SHEAR WAVE DISPERSION IMAGING for Liver Viscosity

TẠO HÌNH  ĐÀN HỒI PHÂN TÁN SÓNG BIẾN DẠNG [SHEAR WAVE DISPERSION IMAGING] CHO ĐỘ NHỚT GAN [LIVER VISCOSITY], Katsutoshi Sugimoto,  Canon Visions Magazine 30, pp 38-41, 2018.

Độ nhớt  khi dùng để đánh giá tích mỡ gan [fat deposition] và những thay đổi viêm hoại tử [necroinfammatory change] hiệu quả hơn độ đàn hồi mô.

Trong thực nghiệm trên chuột, dựa vào histopathology, với mô hình viêm, viscosity nhiều hơn elasticity;

 còn trong mô hình fibrosis, elasticity nhiều hơn viscosity.

Như đã biết, kỹ thuật đo đàn hồi mô SWE giúp đo định lượng và  biểu diễn độ đàn hồi mô trong thời gian thực. Y văn cho thấy SWE là kỹ thuật đánh gía hóa xơ [fibrosis] gan nhanh và hiệu quả, nhưng còn có giới hạn ở trường hợp gan viêm hay thấm mỡ.

Lý do SWE còn bị giới hạn là vì đặc tính nhớt đã cản trở thuật tóan định tính đàn hồi gan. Thật ra, mô gan có đặc tính đàn hồi nhớt và việc truyền sóng biến dạng tùy thuộc vào cả độ đàn hồi và độ nhớt. 
Đã được báo cáo rằng viêm gan cấp, gan thấm mỡ không do rượu (NAFLD) và viêm gan mỡ không do rượu (NASH) đều làm tăng độ nhớt gan, làm ảnh hưởng việc đánh giá độ cứng gan. 
Thêm nữa định lượng chính xác gan cứng cùng gan thấm mỡ và gan viêm còn là thách thức. Phát  hiện và điều trị sớm viêm gan cấp và tần suất cao của gan thấm mỡ cho phép đảo ngược tiến trình thoái hóa này. Do vậy cần sớm tiêu chí hóa phát hiện độ nhớt gan vào trong chẩn đoán.

Shear Wave Dispersion Imaging [SWD], tạo hình đàn hồi phân tán sóng biến dạng là kỹ thuật mới của dòng máy Aplio-i-series để đánh giá sự phân tán sóng biến dạng có liên quan đến đặc tính nhớt trong bệnh lý gan lan tỏa. Một bản đồ phân tán giúp quan sát được dispersion slope [khoảng dốc phân tán], là thông số trực tiếp của độ nhớt. Giá trị khoảng dốc phân tán với đơn vị (m/s/kHz) và độ lệch chuẩn được hiển thị. 

Ở SWE quad view mode (Fig.1), tốc độ sóng biến dạng hay tốc độ đàn hồi (Speed Map, Elascity Map), shear wave arrival time contour (Propagation Map), thang xám, và bản đồ phân tán (Dispersion Map) được hiển thị cùng lúc.

Nguyên lý của Shear Wave Dispersion Imaging

Gan có đàn hồi nhớt và tốc độ sóng biến dạng tùy thuộc vào cả độ đàn hồi và độ nhớt. Ở  vật liệu đàn hồi nhớt mô phỏng, độ nhớt (PA-s) như là ống nhún [damper, van giảm chấn động xoắn] và độ đàn hồi như một lò xo nhún [spring]. Độ nhớt  đo  sự chống lại với chuyển động nhấp tỉa tương đối, như cái ống nhún, mô chuyển động dưới biến dạng dần dần hơn là  biến dạng đột ngột. Độ đàn hồi đo được  khả năng mô chống lại biến dạng và trở lại trạng thái cũ. Như chuỗi lò xo co lại dưới áp lực và bung ra khi mất đè ép. Có 2 mẫu đàn hồi nhớt : model Maxwell, là một spring và một damper nối nhau trong một chuỗi; và model Voigt là một string và một damper nối song song.

Giống như SWE, để đánh giá độ nhớt, SWD đo sóng biến dạng lan truyền tạo ra trong mô bị biến dạng do một xung đẩy. Trong thuật toán định lượng SWE (kPa) hiện tại, đặc tính nhớt bị bỏ qua. Trong một ví dụ đo độ đàn hồi với model Voigt, mô gan được đánh giá đàn hồi hoàn toàn, bởi độ đàn hồi biến dạng được tính khi bỏ qua độ nhớt. Do liên hệ với độ đàn hồi biến dạng Young’s modulus E, độ đàn hồi E (kPa) có thể đo được từ tốc độ lan truyền sóng biến dạng (Fig 3).

Thật ra, mô gan có đặc tính đàn hồi nhớt. Bệnh mạn tính như viêm gan hay viêm gan mỡ được xem như làm tăng độ nhớt gan. Trong mô đàn hồi nhớt, tốc độ sóng biến dạng trải qua sự phân tán tần số [frequency dispersion], từ đó làm giảm tốc độ sóng biến dạng, cs tùy thuộc vào tần số sóng biến dạng của nó, f. Tương quan giữa tốc độ sóng biến dạng và tần số biến dạng quan sát được trong model Voigt, có nghĩa là  tốc độ sóng biến dạng được đánh dấu ngược lại tần số của nó với độ đàn hồi biến dạng khác và độ nhớt biến dạng (Fig 4). Trong mô đàn hồi hoàn toàn, tốc độ sóng biến dạng không đổi đối với tần số sóng biến dạng. Tuy nhiên, trong mô đàn hồi nhớt, tốc độ sóng biến dạng lại rất phụ thuộc vào tần số. Ở một độ đàn hồi cố định, với độ nhớt biến dạng gia tăng, khoảng dốc sẽ tăng, như vậy khoảng dốc cho thấy mức độ (degree) của tần số phân tán (Fig 5). Phân tán và độ nhớt có tương quan dương tính. 

SWD là kỹ thuật mới để thấy sự phân tán (slope). Chú ý SWD không đo độ nhớt trực tiếp,nhưng có lợi thế định lượng được sự phân tán, vốn là thông số liên quan trực tiếp đến độ nhớt.

Bản đồ Phân tán sóng biến dạng  [Shear Wave  Dispersion Map] cho thấy khoảng dốc phân tán, giúp đánh giá độ nhớt của gan. Giống như SWE, một xung đẩy làm mô gan biến dạng tạo nên sóng biến dạng. Dời chỗ mỗi điểm data (A hoặc B trong Fig 6) được phát hiện, thông tin thời gian và biên độ dời chỗ  được thu thập. Bằng cách sử dụng thuật toán FFT, tín hiệu sóng biến dạng được chuyển đổi thành phức hợp tần số sóng biến dạng.
Tần số sóng biến dạng có được tạo thành trục x cho việc tính khoảng dốc phân tán. Tốc độ sóng biến dạng được tính cho mỗi tần số dựa trên dời chỗ tương đối giữa các điểm data.
Tốc độ sóng biến dạng tính ở mỗi tần số được đánh dấu trên trục y. Độ dốc của tốc độ sóng biến dạng có được là trị giá của độ phân  tán tính bằng đơn vị m/s/kHz, diễn tả tốc độ sóng biến dạng đối với tần số sóng biến dạng. Trị giá độ phân tán chồng lên hình B-mode và tạo nên bản đồ phân tán. Đặt vùng ROI lên bản đồ phân tán sóng biến dạng sẽ tính được khoảng dốc phân tán và đánh giá được độ nhớt gan.

ĐÁNH GIÁ  LÂM SÀNG, pp 40-41, visions-magazine-issue-30

Kết luận 

Kết quả thực nghiệm lâm sàng với SWD, độ đàn hồi elasticity là thông số hiệu quả cho đánh giá hoá xơ gan, trong khi ở thấm mỡ gan và tình trạng viêm gan hoại tử là thông số độ nhớt viscosity.

SWD, tạo hình đàn hồi phân tán sóng biến dạng, là kỹ thuật tạo hình mới giúp đánh giá độ nhớt có tiềm năng cho lâm sàng bệnh lý gan.