OTSZ Online - Еластография с магнитен резонанс 2
MR еластографията разширява възможностите за изследване на радиологичен слой, за да картографира механични свойства като гъвкавост, вискозитет или налягане. Той може да помогне при изследването на стадия на чернодробна фиброза, аспирация на тумора, откриване на невродегенеративни процеси и неинвазивно измерване на налягането в сърцето или черния дроб. MR еластография 2.0 е лесна за изпълнение, високодиагностична, безвредна образна процедура за оценка на състоянието на органите и меките тъкани в клиники и кабинети, оборудвани с MR апаратура.
Основни понятия
Еластичност
Тактилните тестове са част от кутията с медицински диагностични инструменти от самото начало. В тъканите механичното разтягане създава вътрешно напрежение, тъканта е опъната срещу тактилния пръст, степента на което може да се характеризира с модула на еластичност. Еластичността на деформация - или модулът на еластичност на срязване - варира в тъканите на човешкото тяло в скала от около осем порядъка, което позволява по-чувствителни измервания от всяка друга физическа характеристика. Еластографията се възползва от изключително широката променливост на еластичността на срязване, като същевременно надгражда основите на диагностиката на радиологичната стратификация. (26)
Вискозитет
В допълнение към модула на еластичност на срязване, вискозитетът на меките тъкани, както и вътрешното налягане в съдовете и тъканите също са важна механична информация за диагностика. Вискозитетът дава представа за микроструктурата на тъканите. Казано по-просто, с по-силна мрежова връзка, тъканта по-добре абсорбира срязващите вълни, което означава, че вискозните биологични тъкани реагират на механични стимули по начин, изместен във времето, докато абсорбират механична енергия (Фиг. 1). Комбинираните вискоеластични свойства на материала се определят от сложния модул на срязване (G *). Реалната част на комплексния модул е степента на еластичност (модул на съхранение, G '), въображаемата част е свързана с вискозитетните свойства (коефициент на загуба, G ”). В случай на много гъвкав материал - като напр. агарозният гел - коефициентът на загуба е много малък. Преходът към биологичен материал може да се симулира чрез потапяне на няколко ленти хартия в гел, което значително увеличава стойността на G ”, без да променя еластичните свойства на гела. (9.24)
Фигура 1. „Вискоеластичност“ е сумата от пружиноподобните еластични свойства на изпитвания материал и вискозитетните характеристики на пружината, които намаляват вибрациите. Фигурата показва модела Voigt като пример за комбинирания ефект на пружината и затихването. Затихването на вибрациите в „сиропирана“ среда (1) води до намаляване на отклонението на вибрациите, (2) до забавяне на реакцията (Φ фазов ъгъл), което се проявява и в изкривяването на дължината на куба към натискащото напрежение (срязване) (отдолу).
Налягане
Въпреки че напрежението на срязване или изместването на тъканите в биологичните тъкани създава строго обемна деформация, механичните стимули могат да причинят минимални промени в обема на тъканите поради порите и микрокапилярите. Тези компресиращи и разширяващи ефекти, които предават информация за условията на налягане в тъканите, се обобщават като пороселастичност. Сърдечната еластография се основава на съвсем различен модел на натиск. В случай на сърдечна еластография създаденото камерно налягане е пряка последица от свиването на миокардните влакна и е пряко свързано с модула на еластичността на срязване на миокарда (фиг. 2).
Фигура 2. Принципът на „налягане“ в еластографията е свързан или с пороеластичните свойства, или с променливия модул на срязване на миокарда. Предпоставка за пороселастичността е да има поне двуфазна система с еднофазно твърдо вещество, а другата течност. В показания пример свиваемостта на ефективната среда може да бъде проследена обратно до промяната в налягането в съдовата система. Дивергенцията е мярка за пространствено изкривяване, нейната стойност е пропорционална на преобладаващото налягане в съда. В случай на вентрикуларно налягане, торсионното свиване на миокардните влакна (символизирано от тръби) - с подчертано увеличаване на коефициента на срязване G '- води директно до генерирането на радиална сила и по този начин до повишаване на камерното налягане.
Техническа подготовка на MR еластографията
Принципът на еластографията съчетава три методологични етапа: (22) механично стимулиране на тъканите; записване на изображението на създадената деформация чрез ултразвукова или ЯМР техника; и изчисляване на контраста, показан на изображението, което предоставя информация за разпределението на механичните индикатори.
Механичната стимулация може да бъде статична, създадена от външно налягане или динамична, като се използват механични вълни, генерирани от акустични вибрации. Механичните вълни, чиито основни компоненти са напречни срязващи вълни, могат да бъдат индуцирани чрез фокусиран ултразвук (20) или преходни (2) или непрекъснати вибрации. Непрекъснато възбужданите напречни вълни позволяват по-добро изследване на по-дълбоките тъканни слоеве, докато поведението на преходните напречни вълни е по-близо до модела на разпространение на равнинните вълни.
В човешкото тяло напречните вълни се възбуждат в честотния диапазон от 20 до 100 Hz. В MR еластографията се използват само хармонични вибрации във времето, тъй като изобразяването често изисква многократно възбуждане и поглъщане, по време на което стационарното състояние на механичните вълни автоматично се утаява. В допълнение, използването на хармонични вибрации във времето се е оказало практично за механично стимулиране на органи на добре защитено място - мозък, сърце -.
За да се оценят вискоеластичните свойства от формата на вълните, е необходимо да се използва така наречената еластография. за решаване на обратния проблем. Уравнението на вълната е решено числено за сложния модул на срязване (G *). За точно откриване на сложни вискоеластични свойства, комплексният коефициент трябва да се определя в широк честотен диапазон. (25) Досега в многочестотната MR еластография са използвани честоти между 25 и 65 Hz. (17) Определянето на компресията и налягането в тъканите изисква запис на триизмерни вълноводи, което в момента е възможно само чрез MR еластография. (12.23)
MR еластография с висока разделителна способност
Понастоящем клиничната диагностична употреба на ЯМР еластография е ограничена до откриване на дифузни промени в свойствата на вискоеластичната тъкан. Примерите включват изследване на стадия на чернодробна фиброза (1,15,32) или изследване на невродегенеративни процеси при множествена склероза. (29,31) Представянето и регионалната интерпретация на вискоеластичните карти досега бяха ограничени поради неточни и неблагоприятни гранични условия, свързани с инверсия на вълните. Това може да бъде илюстрирано от върховете на стоящата вълна и коритата на вибриращата струна. В областта на вълновите възли има нулево отклонение, т.е.не възниква еластична деформация, така че не може да се получи еластографска информация в тези региони.