Meng Yin

1 Departamentul de Radiologie, Clinica Mayo, 200 First Street SW, Rochester, MN 55905, SUA

Clinica Mayo First

Jun Chen

1 Departamentul de Radiologie, Clinica Mayo, 200 First Street SW, Rochester, MN 55905, SUA

Kevin J. Glaser

1 Departamentul de Radiologie, Clinica Mayo, 200 First Street SW, Rochester, MN 55905, SUA

Jayant A. Talwalkar

2 Divizia de Gastroenterologie, Clinica Mayo, 200 First Street SW, Rochester, MN 55905, SUA

Richard L. Ehman

1 Departamentul de Radiologie, Clinica Mayo, 200 First Street SW, Rochester, MN 55905, SUA

Abstract

MR Elastography (MRE) este o tehnică bazată pe RMN pentru evaluarea cantitativă a proprietăților mecanice ale țesuturilor, pe baza propagării undelor de forfecare. Studii multiple au descris numeroase aplicații potențiale ale MRE, de la caracterizarea tumorilor la detectarea proceselor de boală difuză. Studiile au arătat că MRE poate fi implementat cu succes pentru a evalua organele abdominale. Prima aplicație clinică a MRE care este bine documentată este detectarea și caracterizarea fibrozei hepatice, care crește în mod sistematic rigiditatea țesutului hepatic. În acest rol de diagnostic, oferă o alternativă mai sigură, mai puțin costisitoare și potențial mai precisă la biopsia hepatică invazivă. Rezultatele emergente sugerează că măsurătorile rigidității ficatului și splinei pot oferi o modalitate indirectă de evaluare a hipertensiunii portale. Studiile preliminare au demonstrat că este posibil să se utilizeze MRE pentru a evalua proprietățile mecanice ale altor structuri abdominale, cum ar fi pancreasul și rinichii. Progresul tehnic constant în dezvoltarea protocoalelor practice pentru aplicarea MRE în abdomen și pelvis oferă oportunități de a explora multe alte aplicații potențiale ale acestei tehnologii emergente.

Imagistica cu elasticitate

Comparativ cu tehnicile bazate pe ultrasunete pentru imagistica cu elasticitate, tehnicile bazate pe MR oferă multe avantaje semnificative și au fost în centrul unor evoluții semnificative în ultimii ani. Măsurarea mișcării cu MR în aplicații medicale a fost motivată în mod semnificativ de dorința de cuantificare a fluxului sanguin și de imagistica sistemului vascular 4. În anii 1990, măsurarea proprietăților mecanice ale țesuturilor folosind metode MR a fost demonstrată 3, 5. Elastografia MR utilizează o secvență imagistică cu contrast de fază modificată pentru a detecta propagarea undelor de forfecare în țesutul de interes. Tehnica a fost bine documentată și poate fi implementată pe un sistem RMN convențional cu modificări minime la hardware și software.

Hardware-ul necesar pentru MRE este un sistem acustic de acționare, care este utilizat pentru a genera unde de forfecare în țesut, de obicei la frecvențe între 40 și 200 Hz. Undele acustice au fost create în țesuturile vizate folosind bobine active electromecanice 6, 7, dispozitive pasive rigide de lansare 8, 9 și pasive pneuri de tambur 10-13. Au existat, de asemenea, o serie de alți factori specifici aplicației, cum ar fi un sistem acustic de acționare pe bază de ac utilizat pentru a studia in vivo țesutul hepatic al modelelor de animale mici 14. Sistemul principal de acționare utilizat în mai multe studii implică un șofer de tambur pasiv cilindric, nemetalic, cu diametrul de 18,5 cm și înălțimea de 3 cm. Este activat cu o presiune acustică variabilă efectuată printr-un tub de plastic lung de 7,6 metri (PVC, clorură de polivinil) de la un dispozitiv audio activ aflat la distanță situat în afara camerei scanerului. Printre proiectele menționate mai sus, mecanicul pneumatic pasiv are mai multe avantaje. Poate fi aplicat cu ușurință împotriva corpului (cum ar fi împotriva pereților toracici și abdominali) în orice orientare, chiar adiacent bobinelor de imagistică, evitând în același timp probleme cu artefacte și acumulări de căldură tipice driverelor electromecanice.

MRE folosește unde de forfecare mecanice de propagare mai degrabă decât o solicitare statică ca mijloc de a studia elasticitatea țesuturilor. Acest lucru oferă un avantaj important pentru calcularea elasticității, deoarece MRE dinamic nu necesită estimarea distribuției regionale a tensiunii statice, fie în interiorul, fie la limitele țesutului. Imaginile de undă dobândite sunt procesate folosind un algoritm de inversare pentru a genera imagini cantitative care descriu rigiditatea țesutului - numite elastograme. Mulți algoritmi de inversare diferiți au fost dezvoltați pentru a procesa date de undă MRE pe baza unor ipoteze diferite despre natura propagării undei. Algoritmii de preprocesare pentru datele de undă includ desfacerea fazei, eliminarea efectelor de câmp gradient concomitente și filtrarea direcțională 21 pentru a spori acuratețea elastogramelor. Algoritmii de inversare înșiși pot fi realizați utilizând măsurători ale gradientului de fază sau al conținutului de frecvență spațială, inversiuni directe ale ecuațiilor diferențiale ale mișcării sau metode iterative care implică modele de elemente finite 22 - 25 .

De-a lungul anilor, MRE a fost dezvoltat pentru multe aplicații pentru a evalua cantitativ proprietățile viscoelastice ale diferitelor țesuturi moi, inclusiv creierul 26 - 28, sânul 29 - 32, inima 33, 34, plămânul 35, mușchiul 36, ficatul 37, splina 13, rinichi 38 și pancreas 39. Un studiu preliminar a arătat că MRE abdominală este fezabilă pentru evaluarea majorității organelor abdominale 40. Scopul acestei lucrări de revizuire este de a rezuma starea actuală a aplicațiilor MRE pentru abdomen, inclusiv capacitățile de diagnostic raportate actuale ale MRE și fezabilitatea demonstrată a studierii unor organe selectate, modele de boală și populații de pacienți.

Evaluarea MRE a fibrozei hepatice

Biopsia hepatică cu ac, analizată cu pete de țesut conjunctiv, a fost considerată mult timp „etalonul de aur” pentru detectarea și cuantificarea fibrozei hepatice. Cu toate acestea, este o procedură invazivă cu un risc inerent (rata de mortalitate 0,1

Studii pe animale