Elastografia 280px|alt=A escala apresenta o módulo de Young em quilopascais. Ultrassonografia convencional (imagem inferior) e elastografia por ondas de cisalhamento supersônicas (imagem superior) de um carcinoma papilífero da tireoide, um tumor maligno. O tumor, em vermelho, é muito mais rígido que o tecido saudável. MeSH D054459 Elastografia é a denominação de um conjunto de métodos de diagnóstico por imagem que mapeiam as propriedades elásticas e a rigidez dos tecidos moles. Seu princípio é que a maior ou menor rigidez de um tecido pode fornecer informações diagnósticas sobre a presença ou o estado de uma doença. Por exemplo, tumores cancerosos frequentemente são mais rígidos que os tecidos ao redor, e determinadas doenças, especialmente as que causam fibrose, aumentam a rigidez do fígado.
As principais técnicas utilizam ultrassonografia ou ressonância magnética para obter tanto informações sobre a rigidez quanto imagens anatômicas que permitem localizar e comparar os achados.
Histórico miniatura|upright|direita|A palpação é utilizada há muito tempo para detectar doenças. No autoexame de mama, procuram-se nódulos endurecidos, pois os tumores malignos frequentemente são mais rígidos que o tecido saudável. A palpação consiste em avaliar com as mãos a consistência dos tecidos de uma pessoa ou de um animal. A palpação manual remonta pelo menos a 1500 a.C.: os papiros egípcios Ebers e Edwin Smith contêm instruções para o diagnóstico por palpação. Na Grécia Antiga, Hipócrates descreveu diversas formas de diagnóstico que empregavam a palpação das mamas, feridas, intestinos, úlceras, útero, pele e tumores. Na medicina ocidental moderna, a palpação consolidou-se como método diagnóstico reconhecido na década de 1930. Desde então, tornou-se uma prática amplamente utilizada na detecção de tumores e de outras alterações patológicas.
A palpação manual tem limitações importantes: restringe-se aos tecidos acessíveis à mão do examinador, sofre a influência dos tecidos interpostos e fornece uma avaliação qualitativa, mas não quantitativa. A elastografia procura superar essas limitações por meio da avaliação da rigidez dos tecidos.
Em 1991, Jonathan Ophir e colaboradores apresentaram um método denominado "elastografia", que estimava a deformação dos tecidos pela comparação dos sinais ultrassonográficos obtidos antes e depois de uma pequena compressão.
Princípios de funcionamento Há numerosas técnicas elastográficas, em estágios que vão da pesquisa inicial ao uso clínico amplo. Embora funcionem de maneiras diferentes, todas se baseiam na deformação de um tecido e na observação e no processamento de sua resposta para inferir suas propriedades mecânicas. Os resultados são apresentados ao operador, geralmente na forma de uma imagem. Cada método se caracteriza pela maneira como realiza essas etapas.
Produção da deformação Para obter imagens das propriedades mecânicas de um tecido, é necessário observar seu comportamento quando ele se deforma. Há três maneiras principais de produzir ou aproveitar essa deformação: Comprimir, deformar ou fazer vibrar a superfície do corpo, como a pele, ou de um órgão, como a próstata, com uma sonda ou outro instrumento; Utilizar a força de radiação acústica de um feixe de ultrassom para produzir um impulso no interior do tecido; Observar as deformações produzidas por processos fisiológicos, como a pulsação arterial ou os batimentos cardíacos.Nas técnicas que utilizam movimentos endógenos, não se produz uma perturbação externa: observam-se as deformações geradas naturalmente por processos fisiológicos.
Observação da resposta Uma das principais formas de classificar as técnicas elastográficas é pela modalidade de imagem utilizada para observar a resposta do tecido. Entre elas estão a ultrassonografia, a ressonância magnética e a imagem tátil, que emprega sensores táteis para medir a pressão ou a tensão mecânica. Existem também métodos baseados em outras modalidades de aquisição.
A resposta do tecido pode ser representada de várias maneiras: em uma dimensão, como uma linha; em duas dimensões, como um plano; em três dimensões, como um volume; ou por um único valor, sem distribuição espacial. O resultado pode ser uma imagem estática ou uma sequência de imagens. Na maioria dos casos, é apresentado junto de uma imagem convencional do tecido, que permite localizar as regiões às quais correspondem os diferentes valores de rigidez.
Processamento e apresentação Depois de observada a resposta, podem-se estimar as propriedades mecânicas do tecido. A maioria das técnicas de elastografia se baseia em um de dois princípios: Sob uma mesma tensão mecânica aplicada, um tecido mais rígido sofre menos deformação que um tecido mais macio; As ondas mecânicas, especificamente as ondas de cisalhamento, propagam-se mais rapidamente em tecidos mais rígidos que em tecidos mais macios, quando comparadas em condições equivalentes.
Algumas técnicas mostram apenas a deformação, a resposta do tecido ou a velocidade das ondas. Outras calculam uma propriedade elástica, como o módulo de Young ou o módulo de cisalhamento, e apresentam esse resultado. Há técnicas quantitativas e técnicas que fornecem apenas informações qualitativas ou relativas.
Grandezas e leitura dos elastogramas Os mapas produzidos pelo exame são chamados de elastogramas. Suas cores dependem da técnica e da escala adotada pelo equipamento. Em alguns mapas, o azul corresponde aos tecidos mais rígidos, enquanto em outros essa função cabe ao vermelho. A interpretação depende da legenda e da grandeza apresentada, não de um significado fixo das cores.
O módulo de Young, , e o módulo de cisalhamento, , são grandezas diferentes, embora possam ser expressos em quilopascais. Para um material isotrópico e linearmente elástico, relacionam-se por:
em que é o coeficiente de Poisson. Na aproximação de um tecido quase incompressível, e . Os tecidos também apresentam viscoelasticidade, e as estimativas dependem da frequência de excitação. Na ressonância magnética, alguns métodos apresentam o valor absoluto do módulo de cisalhamento complexo, que combina componentes elásticos e viscosos. Por isso, valores obtidos por técnicas diferentes não são necessariamente intercambiáveis, mesmo quando usam a mesma unidade.
Elastografia por ultrassonografia Existem numerosas técnicas de elastografia por ultrassonografia. As principais são descritas a seguir.
+ Comparação das técnicas ultrassonográficas Técnica Produção da deformação Resultado habitual Elastografia por deformação Compressão externa ou movimento fisiológico Mapa da deformação relativa ARFI baseada em deslocamento Impulso de força de radiação acústica Mapa dos deslocamentos na direção do feixe Elastografia pontual por ondas de cisalhamento, pSWE Impulso de força de radiação acústica Velocidade da onda ou estimativa da rigidez em uma pequena região Elastografia bidimensional por ondas de cisalhamento, 2D-SWE Impulsos de força de radiação acústica Mapa quantitativo da velocidade das ondas ou da rigidez Elastografia transitória Vibração mecânica externa Estimativa quantitativa da rigidez do volume examinado
Elastografia quase estática ou por deformação miniatura|Elastografia por compressão manual, ou quase estática, de um carcinoma ductal invasivo, um tipo de câncer de mama. A elastografia quase estática, por razões históricas às vezes chamada apenas de "elastografia", é uma das técnicas mais antigas. Nela, aplica-se uma compressão externa ao tecido e comparam-se as imagens ultrassonográficas obtidas antes e depois da compressão. Se a tensão mecânica for aproximadamente uniforme, as regiões menos deformadas correspondem aos tecidos mais rígidos, enquanto as mais deformadas correspondem aos menos rígidos. Como a tensão interna não é medida diretamente, essa comparação depende de hipóteses sobre sua distribuição. Em geral, apresenta-se ao operador uma imagem das deformações relativas, que pode fornecer informações clinicamente úteis.
Entretanto, muitas vezes se deseja obter um mapa quantitativo de rigidez a partir da imagem de deformação relativa. Para isso, é necessário adotar hipóteses sobre as propriedades do tecido examinado e dos tecidos situados fora da imagem. Além disso, durante a compressão, as estruturas podem se deslocar dentro do plano da imagem ou para fora dele, dificultando a interpretação. Assim como a palpação manual, a técnica também encontra dificuldades na avaliação de órgãos e tecidos profundos ou que não podem ser facilmente comprimidos.
Imagem por impulso de força de radiação acústica (ARFI) miniatura|Medição de ondas de cisalhamento geradas por impulso de força de radiação acústica em um nódulo no lobo direito da tireoide. A velocidade na região delimitada é de 6,24 m/s, indicando elevada rigidez. O exame histológico identificou um carcinoma papilífero. A formação de imagens por impulso de força de radiação acústica, conhecida pela sigla inglesa ARFI (acoustic radiation force impulse), utiliza ultrassom para produzir deslocamentos no tecido. Na modalidade baseada em deslocamento, a força de radiação acústica de um feixe de ultrassom focalizado produz um pequeno impulso no interior do tecido. A amplitude do deslocamento ao longo do eixo do feixe fornece informações relativas sobre a rigidez: sob condições equivalentes, tecidos mais macios se deslocam mais que tecidos mais rígidos. A aplicação de impulsos em diferentes posições permite construir um mapa qualitativo bidimensional.
A mesma forma de excitação também pode ser utilizada em técnicas que medem a propagação de ondas de cisalhamento. A Virtual Touch Imaging Quantification (VTIQ), por exemplo, é uma implementação de elastografia bidimensional por ondas de cisalhamento, e não apenas uma imagem de deslocamento ao longo do feixe. Seu uso como parte de uma avaliação ultrassonográfica multimodal foi estudado na diferenciação entre linfonodos cervicais benignos e malignos.
Elastografia por ondas de cisalhamento
Na técnica proposta em 1998 com a denominação SWEI, do inglês shear-wave elasticity imaging, um impulso produzido pela força de radiação acústica pode ser aplicado em profundidade, de maneira semelhante à utilizada na ARFI. A perturbação resultante se propaga lateralmente pelo tecido como uma onda de cisalhamento. A observação do tempo necessário para a onda atingir diferentes posições, por ultrassonografia ou ressonância magnética, permite estimar a rigidez dos tecidos atravessados. A expressão SWE, do inglês shear wave elastography, abrange os métodos que estimam a rigidez pela propagação de ondas de cisalhamento, incluindo a elastografia transitória, com excitação mecânica externa.
A distinção fundamental é entre a análise dos deslocamentos no eixo do feixe e a análise da propagação lateral das ondas. A imagem ARFI baseada em deslocamento utiliza a resposta ao longo do feixe e múltiplos impulsos para formar um mapa bidimensional; a SWEI estima propriedades elásticas a partir de parâmetros de propagação das ondas de cisalhamento. Portanto, embora a força de radiação acústica também produza essas ondas, a modalidade ARFI baseada em deslocamento não depende da medição de sua propagação lateral. A SWEI é a base da técnica de formação de imagens por ondas de cisalhamento supersônicas.
Na elastografia pontual por ondas de cisalhamento, ou pSWE, a medição é feita em uma pequena região escolhida na imagem ultrassonográfica convencional. A elastografia bidimensional, ou 2D-SWE, amplia essa avaliação para uma área, produzindo um mapa de velocidades ou de rigidez. A sigla ARFI também é usada para agrupar essas técnicas quando empregam a força de radiação acústica para gerar as ondas de cisalhamento.
Imagem por ondas de cisalhamento supersônicas (SSI)