Siêu âm Đa tham số trong Đánh giá Bệnh lý Gan Lan tỏa. CHƯƠNG 12. TÁN SẮC SÓNG BIẾN DẠNG

SIÊU ÂM ĐA THAM SỐ TRONG ĐÁNH GIÁ BỆNH LÝ GAN LAN TOẢ – PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN THỰC TẾ
Biên tập viên chính: R. Graham Barr, Giovanna Ferraioli MD – NXB Elsevier
Biên dịch & Chú giải: Ths.Bs. Lê Đình Sáng
Xuất bản trực tuyến duy nhất trên các website yhoclamsang.net – sachyhoc.com bởi THƯ VIỆN MEDIPHARM. 

CHƯƠNG 12. TÁN SẮC SÓNG BIẾN DẠNG

Shear wave dispersion
Katsutoshi Sugimoto; Giovanna Ferraioli; Richard G. Barr
Multiparametric Ultrasound for the Assessment of Diffuse Liver Disease, CHAPTER 12, 199-212

GIỚI THIỆU

Xung lực Bức xạ Âm (Acoustic Radiation Force Impulse – ARFI) là một công nghệ đang phát triển liên tục, cung cấp thông tin cơ sinh học về Độ đàn hồi (Elasticity) hay Độ cứng (Stiffness) của mô bằng cách phát ra một xung đẩy, tạo ra các Sóng biến dạng (Shear Waves – SWs) lan truyền theo phương ngang. Ngoài độ đàn hồi, Độ nhớt (Viscosity) cung cấp thông tin cơ sinh học về trạng thái bệnh lý của mô; đây là một đặc tính khác biệt so với chỉ riêng độ đàn hồi. Tuy nhiên, hầu hết các dòng máy Siêu âm đàn hồi (Ultrasound Elastography) hiện nay sử dụng mô hình đàn hồi tuyến tính để mô tả các đặc tính cơ học, và chỉ định lượng độ đàn hồi của mô. Tán sắc (Dispersion) liên quan đến sự phụ thuộc vào tần số của Tốc độ sóng biến dạng (Shear Wave Speed – SWS) và chịu ảnh hưởng bởi sự Suy giảm âm (Attenuation) của sóng biến dạng do thành phần nhớt của mô gây ra. Nếu một mô có tính tán sắc, tốc độ sóng biến dạng và sự suy giảm của sóng biến dạng sẽ tăng lên theo tần số. Do đó, việc phân tích các đặc tính tán sắc của sóng biến dạng có thể đóng vai trò như một phương pháp gián tiếp để đo độ nhớt.

Tính đến đầu năm 2022, Tạo ảnh tán sắc (Dispersion Imaging), một công nghệ hình ảnh mới, đã được phát triển bởi một số nhà cung cấp thiết bị siêu âm, bao gồm Tạo ảnh Tán sắc Sóng biến dạng (Shear Wave Dispersion Imaging – SWD; Canon Medical Systems, Nhật Bản), Viscosity PLUS (Vi PLUS; Hologic, Hoa Kỳ) và Elastance (Columbus, Ohio, Hoa Kỳ). Trong chương này, tính khả thi của việc đánh giá độ nhớt gan được xem xét dựa trên các phát hiện từ cả nghiên cứu trên động vật và đánh giá lâm sàng ở người.

VẬT LÝ

Một mô sinh học đồng nhất có thể được mô hình hóa bằng cách sử dụng các Mô hình nhớt đàn hồi (Viscoelastic Models) như mô hình Voigt và Maxwell (bao gồm một lò xo và một bộ giảm chấn), và mô hình Zener (bao gồm hai lò xo và một bộ giảm chấn). Sử dụng mô hình Voigt làm ví dụ để minh họa sự phụ thuộc vào tần số của SWS, tốc độ sóng biến dạng cs tại tần số sóng biến dạng ω được tính toán bởi mô hình Voigt thể hiện như dưới đây:

c_s(ω) = √[2(μ² + ω²·η²)/ρ(μ + √(μ² + ω²·η²))] (1)

Trong đó ρ, μ, và η lần lượt là Mật độ (Density), Độ đàn hồi trượt (Shear Elasticity) và Độ nhớt trượt (Shear Viscosity) của môi trường. Khi thay thế độ nhớt trượt η bằng 0 trong phương trình (1), tức là giả định mô hoàn toàn đàn hồi và bỏ qua độ nhớt, tốc độ sóng biến dạng cs có thể được chuyển đổi thành một mối quan hệ đơn giản với độ đàn hồi trượt:

c_s(ω) = √(μ/ρ) (2)

Mặt khác, như thể hiện trong phương trình (1), SWS phụ thuộc vào tần số của sóng biến dạng trong mô nhớt đàn hồi và do đó thể hiện sự Tán sắc tần số (Frequency Dispersion). Gradient của SWS, tức là độ dốc của biểu đồ SWS so với tần số, thay đổi tùy theo giá trị độ nhớt trượt. Do đó, giá trị độ nhớt trượt có thể được ước tính từ độ dốc trên băng thông tần số sóng biến dạng (Hình 12.1). Cần lưu ý rằng độ dốc không đo trực tiếp độ nhớt, nhưng phương pháp này cung cấp định lượng của một thông số liên quan trực tiếp đến độ nhớt mà không cần sử dụng mô hình lưu biến phức tạp. Cần nhấn mạnh rằng giá trị Độ dốc Tán sắc Sóng biến dạng (Shear Wave Dispersion Slope – SWDS) phụ thuộc vào dải tần số; do đó các dải tần khác nhau sẽ cho ra các giá trị khác nhau.

Để có một bộ các phép đo thống nhất và độc lập với thiết bị, cần giải quyết các khác biệt và nguồn gốc của sự không thống nhất, bao gồm các tần số sóng biến dạng khác nhau được sử dụng để đo SWD cùng với các yếu tố thực nghiệm khác.

Hình 12.1 Trong mô hoàn toàn đàn hồi, tốc độ sóng biến dạng là hằng số bất kể tần số sóng biến dạng. Tuy nhiên, trong mô nhớt đàn hồi như mô tìm thấy trong cơ thể người, tốc độ sóng biến dạng thay đổi phụ thuộc vào tần số sóng biến dạng. Biểu đồ cho thấy mối quan hệ giữa tốc độ sóng biến dạng và tần số sóng biến dạng trong mô nhớt đàn hồi. Các biểu đồ được thiết lập dựa trên mô hình Voight. Nếu độ đàn hồi trượt được cố định ở mức 2.0 kPa và độ nhớt trượt thay đổi từ 0.1-0.5 Pa-s, độ dốc trở nên lớn hơn theo mức độ nhớt trượt. Các độ dốc không phải là hệ số độ nhớt nhưng tương quan với hệ số độ nhớt. (f): Tần số.

ĐÁNH GIÁ CÁC HỆ THỐNG CÓ TẠO ẢNH TÁN SẮC

Canon Medical Systems

Cách Thu Nhận Bản Đồ Tán Sắc Sóng Biến Dạng

Một Bản đồ Tán sắc Sóng biến dạng (Shear Wave Dispersion Map) có thể được tạo ra bằng kỹ thuật hình ảnh đã được tích hợp vào các hệ thống siêu âm thương mại (Dòng Aplio i-series). Kỹ thuật này có thể được sử dụng để ước tính độ dốc tán sắc của SWS so với tần số nhằm đánh giá những thay đổi về độ nhớt của mô.

Quá trình xử lý SWD bao gồm bốn bước (Hình 12.2).