Эластография сдвиговой волной: сравнение точности показателей разных ультразвуковых сканеров в эксперименте с калиброванными фантомами

Цель исследования — с использованием калиброванного фантома провести сравнительную оценку точности выполнения эластографии сдвиговой волной ультразвуковыми сканерами разных производителей и разработать коэффициенты пересчета количественных показателей жесткости, определяемых разными приборами.

Материалы и методы. На калиброванном фантоме CIRS Model 049 Elasticity QA Phantom Spherical (Computerized Imaging Reference Systems Company, США) со сферическими включениями различной жесткости проведен сравнительный анализ точности измерения жесткости при точечной эластографии сдвиговой волной на трех коммерческих ультразвуковых сканерах: Aixplorer (Supersonic Imagine, Франция), Acuson S2000 (Siemens, Германия), LOGIQ Е9 (GE, США) — и на акустической системе Verasonics (Verasonics Inc., США) с открытой архитектурой.

Результаты. На сканерах всех фирм-производителей получены сопоставимые между собой значения жесткости с различиями в пределах ошибки измерения. Для менее жестких сфер I и II типа эти показатели полностью соответствовали калиброванным значениям фантома. Для среднежесткой матрицы фантома измеренные значения оказались у нижней границы калиброванных, но при исследовании жестких сфер III типа выявлено занижение результатов, менее выраженное у линейного датчика сканера LOGIQ E9. Расхождение с номинальными значениями увеличивалось у всех датчиков по мере нарастания жесткости. Для всех сканеров попарно определены формулы пересчета полученных показателей жесткости, в частности для линейных датчиков в паре сканеров Acuson S2000–Aixplorer пересчет значений модуля Юнга E и скорости сдвиговых волн V выражается следующими соотношениями: Е(Aixplorer, кПа)=3,11·V^2,06(Acuson S2000, м/с) и V(Acuson S2000, м/с)=0,58·Е^0,48(Aixplorer, кПа).

Заключение. Все тестированные датчики и сканеры обладают сопоставимой высокой точностью точечной эластографии сдвиговой волной при измерении жесткости объектов и ориентированы на измерение объектов с низкой жесткостью, где наблюдается наибольшая точность измерений, но по мере повышения жесткости отклонение от нормативных значений увеличивается. Разработанные формулы пересчета показателей жесткости позволяют проводить корректное сравнение данных точечной эластографии сдвиговой волной, полученных на различных сканерах. Установлена следующая последовательность сканеров по мере повышения определяемых ими показателей жесткости среди одного и того же объекта: Acuson S2000 → Aixplorer → LOGIQ E9.

1. Руденко О.В., Сафонов Д.В., Рыхтик П.И., Гурба­тов С.Н., Романов С.В. Физические основы эластографии. Часть 2. Эластография на сдвиговой волне (лекция). Ра­дио­логия — Практика 2014; 4(46): 62–72.
2. Bamber J., Cosgrove D., Dietrich C.F., Fromageau J., Bojunga J., Calliada F., Cantisani V., Correas J.M., D’Onofrio M., Drakonaki E.E., Fink M., Friedrich-Rust M., Gilja O.H., Havre R.F., Jenssen C., Klauser A.S., Ohlinger R., Saftoiu A., Schaefer F., Sporea I., Piscaglia F. EFSUMB guidelines and recommendations on the clinical use of ultrasound elastography. Part 1: Basic principles and technology. Ultraschall Med 2013; 34(2): 169–184, https://doi.org/10.1055/s-0033-1335205.
3. Митьков В.В., Митькова М.Д. Ультразвуковая элас­то­графия сдвиговой волной. Ультразвуковая и функциональная диагностика 2015; 2: 94–108.
4. Эластография сдвиговой волны: анализ клинических примеров. Под ред. Борсукова А.В. Смоленск: Смоленская городская типография; 2017.
5. Morozova Т.G., Borsukov А.V. Clinical relevance of compression elastography in differential diagnosis of pancreatic cystic masses. Sovremennye tehnologii v medicine 2014; 6(2): 103–107.
6. Surkov А.N., Namazova-Baranova L.S., Vashakmadze N.D., Gevorkjan А.К., Tomilova А.Ju., Potapov А.S., Simonova О.I., Kuzenkova L.М., Baranov А.А. Transient elastography is a noninvasive method to diagnose hepatic fibrosis stages in children with rare diseases. Sovremennye tehnologii v medicine 2016; 8(3): 56–63, https://doi.org/10.17691/stm2016.8.3.06.
7. Mulabecirovic A., Vesterhus M., Gilja O.H., Havre R.F. In vitro comparison of five different elastography systems for clinical applications, using strain and shearwave technology. Ultrasound Med Biol 2016; 42(11): 2572–2588, https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2016.07.002.
8. Khalitov R.S., Gurbatov S.N., Demin I.Y. The use of the Verasonics ultrasound system to measure shear wave velocities in CIRS phantoms. Physics of Wave Phenomena 2016; 24(1): 73–76, https://doi.org/10.3103/s1541308x16010143.
9. Sarvazyan A.P., Rudenko O.V., Swanson S.D., Fowlkes J.B., Emelianov S.Y. Shear wave elasticity imaging: a new ultrasonic technology of medical diagnostics. Ultrasound Med Biol 1998; 24(9): 1419–1435, https://doi.org/10.1016/s0301-5629(98)00110-0.
10. Ophir J., Céspedes I., Ponnekanti H., Yazdi Y., Li X. Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues. Ultrason Imaging 1991; 13(2): 111–134, https:/doi.org/10.1016/0161-7346(91)90079-w.
11. Palmeri M.L., Frinkley K.D., Zhai L., Gottfried M., Bentley R.C., Ludwig K., Nightingale K.R. Acoustic radiation force impulse (ARFI) imaging of the gastrointestinal tract. Ultrason Imaging 2005; 27(2): 75–88, https://doi.org/10.1177/016173460502700202.
12. Bercoff J., Tanter M., Fink M. Supersonic shear imaging: a new technique for soft tissue elasticity mapping. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control 2004; 51(4): 396–409, https://doi.org/10.1109/tuffc.2004.1295425.

Safonov D.V., Rykhtik P.I., Shatokhina I.V., Romanov S.V., Gurbatov S.N., Demin I.Yu. Shear Wave Elastography: Comparing the Accuracy of Ultrasound Scanners Using Calibrated Phantoms in Experiment. Sovremennye tehnologii v medicine 2017; 9(4): 51, https://doi.org/10.17691/stm2017.9.4.06