TRIDIMENZIONALNA ULTRASONOGRAFIJA V KLINIČNI NEVROLOGIJI THREE-DIMENSIONAL ULTRASONOGRAPHY IN CLINICAL NEUROLOGY Erih Tetičkovič Oddelek za nevrološke bolezni, Splošna bolnišnica Maribor, Ljubljanska 5, 2000 Maribor Prispelo 2003-06-27, sprejeto 2003-07-21; ZDRAV VESTN 2003; 72: Supl. III: 5-9 Ključne besede: možganskožilne bolezni; tridimenzionalna ultrasonografija;primerjava z dvodimenzionalno ultrasono-grafijo; nove diagnostične možnosti Izvleček - Izhodišča. Dvodimenzionalna ultrasonografija je še vedno najpogostejša angiosonografska preiskava v obravnavi možganskožilnih bolezni. Tridimenzionalna ultrasonografija pa pomeni pomembno nadgradnjo in odpira nove diagnostične možnosti. V prispevku avtor predstavlja in primerja obe metodi. Zaključki. Tridimenzionalna ultrasonografija je pomembna ultrazvočna preiskava, ki odpira nove možnosti v diagnostiki možganskožilnih bolezni. Je zelo zanesljiva, neinvazivna, ponovljiva in cenejša od drugih slikovnih preiskav. Key words: cerebrovascular diseases; three-dimensional ultrasonography; comparison with two-dimensional ultrasono-graphy; new diagnostic possibilities Abstract - Background. Two-dimensional ultrasonography remains the most frequently used angiosonographic method of investigation in the treatment of cerebrovascular diseases. Three-dimensional ultrasonography, however, represents a significant superstructure, opening new diagnostic possibilities. In the present paper, the author presents these possibilities and compares both methods. Conclusions. Three-dimensional ultrasonography is a significant investigative method offering new possibilities in diagnosing cerebrovascular diseases. It is reliable, noninvasive, repeatable and cheaper than other imaging methods of investigation. Uvod Tridimenzionalna ultrasonografija (3D US) možganskega ožilja je zelo pomembna nevrosonografska novost (1). Pred dobrimi 20 leti je Geiser s sodelavci prvi prikazal tridimenzionalno rekonstrukcijo levega srčnega prekata pri odraslem bolniku (2). Leta 1992 so Franceschi, Bondi in Rubin (3) prvi opisali možnosti tridimenzionalne žilne ultrasonografije. Sledijo jim Rosenfield, Rankin, Hamper in Delker z opisi prvih kliničnih izkušenj na karotidnih arterijah (4-7). V zadnjih nekaj letih se je uporabnost 3D US v klinični nevrologiji bistveno povečala. Poleg diagnosticiranja sprememb na vratnih možganskih arterjah je danes moč preiskovati s to metodo tudi vertebrobazilarno ožilje skozi veliko zatiljno odprtino (trans-foramenska preiskava), med nevrokirurškimi operacijami pa s transkraniotomijsko metodo tudi intrakranialne možganske arterije in možganski parenhim (8). Predstavitev metode 3D US delimo v osnovi v dve skupini: integrirane preiskave in preiskave, pri katerih dobimo 3D prikaz po naknadni obdelavi na računalniški postaji s kombinacijo ultrazvočnega signala (več med seboj vzporednih slik B) in signala o položaju sonde, ki ga dobimo iz senzorja (magnetno-induktivni senzor), pritrjenega na ultrazvočno sondo. Vendar pa senzor ne upošteva nagiba sonde, zaradi česar ni zagotovljena vzporednost slik B. Na magnetno-induktivni senzor lahko vplivajo predmeti iz okolice (kovinski delci, električni instrumenti). Gre torej za zelo zahtevno sinhronizacijo signala ultrazvočne son- de in signala o položaju sonde, zaradi česar 3D slika običajno ni dovolj zanesljiva. Podobne težave se pojavljajo tudi pri prostoročnem načinu, pri katerem nastane 3D slika iz več vzporednih slik B, ki si sledijo v določenem zaporedju, ko preiskovalec z ultrazvočno sondo preide preiskovalno področje enakomerno v natančno določenem času, kar pa zahteva izjemno izkušenost in zbranost. Zaradi tega danes uporabljamo integrirani način preiskovanja, ki daje zanesljivo 3D sliko, ker sonda sama posname preiskovalno področje, kakovost 3D slike pa ni odvisna od omenjenih dejavnikov (9). Takšno možnost preiskovanja nudi tudi naprava VOLUSON 530D Kretz z linearno 5-10 MHz sondo za prikaz vratnega žilja in medoperativno 5-8 MHz sondo za prikaz podključnične arterije in vertebrobazilarnega ožilja. Napravo pridoma uporabljamo zadnja tri leta. 3D slika v bistvu nastane v treh osnovnih fazah: 1. samodejno prostorsko snemanje, 2. večravninska prostorska analiza, 3. 3D prostorsko oblikovanje (10). Samodejno prostorsko snemanje (automatic volume scaning) Prostorski posnetek nastane z zanihanjem slike B okrog njene osi. Izhodišče je vedno dobra slika B, v kateri izberemo področje, ki ga želimo snemati, s posebno računalniško košarico v obliki trapeza (VOL-BOX). Čas snemanja je 2-10 sekund in je odvisen od gibanja objekta, ki ga želimo preiskovati. Pri žilah zaradi njihovega gibanja uporabljamo večjo hitrost snemanja. Med samim snemanjem morata biti sonda in tudi bolnik povsem na miru. Po končanem snemanju se sonda samodejno izključi. Na zaslonu se pojavijo tri slike prostorskega telesa (žile), ki ga preiskujemo. Prostorski posnetek je moč napraviti tudi z aktiviranjem barvnega in energetskega dopplerja (ANGIO-mode). Večravninska prostorska analiza (multiplanar image analysis) Po končanem prostorskem snemanju se pojavi na zaslonu sočasni prikaz treh ortogonalnih ravnin preiskovanega volumskega telesa - žile: longitudinalne, transverzalne in horizontalne. Položaj žile opredeljuje relativni koordinatni sistem, sestavljajo ga tri osi, ki stojijo pravokotno druga na drugo in so označene kot X, Y in Z os. Sečišče teh osi je triosno središče vrtenja. Z rotacijo prostorskega telesa okrog treh osi ali s premikom središča rotacije po katerikoli od teh osi lahko prikažemo poljuben izrez iz volumskega telesa. Gre za šest medsebojno neodvisnih nastavitev: 3 rotacije (po X, Y in Z osi) in 3 translacije (paralelni pomik po istih oseh). anatomije in patoloških sprememb v njej, kakor navaja Kra-tochwil (15). Ugotavljanje nepravilnosti v poteku in položaju karotidnih arterij je s konvencionalno 2D US dokaj oteženo, ker pogosto ni moč jasno predstaviti žilnega poteka v eni ravnini. Veliko več možnosti daje barvna dupleks sonografija, pri kateri različno kodiranje dovodnega in odvodnega dela žilne pentlje omogoča njeno lažje prepoznavanje. Prednost 3D US je v več-ravninskem prikazu takšne pentlje. Po podatkih Barboura in sodelavcev (16) je pri bolnikih s pentljami karotidnih arterij moč pogosto najti tudi dissekcijo intime, ki jo je moč lažje odkriti s 3D US. 3D US vratnih karotidnih arterij omogoča v primerjavi z 2D US natančnejšo analizo aterosklerotičnih leh, ki povzročajo določeno zožitev žilne svetline: predvsem pove več o strukturi in površini lehe, na kateri je mogoče ob povečavi 3D slike ugotoviti tudi povsem majhne razjede, v katerih se lahko pričenja razvijati trombotični proces (17) (sl. 1, sl. 2). Možne so U II Mil ■ U ».II [¿asss 3D prostorsko oblikovanje (volume rendering) 3D prostorsko oblikovanje pomeni računalniško obdelan tridimenzionalni prikaz posnetega volumskega telesa (žile) na zaslonu. Poseben računalniški način, imenovan CINE-mode, omogoča dejansko doživljanje prostorskega prikaza žile. Gre za rotacijo 3D slike okrog navpične (Y) osi iz nastavljenega začetnega v končni položaj rotacije, pri čemer nastane niz zaporednih 3D slik. Z elektronskim skalpelom (CUT 3D) lahko izločimo samo prikazano žilo brez okolnega tkiva (11). Za izboljšanje 3D slike je v sistemu prostorskega oblikovanja posebna možnost - 3D GAMA, s katero je moč poudariti višje eho signale zaradi zmanjšanja nižjih in nasprotno. COLOR-map omogoča prikaz 3D struktur v določenem barvnem odtenku - poleg sive barve so na voljo še rumenorjava, ki jo uporabljamo najpogosteje, sivorjava, zelena, modra in rdeča (12). 3D US v klinični uporabi Vodilno mesto 3D US je vsekakor v diagnostiki aterosklero-tičnih leh v vratnem karotidnem ožilju, ki lahko povzročajo hemodinamsko pomembno zožitev ali pa so možni izvor možganske trombembolije. Karotidna bolezen je pogosto vzrok prehodnih ishemičnih možganskih napadov (TIA) ali reverzi-bilnega ishemičnega nevrološkega deficita (RIND), v 30% pa vzrok ishemične kapi (13). Veliko novih znanj s tega področja je omogočila ultrasonografija tako v evropski študiji European Surgery Trial's Collaborative Group (ESCT) in tudi v ameriški North American Simptomatic Carotid Endarterectomy Trial Collaborator (NASCET) (14). Vendar pa gre v glavnem za delež konvencionalne 2D ultrasonografije (2D US), katere pomen je seveda izredno velik. Novejše študije že vključujejo 3D US, saj prinaša nove, še zanesljivejše diagnostične možnosti. 3D US omogoča boljšo, kakovostno, natančnejšo sliko prikazane žile tudi na račun t.i. threshold možnosti. Ta omogoča odstranitev signalov pod ali nad pragom optimalnih signalov (8). Določimo torej, kateri nizki eho signal (low threshold) oziroma kateri visoki eho signal (high threshold) bo izločen z območja optimalnih eho signalov. Vemo, da dajo najnižji signal tekočine, mehka tkiva, visokega pa trde strukture (kost, hrustanec). Možnost selektivnega vpogleda (selective view) omogoča s poljubno omejitvijo znotraj žile zelo natančen prikaz tega dela. Praktično omogoča preiskovalcu analizo žilne »st M" ■ "" TL -- «r r - - ju, ■h.1l k i*-' □j h. ■ i ■ -U.1K-i [l' t- 4iI uW ni ni_4_m- h. v ti" W.J- ■l ^ 'f i ^ r Sl. 1. 3D prostorsko oblikovanje desne karotidne bifurkacije: fibrokalcinirani plak v sprednji in zadnji steni z vidno razjedo. Figure 1. 3D reconstruction of the right carotid bifurcation: fibrocalcinated plaque in the anterior and posterior wall with visible ulceration. ► £ I^JJI:!:!! ■ha Sl. 2. CUT 3D slika iste bifurkacije: lepo je vidna razjeda v plaku v spodnji steni. Figure 2. CUT 3D image of the same bifurcation: well visible ulceration in the plaque in the lower wall. H. n-HU II IJ JlkJ UHU. J -—ijllttll U.i-H.l ■ m F,I K jh ■ P U.l M- ll */ V- M io j. ha ■r n cp r1 S" ■ i ■ L' 'ju ri" -i 4— natančne meritve leh: poleg dolžine in širine je moč izmeriti obseg in prostornino lehe, v t.i. možnosti M-mode pa je moč spremljati tudi gibljivost plaka. Slednje je velikega pomena pri medoperativnem spremljanju sprememb v vratnih karo-tidah pri operaciji srca z zunajtelesnim obtokom (EKC) in brez. Natančna računalniška izmera prehodne žilne svetline v področju lehe pove več kot ocena barvne kodiranosti pretoka in ocena stopnje zožitve, ki jo dobimo z izračunom spektralnih parametrov v Dopplerjevi frekvenčni analizi, zlasti največje hitrosti pretoka v sistoli (PSV) in končne hitrosti v dia-stoli (EDV) v notranji karotidni arteriji (ICA), ter z določitvijo razmerja med PSV v ICA in EDV v skupni karotidni arteriji (ACC) in razmerja EDV ICA/EDV ACC. Ultrasonografska študija morfologije karotidnih plakov in stopnje zožitve, ki jo povzročajo, je pomembna pri oceni tveganja za nastanek cerebrovaskularnega inzulta (ICV) (18), zelo velikega pomena pa je tudi pri postavljanju indikacij za karotidno trombendarterektomijo (TEA) (19). Poleg odkrivanja klinično simptomatske hemodinamsko pomembne (> 75%) zožitve ACI je zelo pomembno pravočasno odkrivanje skoraj popolne (subtotalne) zožitve ACI, saj pomeni indikacijo za karotidno TEA. Če pa je zapora ACI popolna, operativno zdravljenje ne pride v poštev. 3D US daje več možnosti za odkrivanje subtotalne stenoze ACI kot 2D US, predvsem zaradi sočasnega prikaza žile v treh različnih ravninah. Če v 3D sliki ne najdemo tudi minimalno ohranjene prehodnosti ACI, je potrebno napraviti preiskavo z energetskim dopplerjem, ki lahko včasih odkrije komaj zaznaven, nitasti pretok skozi zožitev, ki bi jo sicer imeli za oklu-zijo. Kadar povzročajo zožitev izrazito kalcinirani plaki z obsežno akustično senco, ni moč z zanesljivostjo razmejiti med subtotalno stenozo in okluzijo. V tem primeru je potrebno napraviti tridimenzionalno računalniško angiografijo (3D CTA), pri kateri dobimo slike, ki spominjajo na angiografijo (20). Ko 3D CTA ni dosegljiva, je treba napraviti klasično an-giografijo. In kdaj se bomo odločili za karotidno TEA, če smo s 3D US dokazali subtotalno stenozo ACI? Če gre za TIA, seveda čim prej. Če pa je bolnik s takšno stenozo preživel ICV v istostranski hemisferi, je potrebno s karotidno TEA počakati vsaj 4-12 tednov od nastanka ICV (21), saj bi pri morebitni TEA v akutni fazi ICV lahko prišlo zaradi slabe avtoregulacije možganskega krvnega pretoka do razvoja možganskega hi-perperfuzijskega sindroma (HPS) s posledično krvavitvijo v infarktno področje (22). Izjemoma je mogoče karotidno TEA napraviti prej, če bolnik kaže po akutnem ICV hitro izboljšanje nevrološkega deficita pri hkratnem zmanjšanju ishemične okvare v izvidu CT ali MR (23). Velik problem pogosto predstavlja odkrivaje mehkih plakov tako s 3D US kot z 2D US. Gre za homogene - eholucentne plake tipa I po sodobni ultrazvočni razvrstitvi karotidnih pla-kov (24), za katere je značilna eholucentna vsebina, ki je podobna ehogenosti krvi. Na B sliki je skoraj ni moč prikazati, zato sta za ugotovitev nujno potrebni frekvenčna ali barvna Dopplerjeva sonografija. Značilnost teh leh so razjede na površini, krvavitve v lehi ali visoka vsebnost maščob. Pomenijo veliko tveganje za TIA ali ICV, čeprav ne povzročajo hemodi-namsko pomembne zožitve. Prednost 3D US pri odkrivanju takšnih leh je predvsem v ugotavljanju sekundarnih spremeb (krvavitev, nekroza) v plaku, ki jih lahko vidimo predvsem v povečani 3D sliki, navadno pa jih v B sliki ne moremo videti (sl. 3, sl. 4). S 3D US lažje odkrivamo koncentrične fibrozne plake, še posebej tiste, ki ne povzročajo hemodinamsko pomembne zožitve in jih na 2D sliki ni moč videti v celotni koncentričnosti (25). Zgodnje odkrivanje povsem majhnih plakov, natančne meritve debeline intime in medije ter njihovo stalno spremljanje s 3D US omogočajo objektivno spremljanje aterosklerotične-ga procesa v karotidnih arterijah (26) (sl. 5). 3D US ponuja Sl. 3. Barvna kodiranostpretoka - CFM kaže hemodinamsko pomembno stenozo v odcepišču leve ACI, ki jo povzroča mehak eholucentni plak. Figure 3. Color coding offlow - CFM, showing a hemodynami-cally significant stenosis at the origin of the left ACI, caused by soft eholucent plaque. IHIHIJ:. iL»S_■ L'JiJl ir-n mni IHH X , IMKIII ■ ■tmniu i n