אלסטוגרפיה

אלסטוגרפיה (Elastography), היא שיטת הדמיה רפואית, הממפה את תכונות האלסטיות והנוקשות של רקמות רכות^[1] . 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^[2][3].

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^[4].

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^[1]. 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^[2]. באופן כללי, מה שמוצג למפעיל הוא תמונה של העיוותים היחסיים (מתחים), שלעיתים קרובות הם בעלי תועלת קלינית^[1].

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^[3], 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)^[5] 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^[6].

הדמיית גמישות גלי S wave (SWEI)

בהדמיית אלסטיות של גלי S wave (SWEI)^[7], 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)

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)^[8][9] 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^[10]. מחקר גדול, שבוצע במרכזי הדמיית שד רבים, הוכיח הן שחזור^[11] והן שיפור משמעותי בסיווג^[12] 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) ^{[13] [14]}. טכניקה זו משמשת בעיקר את מערכת פיברוסקאן (Fibroscan), המשמשת להערכת כבד ^[15], למשל, לאבחון שחמת הכבד^[16].

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)^[17] 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^[18]. ניתן ליישם את הטכניקה בממד אחד^[19] ושני ממדים, דבר הדורש פיתוח של סורק אולטראסאונד מהיר^[20]. פותח יישום מיוחד לאלסטוגרפיה חולפת חד-ממשית, הנקראת VCTE, להערכת הקשיחות הממוצעת של כבד המתאימה לפיברוזיס בכבד משוער על ידי ביופסיה^[21][22]. טכניקה זו מיושמת במכשיר פיברוסקאן, אשר יכול גם להעריך את פרמטר ההנחתה המבוקרת (CAP) המהווה סמן מובהק לסטאטוזיס בכבד^[23].

אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית (MRE)

תמונת MRI אנטומית של מוח (עליון) ואלסטוגרמה MRE של אותו מוח (תחתון). הנוקשות היא ב-kPa של מודול הגזירה .

אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית (MRE)^[24] 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)^[25][26]. 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^[27]. 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^[28] (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 ^[29].

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^[30].

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אלסטוגרפיה בוויקישיתוף