Elastografia SWE w ocenie stopnia włóknienia wątroby.

 

Cennik Badań i Konsultacji       Kontakt       Elastografia wątroby

Elastografia SWE w ocenie stopnia włóknienia wątroby.

Elastography SWE in assessment of liver fibrosis.

 

Zaleska-Dorobisz Urszula, Pawluś Aleksander,Kucharska Marta, Inglot Marcin.

Department of General and Pediatric Radiology, Medical University of Wrocław, Poland

 

1. Włóknienie wątroby

Długotrwałe, przewlekłe choroby wątroby prowadzą do postępującego włóknienia narządu i rozwoju marskości wątroby. Do najczęstszych przyczyn włóknienia wątroby należą: przewlekłe zakażenie HCV, przewlekłe zakażenie HBV, autoimmunologiczne zapalenie wątroby oraz alkoholowe i toksyczne uszkodzenie wątroby. Włóknienie wątroby jest odpowiedzią organizmu na długotrwałe działanie czynnika uszkadzającego komórki wątrobowe [1, 4]. Główną rolę w tym procesie odgrywają komórki gwiaździste wątroby, które zaczynają wytwarzać nadmierną ilość bliznowatej tkanki łącznej, co prowadzi do postępującego włóknienia macierzy pozakomórkowej, a następnie utraty łączności hepatocytów z naczyniami krwionośnymi i kanalikami żółciowymi [1, 4]. W marskości wątroby dochodzi do całkowitego zatarcia prawidłowej budowy histologicznej wątroby. Zraziki wątrobowe zostają zastąpione przez guzki regeneracyjne. Obumarłe hepatocyty zastępowane są przez tkankę włóknistą, co prowadzi dochodzi do upośledzonej komunikacji pozostałych komórek z naczyniami krwionośnymi i drogami żółciowymi. Stopniowo dochodzi niewydolności narządu, i klinicznych objawów marskości wątroby.

Proces włóknienia wątroby prowadzący do rozwoju niewydolności narządu przebiega z różną dynamiką u poszczególnych pacjentów. Szybkość progresji włóknienia zależy od wielu czynników. Obecnie uważa się, że za szybszy postęp choroby odpowiedzialne mogą być schorzenia współistniejące np. cukrzyca, jak również wiek, płeć męska, otyłość, nadużywanie alkoholu [9].

Cennik Badań i Konsultacji       Kontakt       Elastografia wątroby

2 Ocena włóknienia wątroby

Ocena stopnia włóknienia wątroby i monitorowanie procesu leczenia jest niezwykle ważne z klinicznego punktu widzenia. Obecnie za „złoty standard” w ocenie zaawansowania włóknienia wątroby uważa się biopsję wątroby [4]. Jest to jednak metoda inwazyjna, obarczona ryzykiem wystąpienia poważnych, zagrażających życiu powikłań (około 1%). Ponadto biopsja wiąże się z dużym stresem dla pacjenta, dolegliwościami bólowymi, koniecznością hospitalizacji, a także wysokimi kosztami samej procedury. Powszechnie znany jest również fakt występowania trudności w ocenie materiału biopsyjnego prowadzących nieraz do znacznych niezgodności opisów wykonanych przez dwóch różnych patologów, co może być wynikiem pobrania zbyt małej ilość materiału do badania [23].

W celu diagnostyki procesu włóknienia wątroby opracowano kilka klasyfikacji wykorzystywanych do oceny włóknienia w materiale biopsyjnym [10, 13].

Do najbardziej znanych należy skala METAVIR, Ishaka, Kondell’a. Najpowszechniej stosowana jest skala METAVIR. W skali tej wyróżnia się 5 stopni nasilenia włóknienia F 0-4, gdzie 0 oznacza brak włóknienia, 1 i 2 umiarkowane włóknienie, 3 i 4 zaawansowane włóknienie i marskość [13].

Dzięki coraz większej wiedzy na temat patomechanizmu włóknienia a także dzięki stałemu postępowi techniki możliwe stało się opracowanie nowoczesnych, bezinwazyjnych sposobów oceny włóknienia wątroby. Należą do nich metody biochemiczne oraz elastograficzne.

 

2.1 Biochemiczne metody oceny włóknienia wątroby

Metody biochemiczne oceny włóknienia wykorzystują fakt zachwiania wzajemnych proporcji pomiędzy różnymi markerami występującymi w surowicy. Wśród testów biochemicznych do najczęściej wykorzystywanych należy Fibrotest [21]. Fibrotest jest opatentowanym testem diagnostycznym opartym na analizie 5 wybranych parametrów surowicy [22]. Wynik badania przedstawiany jest w liczbach od 0 do 1, gdzie 0 oznacza brak włóknienia, a 1 stopień 4 włóknienia wg skali METAVIR [11]. Zaletą testów biochemicznych jest łatwość ich przeprowadzenia, bezbolesność, powtarzalność wyników, obiektywność. Do wad należy zaliczyć możliwość wpływu na badane parametry surowicy czynników nie mających związku z włóknieniem wątroby, do których należy zaliczyć między innymi zażywane leki, czy choroby współistniejące [25].

 

2.2 Elastografia w ocenie włóknienia wątroby

Do drugiej grupy nieinwazyjnych sposobów oceny wątroby należy elastografia [20]. Jest to względnie nowa metoda diagnostyczna służącą do określenia sprężystości (twardości) tkanek. Istota badania opiera się na spostrzeżeniu, że patologiczne zmiany w tkankach są twarde, mało elastyczne – za przykłady mogą służyć nowotwory piersi czy prostaty, dość często objawiające się jako twarde zmiany guzkowe [15, 17]. Co więcej uważa się, że żaden parametr fizyczny tkanki nie zmienia się tak bardzo pod wpływem patologii, jak elastyczność [16].

Po raz pierwszy termin „elastografia” został użyty na początku lat 90 zeszłego stulecia przez Ophira i wsp. [18]. Od tego momentu do użytku klinicznego wprowadzono wiele różnych technik elastrograficznych [24].

W warunkach klinicznych stosuje się głównie elastografię sprzężoną z ultrasonografią – sonoelastografię. Do dziś powstało wiele sposobów na określenie elastyczności tkanki przy pomocy fal ultradźwiękowych, lecz dla uproszczenia można je podzielić na dwie grupy metod – statyczne i dynamiczne [8, 27].

Elastografia statyczna, najbardziej rozpowszechniona, polega na uzyskaniu informacji o właściwościach sprężystości tkanki na podstawie wielokrotnych, powtarzanych, niewielkich ucisków głowicą usg badanej tkanki (preferowane odkształcenie tkanki rzędu 1-2%) [25, 20]. Aparat analizuje odkształcenia tkanek w badanym obszarze i podaje wynik w postaci kolorowej mapy nałożonej na obraz B-mode [25]. Powtarzalność i wiarygodność badania elastografii statycznej są w znacznym stopniu zależne od badającego. Zbyt silny ucisk lub wykonany pod niewłaściwym kątem może w znacznym stopniu wypaczyć wynik badania [15]. Najważniejszym ograniczeniem elastografii statycznej wydaje się być jednak jej jakościowy charakter. Oznacza to, że informacje o właściwościach mechanicznych tkanek są dostarczane jedynie jako względne oznaczenie kolorem – ocena sprężystości „podejrzewanego” obszaru w otoczeniu zdrowej, niezmienionej tkanki [15]. Opracowane są skale wzorcowe, stopniujące ryzyko zmiany złośliwej na podstawie rozkładu kolorów w obrębie zmiany, na przykład skala Tsukuba dla zmian ogniskowych piersi [14]. Podjęto próbę implementacji w systemach statycznych tzw. elastografii półjakościowej. Polega ona na objęciu dwóch obszarów badanej tkanki – zmiany podejrzanej i tkanki zdrowej, bramką ROI (Region of Interest). Komputer liczy stosunek względnej twardości tkanki patologicznej do względnej twardości zmiany i podaje wartość liczbową jako współczynnik, tzw. Strain Ratio. Obecnie podejmowane są próby określenia czy i jakie wartości Strain Ratio mogą być uznane za szczególnie podejrzane dla różnych zmian w różnych tkankach [28, 5]. W najbliższych latach spodziewać się możemy dalszego rozwoju elastografii statycznej. Już teraz dostępne są nowe aplikacje podejmujące próbę bardziej ilościowego opisu tkanki poprzez analizę rozkładu kolorów za pomocą tzw. histogramu [26].

Elastografia dynamiczna określa właściwości sprężyste tkanek na podstawie prędkości propagacji fal poprzecznych przechodzących przez te tkanki. Metoda ta bazuje na fakcie, że prędkość fal wzrasta w ośrodku o większej twardości, spoistości [3]. Sposoby wzbudzania fal poprzecznych i sposoby ich oceny różnią się dość znacznie w zależności od metody, jednak wszystkie techniki elastografii dynamicznej łączy jedna niesłychanie ważna implikacja kliniczna – jest to elastografia ilościowa [20]. Ma to szczególne znaczenie w ocenie takich patologii, jak włóknienie wątroby, gdzie zmiany są rozlane, obejmujące cały narząd, gdzie nie ma możliwości odnalezienie obszaru referencyjnego, jakim w przypadku elastografii statycznej jest fragment zdrowego miąższu. W ocenie włóknienia wątroby najczęściej stosowanymi metodami są Transient Elastography (TE), Acoustic Radiation Force Impuls (ARFI) i Shear Wave Elastography (SWE) [19, 6, 20].

Cennik Badań i Konsultacji       Kontakt       Elastografia wątroby

2.2.1 Badanie FibroScan – Transient Elastography (TE)

TE, dostępne komercyjnie jako Fibroscan, wykorzystuje zewnętrzny generator wibracji o niskiej częstotliwości do wzbudzenia fali poprzecznej. Następnie propagacja tej fali jest śledzona za pomocą metod ultrasonograficznych [24]. Badanie polega najczęściej na dziesięciokrotnym zmierzeniu sprężystości wątroby (wartość podawana w kPa) i wyciągnięciu średniej wartości z tych pomiarów [20]. Wiarygodność wyników Fibroscanu została potwierdzona wielokrotnie w licznych badaniach, jednak trzeba pamiętać o pewnych ograniczeniach i wadach tej metody. Pomiary odbywają się bez kontroli wizualnej badanego fragmentu narządu, nie ma możliwości oceny narządów jamy brzusznej pod kątem morfologicznym oraz występują znaczne utrudnienia w badaniu osób otyłych i z wodobrzuszem[20].

2.2.2 Elastografia ARFI

ARFI do uzyskania fali poprzecznej wykorzystuje zogniskowaną wiązkę ultradźwięków [24]. Zastosowana technika pozwala uzyskać falę poprzeczną precyzyjnie zlokalizowaną w określonym miejscu [24]. Aparat poddaje analizie propagację tej fali i podaje wynik w m/s [12]. ARFI jest obecnie zintegrowane z konwencjonalnymi systemami usg [20], co umożliwia jednoczasową ocenę morfologiczną badanego obszaru. Podstawowymi ograniczeniami tej techniki są względnie mała bramka ROI o niemożliwej do zmianie powierzchni, brak informacji o odchyleniu standardowym z obszaru pomiaru oraz tendencja do nagrzewania się głowicy utrudniająca badanie głębiej położonych obszarów [20].

Cennik Badań i Konsultacji       Kontakt       Elastografia wątroby

2.2.3 Elastografia SWE

Istota działania SWE polega na generowaniu kilku fal poprzecznych na różnych głębokościach, które interferując ze sobą tworzą falę poprzeczną o kształcie zbliżonym do stożka. Ocena propagacji takiej fali wymaga niezwykle szybkiej akwizycji danych przez głowicę ultrasonograficzną, która musi być w stanie zarejestrować co najmniej 5000 klatek/s [24, 20]. Wyniki pomiarów aparat podaje w m/s lub kPa,. Unikalną cechą jest możliwość kodowanie kolorem całego obszaru ROI [20]. SWE, podobnie jak ARFI, umożliwia jednoczasową ocenę morfologii badanego narządu i jego właściwości sprężystych [20]. Obydwa aparaty posiadają opcję Color i Power Doppler a także Doppler tkankowy co pozawala ocenić unaczynienie narządów, zmian ogniskowych, a także zmierzyć prędkości przepływu krwi w układzie wrotnym. Konsekwencją tak szybkiej akwizycji danych jest uniezależnienie wyniku badania od mimowolnych ruchów pacjenta lub lekarza [20]. Badanie wykonywane jest w pozycji leżącej na plecach, z rękami maksymalnie odwiedzonymi. Głowicę przykłada się w prawe dolne przestrzenie międzyżebrowe, opierając ją o brzegi żeber. W takcie badania wykonuje się kilka pomiarów w kilku różnych miejscach prawego płata wątroby. Z uzyskanych wyników wyliczana jest wartość średnia sztywności wątroby wyrażona w kPa, która następnie przeliczana jest na skalę METAVIR z wykorzystaniem ustalonych punktów odcięcia.

 

Stopień włóknienia według METAVIR Sztywność wątroby kPa
F0 do 6,5
F1 od 6,5
F2 od 9,1
F3 od 10,8
F4 od 13,3

Tabela 1. Wartości punktów odcięcia dla poszczególnych stopni skali Metavir – Elastografia SWE. [Bavu E et al. Noninvasive in vivo liver fibrosis evaluation using supersonic shear imaging: a clinical study on 113 hepatitis C virus patients. UMB 2011 Sep;37(9):1361-73. ]

 

Dostępne publikacje potwierdzają wysoką skuteczność i specyficzność SWE w ocenie stopnia włóknienia wątroby. W badaniu przeprowadzonym przez Ferraioli i wsp. oceniano zgodność elastografii SWE i badania FibroScan (TE) w ocenie włóknienia u pacjentów zakażonych HCV w odniesieniu do biopsji jako złotego standardu [27]. W badaniu uczestniczyło 121 pacjentów przewlekle zakażonych HCV u których wykonano biopsję wątroby, badanie FibroScan oraz elastografię SWE. Analiza statystyczna uzyskanych wyników wykazała wzrost sztywności wątroby wraz ze wzrostem włóknienia, co potwierdza wysoką zgodność obu metod elastograficznych z wynikami biopsji wątroby. W przypadku znacznego włóknienia >=F2 wykazano większą zgodność elastografii SWE niż TE. Możliwość podglądu ultrasonograficznego w czasie rzeczywistym, w przypadku elastgorafii SWE, pozwala wybrać optymalne miejsce wykonania pomiarów, co przekłada się na większą wiarygodność wyników. Bavu i wsp. przeprowadzili badanie z udziałem 113 pacjentów u których wykonano elastografię SWE, badanie FibroSacan, badanie surowiczych markerów włóknienia wątroby oraz, u części pacjentów, biopsję wątroby [28]. Analiza statystyczna uzyskanych wyników potwierdziła wysoką zgodność pomiędzy nasileniem włóknienia wątroby a elastycznością tkanki mierzoną przy pomocy metod elastograficznych – SWE i TE. Wykazano, że elastografia SWE jest łatwą i wiarygodną metodą bezinwazyjnej oceny włóknienia wątroby. W analizie przeprowadzonej przez Poynarda i wsp. porównano skuteczność i użyteczność elastografii SWE w ocenie włóknienia w porównaniu do badań FibroTest (FT) i FibroScan (TE). Ocenie poddano wyniki uzyskane u 422 pacjentów. Potwierdzono wysoką skuteczność elastografii SWE w rozpoznawaniu marskości wątroby. W przypadku pacjentów z wodobrzuszem skuteczność elastografii SWE była większa niż badania FibroScan i nieznacznie mniejsza niż FibroTest.

 

Cennik Badań i Konsultacji       Kontakt       Elastografia wątroby

 

Bibliografia

1. Bataller R, Brenner DA. Liver fibrosis. J Clin Invest 2005; 115: 209-218

2. Bavu E, Gennisson JL, Couade M, Bercoff J, Mallet V, Fink M, Badel A, Vallet-Pichard A, Nalpas B, Tanter M, Pol S. Noninvasive in vivo liver fibrosis evaluation using supersonic shear imaging: a clinical study on 113 hepatitis C virus patients. Ultrasound Med Biol. 2011 Sep;37(9):1361-73. doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2011.05.016. Epub 2011 Jul 20.

3. Bhatia, K. S., Tong, C. S., Cho, C. C., Yuen, E. H., Lee, Y. Y., & Ahuja, A. T. (2012). Shear wave elastography of thyroid nodules in routine clinical practice: preliminary observations and utility for detecting malignancy. European Radiology, 22(11), 2397-2406.

4. Błazik E., Durlik M,. Mechanizmy włóknienia wątroby i metody ich oceny. Medical Science Review – Hepatologia 2010; 10 25-29

5. Carneiro-Pla D. Ultrasound elastography in the evaluation of thyroid nodules for thyroid cancer. Curr Opin Oncol. 2013 Jan;25(1):1-5.

6. Cosgrove D, Piscaglia F, Bamber J, Bojunga J, Correas JM, Gilja OH, Klauser AS, Sporea I, Calliada F, Cantisani V, D’Onofrio M, Drakonaki EE, Fink M, Friedrich-Rust M, Fromageau J, Havre RF, Jenssen C, Ohlinger R, Săftoiu A, Schaefer F, Dietrich CF; EFSUMB. EFSUMB guidelines and recommendations on the clinical use of ultrasound elastography. Part 2: Clinical applications. Ultraschall Med. 2013 Jun;34(3):238-53.

7. Ferraioli G, Tinelli C, Dal Bello B, Zicchetti M, Filice G, Filice C; Liver Fibrosis Study Group. Accuracy of real-time shear wave elastography for assessing liver fibrosis in chronic hepatitis C: a pilot study. Hepatology. 2012 Dec;56(6):2125-33. doi: 10.1002/hep.25936. Epub 2012 Aug 31.

8. Gennisson, J. L., Deffieux, T., Fink, M., & Tanter, M. (2013). Ultrasound elastography: Principles and techniques. Diagnostic and interventional imaging.

9. Ghany MG, Kleiner DE, Alter H, Doo E, Khokar F, Promrat K, Herion D, Park Y, Liang TJ, Hoofnagle JH. Progression of fibrosis in chronic hepatitis C. Gastroenterology 2003, 124: 97–104.

10. Giacomo Germani, M.D., Prodromos Hytiroglou, M.D., Anastasia Fotiadu, M.D., Andrew K. Burroughs, F.Med.Sci., Amar P. Dhillon, M.D. Assessment of Fibrosis and Cirrhosis in Liver Biopsies. Semin Liver Dis. 2011;31(1):82-90.

11. Halfon P., Munteanu M, Poynard T. FibroTest-ActiTest as a non-invasive marker of liver fibrosis. Gastroenterol Clin Biol 2008;32:22-38

12. Hanquinet, S., Rougemont, A. L., Courvoisier, D., Rubbia-Brandt, L., Mclin, V., Tempia, M., & Anooshiravani, M. (2013). Acoustic radiation force impulse (ARFI) elastography for the noninvasive diagnosis of liver fibrosis in children. Pediatric radiology, 1-7.

13. Hytiroglou P, Thung S, Gerber M. Histological classification and quantitation of the severity of chronic hepatitis: keep it simple! Semin Liver Dis1995;15(4): 414–421

14. Chiorean, A., Duma, M. M., Dudea, S. M., Iancu, A., Roman, D. D. R., & Sfrngeu, S. (2008). Real-time ultrasound elastography of the breast: state of the art. Med Ultrasonography, 10(2), 73-82.

15. Koenig K., Elastography. Contemporary Interventional Ultrasonography in Urology. London: Springer-Verlag London Limited; 2009. Chapter 15, p. 137-41.

16. Manduca, A., Oliphant T.E., Dresner M.A., Mahowald J. L., Kruse S. A., Amromin, E., Felmlee, J.F. Greenleaf, R.L. Ehman. Magnetic resonance elastography: Non-invasive mapping of tissue elasticity. Medical image analysis, 5(4), 237-254.

17. Ophir J, Alam SK, Garra BS, Kallel F, Konofagou EE, Krouskop T, Merritt ChRB, Righetti R, Souchon R, Srinivasan S, Varghese T. Elastography: Imaging the elastic properties of soft tissue with ultrasound. J Med Ultrasonics. 2002; 29 (Winter): 155-71.

18. Ophir J et al. Elastography – a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues. Ultrason Imaging. 1991 Apr;13(2):111-34

19. Piscaglia F, Marinelli S, Bota S, Serra C, Venerandi L, Leoni S, Salvatore V. The role of ultrasound elastographic techniques in chronic liver disease: current status and future perspectives. Eur J Radiol. 2014 Mar;83(3):450-5.

20. Pol S, Gennisson JL, Bavu E, Deffieux T, Fink M, Mallet V, Tanter M. Non-Invasive Staging of Liver Fibrosis with ShearWave™ Elastography Imaging. http://www.sonoworld.com/Client/Centers/WhitePaper.aspx?ContentId=58 (27.03.2014)

21. Poynard T, Imbert-Bismut F., Munteanu M., Messous D., Myers R., Thabut D., Ratziu V., Mercadier A., Benhamou Y., Hainque B. Overview of the diagnostic value of biochemical markers of liver fibrosis (FibroTest, HCV FibroSure) and necrosis (ActiTest) in patients with chronic hepatitis C. Comparative Hepatology 2004, 3:8

22. Poynard T., McHutchison J, Manns M., Myers R., Albrecht J., Biochemical Surrogate Markers of Liver Fibrosis and Activity in a Randomized Trial of Peginterferon Alfa-2b and Ribavirin Hepatology 2003, 38:481-492.

23. Regev A, Berho M, Jeffers LJ, Milikowski C, Molina EG, Pyrsopoulos NT, Feng ZZ, Reddy KR, Schiff ER. Sampling error and intraobserver variation in liver biopsy in patients with chronic HCV infection. Am J Gastroenterol. 2002 Oct;97

24. Sarvazyan A, Hall TJ, Urban MW, Fatemi M, Aglyamov SR, Garra BS. An overview of elastography – an emerging branch of medical imaging. Curr Med Imaging Rev. 2011 Nov;7(4):255-282.

25. Sebastiani G. Non-invasive assessment of liver fibrosis in chronic liver diseases: Implementation in clinical practice and decisional algorithms World J Gastroenterol. May 14, 2009; 15(18): 2190–2203.

26. Shiina, T., Nitta, N., SJSUM, E. U., & Bamber, J. C. (2002). Real time tissue elasticity imaging using the combined autocorrelation method. Journal of Medical Ultrasonics, 29(3), 119-128.

27. Treece, G., Lindop, J., Chen, L., Housden, J., Prager, R., & Gee, A. (2011). Real-time quasi-static ultrasound elastography. Interface focus, 1(4), 540-552.

28. Vorländer Ch, Wolff J, Saalabian S, Lienenlüke RH, Wahl RA. Real-time ultrasound elastography – a noninvasive diagnostic procedure for evaluating dominant thyroid nodules. Langenbecks Arch Surg. 2010 Sep;395(7):865-71

Pracowania USG i Elastografii. Specjalistyczne Centrum Hepatologiczne Wrocław ul. Wszystkich Świętych