Еластографія МР живота

Мен Інь

1 відділення радіології, клініка Майо, 200 First Street SW, Рочестер, штат Міннесота 55905, США

еластографія

Джун Чень

1 відділення радіології, клініка Майо, 200 First Street SW, Рочестер, штат Міннесота 55905, США

Кевін Дж. Глейзер

1 відділення радіології, клініка Майо, 200 First Street SW, Рочестер, штат Міннесота 55905, США

Джаянт А. Талвалькар

2 Відділ гастроентерології, клініка Майо, 200 First Street SW, Рочестер, MN 55905, США

Річард Л. Еман

1 відділення радіології, клініка Майо, 200 First Street SW, Рочестер, штат Міннесота 55905, США

Анотація

МР-еластографія (MRE) - це методика МРТ для кількісної оцінки механічних властивостей тканин на основі розповсюдження зсувних хвиль. У багатьох дослідженнях було описано багато можливих застосувань МРЕ, починаючи від характеристики пухлин і виявляючи дифузні процеси хвороби. Дослідження показали, що MRE можна успішно застосовувати для оцінки органів черевної порожнини. Першим клінічним застосуванням MRE, яке має бути добре задокументоване, є виявлення та характеристика фіброзу печінки, який систематично підвищує жорсткість тканини печінки. У цій діагностичній ролі пропонується більш безпечна, дешевша та потенційно більш точна альтернатива інвазивній біопсії печінки. Нові результати свідчать про те, що вимірювання жорсткості печінки та селезінки може забезпечити непрямий спосіб оцінки портальної гіпертензії. Попередні дослідження продемонстрували, що можна використовувати MRE для оцінки механічних властивостей інших черевних структур, таких як підшлункова залоза та нирки. Постійний технічний прогрес у розробці практичних протоколів застосування МРЕ в області живота та тазу надає можливості для вивчення багатьох інших потенційних застосувань цієї нової технології.

Еластичність візуалізації

Порівняно з методами візуалізації еластичності на основі ультразвуку, методи на основі МР пропонують багато значних переваг і були предметом значних розробок за останні кілька років. Вимірювання руху за допомогою МР у медичних цілях суттєво мотивоване прагненням до кількісного визначення кровотоку та візуалізації судинної системи 4. У 1990-х роках було продемонстровано вимірювання механічних властивостей тканин методами МР 3, 5. МР-еластографія використовує модифіковану послідовність візуалізації фазово-контрастного зображення для виявлення поширюваних зсувних хвиль у тканині, що представляє інтерес. Методика добре задокументована і може бути впроваджена на звичайній системі МРТ з мінімальними змінами в апаратному та програмному забезпеченні.

Апаратне забезпечення, необхідне для MRE, - це акустична система керування, яка використовується для генерації зсувних хвиль у тканині, як правило, на частотах від 40 до 200 Гц. Акустичні хвилі були створені в цільових тканинах за допомогою активних електромеханічних звукових котушок 6, 7, пасивних жорстких стрижневих драйверів 8, 9 і пасивних пневматичних драйверів барабана 10 - 13. Існує також ряд інших специфічних драйверів, таких як акустична система голкових механізмів, що використовується для вивчення тканин печінки моделей дрібних тварин in vivo 14. Основна рушійна система, яка використовувалась у кількох дослідженнях, включає циліндричну, неметалеву пасивну барабанну машину, діаметром 18,5 см та висотою 3 см. Він активується з різним акустичним тиском, який проводиться через пластикову трубку довжиною 7,6 метра (ПВХ, полівінілхлорид) від віддаленого активного аудіопристрою, розташованого поза приміщенням сканера. Серед вищезазначених конструкцій пасивний пневматичний драйвер має ряд переваг. Його можна легко нанести на тіло (наприклад, на грудну та черевну стінки) у будь-якій орієнтації, навіть поруч із котушками зображення, уникаючи проблем з артефактами та накопиченням тепла, типових для електромеханічних водіїв.

MRE використовує поширювані механічні хвилі зсуву, а не статичне напруження як засіб для дослідження еластичності тканин. Це забезпечує важливу перевагу для розрахунку еластичності, оскільки динамічний MRE не вимагає оцінки регіонального розподілу статичного напруження всередині або на кордонах тканини. Отримані хвильові зображення обробляються за допомогою алгоритму інверсії для створення кількісних зображень, що зображують жорсткість тканини - так звані еластограми. Багато різних алгоритмів інверсії розроблено для обробки даних хвилі MRE на основі різних припущень про природу поширення хвилі. Алгоритми попередньої обробки даних хвиль включають розгортання фаз, видалення супутніх ефектів градієнтного поля та спрямовану фільтрацію 21 для підвищення точності еластограм. Самі алгоритми інверсії можуть бути виконані з використанням мір фазового градієнта або просторового вмісту частоти, прямих інверсій диференціальних рівнянь руху або ітераційних методів із залученням моделей скінченних елементів 22 - 25 .

Протягом багатьох років MRE був розроблений для багатьох застосувань для кількісної оцінки в'язкопружних властивостей різних м'яких тканин, включаючи мозок 26 - 28, груди 29 - 32, серце 33, 34, легені 35, м'язи 36, печінку 37, селезінку 13, нирки 38 та підшлункова залоза 39. Попереднє дослідження показало, що МРЕ черевної порожнини можливо для оцінки більшості органів черевної порожнини 40. Метою даної оглядової роботи є узагальнення поточного стану застосувань MRE для черевної порожнини, включаючи поточні дані про діагностичні можливості MRE та продемонстровану можливість вивчення окремих органів, моделей захворювань та популяцій пацієнтів.

MRE Оцінка фіброзу печінки

Голкова біопсія печінки, яка аналізується на плямах сполучної тканини, здавна вважалася «золотим стандартом» для виявлення та кількісної оцінки фіброзу печінки. Однак це інвазивна процедура з певним ризиком (рівень смертності 0,1

Дослідження на тваринах