Новый критерий оценки объектов различной жесткости при эластометрии сдвиговой волной — модуль разности жесткости объекта и окружающей среды
Ультразвуковая эластография сдвиговой волной — современный метод, который на основании измерения скорости сдвиговой волны позволяет измерить жесткость мягких биологических тканей в произвольной точке (точечная эластография) или построить двухмерное цветовое изображение с последующим точечным измерением жесткости (двухмерная эластография) и, следовательно, провести сравнение жесткости объекта со средой или между объектами.
Цель исследования — разработать новый критерий сравнительной оценки объектов различной жесткости при эластометрии сдвиговой волной — модуль разности жесткости объекта и окружающей среды.
Материалы и методы. Линейными датчиками коммерческих ультразвуковых сканеров Aixplorer (SuperSonic Imagine, Франция), Acuson S2000 (Siemens, Германия) и акустической системы Verasonics с открытой архитектурой (Verasonics Inc., США) по разработанной авторами технологии построения двухмерной цветовой эластограммы выполняли точечную и двухмерную эластографию сдвиговой волной для определения показателей жесткости очаговых включений и их сопоставления между собой с помощью нового критерия сравнительной эластометрической оценки — модуля разности жесткости объекта и окружающей среды. Сначала это проводили на калиброванном фантоме Elasticity QA Phantom, model 049 (Computerized Imaging Reference Systems Company, США), с известной жесткостью различных включений, затем — на некалиброванном фантоме BP1901 (Blue Phantom, США) с включениями неизвестной жесткости. Сравнение полученных данных позволило определить влияние субъективных факторов на результаты измерений.
Результаты. Для определения жесткости очагов и сравнения значений между собой с учетом жесткости окружающей среды предложено использовать новый критерий сравнительной оценки — модуль разности жесткости очага и окружающей среды, который количественно характеризует отличие этих показателей. Установлено, что по данному критерию в экспериментах на фантомах все три ультразвуковых сканера имеют высокую и сопоставимую между собой точность оценки жесткости включений внутри однородной среды. При двухмерной эластографии сдвиговой волной выявлено влияние на результаты эластометрии размера контрольного объема и корректности настройки цветовой шкалы, особенно в неоднородных объектах, и предложены методические приемы для снижения субъективных факторов.
Заключение. Исследование показало возможность использования модуля разности жесткости объекта и окружающей среды в качестве нового критерия сравнительной оценки объектов при эластометрии сдвиговой волной с учетом жесткости окружающей среды. Для снижения операторозависимости необходимо учитывать как способ реализации эластометрии (точечную или двухмерную цветовую эластографию), так и ряд других методических особенностей.
- Sarvazyan A.P., Rudenko O.V., Swanson S.D., Fowlkes J.B., Emelianov S.Y. Shear wave elasticity imaging: a new ultrasonic technology of medical diagnostics. Ultrasound Med Biol 1998; 24(9): 1419–1435, https://doi.org/10.1016/s0301-5629(98)00110-0.
- Sarvazyan A.P., Rudenko O.V., Fatemi M. Acoustic radiation force: a review of four mechanisms for biomedical applications. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control 2021; 68(11): 3261–3269, https://doi.org/10.1109/tuffc.2021.3112505.
- Shiina T., Nightingale K.R., Palmeri M.L., Hall T.J., Bamber J.C., Barr R.G., Castera L., Choi B.I., Chou Y.H., Cosgrove D., Dietrich C.F., Ding H., Amy D., Farrokh A., Ferraioli G., Filice C., Friedrich-Rust M., Nakashima K., Schafer F., Sporea I., Suzuki S., Wilson S., Kudo M. WFUMB guidelines and recommendations for clinical use of ultrasound elastography: part 1: basic principles and terminology. Ultrasound Med Biol 2015; 41(5): 1126–1147, https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2015.03.009.
- Митьков В.В., Митькова М.Д. Ультразвуковая эластография сдвиговой волной. Ультразвуковая и функциональная диагностика 2015; 2: 94–108.
- Руденко О.В., Сафонов Д.В., Демин И.Ю., Рыхтик П.И., Андреев В.Г., Гурбатов С.Н., Романов С.В. Глава 1. Основы эластографии сдвиговой волной: теория и физический эксперимент. В кн.: Эластография сдвиговой волны: анализ клинических примеров. Под. ред. А.В. Борсукова. Смоленск: Смоленская городская типография; 2017; c. 8–41.
- Dietrich C.F., Bamber J., Berzigotti A., Bota S., Cantisani V., Castera L., Cosgrove D., Ferraioli G., Friedrich-Rust M., Gilja O.H., Goertz R.S., Karlas T., de Knegt R., de Ledinghen V., Piscaglia F., Procopet B., Saftoiu A., Sidhu P.S., Sporea I., Thiele M. EFSUMB guidelines and recommendations on the clinical use of liver ultrasound elastography, update 2017 (long version). Ultraschall Med 2017; 38(4): e16–e47, https://doi.org/10.1055/s-0043-103952.
- Safonov D.V., Rykhtik P.I., Shatokhina I.V., Romanov S.V., Gurbatov S.N., Demin I.Yu. Shear wave elastography: comparing the accuracy of ultrasound scanners using calibrated phantoms in experiment. Sovremennye tehnologii v medicine 2017; 9(4): 51, https://doi.org/10.17691/stm2017.9.4.06.
- Кульберг Н.С., Осипов Л.В., Усанов М.С. Сравнительный анализ технологий ультразвуковой эластографии с использованием эластографического фантома. Радиология – Практика 2016; 56(2): 6–23.
- Khalitov R.S., Gurbatov S.N., Demin I.Y. The use of the Verasonics ultrasound system to measure shear wave velocities in CIRS phantoms. Phys Wave Phenom 2016; 24(1): 73–76, https://doi.org/10.3103/s1541308x16010143.
- Yu Y., Xiao Y., Cheng J., Chiu B. Breast lesion classification based on supersonic shear-wave elastography and automated lesion segmentation from B-mode ultrasound images. Comput Biol Med 2018; 93: 31–46, https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2017.12.006.
- Chamming’s F., Hangard C., Gennisson J.L., Reinhold C., Fournier L.S. Diagnostic accuracy of four levels of manual compression applied in supersonic shear wave elastography of the breast. Acad Radiol 2021; 28(4): 481–486, https://doi.org/10.1016/j.acra.2020.03.012.
