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Tomoelastografía

Tomoelastografía del abdomen de un voluntario sano y un paciente
Tomoelastografía del abdomen; superior estado sano, inferior con malignidad .

La tomoelastografía (del griego antiguo τόμος tomos, “corte” y elastografía – obtención de imágenes de propiedades viscoelásticas) es una técnica de obtención de imágenes médicas que proporciona mapas cuantitativos de las propiedades mecánicas de los tejidos blandos biológicos con alta resolución espacial (llamados elastogramas). Es un avance de la elastografía [1] [2] [3] en el sentido de que genera mapas sin máscara de rigidez y viscosidad en todo el campo de visión que se pueden capturar con una modalidad de obtención de imágenes determinada. La ecografía médica y la resonancia magnética ( IRM ) son las modalidades de obtención de imágenes más utilizadas para la elastografía. La elastografía clásica solo mide la rigidez en una región limitada, como a una profundidad de 6 cm en el hígado o en un lóbulo hepático seleccionado, y por lo tanto no puede proporcionar una visión general de los tejidos u órganos adyacentes. La tomoelastografía, por otro lado, es un método de obtención de imágenes radiológicas que permite la estimación de parámetros mecánicos cuantitativos de todos los órganos y estructuras en el campo de visión. [4] Además, la tomoelastografía no depende de una única modalidad de obtención de imágenes específica. Si bien se ha introducido y se realiza principalmente mediante elastografía por resonancia magnética ( ERM ), [2] la tomoelastografía también se puede extender a otras técnicas de obtención de imágenes.

La tomoelastografía requiere sistemas de controladores externos, que pueden generar de manera eficiente ondas transversales en todo el campo de visión, incluidos los tejidos profundos dentro del cuerpo. Se pueden combinar múltiples controladores de modo que las ondas se propaguen desde la superficie hacia el cuerpo desde diferentes direcciones para permitir la iluminación completa de regiones más grandes con ondas transversales. La tomoelastografía a menudo emplea vibraciones mecánicas en varias frecuencias de conducción para el análisis de ondas multifrecuencia con el fin de estabilizar las soluciones de problemas inversos para reconstrucciones de viscoelasticidad . Una forma estándar de reconstrucción de viscoelasticidad multifrecuencia se basa en el análisis de gradiente de fase de ondas planas [5], mientras que otros métodos emplean soluciones de la ecuación de Helmholtz . [6] [7] [8] La viabilidad de la tomoelastografía se demostró por primera vez en el abdomen humano utilizando MRE multifrecuencia , donde fue posible por primera vez mostrar valores de rigidez (cuantificados como velocidad de onda transversal en m/s) en todo el corte axial de MRI . [5] Aunque los elastogramas son mapas cuantitativos, las imágenes de tomoelastografía, al igual que otras imágenes radiológicas, a menudo se presentan en una escala de grises estándar que proporciona un mayor contraste perceptivo a los matices sutiles que la escala de colores.

Aplicaciones

Actualmente, la mayoría de las aplicaciones de la tomoelastografía se basan en la resonancia magnética , por lo que a menudo se hace referencia a la tomoelastografía como una técnica avanzada de MRE . La tomoelastografía basada en MRE multifrecuencia se ha utilizado para el diagnóstico de enfermedad hepática difusa, [9] [10] [11] enfermedades renales como disfunción del aloinjerto renal, [12] nefritis lúpica , [13] y nefropatía por inmunoglobulina A (IgAN). [14] Además, la tomoelastografía se ha utilizado para la obtención de imágenes de cáncer. En el hígado, los parámetros viscoelásticos de lesiones de menos de 1 cm de diámetro podrían cuantificarse con fines diagnósticos. [15] Se ha demostrado que el cáncer de páncreas es anormalmente rígido en comparación con el tejido circundante, lo que da como resultado un gran contraste tumoral en los elastogramas. [16] [17] En la próstata, la tomoelastografía ha podido distinguir el cáncer de las lesiones benignas. [18]

Referencias

  1. ^ Lerner RM, Huang SR, Parker KJ (1990). "Imágenes de "sonoelasticidad" derivadas de señales de ultrasonido en tejidos vibrados mecánicamente". Ultrasound Med Biol . 16 (3): 231–9. doi :10.1016/0301-5629(90)90002-t. PMID  1694603.
  2. ^ ab Muthupillai R, Ehman RL (mayo de 1996). "Elastografía por resonancia magnética". Nat Med . 2 (5): 601–3. doi :10.1038/nm0596-601. PMID  8616724. S2CID  5140184.
  3. ^ Ingolf Sack: Elastografía por resonancia magnética: desde la mecánica fundamental de los tejidos blandos hasta el diagnóstico por imágenes. En: Nature Reviews Physics. 5, 2023, pág. 25, doi :10.1038/s42254-022-00543-2.
  4. ^ Sack I (2016). Principios y aplicaciones de la elastografía por resonancia magnética . Somerset: John Wiley & Sons, Incorporated. ISBN 978-3-527-34008-8.OCLC 965775099  .
  5. ^ ab Tzschätzsch H, Guo J, Dittmann F, Hirsch S, Barnhill E, Jöhrens K, Braun J, Sack I (mayo de 2016). "Tomoelastografía mediante recuperación del número de onda multifrecuencial a partir de ondas transversales que se propagan armónicamente en el tiempo". Med Image Anal . 30 : 1–10. doi :10.1016/j.media.2016.01.001. PMID  26845371.
  6. ^ Papazoglou S, Hirsch S, Braun J, Sack I (abril de 2012). "Inversión multifrecuencial en elastografía por resonancia magnética". Phys Med Biol . 57 (8): 2329–46. Bibcode :2012PMB....57.2329P. doi :10.1088/0031-9155/57/8/2329. PMID  22460134. S2CID  25278940.
  7. ^ Honarvar M, Sahebjavaher R, Sinkus R, Rohling R, Salcudean SE (diciembre de 2013). "Reconstrucción de elementos finitos basada en rizos del módulo de corte sin asumir homogeneidad local: caso armónico temporal". IEEE Trans Med Imaging . 32 (12): 2189–99. doi :10.1109/TMI.2013.2276060. PMID  23925367. S2CID  5807358.
  8. ^ Barnhill E, Davies PJ, Ariyurek C, Fehlner A, Braun J, Sack I (mayo de 2018). "Inversión directa multifrecuencia heterogénea (HMDI) para la elastografía por resonancia magnética con aplicación a un examen clínico del cerebro" (PDF) . Med Image Anal . 46 : 180–188. doi :10.1016/j.media.2018.03.003. hdl : 11693/49924 . PMID  29574398. S2CID  4964009.
  9. ^ Reiter R, Tzschätzsch H, Schwahofer F, Haas M, Bayerl C, Muche M, Klatt D, Majumdar S, Uyanik M, Hamm B, Braun J, Sack I, Asbach P (marzo de 2020). "Rendimiento diagnóstico de la tomoelastografía del hígado y el bazo para la estadificación de la fibrosis hepática". Eur Radiol . 30 (3): 1719–1729. doi :10.1007/s00330-019-06471-7. PMC 7033143 . PMID  31712963. 
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  11. ^ Hudert CA, Tzschätzsch H, Rudolph B, Bläker H, Loddenkemper C, Müller HP, Henning S, Bufler P, Hamm B, Braun J, Holzhütter HG, Wiegand S, Sack I, Guo J (abril de 2019). "Tomoelastografía para la evaluación de la enfermedad del hígado graso no alcohólico pediátrico". Invest Radiol . 54 (4): 198–203. doi :10.1097/RLI.0000000000000529. PMID  30444796. S2CID  53568878.
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  14. ^ Lang ST, Guo J, Bruns A, Dürr M, Braun J, Hamm B, Sack I, Marticorena Garcia SR (octubre de 2019). "Resonancia magnética cuantitativa multiparamétrica para la detección de nefropatía por IgA mediante tomoelastografía, DWI y obtención de imágenes BOLD". Invest Radiol . 54 (10): 669–674. doi :10.1097/RLI.0000000000000585. PMID  31261295. S2CID  195772720.
  15. ^ Shahryari M, Tzschätzsch H, Guo J, Marticorena Garcia SR, Böning G, Fehrenbach U, Stencel L, Asbach P, Hamm B, Käs JA, Braun J, Denecke T, Sack I (noviembre de 2019). "La tomoelastografía distingue de forma no invasiva entre lesiones hepáticas benignas y malignas". Cancer Res . 79 (22): 5704–5710. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-19-2150 . PMID  31551364.
  16. ^ Marticorena García SR, Zhu L, Gültekin E, Schmuck R, Burkhardt C, Bahra M, Geisel D, Shahryari M, Braun J, Hamm B, Jin ZY, Sack I, Guo J (diciembre de 2020). "Tomoelastografía para medir el volumen tumoral relacionado con la rigidez del tejido en adenocarcinomas ductales pancreáticos". Invierte Radiol . 55 (12): 769–774. doi :10.1097/RLI.0000000000000704. PMID  32796197. S2CID  221133340.
  17. ^ Zhu L, Guo J, Jin Z, Xue H, Dai M, Zhang W, Sun Z, Xu J, Marticorena García SR, Asbach P, Hamm B, Sack I (mayo de 2021). "Distinguir el cáncer de páncreas y la pancreatitis autoinmune con tomoelastografía in vivo". Eur Radiol . 31 (5): 3366–3374. doi :10.1007/s00330-020-07420-5. PMID  33125553. S2CID  225994738.
  18. ^ Li M, Guo J, Hu P, Jiang H, Chen J, Hu J, Asbach P, Sack I, Li W (mayo de 2021). "Tomoelastografía basada en elastografía por resonancia magnética multifrecuencia para la detección del cáncer de próstata: comparación con la resonancia magnética multiparamétrica". Radiología . 299 (2): 362–370. doi :10.1148/radiol.2021201852. PMID  33687285. S2CID  232161536.