אלסטוגרפיה

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

 יישומים 
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.

 מחלות כבד 
אלסטוגרפיה משמשת לחקר מחלות כבד. נוקשות בכבד בדרך כלל מעידה על לייפת (פיברוזיס) או מחלת כבד שומני, שמהווים סימן או עלולים להוביל ולהעלות את הסיכוי למחלות רבות, כולל שחמת (צירוזיס) ודלקת כבד (הפטיטיס). 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).

 גילוי ואבחון סוגי סרטן 
אלסטוגרפיה משתמשת עבור איברים ומחלות שבהם מישוש ידני היה נפוץ. היא משמשת לגילוי ואבחון של סרטני שד, בלוטת התריס, והערמונית. 

 מערכת התנועה 
סוגים מסוימים של אלסטוגרפיה מתאימים גם להדמיית מערכת התנועה, והם יכולים לקבוע את התכונות המכניות ומצבם של שרירים וגידים.

 מוח 
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.  היא משמשת להערכת פיברוזיס בקליפת המוחContent initially copied from:  (CC-BY 4.0).

 כליות 
פורסמו דוחות ראשוניים על אלסטוגרפיה שבוצעה לכליות מושתלות.

 רקע היסטורי 
שמאל|ממוזער| הדגמה סכמטית של מישוש המשמש 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 משנת 1500 לפני הספירה, כאשר בפפירוסים המצריים לפי ה  נותנים 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 של המאה העשרים.. 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, הוא מעוות על ידי כל רקמה, והוא איכותי אך לא כמותי. האלסטוגרפיה, מדידת נוקשות הרקמות באה להתמודד עם אתגרים אלה.

 הפעלה 
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, והצגת התוצאות הסופיות, בדרך כלל כתמונה. כל שיטה אלסטוגרפית מאופיינת בדרך בה היא עושה כל אחת מהפעולות 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 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 תמונת 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 ) 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 
ממוזער| דחיסה ידנית (קווזיסטטית) של קרצינומה דוקטלית פולשנית, סרטן השד .
אלסטוגרפיה קווזיסטטית Quasi-Static Ultrasound Elastography  (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. באופן כללי, מה שמוצג למפעיל הוא תמונה של העיוותים היחסיים שלעיתים קרובות הם בעלי תועלת לאבחנה הקלינית.

עם זאת, מתמונת העיוות היחסית, רצוי להכין מפת נוקשות כמותית. לשם כך נדרש להניח הנחות לגבי אופי הרקמה הרכה שמצולמת ועל הרקמה שמחוץ לתמונה. בנוסף, במצב דחיסה, עצמים יכולים לנוע לאזור התמונה או לצאת ממנה או להימצא מסביב לתמונה, ולגרום לבעיות בפרשנות. מגבלה נוספת של טכניקה זו היא בצורך לאבחן איברים או רקמות שאינם קרובים לפני השטח או נדחסים בקלות, כמו במישוש ידני.

 הדמיית דחף כוח קרינה אקוסטית (ARFI) 
ממוזער| תמונת הדמית דחף כוח קרינה אקוסטית (ARFI) של גוש באונה הימנית של בלוטת התריס. מהירות גלי הגזירה בתוך התיבה: 6.24 מ' לשנייה, המשקפת נוקשות גבוהה. 

היסטולוגיה גילתה קרצינומה פפילרית.
הדמיית דחף כוח קרינה אקוסטית (ARFI)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 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 הנדחקת 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.  

 הדמיית גמישות גלי S wave (SWEI) 
בהדמיית אלסטיות של גלי S wave (SWEI)Sarvazyan AP, Rudenko OV, Swanson SD, Fowlkes JB, Emelianov SY. Shear wave elasticity imaging: a new ultrasonic technology of medical diagnostics. Ultrasound Med Biol. 1998; 24(9): 1419-35., 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) 
ממוזער| הדמיית גזירה קולית של הנוקשות במהלך כיווץ השריר מצדיד הזרת (A) והשריר הדורסאלי הבין-עצמות הראשון של היד (B). 

היחידות הן ב-kPa של מודול גזירה.
הדמיית גזירה על-קולית (SSI)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.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 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 גבוההMendelson EB, Chen J, Karstaedt P. Assessing tissue stiffness may boost breast imaging specificity. Diagnostic Imaging. 2009;31(12):15-17.. מחקר גדול, שבוצע במרכזי הדמיית שד רבים, הוכיח הן שחזורShear 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. והן שיפור משמעותי בסיווגShear-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 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)  . טכניקה זו משמשת בעיקר את מערכת פיברוסקאן (Fibroscan), המשמשת להערכת כבד , למשל, לאבחון שחמת הכבד.
ממוזער| מפות התפשטות גלי S wave שהושגו בטכניקת אלסטוגרפיה חולפת (VCTE)כבד רגיל: תמונה למעלה כבד חולה בשחמת: תמונה תחתונהנוקשות הכבד גבוהה משמעותית בכבד החולה.
אלסטוגרפיה ארעית נקראה בתחילה אלסטוגרפית דופק תלוית-זמן (Time-Resolved Pulse Elastography) 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. ניתן ליישם את הטכניקה בממד אחד ושני ממדים, דבר הדורש פיתוח של סורק אולטראסאונד מהיר. פותח יישום מיוחד לאלסטוגרפיה חולפת חד-ממשית, הנקראת VCTE, להערכת הקשיחות הממוצעת של כבד המתאימה לפיברוזיס בכבד משוער על ידי ביופסיה. טכניקה זו מיושמת במכשיר פיברוסקאן, אשר יכול גם להעריך את פרמטר ההנחתה המבוקרת (CAP) המהווה סמן מובהק לסטאטוזיס בכבד.

 אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית (MRE) 
שמאל|ממוזער| תמונה למעלה: תמונת MRI אנטומית של מוח תמונה למטה: אלסטוגרמה MRE של אותו מוח הנוקשות מבוטאת ב-kPa של מודול הגזירה .
אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית (MRE) 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)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].Manduca A, Oliphant TE, Dresner MA, et al. Magnetic resonance elastography: Non-invasive mapping of tissue elasticity. Med Image Anal 2001; 5: 237-54.. 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 שלםSarvazyan A, Hall TJ, Urban MW, Fatemi M, Aglyamov SR, Garra BS. Overview of elastography–an emerging branch of medical imaging. Current Medical Imaging Reviews, 2011, 7(4):255-282.. 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 אופטיתKennedy 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. (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 .

 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.

 קישורים חיצוניים 

 הערות שוליים 

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

קטגוריה:דימות רפואי
קטגוריה:סרטן
קטגוריה:אבחנה רפואית
קטגוריה:אנטומיה
קטגוריה:מחלות כבד
קטגוריה:מחלות והפרעות בבני אדם
קטגוריה:מחלות מערכת המין ודרכי שתן