיוון שלרוב סרטן נוקשה יותר מאשר רקמה בריאה.
מישוש הוא הנוהג להרגשת נוקשות רקמות המטופל בידי המטפל. מישוש ידני התחיל לפחות בשנת 1500 לפני הספירה, כאשר הפפירוסים המצריים אברס ואדווין סמית' נותנים שניהם הוראות לאבחון בעזרת מישוש. ביוון העתיקה, היפוקרטס נתן הוראות על צורות רבות של אבחון באמצעות מישוש, כולל מישוש שדיים, פצעים, מעיים, כיבים, רחם, עור וגידולים. בעולם המערבי המודרני מישוש הפך לשיטת אבחון מכובדת בשנות השלושים<ref name="Wells"></ref>. מאז, העיסוק במישוש הפך לנרחב, והוא נחשב לשיטה יעילה לאיתור גידולים ופתולוגיות אחרות.

למרות זאת, מישוש ידני סובל מכמה מגבלות חשובות: הוא מוגבל לרקמות הנגישות ליד הרופא, הא מעוות על ידי כל רקמה באמצע, והוא איכותי אך לא כמותי. אלסטוגרפיה - מדידת נוקשות הרקמות - באה להתמודד עם אתגרים אלה.

== איך זה עובד ==
ישנן טכניקות אלסטוגרפיות רבות בשלבי פיתוח שונים, החל ממחקר מוקדם ועד ליישום קליני נרחב. כל אחת מהטכניקות הללו עובדת בצורה שונה. המשותף לכל השיטות הוא ייצור עיוות ברקמה, † התבוננות בתגובת הרקמה ועיבודה כדי להסיק את התכונות המכניות של הרקמה, ואז הצגת התוצאות הסופיות, בדרך כלל כתמונה. כל שיטה אלסטוגרפית מאופיינת בדרך בה היא עושה כל אחד מהדברים הללו.

=== גרימת עיוות ===
כדי לדמיין את התכונות המכניות של הרקמה, עלינו לראות כיצד היא מתנהגת כאשר היא מעוותת. ישנן שלוש דרכים עיקריות לגרום לעיוות על מנת להתבונן בו:
* דחיפה/עיוות או רטט על פני הגוף (עור) או איבר (ערמונית) באמצעות גשוש (probe) או כלי,
* שימוש בהדמיית דחף של כוח קרינה אקוסטי באמצעות אולטרסאונד כדי ליצור מרחוק 'דחיפה' בתוך הרקמה,
* שימוש בעיוותים הנוצרים על ידי תהליכים פיזיולוגיים רגילים, למשל דופק או פעימות לב.

=== התבוננות בתגובה ===
סיווג טכניקות אלסטוגרפיות העיקרי הוא לפי אופני ההדמיה שבהם הם משתמשים כדי להתבונן בתגובה. טכניקות אלסטוגרפיות משתמשות באולטרסאונד, הדמיה תהודה מגנטית (MRI) וחיישני לחץ בהדמיה מישושית (TI) באמצעות חיישני מגע.

ההתבוננות בתגובת הרקמה יכולה ללבוש צורות רבות. התמונה המתקבלת יכולה להיות חד-ממדית (כלומר קו), דו-ממדית (מישור), תלת-ממדית (נפח) או חסרת ממד (ערך יחיד), והיא יכולה להיות וידאו או תמונה בודדת. ברוב המקרים, התוצאה מוצגת למפעיל יחד עם תמונה קונבנציונלית של הרקמה, אשר מראה היכן ברקמה מופיעים ערכי הנוקשות השונים.

=== עיבוד והצגה ===
לאחר שנצפתה התגובה, ניתן לחשב ממנה את הנוקשות. רוב טכניקות האלסטוגרפיה מוצאות את נוקשות הרקמות על בסיס אחד משני העקרונות העיקריים:
* עבור כוח מופעל נתון, רקמות נוקשות יותר מתעוותות פחות מאשר רקמות רכות יותר.
* גלים מכניים (במיוחד גלי S wave) עוברים מהר יותר דרך רקמה נוקשה מאשר דרך רקמה רכה.

טכניקות מסוימות יציגו את העיוות או התגובה, או את מהירות הגל, בעוד שאחרות יחשבו את הנוקשות (במיוחד המודולוס של יאנג או מודול הגזירה) ויציגו אותה. יש טכניקות שמציגות תוצאות כמותיות, בעוד שאחרות מציגות תוצאות איכותיות (יחסיות).

== אלסטוגרפיית אולטרסאונד ==
ישנן הרבה מאוד טכניקות של אלסטוגרפיית אולטראסאונד. הבולטות ביותר מוצגות להלן.

=== אלסטוגרפיה קווזאיסטית / הדמיית מתח ===
דחיסה ידנית (קווזיסטטית) של [[קרצינומה דוקטלית פולשנית, סרטן השד .]]
אלסטוגרפיה קווזיסטית (המכונה לעיתים פשוט 'אלסטוגרפיה' מסיבות היסטוריות) היא אחת מטכניקות האלסטוגרפיה הוותיקות ביותר. בטכניקה זו מופעלת דחיסה חיצונית על הרקמה ומשווים את תמונות האולטרסאונד לפני ואחרי הדחיסה. האזורים הכי פחות מעוותים בתמונה הם הנוקשים ביותר, והאזורים המעוותים ביותר הם הכי פחות נוקשים<ref name="Ophir"></ref>. באופן כללי, מה שמוצג למפעיל הוא תמונה של העיוותים היחסיים (מתחים), שלעיתים קרובות הם בעלי תועלת קלינית<ref name="Wells"></ref>.

עם זאת, מתמונת העיוות היחסית, רצוי להכין מפת נוקשות כמותית. לשם כך נדרש להניח הנחות לגבי אופי הרקמה הרכה שמצולמת ועל רקמה שמחוץ לתמונה. בנוסף, במצב דחיסה, עצמים יכולים לנוע לתמונה או לצאת ממנה או מסביב לתמונה, ולגרום לבעיות בפרשנות. מגבלה נוספת של טכניקה הם איברים או רקמות שאינם קרובים לפני השטח או נדחסים בקלות<ref name="Parker" />, כמו במישוש ידני.

=== הדמיית דחף כוח קרינה אקוסטית (ARFI) ===
תמונת ARFI של גוש באונה הימנית של בלוטת התריס. מהירות גלי הגזירה בתוך התיבה היא 6.24 מ' לשנייה, המשקפת נוקשות גבוהה. היסטולוגיה גילתה [[קרצינומה פפילרית.]]
הדמיית דחף כוח קרינה אקוסטית (ARFI)<ref>Nightingale KR, Palmeri ML, Nightingale RW, and Trahey GE, On the feasibility of remote palpation using acoustic radiation force. J. Acoust. Soc. Am. 2001; 110: 625-34</ref> משתמשת באולטרסאונד כדי ליצור מפה דו-ממדית איכותית של נוקשות רקמות. זה מבוצע על ידי יצירת 'דחיפה' לתוך הרקמה באמצעות כוח הקרינה האקוסטי (ARF) מקרן אולטראסאונד ממוקדת. כמות הרקמה לאורך ציר הקורה נדחקת מטה משקפת את נוקשות הרקמות; רקמה רכה יותר נדחפת מאשר רקמה נוקשה יותר. ARFI מראה ערך נוקשות איכותי לאורך ציר הקורה הדוחפת. על ידי דחיפה במקומות רבים ושונים, נבנית מפה של נוקשות הרקמות. כימות הדמיה מגע וירטואלי (VTIQ) שימש בהצלחה לזיהוי בלוטות לימפה ממאירות בצוואר הרחם<ref></ref>.

=== הדמיית גמישות גלי S wave (SWEI) ===
בהדמיית אלסטיות של גלי S wave (SWEI)<ref>Sarvazyan AP, Rudenko OV, Swanson SD, Fowlkes JB, Emelianov SY. [https://www.umbjournal.org/article/S0301-5629(98)00110-0/abstract Shear wave elasticity imaging: a new ultrasonic technology of medical diagnostics.] Ultrasound Med Biol. 1998; 24(9): 1419-35.</ref>, בדומה ל-ARFI, מופעלת 'דחיפה' עמוק ברקמה על ידי כוח קרינה אקוסטי. ההפרעה שנוצרת בעקבות דחיפה זו עוברת הצידה דרך הרקמה כגל S wave. צפייה במהירות בה הגל מגיע למיקומים רוחביים שונים, באמצעות שיטת הדמיה כמו אולטרסאונד או MRI, מאפשרת להסיק על נוקשות הרקמה שבאמצע. מכיוון שהמונחים "הדמיית גמישות" ו"אלסטוגרפיה" הם מילים נרדפות, המונח המקורי SWEI המציין את הטכנולוגיה למיפוי גמישות באמצעות גלי S wave נקרא לעיתים קרובות SWE. ההבדל העיקרי בין SWEI ל-ARFI הוא ש-SWEI מבוסס על שימוש בגלי S wave המתפשטים לרוחב מציר הקורה, ויצירת מפת גמישות על ידי מדידת פרמטרים של התפשטות גלי S wave, ואילו ARFI מקבל מידע על גמישות מציר קרן הדחיפה ומשתמש בדחיפות מרובות, ליצירת מפת נוקשות דו-ממדית. SWEI מיושם בהדמיית גזירה על-קולית (SSI), אחת השיטות המתקדמות ביותר באלסטוגרפיית אולטראסאונד.

=== הדמיית גזירה על-קולית (SSI) ===
השריר מצדיד הזרת (A) והשריר הדורסאלי הבין-עצמות הראשון של היד (B). היחידות הן ב-kPa של מודול גזירה.]]
הדמיית גזירה על-קולית (SSI)<ref>Supersonic Shear Imaging: A New Technique for Soft Tissue Elasticity Mapping. Bercoff J. et al., IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol. 51, No. 4, April 2004.</ref><ref>Acoustoelasticity in soft solids: Assessment of the nonlinear shear modulus with the acoustic radiation force, J.-L. Gennisson,a M. Rénier, S. Catheline, C. Barrière, J. Bercoff, M. Tanter, and M. Fink, J. Acoust. Soc. Am. 122 [1]6, December 2007</ref> נותנת מפה דו-ממדית כמותית בזמן אמת של נוקשות רקמות. SSI מבוסס על SWEI: הוא משתמש בכוח קרינה אקוסטי כדי לגרום ל"דחיפה" לתוך הרקמה הנבחנת, שיוצרת גלי S wave. נוקשות הרקמה מחושבת על בסיס מהירות מעבר הגל ברקמה. מפות מהירות רקמות מקומיות מתקבלות בטכניקה קונבנציונלית של מעקב אחר כתמים, ומספקות סרט מלא של התפשטות גלי S wave דרך הרקמה. ישנם שני חידושים עיקריים המיושמים ב-SSI: ראשית, על ידי שימוש בלחיצות רבות בו-זמנית, SSI יוצר מקור של גלי S wave, אשר מועברים דרך המדיום במהירות על-קולית. שנית, הגל S wave שנוצר נצפה באמצעות טכניקת הדמיה מהירה במיוחד. באמצעות אלגוריתמי היפוך, גמישות הגזירה של המדיום ממופה כמותית מסרט התפשטות הגלים. SSI היא טכנולוגיית ההדמיה העל-קולית הראשונה שמסוגלת להגיע ליותר מ-10,000 פריימים לשנייה של איברים הממוקמים בעומק הגוף. SSI מספק קבוצה של פרמטרים in vivo כמותיים, המתארים את התכונות המכניות של הרקמות: המודול של יאנג, צמיגות, אניזוטרופיה.

גישה זו הוכיחה תועלת קלינית בהדמיית שד, בלוטת התריס, כבד, ערמונית ושלד. SSI משמש לבדיקת שד עם מספר מתמרים ליניאריים ברזולוציה גבוהה<ref>Mendelson EB, Chen J, Karstaedt P. [https://www.diagnosticimaging.com/articles/assessing-tissue-stiffness-may-boost-breast-imaging-specificity Assessing tissue stiffness may boost breast imaging specificity.] Diagnostic Imaging. 2009;31(12):15-17.</ref>. מחקר גדול, שבוצע במרכזי הדמיית שד רבים, הוכיח הן שחזור<ref>[https://link.springer.com/article/10.1007/s00330-011-2340-y Shear wave elastography for breast masses is highly reproducible]. Cosgrove DO, Berg WA, Doré CJ, Skyba DM, Henry JP, Gay J, Cohen-Bacrie C; the BE1 Study Group. Eur Radiol. 2011 Dec 31.</ref> והן שיפור משמעותי בסיווג<ref>[https://pubs.rsna.org/doi/pdf/10.1148/radiol.11110640 Shear-wave Elastography Improves the Specificity of Breast US: The BE1 Multinational Study of 939 Masses]. Berg WA, Cosgrove DO, Doré CJ, Schäfer FKW, Svensson WE, Hooley RJ, Ohlinger R, Mendelson EB, Balu-Maestro C, Locatelli M, Tourasse C, Cavanaugh BC, Juhan V, Stavros AT, Tardivon A, Gay J, Henry JP, Cohen-Bacrie C, and the BE1 Investigators. Radiology 2012;262:435-449</ref> נגעי השד כאשר תמונות אלסטוגרפיית גלי S wave מתווספות לפרשנות של תמונות אולטרסאונד במצב B-mode סטנדרטי ותמונות אולטרסאונד צבעוניות.

=== אלסטוגרפיה חולפת (Transient elastography) ===
אלסטוגרפיה חולפת נותנת תמונה חד-ממדית כמותית (כלומר קו) של נוקשות רקמות. היא פועלת על ידי גרימת רטט בעור בעזרת מנוע, ליצירת עיוות חולף ברקמה (גל S wave), והדמיית תנועת העיוות כאשר הוא עובר עמוק יותר לתוך הגוף, באמצעות קרן אולטרסאונד חד-ממדי. לאחר מכן היא מציגה קו כמותי של נתוני נוקשות רקמות (המודול של יאנג) <ref></ref> <ref></ref>. טכניקה זו משמשת בעיקר את מערכת [https://360maalotc.com/fibroscan/ פיברוסקאן (Fibroscan)], המשמשת להערכת כבד <ref></ref>, למשל, לאבחון שחמת הכבד<ref></ref>.
מפות התפשטות גלי S wave שהושגו בטכניקת אלסטוגרפיה חולפת VCTE בכבד רגיל (למעלה) וכבד חולה שחמת (תחתון). נוקשות הכבד גבוהה משמעותית בכבד החולה.
אלסטוגרפיה ארעית נקראה בתחילה אלסטוגרפית דופק תלוית-זמן (Time-Resolved Pulse Elastography)<ref></ref> כאשר הוצגה בסוף שנות התשעים. הטכניקה נשענת על רטט מכני חולף המשמש להנעת גל S wave לרקמה. ניתן לעקוב אחר התפשטות הגל באמצעות אולטרסאונד, על מנת להעריך את מהירות הגל שממנה נגזר המודול של יאנג בהשערה של הומוגניות, איזוטרופיה וגמישות טהורה (E = 3ρV²). יתרון חשוב של אלסטוגרפיה חולפת בהשוואה לטכניקות אלסטוגרפיה הרמונית הוא הפרדת גלי S wave מגלי דחיסה<ref></ref>. ניתן ליישם את הטכניקה בממד אחד<ref></ref> ושני ממדים, דבר הדורש פיתוח של סורק אולטראסאונד מהיר<ref></ref>. פותח יישום מיוחד לאלסטוגרפיה חולפת חד-ממשית, הנקראת VCTE, להערכת הקשיחות הממוצעת של כבד המתאימה לפיברוזיס בכבד משוער על ידי ביופסיה<ref></ref><ref></ref>. טכניקה זו מיושמת במכשיר פיברוסקאן, אשר יכול גם להעריך את פרמטר ההנחתה המבוקרת (CAP) המהווה סמן מובהק לסטאטוזיס בכבד<ref></ref>.

== אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית (MRE) ==
kPa של מודול הגזירה .]]
אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית (MRE)<ref></ref> הוצגה באמצע שנות התשעים, ויישומים קליניים רבים שלה נחקרו. ב-MRE משתמשים ברטט מכני על פני גופו של המטופל; זה יוצר גלי S wave שעוברים לרקמות העמוקות יותר של המטופל. נעשה שימוש ברכישת תמונות הדמיה רצופות על מנת למדוד את מהירות הגלים ובאמצעותה ניתן להסיק את נוקשות הרקמה (מודול הגזירה)<ref>Muthupillai R, Lomas DJ, Rossman PJ, et al. Magnetic resonance elastography by direct visualization of propagating acoustic strain waves. Science 1995; 269: 1854-7.[49, 219, 220].</ref><ref>Manduca A, Oliphant TE, Dresner MA, et al. [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1361841500000396 Magnetic resonance elastography: Non-invasive mapping of tissue elasticity]. Med Image Anal 2001; 5: 237-54.</ref>. התוצאה של סריקת MRE היא מפה תלת-ממדית כמותית של נוקשות הרקמות, כמו גם תמונת MRI קונבנציונלית.

יתרון אחד של MRE הוא מפת הגמישות התלת-ממדית המתקבלת, שיכולה לכסות איבר שלם<ref name=Sarv>Sarvazyan A, Hall TJ, Urban MW, Fatemi M, Aglyamov SR, Garra BS. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3269947 Overview of elastography–an emerging branch of medical imaging]. Current Medical Imaging Reviews, 2011, 7(4):255-282.</ref>. מכיוון ש-MRI אינו מוגבל על ידי אוויר או עצם, הוא יכול לגשת לרקמות מסוימות שאולטראסאונד אינו יכול, במיוחד המוח. יש לו יתרון נוסף בכך שהוא יותר אחיד, ופחות תלוי פחות במיומנות המפעיל, מאשר ברוב השיטות של אלסטוגרפיית אולטרסאונד.

אלסטוגרפיה של MR ראתה התקדמות משמעותית במהלך השנים האחרונות, עם זמני רכישה של עד דקה או פחות, והיא שימשה במגוון יישומים רפואיים, כולל מחקר קרדיולוגי על לב אנושי חי. זמן הרכישה הקצר של MR אלסטוגרפיה הופך אותו גם לתחרותי לטכניקות אלסטוגרפיה אחרות.

== טכניקות אחרות ==
אלה כוללים אלסטוגרפיה עם טומוגרפיה קוהרנטית אופטית<ref>Kennedy BF, Kennedy KM, Sampson DD. A Review of Optical Coherence Elastography: Fundamentals, Techniques and Prospects. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 2014; 20(2):7101217.</ref> (כלומר אור).

הדמיית מישוש כוללת תרגום תוצאות של "מגע" דיגיטלי לתמונה. עקרונות פיזיקליים רבים נחקרו למימוש חיישני מישוש: עקרונות התנגדותיים, אינדוקטיביים, קיבוליים, אופטו-אלקטריים, מגנטיים, פיזואלקטריים ואלקטרואקוסטיים, במגוון תצורות <ref></ref>.

== מחקרי אוכלוסייה ==
במחקר של אוניברסיטת בריסטול, "Children of the 90s", נמצא ש-2.5% מתוך 4,000 אנשים שנולדו בשנים 1991 ו-1992 התגלו בסריקת אולטרסאונד בגיל 18 כבעלי מחלת כבד שומנית לא אלכוהולית; כעבור חמש שנים אלסטוגרפיה חולפת (פיברוסקאן) מצאה שללמעלה מ-20% מהם יש משקעים שומניים בכבד של סטאטוזיס, מה שמעיד על מחלת כבד שומני שאינה אלכוהולית; מחצית מהם סווגו כחמורים. בסריקות נמצא גם כי 2.4% מהם סובלים מהצטלקות בכבד בפיברוזיס, דבר שעלול להוביל לשחמת הכבד<ref></ref>.

== קישורים חיצוניים ==

== הערות שוליים ==

: † ^ במקרה של הדמיית תנועה אנדוגנית, במקום לגרום להפרעה, נצפות הפרעות שנוצרו באופן טבעי מתהליכים פיזיולוגיים.

קטגוריה:דימות רפואי