CHẤT TƯƠNG PHẢN SIÊU ÂM và các KỸ THUẬT PHÁT HIỆN TỔN THƯƠNG GAN NHỎ DƯỚI 3cm.
Từ Jing-Houng Wang, Chi-Sin Changchien: Contrast-Enhanced Ultrasonography in Small Liver Tumors (under 3cm), J Med Ultrasound (2008); 16(1):26-40.
Các chất tương phản siêu âm (TPSA)
Chất vi bọt với đường kính nhỏ hơn 8 µm qua được mao mạch và xung siêu âm với tần số 2MHz và áp suất âm khoảng 700kPa có thể làm vỡ vi bọt và tạo ra tín hiệu siêu âm. Bởi vậy, chất tương phản với độ bền vững qua phổi khi tiêm tĩnh mạch ngoại biên có thể được dùng trong nghiên cứu tăng cường âm.
H.1: (a) Sóng âm ngẫu nhiên. (b) Phản âm của vi bọt không tuyến tính. (c) Phổ tần số của phản âm vi bọt.
Trong số các chất tương phản siêu âm, gồm SonoVue, Levovist, Sonazoid, Optison, Definity and Imagent, 3 loại chất tương phản thường được dùng tại Âu châu, là SonoVue, Levovist, Sonazoid, Optison.
Bảng 1: Chất tương phản siêu âm và protocol tạo hình trong thì mạch máu và thì trễ.
1. Levovist (SH U 508A): Chất vi bọt Levovist chứa khí với chất bề mặt galactose/palmitic acid (của Schering, 1996). Chất vi bọt trong Levovist được bọc trong một lớp mỏng palmitic acid. Flash echo không thể quan sát được dưới độ sâu 7cm, vì áp lực âm học hạ thấp dưới ngưỡng làm vỡ vi bọt do hiện tượng giảm âm do mô. Để đảm bảo độ giảm âm là 0,6 dB/MHz/cm cường độ truyền âm phải giảm còn -10,5dB hoặc trong khoảng 420kPa ở độ sâu 7cm. Điều này gợi ra rằng cần nhiều năng lượng xuất ra để Levovist có được flash echo sâu hơn 7cm. Chỉ định chủ yếu dùng Levovist gổm các nghiên cứu ở tim, bụng (kể cả hồi lưu bàng quang niệu quản) và xuyên sọ.
2. SonoVue (chất TPSA thế hệ 2): Chất vi bọt SonoVue chứa sulfur hexafluoride với vỏ phospholipid (Bracco, Milan, Italy, 2001), là chất khí perfluoro hồ máu (blood pool perfluoro gas agent), gồm vi bọt sulfur hexafluoride được ổn định bằng vỏ phospholipid. Vi bọt này đẳng trương với plasma người, ổn định và kháng áp lực. SonoVue dùng tăng cường tưới máu khối u và tưới máu nhu mô gan bình thường. Chỉ định chủ yếu của SonoVue là tim, mạch máu lớn , tổn thương gan và vú.
3. Optison: Optison chứa octafluoropropane (perflutren) với vỏ albumin (Amersham,1998). Chỉ dùng cho tim.
Các chất TPSA gồm vi bọt chứa khí có vỏ bọc; Levovist chứa không khí, trong khi SonoVue (sulfur hexafluoride) và Optison (perflutren) chứa khí với độ hòa tan thấp (low solubility gases) để làm tăng độ bền vi bọt.
Các kỹ thuật
Siêu âm hòa âm (Harmonic imaging)
Vì có khác biệt trở âm (acoustic impedance) giữa không khí và chất lỏng, vi bọt chứa khí trong chất lỏng có thể phản hồi tín hiệu siêu âm có năng lượng đáng kể, không chỉ với tần số cơ bản từ đầu dò mà còn các hòa âm bậc cao hơn. Bằng cách dùng những đặc điểm không tuyến tính này của vi bọt, có một nghiên cứu tạo hình hòa âm về dòng chảy mao mạch được báo cáo năm 1992. Trong phương pháp này, tín hiệu được truyền đi với tần số cơ bản, nhưng lại nhận về được hòa âm bậc cao hơn. Là vì máy siêu âm truyền đi ở một tần số, nhưng nhận về gấp đôi hay gấp ba lần tần số đã truyền. Phương pháp này làm tăng cường độ phát hiện chất TPSA vi bọt. Tạo hình hòa âm giúp thấy được dòng chảy mao mạch trong mô, vốn không thể phát hiện bằng B-mode quy ước hay siêu âm Doppler màu.
Siêu âm đảo xung (Pulse inversion imaging)
Vì có giới hạn về độ ly giải do tạo hình hòa âm làm hạn chế độ rộng dải tần, siêu âm đảo xung được thiết kế nhằm cho phép cường độ thấp và không phá hủy tạo hình liên tục chất vi bọt trong cơ quan (như gan) để có hình tăng cường tương phản chất lượng cao.
Siêu âm đảo xung có khả năng cao hơn siêu âm hòa âm hoặc Doppler quy ước, cho các hình ảnh mạch máu hòa âm (harmonic angio images). Trong siêu âm đảo xung, 2 xung riêng biệt (xung bình thường và xung đảo ngược 180 độ) được truyền nhanh nối tiếp vào mô. Xung đảo là hình soi gương của xung bình thường. Phản âm từ 2 xung nối tiếp được nhận lại và tạo nên tổng của chúng. Phản âm từ mô loại bỏ từng xung theo tuyến tính, và tổng của chúng là bằng không.
H.2: Bằng cách thêm vào 2 phản âm vi bọt liên tục từ xung đảo ngược, siêu âm đảo xung loại bỏ các phản âm cơ bản mà không phải lọc.
Với phản âm có các thành phần không tuyến tính, như phản âm từ vi bọt, phản âm từ 2 xung này không đơn giản là hình soi gương. Vì bán kính vi bọt không đối xứng theo thời gian, tổng của 2 xung không phải là zero. Điều đó có nghĩa là phản âm hiện diện và chứa các thành phần hoà âm không tuyến tính của tín hiệu (bao gồm hòa âm thứ cấp). Do vậy phát hiện được tín hiệu từ vi bọt chứ không phải từ mô.
H.3: Siêu âm đảo xung xử lý tín hiệu.
Kỹ thuật chỉ số cơ học thấp (Low mechanical index [MI] technique)
Xung siêu âm với một cường độ âm học có khả năng làm vỡ vi bọt chất TPSA. Chỉ số cơ học thấp với năng lượng âm học rất thấp (như dưới 0,2) tránh làm vỡ vi bọt. Kỹ thuật tương phản chỉ số cơ học thấp giúp đánh giá tiếp sau 3 pha mạch máu khác nhau của tạo hình động bằng cách dùng chất TPSA có khí với độ hòa tan thấp. Tiêm bolus chất TPSA theo sau với 5-10mL saline . Kim tiêm dùng không nhỏ hơn 20 gauge nhằm tránh thất thoát vi bọt do tác động cơ học lúc tiêm. Quét khoảng 60-90 giây để liên tục có hình pha động mạch và pha tĩnh mạch cửa. Tưới máu vi mạch sẽ thể hiện khi chất TPSA trong mô biến mất. Thông số cài đặt của low MI là dùng tần số 3 MHz, acoustic power từ −75 đến −90 dB, và frame rate khoảng 17–20. Thời gian khảo sát mạch máu trên 3,5 phút, gồm pha động mạch 0-49 giây, pha tĩnh mạch cửa 50-179 giây và pha trễ trên 180 giây.
Kỹ thuật chỉ số cơ học cao (High MI technique)
Kỹ thuật chỉ số cơ học cao, trong đó chất vi bọt bị phá hủy có cân nhắc, có thể có ích trong phát hiện tổn thương gan khu trú và phân loại chúng. Kỹ thuật này cần khảo sát gián đoạn tổn thương trong suốt 3 pha. Hủy vi bọt bằng kỹ thuật chỉ số cơ học cao giúp phân cách mô và chất TPSA. Kỹ thuật này được gọi là tạo hình phát hiện chất TPSA (agent detection imaging, ADI). Với Doppler, ADI biểu hiện tín hiệu vi bọt với màu chồng lên hình mô thang xám. Với kỹ thuật ADI, hình ảnh phá hủy vi bọt thể hiện gan bình thường có nền sáng và tổn thương di căn thì đen không có tín hiệu. Do đó ADI làm cho CEUS rất nhạy.
Tạo hình hòa âm gián đoạn với subtraction mode
Với kỹ thuật tạo hình hòa âm thứ cấp, tạo hình hòa âm gián đoạn (flash echo) với subtraction mode dùng để đánh giá tưới máu động các tổn thương nhỏ mà Doppler thất bại vì không thể hiện được mạch máu. Kỹ thuật này tiến hành theo cách thức như sau. Máy siêu âm truyền chùm siêu âm, ví dụ ở 2,1MHz và nhận lại phản âm ở 4,2MHz và được cài đặt để tạo nên 2 sự bùng nổ năng lượng âm học cao (high MI, 1,0-1,2) khi truyền nhanh nối tiếp. Hình subtraction có được tự động bằng cách cài đặt máy subtract khung hình thứ 2 từ khung hình đầu tiên. Hình flash echo với subtraction mode có thể thiết kế tùy yêu cầu người khám. Hình năng lượng âm thấp (low acoustic power imaging) real-time (low MI, 0,2) được dùng để theo dõi trong các khoảng cách của tạo hình flash echo.
Nghiên cứu Pha mạch máu của Gan
Cấp máu động mạch gan thường bắt đầu 10-20 giây sau tiêm tĩnh mạch và mất khoảng 10-15 giây. Tiếp sau là pha tĩnh mạch cửa, thường mất khoảng 2 phút sau tiêm chất TPSA. Pha trễ cho đến khi sạch chất TPSA trong mô gan khoảng trên 15-20 phút sau tiêm Levovist và 4-6 phút sau tiêm SonoVue.
1. Pha động mạch: Chất TPSA tới gan trước tiên theo động mạch gan và cho thông tin theo mức độ và kiểu tưới máu. Các khối u nhiều máu cấp biểu hiện nhiều tưới máu trong pha này.
2. Pha tĩnh mạch cửa: Chất TPSA đi qua hệ tuần hoàn và trải khắp gan theo các nhánh cửa. Pha này mất 2 phút sau tiêm chất TPSA.
3. Pha trễ (nhu mô): Pha trễ hay pha nhu mô tiếp sau pha tĩnh mạch cửa, ở pha này chất TPSA phân bố chậm trong toàn bộ nhu mô gan. Còn nhiều bàn cãi về lúc bắt đầu pha trễ và gợi ý các cơ chế như làm đầy các xoang và hệ lưới võng nội mô/ tế bào Kupffer bắt thuốc.
Pha tĩnh mạch cửa và pha trễ cho thông tin về wash-out chất TPSA từ tổn thương đối chiếu với mô gan lành. Trong trường hợp hemangioma có thể thấy quá trình làm đầy thuốc xảy ra trong các pha này. Tăng cường trong thì tĩnh mạch cửa và thì trễ có những thông tin quan trọng về bản chất của tổn thương.
Phần lớn tổn thương ác tính là hypo-enhancing, trong khi đa số tổn thương đặc lành tính thì iso hoặc hyper-enhancing. Giới hạn của CEUS trong phân biệt tổn thương gan cũng là đối tượng của các kỹ thuật siêu âm khác, và độ nhạy giảm đi rõ trong gan giảm âm và các tổn thương ở sâu.
Bảng 2: Xu hướng mạch máu tổn thương trong khi khảo sát bằng chất tương phản siêu âm.
Và như là quy luật chung, nếu điều kiện siêu âm không tối hảo, kết quả của CEUS cũng có thể làm thất vọng.
Flash echo imaging với subtraction mode ở một bệnh nhân có 1 u HCC nhỏ =1cm đường kính. A: SA quy ước với tổn thương echo kém nhỏ (mủi tên). B: Thì động mạch của CEUS tổn thương hypervascular không thể phân biệt với nhu mô gan được tăng cường xung quanh.C: Với subtraction mode tổn thương thể hiện rõ (mủi tên). D+E: Thì tĩnh mạch cửa và thì trễ tổn thương là hypoechoic (mủi tên). F: Subtraction hình pha trễ tổn thương vẫn là hypoechoic (mủi tên).
