SIÊU ÂM ĐÀN HỒI TRONG NIỆU KHOA

.

SIÊU ÂM ĐÀN HỒI TRONG NIỆU KHOA

NGUYỄN THIỆN HÙNG- PHAN THANH HẢI, TRUNG TÂM Y KHOA MEDIC HOÀ HẢO, Thành phố Hồ Chí Minh

Siêu âm vốn có vai trò quan trọng trong chẩn đoán bệnh niệu khoa cấp và mạn tính như cơn đau quặn thận, xoắn tinh hoàn, chấn thương thận, hoặc dùng theo dõi hồi lưu bàng quang niệu quản, đánh giá vô sinh, đo thể tích nước tiểu tồn lưu và phát hiện ung thư. Tuy nhiên có một số mặt siêu âm có độ chính xác chưa đủ tin cậy và phải được CT và MRI xác nhận.

Khám siêu âm không tốn kém chi phí và thời gian nhiều, không ảnh hưởng tia xạ và theo lệ [routine] do bác sĩ và lịch khám lâm sàng. Với công nghệ mới như siêu âm với chất cản âm hay siêu âm đàn hồi, các ứng dụng siêu âm càng được mở rộng.

Bài này nhằm đề cập khái quát về siêu âm đàn hồi và vài ứng dụng tại thành phố HCM từ 2004 đến nay.

ÁP DỤNG SIÊU ÂM ĐÀN HỒI TẠI TP HỒ CHÍ MINH:

Trên thị trường thành phố hiện có các máy siêu âm để phân tích định tính và định lượng độ căng mô (tissue strain), độ cứng (stiffness). Phân làm 2 loại chính:  tĩnh [static]  và động [dynamic].

*static= với nguồn kích thích cơ học trực tiếp: compression elastography hay strain imaging, như máy Philips, GE, Hitachi với Hitachi Real-Time Tissue Elastography (HiRTE).

*dynamic= với lực bức xạ (radiation force) gây ra đàn hồi thoáng qua [transient elastography].

- Transient elastography (như Fibroscan®)
- Supersonic Shear Imaging : với sóng biến dạng [shear wave] (như Supersonic Imagine Aixplorer)

 - ARFI imaging: với xung lực bức xạ âm [Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI)] như Acuson Siemens S2000

Siêu âm đàn hồi phản ánh độ cứng của tổn thương, cách khám như siêu âm thường quy với đầu dò siêu âm có tích hợp kỹ thuật đàn hồi. Đã có nhiều bằng chứng trong y văn cho thấy siêu âm đàn hồi làm giảm việc sinh thiết không cần thiết, tăng cường chẩn đoán chính xác các bệnh lý u vú và gan.

Trung tâm Y khoa Medic Hoà Hảo hiện đang sử dụng máy FibroScan (FS), máy Supersonic Imagine (supersonic shear imaging, SSI) và  máy Acuson S2000 (ARFI) cho các loại bệnh lý tuyến vú, tuyến giáp, theo dõi xơ hoá gan, bệnh lý cơ khớp, phần mềm và da.

Trong Niệu khoa, có các lĩnh vực có đóng góp của siêu âm đàn hồi là  nốt tinh hoàn, u thận, tiền liệt tuyến và theo dõi thải ghép thận.

1/ TINH HOÀN: 

Với real-time elastography của máy Hitachi, Goddi và cs đã phân biệt các nốt và giả nốt (nodular/pseudonodular) của tinh hoàn bằng phần mềm cho điểm SC từ 1-5. Một báo cáo gồm 144 tổn thương của 88 tinh hoàn cho thấy 93,7% nốt lành tính có complete elastic pattern SC 1; 92,9% nốt   lành tính nhỏ hơn 5mm và 100% tổn thương giả nốt cũng có SC 1; trong khi 87,5% nốt ác tính có SC 4-5 (cứng). RTE giúp phân biệt nốt lành tính và ác tính tốt hơn; có độ nhạy=87,5%, độ đặc hiệu=98,2% và độ chính xác là 95,8% khi phân biệt nốt tinh hoàn lành tính và ác tính. Tuy nhiên RTE ít có liên quan với những tổn thương lớn.

2/ TIỀN LIỆT TUYẾN= Siêu âm đàn hồi qua ngã trực tràng

• Real–time Sonoelastography của máy Hitachi
• Shear Wave Elastography của máy Supersonic Imaging

 Máy Aixplorer’s ShearWave  Elastography với đầu dò transrectal  dễ phát hiện các nhân tiền liệt tuyến. Bản đồ đàn hồi mã hoá màu định lượng độ cứng tiền liệt tuyến hiển thị real–time và chỉ cần ấn 1 nút. Bản đồ giúp định vị và phân biệt sự mất đồng dạng của tuyến tiền liệt và theo dõi sau điều trị mà không phụ thuộc người khám và có tính lập lại. Ngoài ra có thể sinh thiết dựa vào cùng lúc hình B-mode và hình đàn hồi, làm tăng độ chính xác của sinh thiết.

3/ BỆNH THẬN MẠN (CKD) và GHÉP THẬN

Số bệnh nhân bệnh thận mạn (chronic kidney disease, CKD) và tiếp sau đó là bệnh lý thận giai đoạn cuối (end-stage renal disease, ESRD), gia tăng và không được đánh giá đúng mức. Bệnh thận giai đoạn cuối tăng nhiều trong thập niên qua do các yếu tố tiên phát như cao huyết áp, tiểu đường, tăng lipid máu, béo phì hay nghiện thuốc lá.

Supersonic Shear Imaging (SSI) được chứng minh có khả năng theo dõi định lượng xơ hóa thận (kidney fibrosis) trên chuột và sau đó, được áp dụng trên người. Có các nghiên cứu với đầu dò cong và bản đồ đàn hồi nhày (viscoelastic properties) của thận người ghép ở cơ thể sống và đối chiếu với sinh thiết.
Một nghiên cứu theo dõi trong 8 tuần trên nhóm 50 chuột bị làm xơ hóa vi cầu thận (glomerulosclerosis) bằng L-Name nhằm khảo sát độ chính xác của kỹ thuật. Bản đồ đàn hồi định lượng của vỏ thận được thực hiện với đầu dò linear 8 MHz. Còn trên thận người ghép, bản đồ đàn hồi định lượng của vỏ thận được thực hiện với đầu dò cong 2,5MHz.

Kết quả trên động vật cho thấy có sự gia tăng độ đàn hồi vỏ thận từ 9-25kPa. Kết quả được đối chiếu với mô học như tiểu đạm và/hoặc định lượng xơ hóa với 3 màu.
Trên thận người ghép có 3 nhóm được khảo sát: nhóm chứng, nhóm đối tượng thận ghép không hoạt động sớm và nhóm thận ghép không hoạt động muộn. Kết quả thu thập được ở 49 bệnh nhân với bản đồ đàn hồi ở sâu 8cm và rộng 10cm cho thấy độ đàn hồi thay đổi giữa các nhóm, tăng từ 9 đến 50kPa. Đối chiếu với mô học đạt được sự thống nhất về các dấu hiệu xơ hóa và độ đàn hồi. Như vậy, độ đàn hồi có liên quan với xơ hóa thận.

Vì hầu hết diễn tiến xơ hóa thận là do bệnh viêm thận mạn, việc xác định không xâm lấn và theo dõi diễn tiến này hẵn sẽ làm thay đổi dự hậu bệnh lý thận, nếu như bệnh nhân được áp dụng các điều trị trúng đích (targeted therapies).

Với siêu âm đàn hồi  ARFI của máy ACUSON S2000, gồm 2 kỹ thuật là  VTQ (Virtual Touch Tissue Quantification : đo định lượng tốc độ sóng biến dạng trong vùng khảo sát ROI, tốc độ đàn hồi SWV [shear wave velocity] càng lớn mô thận ghép càng cứng do fibrosis) và VTI  (Virtual Touch Tissue Imaging, định tính độ cứng tương đối vùng ROI, tổn thương tối hơn [darker] mô xung quanh thì càng cứng hơn mô xung quanh). Với giá trị cut-off của vận tốc đàn hồi VTQ chủ mô thận của thải ghép ở phần dưới (chỗ sinh thiết) SWV=2,81m/s, độ nhạy là 75% và độ đặc hiệu là 64,7%, ROC=0,78 với p=0,004 (Jeong Yeon Cho, 2010).

Kỹ thuật siêu âm đàn hồi  ARFI có vai trò tiên lượng không xâm lấn trong bệnh thận thải ghép thận mạn tính (chronic allograft nephropathy, CAN) do xơ hóa mô kẽ và teo ống thận (interstitial fibrosis and tubular atrophy) và theo dõi diễn tiến của xơ hoá mô kẽ và teo ống thận.

  
4/ U THẬN:

Dùng siêu âm đàn hồi ARFI để phân biệt carcinôm tế bào thận[renal cell carcinoma, RCC] với u AML [angiomyolipoma], Jeong Yeon Cho (2010), giả định RCC, đặc biệt là clear cell type, cứng hơn chủ mô thận và u AML. Ở 18 ca u thận nhỏ dưới 5 cm ở 16 bệnh nhân, với VTI chỉ số ratio of gray scales của khối u với vỏ thận (T/KG) và với VTQ, chỉ số ratio of SWVs của khối u với vỏ thận (T/KSWV) đều khác biệt.

Tóm lại, siêu âm đàn hồi mô, cả định tính--như với static elastography--hoặc bằng cách sử dụng phương pháp dynamic để tracking (theo dõi) sóng biến dạng, là kỹ thuật đàn hồi phong phú và phát triển nhanh, hứa hẹn cải thiện chẩn đoán cho nhiều bệnh lý trong lĩnh vực niệu khoa và các chuyên khoa khác. Tuy nhiên do còn non trẻ, kỹ thuật siêu âm đàn hồi cần được cân nhắc khi áp dụng, thận trọng khi đọc kết quả để tránh những cạm bẫy do kinh nghiệm còn ít.

Chú thích:

1. Shear Wave:  sóng biến dạng, còn gọi là sóng ngang, là một biến dạng đàn hồi thẳng góc với hướng chuyển động của sóng.
Compression Wave:  sóng đè nén, còn gọi là sóng dọc, là một đè nén vào môi trường.
2. Lực bức xạ âm (acoustic radiation force)  là kết quả từ momentum transfer (chuyển đổi động lượng) từ sóng siêu âm lan truyền đến mô. Có các phương thức áp dụng lực bức xạ âm: tĩnh (static), thoáng qua (transient), hoặc có tính hoà âm (harmonically).
3. Elasticity Imaging Methods: Ngoài kích thích cơ học là chuyển động mô sinh lý (mạch đập), nếu=
    - dùng nguồn rung động (vibration) từ ngoài để tạo sóng biến dạng trong mô= sonoelasticity.
    - dùng nguồn nén tĩnh bên ngoài (external static compression) để kích thích cơ học = strain imaging.
    - thuận tiện hơn 2 cách từ ngoài đã kể ở trên, dùng lực bức xạ âm (Sugimoto đề xuất đầu tiên, 1990) kết hợp trực tiếp trong mô = shear wave elasticity imaging (Sarvazyan và cs, Nightingale và cs, Bercoff và cs., Fink và cs).
4. Young's modulus= giá trị tuyệt đối đàn hồi Young, mô tả  biến dạng theo chiều dọc với áp lực dọc.
5. Shear modulus= liên quan với biến dạng theo chiều ngang và được liên hệ với truyền sóng biến dạng trong môi trường đồng nhất đẳng hướng (isotropic homogeneous media).
6. Bulk modulus=của độ đàn hồi mô tả thay đổi thể tích của vật chất do kích thích từ ngoài.

Tài liệu tham khảo chính:
1. Éric Bavu, Jean-Luc Gennisson, Mathieu Couade, Jeremy Bercoff, Vincent Mallet, Mathias Fink, Anne Badel , AnaÏs Vallet-Pichard, Bertrand Nalpas, Mickaël Tanter, Stanislas Pol: Noninvasive In Vivo Liver Fibrosis Evaluation Using Supersonic Shear Imaging: A Clinical Study on 113 Hepatitis C Virus Patients, Ultrasound in Medicine and Biology, Volume 37, Issue 9 , Pages 1361-1373, September 2011.
2. Stanislav Emelianov: Ultrasound Elasticity Imaging, University of Texas.
3. Josef Jaros: Ultrasound Elastography, University of Kuopio, Finland.
4. Andy Milkowski : Elasticity reaching Clinical Maturity, Siemens.
5. Mark L. Palmeri - Kathryn R. Nightingale: Acoustic Radiation Force-Based Elasticity Imaging Methods, Interface Focus (2011).
6. K J Parker, M M Doyley and D J Rubens: Imaging the elastic properties of tissue: the 20 year perspective, Phys. Med. Biol. 56 (2011).
7. Peter NT Wells, Hai Dong Liang: Medical Ultrasonic: Imaging of Soft Tissue Strain and Elasticity, J.R.Soc. Interface 16 June 2011.

8. Jeong Yeon Cho: Clinical values & feasibility of ARFI elastography in  assessment of transplanted kidney , Department of Radiology, Seoul National University Hospital

9.   K.F. Stock, B.S. Klein, M.T. Vo Cong, C. Regenbogen, S. Kemmner, M. Büttner, S. Wagenpfeil, E. Matevossian, L. Renders, U. Heemann, C. Küchle, ARFI-based tissue elasticity quantification and kidney graft dysfunction: First clinical experiences, Clinical Hemorheology and Microcirculation, Volume 49, Number 1-4 / 2011.

10. Brian S. Garra, Ultrasound Elasticity Imaging,  © Applied Radiology,4-2011

Carotid Artery Stiffness Using Ultrasound Radiofrequency Data Technology

Evaluation of Carotid Artery Stiffness in Obese Children Using Ultrasound Radiofrequency Data Technology

Ye Jin,  Yaqing Chen, Qingya Tang, Mingbo Xue, Wenying Li, and Jun Jiang

 

Abstract

Objectives—The goals of this study were to investigate the difference in carotid arterial stiffness in obese children compared to healthy children and to study the correlation between carotid arterial stiffness parameters and obesity using ultrasound (US) radiofrequency (RF) data technology.

Methods—Carotid artery stiffness parameters, including the compliance coefficient, stiffness index, and pulse wave velocity, were evaluated in 71 obese patients and 47 healthy controls with US RF data technology. In addition, all participants were evaluated for fat thickness in the paraumbilical abdominal wall and fatty liver using abdominal US.

Results—Compared to the control group, the blood pressure (BP), body mass index (BMI), fat thickness in the paraumbilical abdominal wall, presence of fatty liver, and carotid stiffness parameters (stiffness index and pulse wave velocity) were significantly higher in the obese group, whereas the compliance coefficient was significantly lower in the obese group. Furthermore, the pulse wave velocity was weakly positively correlated with the BMI, systolic BP, diastolic BP, and paraumbilical abdominal wall fat thickness, whereas the compliance coefficient was weakly negatively correlated with the systolic BP, BMI, and paraumbilical abdominal wall fat thickness. The presence of a fatty liver was moderately positively correlated with the BMI and weakly positively correlated with the pulse wave velocity.

Conclusions—Ultrasound RF data technology may be a sensitive noninvasive method that can be used to accurately and quantitatively detect the difference in carotid artery stiffness in obese children compared to healthy children. The detection of carotid functional abnormalities and nonalcoholic fatty liver disease in obese children should allow early therapeutic intervention, which may prevent or delay the development of atherosclerosis in adulthood.

 ___________________________

Ultrasound Examinations of the Common Carotid Artery

With the participants in the supine position, the bilateral carotid arteries were scanned from the top to down in the long axis. For longitudinal 2-dimensional US images of the carotid artery, the near and far arterial walls were displayed as two echogenic lines, and the adventitia and intima were separated by the hypoechoic media. The inner most layer (intima) was isoechoic, continuous, and linear. The far arterial wall appeared as a hyperechoic structure. Carotid artery stiffness was measured at the common carotid artery bifurcation level in the long-axis view. The examination site was selected 1.0 cm below the carotid sinus edge. The width of the probe objective frame was set at 1.4 to 1.5 cm.

The position and height of the probe frame were adjusted to adapt the carotid artery to the middle of the frame. The probe beam direction was adjusted to ensure that the sound beam was vertical to the anterior and posterior arterial walls to clearly show the intima and media in the anterior and posterior walls. During the examinations, the participants were asked to hold their breath just before the start of the RF data scan. This scan detects the distension wave, intended as the change in the diameter of the vessel during a cardiac cycle. The difference between the systolic and diastolic diameter values is hereby the distension, and it is the fundamental parameter measured by the quality arterial stiffness software. The wall-tracking feature was active during the scan (Figure 1; see the orange lines across the vessel wall and the green lines associated with wall distension on pulsing). The real distension represented by the green line movements was “amplified,” giving a fast estimation for the user regarding the vessel’s elastic properties and allowing adequate detection (green lines should be as continuous as possible). The distension waveform represented by the movement of the blue lines was displayed at the bottom of the image. The waveform height provided relative information on the shape to ensure that the scan was continuous without artifacts. The premium elaboration capabilities of the MyLab Gold platform allows very fast frame rate acquisition (≈480 Hz), which allows detection without any ambiguity for wall velocities up to 30 m/s (well above the normal 10 m/s). When the instrument displayed6 continuous and stable values (an SD of the measurement ≤20 μm), the image was fixed and stored immediately. The distension value (systolic – diastolic) was determined during each cardiac cycle, and the software calculated the average value of 6 cardiac cycles.

After the 3 BP measurements had been taken, the average of both systolic and diastolic BPs were calculated and entered manually into the quality arterial stiffness vascular calculation software. The average distension value and the brachial systolic and diastolic BPs were used by the software to generate the carotid stiffness parameters, assuming that the arterial pressure at the level of the brachial artery was the same as that at the level of the carotid artery.

The carotid stiffness parameters were presented in the worksheet report (Figure 2). The mean of 3 measurements along with the maximum value were included in the final report.