Эластография при очаговом заболевании печени

4.1 Введение

Характеристика очаговых образований печени составляет важную составляющую расходов на здравоохранение, оказывая существенное влияние на ведение пациентов как в плане здоровья, так и в плане болезни. Метастатический рак печени является наиболее часто встречающейся злокачественной опухолью печени, и пациенты с распространенным первичным раком легкого, молочной железы и толстой кишки подвергаются такому риску развития этих опухолей, что частое наблюдение за печенью является стандартной помощью в период после выявления и лечения одного из этих первичных поражений. Первичный рак печени является пятым по распространенности видом рака в мире,¹ и при его выявлении и лечении предъявляются большие требования к визуализации, поскольку визуализационное наблюдение за группами высокого риска позволяет улучшить выявление поражений, пока они еще небольшого размера и поддаются лечению. Однако к этой озабоченности по поводу выявления возможных злокачественных опухолей печени добавляется признание того, что доброкачественные опухоли печени и опухолевидные состояния печени также встречаются часто. Хотя эти доброкачественные образования могут иметь типичные признаки при базовом ультразвуковом исследовании, часто требуется их уверенная диагностика, чтобы убедиться, что их не принимают за значительное злокачественное образование, а также чтобы быть уверенным, что значительное злокачественное образование ошибочно не пропущено. Поэтому многие образования, случайно обнаруженные при ультразвуковом исследовании, дополнительно изучаются с помощью поперечного сечения с контрастированием, включая магнитно-резонансную томографию, компьютерную томографию или ультразвук.

4.2 Неинвазивная диагностика очаговых образований печени

Исторически опухоли печени диагностировались либо путем их хирургического удаления, либо биопсией. Однако за последние четыре десятилетия наметилась прогрессивная тенденция отказа от таких инвазивных процедур. Сейчас мы живем в эпоху неинвазивной диагностики опухолей печени. Это было достигнуто в основном на основе информации, полученной с использованием изображений с контрастным веществом на компьютерной томографии (КТ), магнитно-резонансной томографии (МРТ), ² и, совсем недавно, на ультразвуковом исследовании (УЗИ).³ Это работает чрезвычайно хорошо, и сегодня только небольшая часть образований печени подвергается биопсии для установления диагноза.

Важна неинвазивная оценка образований печени, поскольку часто встречаются доброкачественные и незначительные образования. Гемангиома, наиболее распространенная доброкачественная опухоль печени, например, присутствует у 20% пациентов при аутопсии.^4,5 Их часто выявляют в эпоху поперечного сечения, когда они часто обнаруживаются как случайная находка при КТ, МРТ или УЗИ, выполняемых по несвязанным причинам. Неинвазивное подтверждение их доброкачественной природы позволяет исключить их из рассмотрения при клиническом лечении и позволяет избежать ненужной болезненной биопсии и беспокойства.

4.3 Эластография для диагностики опухолей печени

Эластография, или визуализация эластичности, представляет собой новую неинвазивную технологию визуализации, которая измеряет естественную тенденцию ткани восстанавливать свой первоначальный размер и форму после воздействия деформирующей силы или стресса.^6,7 Проведение этих измерений жесткости установлено как метод оценки диффузного заболевания печени для определения степени фиброза через его прогрессирование в цирроз. Она также зарекомендовала себя как метод дифференциации твердых злокачественных опухолей молочной железы от более мягких и, скорее всего, доброкачественных. Известно, что опухоли, как правило, во много раз более жесткие, чем окружающие их ткани, независимо от органа происхождения, из-за чего их реакция на деформацию сильно различается. Таким образом, при механическом сжатии или вибрации опухоль деформируется меньше, чем окружающие ткани. Однако, если сравнить цирротическую печень, которая более жесткая, чем нормальная печень, с опухолью, разница в жесткости может быть разной. Опухоль, которая может быть твердой по сравнению с нормальной печенью, на самом деле может быть мягкой по сравнению с печенью с циррозом. Здесь мы рассматриваем применение эластографии для диагностики очаговых образований печени в любой печени и дифференциации злокачественных образований от доброкачественных.

В литературе описаны многочисленные подходы к эластографии, но три, в частности, точечная эластография сдвиговой волной (p-SWE), двумерная эластография сдвиговой волной (2D-SWE) и эластография деформации (SE), считаются лучшими для этого применения. Эти различные типы эластографии применяются по-разному, и реакция тканей на них различается, хотя сходная научная основа является общей для всех.

4.3.1 Эластография сдвиговой волной

Временная эластография

Временная эластография (ТЭ), продаваемая как FibroScan (Echosens, Экс-ан-Прованс, Франция), выполняется с помощью ультразвукового преобразователя на конце вибрирующего поршня, который производит вибрацию низкой амплитуды и частоты. Датчик помещается вслепую (поскольку нет визуального подтверждения местоположения измерения) на поверхность кожи, и создаваемая поперечная волна передается через кожу в печень на глубину около 6 см. Скорость возвратного импульса пропорциональна жесткости ткани, при этом более высокие скорости указывают на более жесткую ткань. Такое слепое распространение импульса, по-видимому, подходит для оценки состояния всего крупного органа, такого как печень, а также может показывать измерения жесткости пальпируемых образований, таких как те, что встречаются в молочной железе. Однако образование в печени, как правило, не пальпируется, поскольку оно находится глубоко за реберным краем, что делает ТЭ неприемлемым для данного применения.

Точечная эластография сдвиговой волной

В точечной эластографии сдвиговой волной используются силовые импульсы акустического излучения (ARFI), новейший метод эластографии в США, недавно внедренный в обычном ультразвуковом аппарате (Acuson S2000, Siemens Medical Solutions, Маунтин-Вью, Калифорния), а совсем недавно также в Philips EPIQ (Philips, Ботель, Вашингтон). Она отличается от ТЭ, при которой к поверхности органа прикладывается давление вручную для создания упругой сдвиговой волны. При ARFI в интересующей области зондом генерируется импульс акустического излучения во время визуализации в режиме B в реальном времени. Как и при TE, более высокие скорости поперечной волны характерны для более жестких тканей. ARFI использует высокоэнергетические сфокусированные акустические импульсы короткой длительности (<1 мс) для возбуждения ткани в интересующей области, и эти импульсы смещают мягкие ткани на расстояние от 1 до 20 мкм. Эти смещения приводят к распространению поперечных волн от области возбуждения, которые распространяются перпендикулярно акустическому толкающему импульсу и обнаруживаются с помощью ультразвуковых отслеживающих лучей. Скорость распространения поперечных волн измеряется в метрах в секунду, и на дисплее отображается фиксированная область интереса и ее расположение в исследуемой ткани в оттенках серого ( рис. 4.1). Измерения в метрах в секунду производятся путем размещения прямоугольника области интереса (ROI) фиксированного размера внутри ткани под прямым контролем ( рис. 4.2).

Рис. 4.1 Метод силового импульсного акустического излучения (ARFI) для эластографии поперечными волнами (SWE). Измерение скорости сдвиговой волны в пределах ROI (длинная стрелка) гипоэхогенного очагового образования печени (короткая стрелка) с лежащим в основе ожирением печени у 29-летней женщины. Это образование подтверждается как гемангиома при ультразвуковом исследовании с контрастированием. V_s = скорость поперечной волны. Глубина указывает расстояние от кожи до центра опухоли.

Рис. 4.2 Точечная эластография печени сдвиговой волной и очаговое образование печени. Пациент — 41-летний мужчина с циррозом печени, связанным с вирусом гепатита В, и известной почечно–клеточной карциномой почки. (a) Исходное ультразвуковое исследование показывает цирроз печени и асцит. При необычном образовании обнаруживается высокоэхогенный ободок и некротический или кистозный очаг. (b) показано измерение ARFI от сплошного края, V_s 1,09 м / с. (c) Измерение на аналогичной глубине в печени показывает аномально высокий результат, соответствующий известному циррозу. Образование мягче, чем при циррозе печени. Образование представляет собой гепатоцеллюлярную карциному, подтвержденную биопсией.

Двумерная эластография сдвиговой волной

Двумерная эластография сдвиговыми волнами (Aixplorer, Supersonic Imagine, Экс-ан-Прованс, Франция) — это еще одна усовершенствованная эластографическая система, которая выполняет эластографию при прямой визуализации, также используя ARFI для генерации импульса, но показывая скорость сдвиговых волн при их распространении по ткани и создавая карту сдвиговых волн с цветовой кодировкой, на которой могут быть расположены интересующие области после замораживания изображения ( рис. 4.3). Разные цвета соответствуют разной жесткости ткани, подобно диапазону шкалы в цветовом допплерографическом исследовании, и это полезно для определения местоположения в цветовой рамке области интереса, размер которой также можно изменять. SWE также имеет шкалу, очень похожую на доплеровскую шкалу, которую можно регулировать в большую или меньшую сторону, чтобы помочь идентифицировать более жесткие участки в цветном поле. SWE измеряется в метрах в секунду или килопаскалях.

Рис. 4.3 Двумерная эластография сдвиговой волной и ультразвуковое исследование с контрастированием очагового образования печени. Пациентка — бессимптомная молодая женщина со случайным обнаружением выпуклого разрастания в кончике правой доли, показанного на изображениях длинной оси (a) и поперечного сечения (b). (c) показана эластограмма центральной части опухоли, где имеется красный сигнал, указывающий на жесткую ткань и, вероятно, рубец. (d, e, f) приведены изображения из CEU, которые демонстрируют классические признаки очаговой узловой гиперплазии. (d) — изображение MIP (проекция максимальной интенсивности) в артериальной фазе, показывающее звездчатую васкуляризацию. (e) На пике повышения АД (артериальная фаза) наблюдается равномерная гиперваскуляризация. (f) Отсроченное изображение через 5 минут показывает, что опухоль продолжает увеличиваться.

4.3.2 Эластография деформации

Тензоэластография (SE) описывает метод, при котором на ткань накладывается внешняя компрессия и сравниваются УЗИ-изображения до и после компрессии. Области с наименьшей деформацией являются наиболее жесткими, в то время как мягкие ткани демонстрируют наибольшую деформацию. Этот метод ограничен в применении, связанном с печенью, поскольку наружную компрессию трудно применить к органу, расположенному глубже реберного края. Креативные исследователи, однако, использовали изменения, возникающие при таких маневрах, как нормальное или усиленное дыхание, а также изменения, вторичные по отношению к сердечной пульсации, в качестве источников компрессии ( рис. 4.4). Эластография деформации также субъективна и не позволяет объективно измерить жесткость тканей. Кроме того, она предоставляет только относительную информацию о жесткости двух тканей в поле зрения ( рис. 4.5).

Рис. 4.4 Эластография деформации (SE) очагового образования печени. (a) Исходная аксиальная сонограмма в оттенках серого у молодой женщины с бессимптомным течением показывает два очаговых эхогенных образования внутри нормально выглядящей печени. (b) SE выполняется для наибольшей массы при наблюдении за печенью во время нормального спокойного дыхания. Большая масса выглядит синей (жесткой) по сравнению с более мягкой печенью (красной / зеленой). (c) Аналогично, меньшее по размеру эхогенное образование имеет синий цвет внутри окружающей его более мягкой красно-зеленой печени. При ультразвуковом исследовании с контрастированием доказано, что это гемангиомы.

Рис. 4.5 Тензоэластография очагового образования печени, отображенного черно-белым цветом. Поскольку этот метод показывает только жесткость массы по отношению к печени, черно-белое отображение является оптимальным, поскольку абсолютные значения не отображаются. Эта масса представляет собой мягкое жировое отложение внутри более жесткой печени.

4.3.3 Краткое описание

Очевидно, что только p-SWE и 2D-SWE могут непосредственно визуализировать очаговое образование печени, чтобы обеспечить соответствующую локализацию для адекватного расчета жесткости. Дополнительным положительным преимуществом обоих методов является выполнение стандартного полного ультразвукового исследования печени (УЗИ) во время определения жесткости массы печени. Таким образом, эластография может стать компонентом тщательного УЗИ печени, которое также включает визуализацию в режиме B в оттенках серого и цветную допплерографию. Воспроизводимость результатов эластографии очаговых образований печени, как правило, возможна при условии, что эти образования хорошо видны при рутинном УЗИ и находятся в подходящем положении для опроса. Однако также требуется остановка дыхания, и, хотя время проведения составляет всего 3 секунды, у некоторых пациентов это невозможно.

4.4 Значение эластографии при оценке очагового заболевания печени: каковы доказательства?

Хотя в настоящее время имеется множество превосходных публикаций об использовании эластографии при оценке диффузных заболеваний печени, публикаций о ее использовании при оценке очаговых заболеваний печени остается мало, и общепринятое мнение во всем мире о ее использовании для этой цели в настоящее время не определено. Чой и соавторы⁸ оценили жесткость опухоли с помощью ARFI у 51 пациента с 60 очаговыми поражениями печени, которые включали 17 гемангиом, 25 гепатоцеллюлярных карцином (HCC), 15 метастазов и 3 холангиокарциномы. Поражения были разделены на три группы: I группа состояла из метастатических опухолей печени и холангиокарцином; II группа состояла из HCC; и III группа состояла из гемангиом. Между тремя группами не было статистических различий в отношении жесткости опухоли, как видно на изображениях эластографии сдвиговой волной на основе ARFI (p > 0.05). Хотя они пришли к выводу, что путем измерения скорости сдвиговой волны стало возможным количественное определение жесткости и был продемонстрирован потенциал для дифференциации злокачественных опухолей печени от гемангиом печени, очевидно, что в их исследовании наблюдалось большое совпадение между группами, и с практической точки зрения не очевидно, как действительно возможна дифференциация гемангиомы от злокачественной опухоли печени.

Улучшенное определение границ опухолей с помощью методов SWE, генерируемых ARFI, также описано Choi et al.⁸, а также Fahey et al.⁹ Эти последние исследователи описывают, что в очень небольшой группе пациентов со злокачественными новообразованиями брюшной полости, которым была проведена биопсия под контролем УЗИ, включая только 7 печени, средний контраст при подозрении на HCC на изображениях В режиме B составлял 2,9 дБ (диапазон: 1,5-4,2) по сравнению с 7,5 дБ (диапазон: 3,1-11,9) на изображениях ARFI, при этом все HCC выглядели более совместимыми, чем региональные цирротическая паренхима печени. Средний контраст для метастазов на изображениях в режиме B составлял 3,1 дБ (диапазон 1,2–5,2) по сравнению с 9,3 дБ (диапазон 5,7–13,9) на изображениях ARFI, при этом все образования казались менее податливыми, чем регионарная неирротическая паренхима печени. В упрощенном виде их небольшое исследование показало, что метастазы были самой твердой тканью, печень находилась посередине, а ГХК были относительно мягкими.

До начала работы с эластографией для характеристики очаговых образований печени в нашем собственном учреждении мы предположили, что злокачественные опухоли печени будут твердыми и их будет легко отличить от доброкачественных опухолей печени, которые, как мы ожидали, будут более мягкими. Однако, по нашему собственному опыту и опыту других, это не очевидный случай легкой дифференциации. В нашем собственном опубликованном исследовании оценки 105 образований SWE с помощью ARFI у 89 пациентов, у ¹⁰ было выявлено 28 HCC, 13 метастазов, 35 гемангиом, 15 очаговых узловых гиперплазий (FNH), 8 очаговых жировых отложений, 4 очаговых жировых отложения и 2 аденомы. Успешные измерения жесткости массы были возможны в подавляющем большинстве опухолей. Анализ рабочих характеристик приемника (ROC) был проведен для выбора оптимального значения порога, чтобы показать точность SWE, генерируемого ARFI, для отделения доброкачественных опухолей печени от злокачественных ( рис. 4.6).

Рис. 4.6 (а) Диаграммы рассеяния значений ARFI для всех масс печени. Длинная горизонтальная полоса представляет собой среднее значение, а короткие горизонтальные полосы заключают стандартное отклонение. (Воспроизведено с разрешения Ю. Х., Уилсона-старшего. Новые неинвазивные ультразвуковые методы: могут ли они предсказать цирроз печени? Ультразвуковое исследование Q; 28:5-11.) (b) Сравнение кривых рабочих характеристик приемника для значений ARFI при дифференцировке злокачественных образований печени от доброкачественных, ГЦК от доброкачественных образований печени и метастазов от доброкачественных опухолей с площадью под кривой 0,744, 0,720 и 0,796 соответственно.

Хотя мы показали статистически значимые различия в значении ARFI для доброкачественных (1,73 м / с, стандартное отклонение [SD] 0,78 м / с) и злокачественных опухолей печени (2,57 м / с, SD 1,01 м / с), площадь под кривой ROC составила 0,744, что свидетельствует лишь о достаточной точности (54). Для дифференциации злокачественных образований от доброкачественных чувствительность, специфичность, положительная прогностическая ценность (PPV) и отрицательная прогностическая ценность (NPV) были 68% (28/41), 69% (44/64), 58% (28/48), и 77% (44/57) соответственно, когда в качестве порогового значения было выбрано 1,9 м/с, что отражает широкий разброс значений ARFI при каждом диагнозе. Для дифференцировки метастазов от доброкачественных образований чувствительность, специфичность, PPV и NPV составили 69% (9/13), 89% (57/64), 56% (9/16), и 93% (57/61) соответственно, когда в качестве порогового значения было выбрано 2,72 м/с. Таким образом, мы пришли к выводу, что, хотя измерения ARFI могут быть полезны для дифференциации доброкачественных образований от метастазов, в частности, измерения ARFI сами по себе не позволяют дифференцировать доброкачественные и злокачественные образования из-за различий в жесткости всех типов образований ( рис. 4.7).

Рис. 4.7 Диаграммы рассеяния значений ARFI для доброкачественных и злокачественных образований печени, гепатоцеллюлярных карцином (HCC) и метастазов. Длинная горизонтальная полоса показывает среднее значение, а две короткие горизонтальные полосы показывают стандартное отклонение. (Воспроизведено с разрешения Ю. Х., Уилсона-старшего. Новые неинвазивные ультразвуковые методы: могут ли они предсказать цирроз печени? Ультразвуковое исследование Q; 28:5-11.)

Кроме того, по нашему собственному опыту, существуют различия не только в измерениях жесткости между опухолями с одинаковым диагнозом, но и в измерениях жесткости в пределах одного очага. Неудивительно, что такая вариабельность определения жесткости в пределах массы легче и чаще выявляется при больших массах, поскольку большее количество ROI может быть надежно размещено на большом пространстве. Хотя это региональное изменение в пределах одного образования было нашим впечатлением в нашем первоначальном исследовании,¹⁰ это не было показано достаточно хорошо для включения в наши данные. Цветная карта на 2D-SWE, показывающая изменения жесткости по всему участку, возможно, более убедительна, чем числовые значения, показанные на сканировании ARFI. Например, центральный рубец при ФНХ будет более жестким, чем остальная часть поражения ( рис. 4.3), как и центральный склероз гемангиомы и зона некроза злокачественной опухоли.

4.5 Заключение

Наши выводы подтверждаются личным общением с нашими патологоанатомами и нашим собственным опытом. Например, небольшая гемангиома классически представляет собой мягкую и поддающуюся сжатию опухоль. Однако по мере роста этих опухолей они подвержены различным изменениям, включая тромбоз, склероз, гиалинизацию, кальцификацию и редко массивную кистозную дегенерацию, все из которых могут изменять жесткость образования, в целом делая опухоль более твердой.¹¹ Сопутствующие изменения сосудистой сети этих атипичных опухолей на CEUS или других изображениях также отражают эти дегенеративные изменения, часто демонстрируя большие нерасширенные компоненты опухоли, которые часто требуют биопсии для постановки правильного диагноза. Эти атипичные гемангиомы часто не диагностируются с помощью традиционной визуализации с контрастированием и требуют биопсии. Их нетипичные особенности, несомненно, приведут к большим различиям в показаниях эластографии. Аналогично, гепатоцеллюлярная карцинома может подвергаться некрозу, в результате чего более мягкие участки солидной опухоли становятся более мягкими, а неизбежные рубцы, обнаруживаемые при очаговой узловой гиперплазии, могут быть крошечными или большими и по-разному влиять на жесткость опухоли.

Наши результаты по эластографической характеристике очаговых образований печени, аналогичные результатам других, ^8,9,12, по-видимому, отличаются от результатов, полученных в других органах, таких как грудь, простата, ¹³ и поджелудочная железа,^14,15 где увеличение жесткости, по-видимому, сильно коррелирует со злокачественным исходом. Эта значительная разница в жесткости множественных опухолей печени с одинаковой гистологией, несомненно, будет в центре внимания будущих исследований.