Применение ультразвуковой микроангиографии (UMA) для исследования простаты, щитовидной и молочной железы

Цель данного материала - рассмотреть возможности функции ультразвуковой микрососудистой ангиографии (Ultrasound Micro-Angiography, UMA), доступной в ультразвуковых системах Mindray, а также предоставить практическое руководство по ее применению при исследовании предстательной железы, щитовидной железы и молочной железы.

Настоящий документ не заменяет существующие руководства по цветовой допплерографии, представленные в научной литературе, а служит дополнительным практическим материалом для пользователей систем Mindray, оснащенных технологией UMA.

Ангиография в диагностических целях

Ангиография - это метод медицинской визуализации, предназначенный для оценки просвета кровеносных сосудов. Основное внимание в данном методе уделяется отображению гемодинамических характеристик артерий, вен и камер сердца.

Ангиография широко применяется при диагностике состояний, связанных с нарушением кровотока, его направлением и перфузией тканей. К таким состояниям относятся ишемическая болезнь сердца, портальная гипертензия, патологии сетчатки, осложненный сахарный диабет, а также злокачественные новообразования.

Ультразвуковая ангиография

Ультразвуковая ангиография - это неинвазивный метод исследования, не связанный с ионизирующим излучением, основанный на допплеровских технологиях ультразвука для визуализации гемодинамики сосудов.

Цветовое допплеровское картирование (Color Doppler) позволяет получать точную информацию о направлении и средней скорости кровотока. Однако его применение может быть ограничено эффектом наложения спектров (aliasing), зависимостью от угла сканирования и сниженной чувствительностью к низкоскоростному кровотоку.

Технология Power Doppler предоставляет информацию о плотности эритроцитов и интенсивности сигнала, что особенно полезно для визуализации мелких сосудов с низкой скоростью кровотока.

Спектральный допплер основан на быстром преобразовании Фурье (Fast Fourier Transform) и обеспечивает графическое отображение изменения скорости кровотока во времени.

Ультразвуковая ангиография широко применяется в клинической практике при исследовании сонных артерий, мезентериальных сосудов, периферических артерий и вен, а также при оценке сосудизации опухолей.

Ультразвуковая микрососудистая ангиография (Ultrasound Micro-Angiography)

Ультразвуковая микрососудистая ангиография (UMA) - это допплеровская технология, направленная на повышение точности визуализации сосудов. Ее ключевой особенностью является повышенная чувствительность к регистрации кровотока с низкой скоростью, что особенно важно при исследовании микроциркуляторного русла.

В традиционных режимах цветового допплера используются сфокусированные ультразвуковые лучи, это ограничивает возможности метода при выявлении микрососудов.

В отличие от этого, технология UMA использует плоские и дивергентные ультразвуковые волны, обеспечивающие более высокую частоту кадров и, соответственно, лучшую чувствительность. Дополнительно применяется алгоритм фильтрации стенок сосудов (wall filter), позволяющий точно отделять медленный кровоток от движения тканей. Это обеспечивает более корректную визуализацию микрососудистой сети.

Таким образом, UMA может повышать диагностическую эффективность цветового допплера при заболеваниях, сопровождающихся выраженной неоангиогенезой и микроангиопатией, например при злокачественных новообразованиях.

Режимы UMA

Функция UMA включает три подрежима: cUMA, pUMA и sUMA.

• cUMA одновременно отображает изображение в B-режиме и цветовую информацию о низкоскоростных микрососудах.
• pUMA отображает данные Power Doppler и поддерживает определение направления кровотока.
• sUMA обеспечивает визуализацию микрососудов с максимально высоким пространственным разрешением и позволяет регулировать прозрачность фона (уровни 0–4).

Уровень 0 отображает только сосудистую сеть, тогда как уровень 4 совмещает сосудистую информацию с B-режимом при максимальной яркости последнего.

Несмотря на то, что sUMA обладает наивысшей чувствительностью и позволяет визуализировать даже самые мелкие сосуды с очень медленным кровотоком, он не отображает направление кровотока, в отличие от режимов cUMA и pUMA.

Дополнительные возможности UMA

Функция UMA может комбинироваться с технологией Glazing Flow, формируя трехмерное представление сосудистой сети, что повышает детализацию визуализации.

Кроме того, UMA позволяет количественно оценивать выраженность сосудистого рисунка с помощью показателя Color Pixel Percentage (CPP).

Клиническое значение (простата, щитовидная железа, молочная железа)

Технология UMA предоставляет дополнительную гемодинамическую информацию при исследовании предстательной железы, щитовидной железы и молочной железы. Оценка васкуляризации и неоангиогенеза является важным диагностическим критерием, особенно при дифференциации доброкачественных и злокачественных процессов. UMA обеспечивает более целостное отображение сосудистой сети артерий и вен, что повышает точность дифференциальной диагностики.

Предстательная железа

В 2020 году рак предстательной железы (PrCa) занимал второе место по распространенности среди онкологических заболеваний и являлся пятой по частоте причиной смерти у мужчин во всем мире. В 2023 году он также стал наиболее часто диагностируемым видом рака в США.

Трансректальная или трансперинеальная биопсия предстательной железы под контролем трансректального ультразвука (TRUS) считается «золотым стандартом» диагностики рака простаты. Однако, несмотря на преимущества TRUS, включая доступность, экономическую эффективность и возможность реального времени визуализации, данный метод сам по себе не всегда позволяет надежно выявлять опухолевые изменения.

Для повышения диагностической точности могут использоваться дополнительные ультразвуковые методики, включая допплерографию, эластографию, контраст-усиленное УЗИ (CEUS) и мультипараметрическое ультразвуковое исследование.

Гемодинамика предстательной железы

Кровоснабжение предстательной железы и мочевого пузыря частично пересекается вследствие их анатомической близости.

Венозный отток формируется за счет простатического венозного сплетения, которое впадает во внутренние подвздошные вены. Лимфатический отток направляется в подвздошные и крестцовые лимфатические узлы.

Цветовой допплер при исследовании простаты

Дифференцировать рак предстательной железы и нормальную ткань простаты в B-режиме ультразвука часто сложно, поскольку эхоструктура нормальной и опухолевой ткани может быть схожей. Особенно затруднена визуализация опухолей в переходной зоне.

Цветовой и энергетический допплер может использоваться для диагностики PrCa за счет оценки сосудистого рисунка подозрительных очагов. Для злокачественных образований характерны несколько типов кровотока: диффузный кровоток внутри очага (наиболее частый вариант), очаговый кровоток или перифокальная васкуляризация.

Хотя применение допплера повышает чувствительность TRUS в выявлении рака простаты, он не всегда увеличивает специфичность метода. Это связано с тем, что воспалительные процессы, такие как простатит, могут имитировать злокачественные изменения при отсутствии дополнительной клинической информации.

Дополнительная ценность UMA при исследовании предстательной железы

Технология UMA частично устраняет ограничения традиционного цветового допплера в исследовании простаты за счет значительно более высокой чувствительности к медленному кровотоку.

В частности, UMA позволяет визуализировать всю траекторию сосудов в периферической зоне (PZ), что не всегда возможно при использовании стандартного TRUS-исследования. В переходной зоне (TZ) возможности традиционного ультразвука часто ограничены из-за гиперплазии и воспалительных изменений.

При опухолях периферической зоны, которые часто располагаются близко к датчику, UMA обеспечивает более точное отображение сосудистой сети, включая признаки неоангиогенеза, характерные для рака предстательной железы (PrCa), такие как патологически измененные новообразованные сосуды.

Щитовидная железа

Наиболее распространенной системой стратификации риска рака щитовидной железы при ультразвуковом исследовании является система TIRADS (Thyroid Imaging Reporting and Data System). Европейская версия - EU-TIRADS, разработанная Европейской ассоциацией, применяется для оценки узлов щитовидной железы.

Система учитывает такие параметры, как эхогенность, форма, контуры и наличие микрокальцинатов. Хотя гемодинамические характеристики не входят в стандартные критерии TIRADS, методы цветового и энергетического допплера, а также UMA могут предоставлять важную дополнительную информацию, особенно при дифференциации доброкачественных и злокачественных узлов.

Анатомия и гемодинамика щитовидной железы

Щитовидная железа состоит из двух долей, соединенных узким перешейком.

Кровоснабжение осуществляется преимущественно через верхнюю и нижнюю артерии, а также в некоторых случаях через непостоянную щитовидную артерию (thyroid ima artery).

Верхняя щитовидная артерия делится на переднюю и заднюю ветви, а нижняя - на верхнюю и нижнюю ветви. Эти сосуды формируют анастомозы, соединяясь в области нижнего полюса железы.

Венозный отток осуществляется через верхние и средние щитовидные вены, впадающие во внутреннюю яремную вену. Сосудистая сеть формирует плотное сплетение между слоями капсулы щитовидной железы.

Цветовой допплер при исследовании щитовидной железы

Ультразвуковые допплеровские методики, включая спектральный, цветовой и энергетический допплер, широко применяются при исследовании щитовидной железы.

Цветовой допплер играет важную роль в дифференциальной диагностике узлов щитовидной железы, метастатически измененных шейных лимфатических узлов и диффузных заболеваний паренхимы. Кроме того, он используется при навигации инвазивных процедур, таких как тонкоигольная аспирационная биопсия.

Васкулярные паттерны узлов щитовидной железы

Оценка сосудистого рисунка является важным элементом характеристики узлов:

• Тип 1 - отсутствие васкуляризации
• Тип 2 - пери-узловая (perinodular) васкуляризация
• Тип 3 - умеренная внутринодальная васкуляризация (<50%)
• Тип 4 - выраженная внутринодальная васкуляризация (>50%) [37]

Цветовой допплер широко применяется для дифференциации доброкачественных и злокачественных узлов и демонстрирует высокую чувствительность и диагностическую точность. Усиленная хаотичная внутринодальная васкуляризация рассматривается как один из признаков злокачественного процесса.

Энергетический допплер повышает чувствительность метода за счет лучшего выявления медленного кровотока в мелких сосудах.

Дополнительная ценность UMA при исследовании щитовидной железы

Технология UMA обеспечивает более детальную и надежную визуализацию пери- и внутринодального микроциркуляторного кровотока по сравнению с традиционным цветовым допплером.

Поскольку усиленная васкуляризация и изменение внутринодального кровотока тесно связаны со злокачественными процессами, применение UMA может повысить точность ультразвуковой диагностики при оценке узлов щитовидной железы.

Формирование новых сосудов является ключевым признаком развития злокачественных новообразований щитовидной железы. Эти сосуды часто характеризуются стенозами, дилатациями и артериовенозными шунтами. Поэтому критически важно визуализировать кровоток с очень низкой скоростью, что достигается с помощью UMA.

Дополнительно UMA позволяет лучше оценивать неровности стенок новообразованных сосудов за счет снижения артефактов, таких как «выход» цветового сигнала за пределы сосудистой стенки, обеспечивая более точное отображение опухоли.

Молочная железа

Система BIRADS (Breast Imaging Reporting and Data System) - это шкала стратификации риска, разработанная Американским колледжем радиологии (American College of Radiology) и применяемая для оценки новообразований молочной железы.

BIRADS представляет собой семиступенчатую классификацию, используемую при интерпретации данных ультразвукового исследования, маммографии и МРТ. Система основана на оценке морфологических признаков, включая структуру тканей, характеристики образований и наличие кальцификатов.

Хотя гемодинамические параметры не включены в критерии BIRADS, методы цветового и энергетического допплера, а также UMA могут предоставлять дополнительную диагностическую информацию, особенно при дифференциальной диагностике доброкачественных и злокачественных процессов.

Цветовой допплер в диагностике молочной железы

Цветовой допплер позволяет различать осложненные или геморрагические кисты и анэхогенные злокачественные образования, такие как медуллярный рак или метастатические поражения.

Кроме того, он помогает дифференцировать внутриполостные включения (intra-cystic debris), внутрипротоковые образования и апокриновую метаплазию.

Допплерография также используется для оценки лимфаденопатии, позволяя предположить ее воспалительный, метастатический или лимфоматозный характер. При воспалительных процессах, например мастите, может выявляться выраженная гиперемия. Однако дифференциация воспалительных и метастатических лимфатических узлов исключительно на основании гемодинамики остается сложной задачей.

UMA в диагностике молочной железы

Для более точной оценки опухолевой гемодинамики были внедрены усовершенствованные допплеровские технологии, включая UMA, которые повышают чувствительность к микрососудам, улучшают пространственное разрешение и уменьшают влияние артефактов движения.

Применение UMA может повысить диагностическую эффективность ультразвука при выявлении злокачественных новообразований молочной железы за счет более надежной оценки сложности сосудистой сети.

При этом эффективное использование UMA требует соответствующей подготовки специалиста и понимания клинических показаний к его применению.

Пошаговое применение UMA

1. Во время исследования необходимо максимально стабилизировать датчик. Пациенту рекомендуется задержать дыхание.
2. Определить очаг в B-режиме. При необходимости выполнить увеличение и активировать режим UMA на сенсорной панели.
3. Настроить область интереса (ROI), включив в нее весь очаг и прилегающие ткани.
4. Переключаться между подрежимами cUMA, pUMA и sUMA для комплексной оценки.
5. Оптимизировать параметры (частота, усиление, фильтр стенки сосуда) для повышения качества изображения и снижения артефактов движения.

Рекомендуется использовать максимально высокую частоту, не ухудшая проникновение ультразвукового луча: повышение частоты увеличивает вероятность визуализации микрососудов.

В режимах pUMA и sUMA снижение шкалы чувствительности повышает выявляемость низкоскоростного кровотока.
Увеличение частоты wall filter помогает уменьшить артефакты движения.

Заключение

Ультразвуковая микрососудистая ангиография (UMA) представляет собой значимое развитие допплеровских технологий, расширяющее диагностические возможности стандартного ультразвукового исследования. За счет повышенной чувствительности к низкоскоростному кровотоку и улучшенной визуализации микрососудистой сети UMA позволяет более точно оценивать процессы неоангиогенеза, которые играют ключевую роль в развитии опухолевых заболеваний.

Применение UMA в клинической практике демонстрирует особенно высокую ценность при исследовании предстательной железы, щитовидной и молочной железы, где дифференциальная диагностика доброкачественных и злокачественных изменений во многом зависит от характера сосудистой архитектоники. Возможность детального анализа микроциркуляции, включая оценку формы, хода и непрерывности сосудов, способствует повышению информативности ультразвукового исследования и улучшению диагностической уверенности.

Дополнительные режимы UMA (cUMA, pUMA и sUMA), а также интеграция с 3D-визуализацией и количественными параметрами, такими как Color Pixel Percentage (CPP), обеспечивают комплексный подход к оценке васкуляризации тканей.

Таким образом, UMA является перспективным инструментом, который дополняет традиционные ультразвуковые методики, повышает точность диагностики и способствует более раннему выявлению патологических изменений, особенно в онкологической практике.