1 Introduzione all elastografia mammaria

Transcript

1 Introduzione all elastografia mammaria 1 Introduzione all elastografia mammaria Tabella 1.1 Confronto tra diverse modalità ecografiche Modalità Parametro misurato Attributo visualizzato B-mode Impedenza acustica Anatomia Doppler Movimento Flusso sanguigno Elastografia Proprietà meccaniche Rigidità dei tessuti Inizialmente, la valutazione ecografica della mammella era utilizzata per determinare la natura cistica o solida delle lesioni. 1,2 Da allora, grazie ai criteri formulati da Stavros et al., 3 l ecografia ha assunto un ruolo di maggiore importanza nella caratterizzazione delle lesioni mammarie. Questi criteri sono stati incorporati nel sistema di classificazione BI-RADS (Breast Imaging-Reporting And Data System) 4 e possono essere impiegati per distinguere le lesioni mammarie benigne da quelle maligne. L elastografia è una nuova tecnica ecografica in grado di fornire informazioni aggiuntive in precedenza non disponibili. L elastografia, o imaging dell elasticità (EI, Elasticity Imaging) è una metodica di imaging che valuta la rigidità dei tessuti anziché la morfologia tissutale. Le immagini mostrano la differenza relativa di rigidità tra i vari tessuti. Per più di mille anni i medici hanno impiegato la palpazione manuale della mammella per la diagnosi di tumore mammario, 5 comprendendo che le masse meno deformabili alla palpazione sono, con maggiore probabilità, di natura maligna. L elastosonografia ha la potenzialità di quantificare la rigidità di una lesione, caratteristica che in precedenza veniva stimata solo soggettivamente sulla base dell esame fisico. 6-8 Krouskop et al. hanno determinato che, in vivo, esiste un contrasto elastografico significativo tra lesioni mammarie cancerose e non; 9 ciò indica che l elastografia rappresenta una tecnica eccellente per la caratterizzazione delle lesioni mammarie come benigne o maligne. Sono disponibili due tipi di elastografia: l elastografia strain (SE, Strain Elastography) e l elastografia shear wave (SWE, Shear Wave Elastography). L elastografia strain produce un immagine basata sullo spostamento del tessuto provocato da una forza di compressione/rilasciamento applicata dall esterno (mediante il movimento del trasduttore o mediante l emissione di impulsi di forza di radiazione acustica [ARFI, Acoustic Radiation Force Impulse]) oppure generato dal paziente stesso (respirazione e/o battito cardiaco). Tale tecnica consente una valutazione qualitativa della lesione, ossia della sua rigidità relativa rispetto a quella degli altri tessuti presenti nel campo di visualizzazione. Non consente tuttavia di determinare la rigidità esatta della lesione. L elastografia shear wave utilizza un particolare impulso di spinta, chiamato impulso di forza di radiazione acustica, che determina la propagazione di onde trasversali o di taglio di cui è possibile misurare la velocità. Poiché la velocità dell onda attraverso i tessuti dipende dalla rigidità dei tessuti stessi, questa tecnica consente di ottenere una valutazione quantitativa della rigidità, ossia di esprimerla sotto forma di valore numerico. Grazie all introduzione dell elastografia, sono ora disponibili tre modalità ecografiche ( Tabella 1.1). I lavori precedenti effettuati in questo campo erano complicati dal fatto che l imaging B-mode veniva effettuato usando ecografi convenzionali, mentre l imaging elastografico era eseguito da sistemi destinati alla ricerca. Grazie all avvento dei sistemi a doppia visualizzazione in tempo reale, in grado di mostrare sia l immagine B-mode convenzionale sia l elastogramma, l utilità di questa tecnica si è estesa nella pratica clinica. Utilizzando l elastografia strain a doppia visualizzazione in tempo reale, Hall et al. 10 dimostrarono che questa tecnica era potenzialmente utilizzabile per caratterizzare le lesioni mammarie come benigne o maligne. Notarono, inoltre, che all esame elastografico le lesioni benigne presentavano dimensioni più piccole rispetto a quelle misurate nelle corrispondenti immagini B-mode, mentre le lesioni maligne presentavano dimensioni maggiori. Proposero quindi di utilizzare il rapporto tra la dimensione elastografica e quella in B-mode della lesione quale criterio diagnostico di benignità o malignità. Anche se le attuali tecniche di imaging mammario, come la risonanza magnetica (RM), l ecografia e la mammografia, presentano un alta sensibilità nel rilevare la presenza di lesioni mammarie, la loro specificità non è altrettanto elevata. 11,12 Ciò ha portato allo stretto monitoraggio o all esecuzione di inutili biopsie di molte lesioni benigne. Disporre di una modalità di imaging dotata di un alta specificità nel rilevare le lesioni maligne potrebbe ridurre significativamente la quantità di biopsie eseguite inutilmente. Negli ultimi anni, si è assistito al miglioramento continuo nella qualità e nell interpretazione delle immagini, nonché nelle tecniche di imaging. La presente opera tratta l utilizzo dell elastografia mammaria allo stato attuale, mettendo in evidenza la tecnica appropriata e l interpretazione necessaria per ottenere risultati consistenti e accurati. Introdotta inizialmente nel 2003, la tecnica dell elastografia è da allora migliorata grazie ai progressi nei sistemi di ecografia diagnostica. Attualmente, la maggior parte degli ecografi disponibili in commercio è dotata dell elastografia mammaria. Gli attuali sistemi elastografici forniscono immagini che, oltre a permettere la differenziazione tra tessuti benigni e maligni, consentono anche di valutare alcuni aspetti istologici attraverso la rappresentazione della distribuzione di rigidità tissutale. Questo aspetto potrebbe consentire la valutazione degli effetti terapeutici del trattamento con agenti antitumorali. L elastografia permette di diagnosticare e valutare non solo le masse, ma anche le lesioni non tumorali. Recentemente sono stati introdotti vari sistemi basati sull applicazione della deformazione; essi comprendono, oltre ai sistemi che incorporano l elastografia strain, la quale comporta un ciclo di compressioni/rilasciamenti manuali o l applicazione di una vibrazione, anche sistemi dotati della tecnologia ARFI e SWE. Questi metodi hanno lo scopo comune di apportare capacità diagnostiche di tipo quantitativo (rigidità) nel campo dell ecografia, ma differiscono in termini di teoria, tecnica e interpretazione. Inoltre, nella valutazione diagnostica vengono utilizzati vari criteri e una diversa terminologia come, per esempio, il rapporto tra la lunghezza della lesione misurata all esame elastografico e la lunghezza della lesione misurata mediante imaging B-mode, il rapporto E/B (rapporto di larghezza, rapporto di lunghezza), la scala cromatica a 5 punti (elasticity score, punteggio di Tsukuba, 1

2 Introduzione all elastografia mammaria pattern di deformazione), lo strain ratio o rapporto di deformazione (rapporto lesione/grasso [LFR, Lesion to Fat Ratio]) e le misurazioni relative alle onde di taglio (kpa o m/s), che spesso portano a confusione durante l apprendimento delle tecniche elastografiche. Nella presente opera, i principi dell elastografia sono presentati in una forma facilmente comprensibile da parte degli addetti al settore. Informazioni più dettagliate sui principi dell elastografia possono essere reperite altrove. 13 Vengono discusse le tecniche richieste per ottenere immagini ottimali con i vari metodi, illustrando in modo particolare come evitare le insidie. Viene trattata l interpretazione delle immagini ottenute utilizzando le diverse tecniche, nonché il modo in cui tali immagini si correlano l una con l altra. Infine è fornito un elenco delle fonti bibliografiche e di altre fonti di informazione. L elastografia deve essere eseguita insieme all ecografia mammaria convenzionale. Si tratta di una tecnica di imaging aggiuntiva, come il color Doppler, per valutare le lesioni mammarie tumorali o non tumorali. Al momento l elastografia non può essere utilizzata come tecnica di screening, sebbene rappresenti un eccellente metodica diagnostica che consente di caratterizzare una lesione come benigna o maligna. Attualmente, la maggior parte dei sistemi ecografici dispone di funzionalità di tipo elastografico. L uso della SE e della SWE è autorizzato dalla Food and Drug Administration (FDA) per determinare se una lesione è rigida o elastica. Sia la SE sia la SWE si sono dimostrate in grado di migliorare la caratterizzazione delle anomalie mammarie. La scelta della modalità da utilizzare dipende dalle preferenze personali ed è spesso influenzata dall esperienza dell operatore e dalle apparecchiature disponibili. L esame di un anomalia mediante SE o SWE può essere eseguito nell arco di alcuni minuti e, nel caso in cui vengano utilizzate entrambe le tecniche e i reperti ottenuti siano compatibili, è possibile aumentare la confidenza dei risultati. L eventuale discordanza dei risultati può indicare che la lesione è atipica e, in tal caso, può essere necessario ricorrere a una valutazione aggiuntiva al fine di caratterizzare ulteriormente la lesione. L elastografia può anche essere utile nella caratterizzazione di lesioni isoecogene, poiché se l imaging B-mode non è in grado di rilevare la presenza di una lesione palpabile, spesso l uso dell elastografia può identificare tale lesione sulla base della sua rigidità. La presenza di una lesione isoecogena non è infrequente e ciò rende difficile determinare se la zona esaminata è realmente un anomalia oppure un lobulo di grasso. È stato suggerito che il vantaggio principale dell elastografia potrebbe essere una migliore caratterizzazione delle lesioni di categoria 3 e 4A nella valutazione BI-RADS. L elastografia potrebbe essere utilizzata per aumentare o ridurre di un punto il punteggio BI-RADS di queste lesioni. Con il continuo miglioramento della tecnica elastografica e la maturazione di un esperienza clinica maggiore, sarà possibile raggiungere una migliore comprensione del modo in cui incorporare l elastografia nel sistema di classificazione BI-RADS. Diverse organizzazioni hanno raccomandato specifiche linee guida al riguardo Abbiamo utilizzato l elastografia come strumento diagnostico per diversi anni, in tutti i nostri casi di ecografia mammaria, e come strumento di ricerca per oltre 10 anni. Nella nostra esperienza, siamo riusciti a ridurre significativamente il tasso di biopsie, migliorando al contempo la percentuale di biopsie positive. Riteniamo che l elastografia sia utile per la caratterizzazione delle lesioni di qualsiasi categoria BI-RADS. L artefatto a bersaglio (si veda il Capitolo 3) si è rivelato estremamente utile nell aumentare il livello di confidenza con cui è possibile determinare se una lesione è una cisti benigna complicata, per la quale il follow-up a breve termine o la biopsia non sono richiesti. Tuttavia, prima di annullare una biopsia, consigliamo di verificare la tecnica utilizzata e i risultati ottenuti. La correlazione tra l elastografia e la patologia ha permesso di introdurre un controllo aggiuntivo dell adeguatezza delle nostre biopsie eseguite sotto guida imaging. Esistono diversi metodi per la visualizzazione dei dati elastografici, così come sono state proposte diverse scale cromatiche. Nel presente libro sarà utilizzata la convenzione secondo cui nella SE il nero corrisponde a un tessuto rigido e il bianco a un tessuto deformabile e nella SWE il rosso corrisponde a un tessuto rigido e il blu a un tessuto deformabile. Nella SWE sarà utilizzata la scala cromatica poiché essa è in grado di rappresentare il valore quantitativo della rigidità; pertanto, qualsiasi lesione abbastanza rigida da essere codificata da un colore superiore al nostro valore di cut-off risulta facile da identificare. Nella SE, sarà utilizzata una scala di grigi poiché riteniamo che essa sia in grado di identificare le variazioni di rigidità relativa in maniera più accurata rispetto a una scala cromatica, nella quale una piccola variazione della rigidità relativa può essere rappresentata da un brusco cambiamento di colore. Riteniamo inoltre che la misurazione delle dimensioni di una lesione all elastogramma sia più accurata quando si utilizza la scala di grigi. Nell analisi della deformazione (strain imaging), la mappatura dei risultati secondo una scala di grigi o una scala cromatica è una funzione applicata successivamente all elaborazione dell immagine e la maggior parte dei sistemi consente di cambiare tale mappa su un immagine fissa. Indipendentemente dalla mappa utilizzata, le informazioni riportate sull elastogramma sono identiche, ciò che cambia è soltanto il modo di visualizzarle. Per convenzione, in questo libro il termine elastografia strain o SE è utilizzato per indicare l analisi della deformazione basata sull uso della tecnica di compressione/rilasciamento manuale (e non sull uso della tecnica ARFI), salvo quando diversamente specificato. Quando appropriato, vengono inoltre inclusi ed evidenziati specifici suggerimenti e consigli. La terminologia nel campo dell elastografia è alquanto confusa, a causa della presenza di diversi termini utilizzati per descrivere gli stessi concetti o le stesse tecniche. In questo libro utilizzeremo la terminologia suggerita nelle linee guida della World Federation for Ultrasound in Medicine and Biology (WFUMB). 16 La terminologia alternativa sarà inclusa tra parentesi. Sebbene siano stati pubblicati diversi studi di valutazione dell elastografia nella caratterizzazione delle lesioni come benigne o maligne, al momento della stesura della presente opera sono pochi gli studi effettuati per valutare l uso dell elastografia in specifiche patologie mammarie. Laddove disponibili, tali studi vengono richiamati nella parte dedicata ai casi di studio. I casi di studio presentati costituiscono l esperienza dell autore nell uso dell elastografia per la caratterizzazione delle patologie mammarie.

3 Principi di elastografia 2 Principi di elastografia 2.1 Nozioni generali L elastografia è una tecnica ecografica sviluppata di recente, in grado di fornire informazioni clinicamente utili, in precedenza non disponibili, sull elasticità dei tessuti. L elastografia, o imaging dell elasticità, è una modalità di imaging basata sull analisi dell elasticità dei tessuti, anziché sulla loro anatomia. Per più di mille anni, la palpazione è stata utilizzata per valutare l elasticità di una lesione e determinarne l eventuale malignità. 17 L elastosonografia può essere considerata l equivalente della palpazione clinica nel campo dell imaging, in quanto è in grado di quantificare l elasticità di una lesione che, in precedenza, veniva valutata solo soggettivamente attraverso l esame fisico. Esistono due tipi di elastografia: l elastografia strain (SE, Strain Elastography) e l elastografia shear wave (SWE, Shear Wave Elastography). 18 La SE produce un immagine basata sul modo in cui i tessuti rispondono a una forza applicata dall esterno (movimento del traduttore o impulsi ultrasonori [ARFI, Acoustic Radiation Force Impulse]) o generata dal paziente (respirazione e/o battito cardiaco). Ciò consente una valutazione qualitativa della lesione in termini di rigidità relativa del tessuto rispetto ai tessuti circostanti presenti nel campo di visualizzazione (FOV, Field Of View). In altre parole, la SE non consente di determinare l elasticità esatta di un tessuto, ma solo la sua elasticità relativa in confronto a quella degli altri tipi di tessuti presenti nel FOV. La SWE si basa sull uso della tecnica ARFI o, in termini meno tecnici, si basa su un impulso ultrasonoro che agisce come forza di compressione. Una conseguenza naturale di questo impulso è la produzione di onde trasversali, la cui velocità, una volta misurata, consente una valutazione quantitativa dell elasticità. 2.2 Elastografia strain La SE consente di determinare la deformazione, o elasticità relativa, di un tessuto all interno del FOV. 18 Quanto più grande è il grado di deformazione di un oggetto in risposta all applicazione di una forza, tanto maggiore è la sua deformabilità e tanto minore è il suo grado di rigidità. Per determinare la deformabilità di un tessuto o di una lesione, è necessario valutare in che modo la lesione si deforma in risposta all applicazione di una forza esterna. Per esempio, se si immerge una mandorla in una cupola di gelatina ( Figura 2.1a) e si esercita una compressione sulla superficie della gelatina ( Figura 2.1b), la gelatina si deforma, indicando che essa è dotata di un alta deformabilità ed è pertanto elastica. Tuttavia, la mandorla, che ha una bassa deformabilità, non si deforma ed è pertanto rigida. La SE viene eseguita utilizzando apparecchiature ecografiche standard e uno specifico software che valuta le differenze di deformazione di un tessuto tra i diversi fotogrammi in risposta all applicazione di una forza (strain). La forza può derivare da movimenti del paziente (come la respirazione o il battito cardiaco), da una compressione esercitata dall esterno attraverso il movimento ritmico del trasduttore ecografico, oppure dall emissione di impulsi ultrasonori utilizzati come sorgente dello spostamento. 18 Nella SE, il valore assoluto della deformazione (ottenuto mediante il modulo di Young, che rappresenta un valore numerico che quantifica la rigidità di un tessuto) non può essere calcolato in quanto non è possibile misurare con precisione la quantità di forza applicata. L immagine SE in tempo reale viene visualizzata secondo una scala basata sulla deformazione (o sull elasticità) relativa dei tessuti all interno del FOV. Pertanto, se nel FOV sono presenti tipi differenti di tessuto, la scala utilizzata per la mappa di visualizzazione varierà di conseguenza. Nella Figura 2.2 viene fornita una spiegazione semplificata del modo in cui viene effettuata la mappatura dei dati SE nella maggior parte dei sistemi. Le caselle a sinistra rappresentano il tessuto identificato mediante imaging B-mode prima dell appli- a b Figura 2.1 (a, b) Un modello semplificato dei principi alla base dell elastografia strain consiste nel considerare una mandorla immersa nella gelatina. Se si applica una forza, come la compressione della gelatina con un cucchiaio, la gelatina modifica la sua forma poiché è elastica (più deformabile), mentre la mandorla non modifica la propria forma poiché è rigida (meno deformabile). Il sistema ecografico di elastografia strain confronta le variazioni, fotogramma per fotogramma, che avvengono nel tessuto quando si applica una forza di compressione/rilasciamento. I tessuti che si deformano maggiormente sono considerati elastici (deformabili), mentre quelli che si deformano meno sono considerati rigidi. 3

4 Principi di elastografia a Figura 2.2 La codifica a colori dei pixel presenti nell elastogramma si basa sulle variazioni che si verificano durante il ciclo di compressione/ rilasciamento. Nel diagramma, le caselle a sinistra rappresentano differenti tessuti all interno del campo di visualizzazione (FOV). Quando si applica una forza di compressione, le caselle cambiano forma in base al loro grado di rigidità (colonna verticale centrale). La casella che si deforma maggiormente è codificata dal colore bianco, mentre quella che si deforma meno è codificata dal colore nero. Le caselle che presentano variazioni di forma comprese tra questi due estremi vengono codificate da diverse sfumature di grigio, in funzione del grado di deformazione subito (a). Utilizzando un FOV differente ed escludendo il tessuto più rigido in (b), la mappatura dei colori cambia: in questo caso la seconda casella sarà quella dotata della maggiore rigidità e sarà pertanto codificata dal colore nero. Di conseguenza, l intervallo dinamico della codifica in scala di grigi si modifica e il primo e il quarto tessuto vengono codificati da sfumature di grigio più scure. b cazione di una qualsiasi forza. Le caselle al centro rappresentano la dimensione dei tessuti ottenuta mediante imaging B-mode dopo l applicazione di una forza compressiva. I tessuti in cui non si verifica alcuna modificazione della forma sono molto rigidi, mentre in quelli elastici (deformabili) si osserva una variazione della dimensione dipendente dal loro grado di elasticità. L algoritmo dell elastografia strain valuta le variazioni relative nella dimensione dei diversi tessuti e assegna un colore (o una sfumatura di grigio) in base alla distribuzione delle variazioni di dimensione. Nell esempio riportato nella Figura 2.2a, il tessuto che non cambia affatto forma è codificato dal colore nero in quanto costituisce il tessuto più rigido tra quelli esaminati. I tessuti rappresentati dalle caselle inferiori sono quelli che presentano la maggiore variazione di dimensione e sono quindi i tessuti più elastici (deformabili), che vengono codificati dal colore bianco. Ai tessuti compresi tra questi due estremi viene assegnata una sfumatura di grigio corrispondente al loro grado di variazione di dimensione: il grigio più scuro indica una maggiore rigidità, mentre il grigio più chiaro indica una minore rigidità. Tuttavia, se si esclude il tessuto più rigido rappresentato nella Figura 2.2a, si ottiene una differente codifica in scala di grigi dei tessuti restanti, come si osserva nella Figura 2.2b. Si noti che il colore dei primi tre tessuti è cambiato dal momento che, in questo caso, il tessuto più rigido è il secondo, che viene quindi codificato dal colore nero. Di conseguenza, l intervallo dinamico dei valori di rigidità varia a seconda dei tessuti presenti nel FOV. Pertanto, se in ciascuna immagine acquisita sono presenti tessuti rigidi e tessuti elastici simili, si ottiene una visualizzazione in scala di grigi relativamente costante. Nell elastografia strain del seno, se nel FOV sono inclusi una parte del muscolo pettorale e una certa quantità di tessuto adiposo, si ottiene una raffigurazione in scala di grigi più costante tra le diverse immagini. Il tessuto adiposo costituirà il tessuto più elastico (deformabile), codificato dal bianco, mentre il muscolo pettorale costituirà il tessuto più rigido (a condizione che non siano presenti tumori maligni), codificato dal nero. La scala di grigi utilizzata (o intervallo dinamico dei valori di rigidità) sarà quindi relativamente costante, dal momento che la rigidità del tessuto adiposo e del tessuto muscolare è alquanto costante tra le diverse pazienti e in ogni singola paziente. Tuttavia, in presenza di un carcinoma mammario all interno del FOV, quest ultimo rappresenterà il tessuto più rigido e sarà codificato dal colore nero, mentre gli altri tessuti saranno visualizzati, per lo più, con il colore bianco o grigio chiaro. La tecnica richiesta per ottenere immagini ottimali varia a seconda dell algoritmo utilizzato da parte del produttore del sistema. 18 Per la SE, il grado di spostamento esterno richiesto varia in funzione dell algoritmo impiegato. In alcuni sistemi, è sufficiente una compressione molto piccola o addirittura nulla, mentre in altri è necessario applicare un ciclo ritmico di compressioni/rilasciamenti. Con l esperienza e la pratica, l operatore potrà apprendere la tecnica ottimale di compressione/ rilasciamento da utilizzare in uno specifico sistema per ottenere immagini di qualità ideale. L applicazione di una compressione eccessiva comporta la presenza di rumore nell immagine, mentre l applicazione di una forza insufficiente si traduce nel mancato ottenimento di un immagine. L apprendimento del punto esatto relativo all apparecchiatura utilizzata è di importanza critica per ottenere immagini ottimali e sarà trattato in dettaglio nel Capitolo 3.

5 Principi di elastografia L algoritmo utilizzato nella SE richiede che la lesione di cui sono misurate le variazioni di deformazione rimanga all interno del piano di acquisizione dell immagine. È necessario che, durante l intero ciclo di compressione/rilasciamento, la medesima sezione della lesione resti all interno del piano di acquisizione. Monitorando l immagine B-mode per verificare che lo spostamento della lesione avvenga solo in profondità (e non all interno e all esterno del piano di acquisizione) durante la scansione ed effettuando spostamenti nel FOV solo in direzione assiale, sarà possibile ottenere immagini ottimali. La tecnica di spostamento utilizzata nella SE non consente l indagine completa di un organo, in quanto la scansione deve essere eseguita in una singola posizione stazionaria. I risultati possono essere rappresentati in scala di grigi o con varie visualizzazioni a colori; il metodo preferito è spesso determinato dall esperienza dell operatore e dalle sue preferenze di interpretazione. La scelta della mappa di visualizzazione viene eseguita dopo l elaborazione dell immagine e, nella maggior parte delle apparecchiature, tale mappa può essere cambiata quando l immagine è fissa. In molti sistemi, per impostazione predefinita, l elastogramma viene visualizzato sovrapposto all immagine B-mode in scala di grigi. La maggior parte dei sistemi dispone comunque di una modalità a doppia visualizzazione, in cui viene mostrata anche un immagine B-mode separata. Ciò è di aiuto nel determinare la localizzazione precisa dei reperti elastografici. Tuttavia, se per la SE viene scelta una mappa in scala di grigi, l immagine B-mode di fondo presente nell elastogramma deve essere rimossa a causa della difficoltà di interpretazione delle due immagini sovrapposte, entrambe in scala di grigi. Salvo quando diversamente specificato, in questo libro le immagini SE vengono presentate utilizzando una mappa in scala di grigi, dove il colore bianco e il colore nero corrispondono, rispettivamente, ai valori di rigidità minima e rigidità massima dei tessuti, senza l uso di un immagine B-mode di fondo. È importante ricordare che, anche qualora si utilizzi la SE con codifica a colori, ciò che viene visualizzato è una scala relativa, che non deve essere confusa con l immagine ottenuta mediante SWE, nella quale vengono misurati dei valori assoluti di rigidità, codificati pixel per pixel. Nella SWE, una lesione viene rappresentata sempre con lo stesso colore (nell ipotesi che venga utilizzata sempre la stessa scala cromatica), indipendentemente dagli altri tessuti presenti nel FOV. Al contrario, nella SE, una stessa lesione può essere rappresentata con colori diversi, qualora i tessuti presenti nel FOV abbiano rigidità differenti. Poiché la SE è una tecnica relativa, una lesione può essere visualizzata con una differente sfumatura di grigio (o con un differente colore) in funzione degli altri tessuti presenti nel FOV. Per esempio, in una paziente con tessuto mammario denso normale e tessuto adiposo, il tessuto adiposo apparirà bianco (elastico, poiché costituisce il tessuto più deformabile presente nel FOV. Tuttavia, se nel FOV è presente solo tessuto adiposo, una parte di questo apparirà nero (rigido) in quanto costituisce il tessuto più rigido presente nel FOV ( Figura 2.3). Ciò può condurre a difficoltà nell interpretazione delle immagini. Pertanto, ai fini dell interpretazione delle immagini, è utile disporre di un FOV ampio, contenente diversi tipi di tessuto con vari gradi di elasticità. Nella SE, è possibile ottenere una scala relativamente costante includendo il tessuto adiposo come tessuto più elastico e il muscolo pettorale come tessuto più rigido. Questi tessuti non variano in rigidità tra i diversi individui e, pertanto, possono costituire dei limiti fissi per l intervallo dinamico di rigidità, a condizione che sia presente solo tessuto benigno. Quando è presente una lesione maligna, essa avrà una rigidità maggiore rispetto al muscolo pettorale; ciò comporterà la reimpostazione dell intervallo dinamico, con assegnazione del valore di massima rigidità al tessuto maligno. Un fattore critico nella generazione di un elastogramma diagnostico è il grado di pressione applicato con la sonda durante la scansione. 19 Tale grado di pressione viene chiamato precompressione o precarico ed è diverso dal grado di spostamento (compressione/rilasciamento) utilizzato per la generazione dell elastogramma. Se si effettua la scansione con la mano pesante, ciò determina la compressione dei tessuti e un cambiamento delle loro proprietà elastiche. Tale precompressione Figura 2.3 Poiché lo Strain Imaging è di tipo qualitativo, la scala utilizzata per la codifica a colori dell immagine dipende dai tessuti all interno del campo di visualizzazione. Per esempio, il tessuto adiposo all interno di un immagine contenente anche tessuto mammario denso sarà codificato dal colore bianco, in quanto rappresenta il tessuto più elastico all interno del campo di visualizzazione (evidenziato all interno del cerchio). Tuttavia, se un immagine contiene solo tessuto adiposo, una parte di questo sarà codificata dal colore nero, in quanto costituisce il tessuto più rigido (ossia la parte di tessuto adiposo più rigida all interno dell immagine) nel campo di visualizzazione (b, evidenziato all interno del cerchio). Pertanto, un dato tessuto o una data massa possono presentare una codifica a colori diversa nei diversi fotogrammi, nel caso in cui i tessuti presenti nel campo di visualizzazione siano differenti. Per ridurre al minimo questa differenza di codifica, è consigliabile includere una varietà simile di tessuti (tessuto adiposo, tessuto mammario denso e muscolo pettorale) in tutte le immagini. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG. Sonographic breast elastography: a primer. J Ultrasound Med 2012;31(5): ) 5

6 Principi di elastografia Figura 2.4 L applicazione di una precompressione (applicazione di pressione costante con il trasduttore) può incidere significativamente sull elastogramma. Quando si applica una precompressione minima, si ottengono elastogrammi di qualità ottimale (a), come in questo esempio che raffigura una cisti epidermica. Quando si applica una precompressione lieve, i fotogrammi ottenuti durante la fase di rilasciamento sono spesso di buona qualità, mentre quelli ottenuti durante la fase di compressione sono di qualità scadente (b). Ciò determina la produzione di un videoclip in cui la lesione è visualizzata in modo adeguato solo su alcuni fotogrammi. Quando si applica un livello significativo di precompressione, l elastogramma raffigura solo il rumore e non è interpretabile (c). Un metodo per limitare il grado di precompressione consiste nell identificare una struttura nel campo distante dell immagine (in questo caso, frecce rosse dirette verso una costa). Quando il trasduttore viene sollevato, la struttura si sposterà verso la profondità nell immagine. Quando la struttura si trova nella posizione più profonda possibile nel campo distante e viene mantenuto un contatto adeguato del trasduttore, la precompressione applicata risulta minima ed è quindi possibile ottenere un elastogramma ottimale. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG, Zhang Z. Effects of precompression on elasticity imaging of the breast: development of a clinically useful semiquantitative method of precompression assessment. J Ultrasound Med 2012;31(6): ) modifica marcatamente la qualità dell immagine e può incidere significativamente sui risultati ( Figura 2.4). 19 Questo fenomeno è confermato dalla SWE, nella quale la velocità dell onda trasversale (Vs) può modificarsi di un fattore pari a 10 in funzione della precompressione ( Figura 2.5). All aumentare del livello di precompressione, le differenze nella velocità dell onda trasversale tra i diversi tessuti si riducono, con conseguente minore contrasto tra i tessuti nell immagine ottenuta mediante elastografia strain.

7 Principi di elastografia 12 A B C D Vs (m/s) Tessuto adiposo Tessuto fibroghiandolare Fibroadenoma % Comp Carcinoma Figura 2.5 Quando si applica una precompressione, è possibile misurare la rigidità dei tessuti mediante elastografia shear wave. La velocità della shear wave (Vs) aumenta all aumentare della rigidità tissutale. In questa figura vengono mostrate le Vs di diversi tessuti della mammella e di diverse lesioni patologiche a livelli variabili di precompressione. Quando si applica una precompressione, la differenza di rigidità tra i tessuti e le lesioni patologiche si riduce. A livelli di precompressione superiori al 40%, tutti i tessuti presentano la stessa rigidità. A questo livello di precompressione, gli elastogrammi ottenuti mediante ecografia strain raffigurano solo rumore, mentre gli elastogrammi shear wave indicano che tutti i tessuti sono maligni. Per ottenere risultati ottimali, è necessario mantenere il grado di precompressione nell intervallo compreso tra 0 e 10%. A un livello di precompressione tra il 10 e il 40%, le immagini ottenute mediante ecografia strain (SE) che non contengono tessuti maligni sono di qualità scarsa, in quanto le differenze di rigidità di tutti i tessuti benigni sono molto piccole. Se invece è presente un tessuto maligno, si ottiene un elastogramma di qualità adeguata, in quanto persiste una grande differenza di rigidità tra tessuto maligno e tessuti benigni. A un livello di precompressione superiore al 25%, tutti i tessuti avranno valori di Vs compatibili con la presenza di un tessuto maligno all esame mediante ecografia shear wave. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG, Zhang Z. Effects of precompression on elasticity imaging of the breast: development of a clinically useful semiquantitative method of precompression assessment. J Ultrasound Med 2012;31(6): ) In presenza di una precompressione sufficiente, tutti i tessuti avranno una rigidità simile e l immagine ottenuta mediante SE sarà caratterizzata per lo più dalla presenza di rumore, mentre nella SWE si avranno alte velocità dell onda trasversale attraverso tutta l immagine. La Figura 2.5 illustra un diagramma in cui sono riportate le Vs dei differenti tipi tissutali presenti nella mammella ai vari gradi di precompressione che abbiamo utilizzato per ottenere i risultati discussi nel paragrafo che segue. Il grado di precompressione viene classificato in 4 categorie: zona A di precompressione minima (0-10%), zona B di precompressione lieve (10-25%), zona C di precompressione moderata (25-40%) e zona D di precompressione marcata (>40%) In che modo la precompressione influenza le immagini ottenute mediante elastografia strain? Nella SE, le immagini si basano sulla rigidità relativa delle lesioni all interno del campo di visualizzazione. Si tratta di una valutazione qualitativa (grado di rigidità rispetto agli altri tessuti presenti nel FOV), ma non quantitativa (non fornisce un valore assoluto). La scala di imaging utilizzata è relativa e dipende dai tessuti presenti nel piano dell immagine. Nel caso in cui siano presenti, nelle zone A, B e C, sia tessuti deformabili (tessuto adiposo, tessuto fibroghiandolare) sia tessuti molto rigidi (tessuti maligni), la differenza di elasticità (valori di Vs misurati in m/s) tra tessuti deformabili e tessuti maligni è in grado di generare un elastogramma accurato. Tuttavia, nella zona D l elasticità dei tessuti deformabili e di quelli maligni è simile; di conseguenza l elastogramma non avrà valore diagnostico e sarà caratterizzato dalla sola presenza di rumore. I risultati sono tuttavia diversi nel caso in cui la zona di interesse contenga solo tessuti deformabili (tessuto adiposo, tessuto fibroghiandolare, fibroadenoma molle, alterazione fibrocistica). Nella zona A, le differenze di elasticità tra i tessuti consentono di ottenere un elastogramma di valore diagnostico. Nella zona B, l elastogramma è al limite del valore diagnostico, presentando alcuni fotogrammi di buona qualità diagnostica e altri di scarso valore diagnostico. Ciò è dovuto alla precompressione, responsabile di differenze di rigidità più piccole tra diversi tessuti. In base all esperienza dell autore, ciò sembra dipendere dal momento in cui viene acquisito il fotogramma: se durante il ciclo di compressione o di rilasciamento. Nelle zone C e D, le proprietà elastiche dei tessuti deformabili sono molto simili tra loro a causa della precompressione; in tal caso l elastogramma raffigura soprattutto il rumore e non è diagnostico. È stata descritta una tecnica finalizzata all applicazione riproducibile del grado minimo di precompressione. 19 In questa tecnica, viene identificata una struttura nel campo distante, come una costa o il legamento di Cooper. Il trasduttore viene sollevato lentamente mentre si osserva la struttura. Dopo aver sollevato la sonda, l oggetto si sposterà in posizione più profonda nell immagine. L elastogramma viene ottenuto quando tale struttura si trova in posizione quanto più possibile profonda nell immagine, mantenendo al contempo un contatto adeguato della sonda. In questi casi, si dimostra utile l uso di abbondante gel per ultrasuoni. Un altro metodo consiste nel creare un cuscinetto distanziatore con il gel, accertandosi che sia presente del gel tra 7

8 Principi di elastografia il trasduttore e la paziente durante l acquisizione dell elastogramma. In genere, per l acquisizione di immagini B-mode, si utilizza un piccolo grado di precompressione (10-20%) in quanto questo migliora la qualità di tali immagini. Il fattore di qualità o la barra di compressione utilizzati in alcune apparecchiature non valutano il grado di precompressione applicato, ma soltanto il grado di spostamento dei tessuti durante il ciclo di compressione/rilasciamento. Questo aspetto sarà discusso nel Capitolo 3. Il fattore di qualità o la barra di compressione sono indipendenti dalla precompressione e possono indicare l acquisizione di un elastogramma adeguato, anche in presenza di una precompressione significativa responsabile dell ottenimento di un elastogramma di scarsa qualità Elastografia strain mediante impulsi ARFI Un impulso ultrasonoro può essere riflesso, assorbito (attenuato) o può creare un trasferimento di energia (spinta). Il trasferimento di energia determina lo spostamento dei tessuti. Un aumento dell energia del fascio di ultrasuoni genera una forza maggiore e, pertanto, uno spostamento maggiore. Lo spostamento del tessuto ha due conseguenze per l elastografia: (1) lo spostamento può essere visualizzato direttamente, come nell elastografia strain, oppure (2) lo spostamento del tessuto genera un onda trasversale laterale (onda trasversale), la cui velocità attraverso il tessuto può essere misurata, come nell elastografia shear wave ( Figura 2.6). La tecnica ARFI consiste nell utilizzo di un impulso ultrasonoro a bassa frequenza, adattato in modo tale da ottimizzare il trasferimento di energia al tessuto È possibile ottenere un immagine SE utilizzando la tecnica ARFI per generare lo spostamento del tessuto e analizzando le variazioni di spostamento mediante un algoritmo di deformazione simile a quello impiegato per il mea Trasduttore ecografico b Trasduttore ecografico Figura 2.6 Un impulso ultrasonico può essere riflesso (a, frecce blu) o assorbito (attenuato) (a, freccia bianca) oppure può produrre un trasferimento di energia (spinta) al tessuto. Per ottimizzare il trasferimento di energia al tessuto, è possibile utilizzare un impulso ultrasonico intenso a bassa frequenza (b), che viene chiamato ARFI (Acoustic Radiation Force Impulse). Lo spostamento del tessuto può essere misurato direttamente (strain imaging) oppure è possibile generare un onda trasversale, di cui viene misurata la velocità attraverso il tessuto (2D shear wave). todo manuale. In questa tecnica, l impulso ARFI sostituisce il movimento della sonda o i movimenti fisiologici del paziente nella generazione di una deformazione dei tessuti. Questa tecnica può essere meno soggetta alle influenze da parte dell operatore rispetto alla tecnica di compressione manuale. L impulso genera sia uno spostamento assiale sia onde trasversali (shear). Quando viene misurato lo spostamento assiale, la tecnica è simile alla SE ed è chiamata Virtual Touch Imaging (VTI, Siemens Medical Solutions USA, Inc., Mountain View, CA). Si noti che questa tecnica è diversa dalla SWE, che misura la velocità dell onda trasversale generata dall impulso ARFI. Infatti, la prima fornisce una valutazione qualitativa (ossia le differenze relative di rigidità dei tessuti presenti nel FOV), mentre la seconda fornisce una valutazione quantitativa (ossia un valore numerico dell elasticità). L energia utilizzabile per l impulso ARFI è tuttavia limitata dalle linee guida che impongono un vincolo alla quantità di energia che può essere introdotta nel corpo umano e ciò, a sua volta, limita la profondità di spostamento del tessuto e, pertanto, la profondità dell elastogramma SE. Questo aspetto di solito non costituisce un problema quando viene utilizzata la tecnica di spostamento manuale, in quanto, nell imaging mammario, tale tecnica può essere regolata in modo da ottenere uno spostamento appropriato a qualsiasi profondità. Esistono varie differenze tra la SE e il VTI. Una differenza importante è che, nell imaging mediante ARFI, la forza di radiazione risulta massima a livello del punto focale del fascio, mentre nella SE si ottiene una deformazione più uniforme in direzione laterale, in funzione della compressione esercitata con il trasduttore e dell entità dello sforzo applicato localmente; inoltre, tale deformazione si modifica con la profondità. Pertanto, nel VTI, non è possibile utilizzare il rapporto di deformazione quale metodo semi-quantitativo. L uso del VTI non consente di ottenere un valore quantitativo della rigidità. Se si utilizza un impulso ARFI per generare lo spostamento del tessuto, è necessario non applicare alcuno spostamento manuale (compressione/rilasciamento con il trasduttore). La sonda deve essere tenuta ferma e alla paziente deve essere chiesto di non respirare e di rimanere immobile durante l acquisizione dell immagine. In uno stesso sistema, l algoritmo utilizzato per generare l elastogramma è simile a quello usato per la SE. Tuttavia, l algoritmo di mappatura a colori è leggermente diverso rispetto a quello impiegato per la tecnica di compressione manuale ed è possibile osservare alcune differenze nell aspetto dell elastogramma ottenuto mediante le due tecniche. In generale, con la maggior parte dei trasduttori per imaging mammario, l impulso ARFI produce uno spostamento in profondità non superiore a 4-5 cm. 2.3 Elastografia shear wave La seconda tecnica che consente di determinare le proprietà elastiche di un tessuto è la SWE. In questa tecnica, al tessuto viene applicato un impulso ultrasonoro (impulso di spinta) o un impulso ARFI, che induce la formazione di onde trasversali disposte perpendicolarmente alla direzione del fascio di ultrasuoni. Il principio di funzionamento è simile a ciò che accade quando si getta un sasso (l impulso di spinta) in una pozza d acqua. Le increspature generate corrispondono alle onde trasversali. Per calcolare la velocità dell onda trasversale generata attraverso i

9 Principi di elastografia tessuti, si utilizzano le tecniche ecografiche B-mode convenzionali, monitorando lo spostamento del tessuto causato dalle onde trasversale. Questo metodo viene illustrato nella Figura 2.7. A partire dai valori di velocità dell onda trasversale attraverso i tessuti, è possibile calcolare il modulo di elasticità (modulo di Young). La velocità dell onda trasversale è direttamente correlata alla rigidità del tessuto e viceversa. La rigidità di una lesione può essere visualizzata sotto forma di velocità dell onda trasversale espressa in m/s, oppure derivata e visualizzata come modulo di Young espresso in kilopascal (kpa). Il modulo di elasticità (modulo di Young) viene calcolato considerando alcuni presupposti riguardo al tessuto (densità del tessuto pari a 1 g/cm 3 e rapporto di Poisson pari a 0,5) e utilizzando la seguente formula: (kpa) = 3Vs 2 Con la SWE, si ottiene una misura quantitativa della rigidità di una lesione in un punto di interesse (point shear wave) oppure all interno di un FOV più ampio, utilizzando una codifica a colori della velocità dell onda trasversale pixel per pixel (2D shear wave). La Tabella 2.1 riporta i valori corrispondenti delle due scale (kpa e m/s) per diverse misurazioni. La maggior parte dei sistemi consente all operatore di selezionare la scala da utilizzare. Attualmente sono disponibili due sistemi di imaging shear wave per applicazioni in ambito senologico. Il sistema ecografico ACUSON S2000/S3000 (Siemens, Mountain View, CA) consente di ottenere misurazioni in una piccola regione di interesse (ROI, Region Of Interest) (tecnica Virtual Touch Quantification [VTq]), nonché una valutazione pixel per pixel (2D shear wave) di FOV più ampi utilizzando una mappa a colori (tecnica Virtual Touch IQ [VTIQ]). Nella VTIQ, dopo aver applicato l iniziale impulso, vengono utilizzati vettori di tracciamento del segnale per rilevare lo Ingresso dell impulso US Onde trasversali (trasversale) prodotte Posizionamento ROI Impulsi di rilevamento Velocità nei tessuti più rigidi maggiore rispetto ai tessuti meno rigidi Figura 2.7 In questa figura viene rappresentato un modello semplificato di analisi delle onde trasversale (imaging shear wave) utilizzando l esempio della mandorla immersa nella gelatina. Viene applicato un impulso di spinta (freccia rossa grossa), detto impulso di forza di radiazione acustica (ARFI), che genera delle onde trasversale (linee verdi ondulate). La shear wave viaggia attraverso i tessuti e modifica la propria velocità in funzione della rigidità del tessuto attraversato. Per identificare le onde trasversali e calcolarne la velocità, vengono usati impulsi B-mode tradizionali. Tabella 2.1 Conversione dei valori di velocità dell onda trasversale nei corrispondenti valori del modulo di Young (kpa) kpa m/s 180 7, , , ,8 90 5,5 80 5,2 70 4,8 60 4,5 50 4,1 40 3,7 30 3,2 25 2,9 20 2,6 15 2,2 10 1,8 spostamento del tessuto mentre l onda trasversale lo attraversa e per ricostruire così la velocità dell onda nella regione di interesse; ciò può essere visualizzato come un immagine qualitativa dell elasticità oppure come un immagine quantitativa in termini di velocità dell onda trasversale. Il sistema consente di ottenere una singola immagine e richiede alcuni secondi prima che l acquisizione delle immagini riprenda. Questo utilizzo dei vettori di tracciamento insieme a una trasmissione focalizzata determina un rumore minore e un rilevamento più stabile del segnale associato all onda trasversale. Nel sistema Aixplorer (SuperSonic Imagine [SSI], Aix en Provence, Francia), l effetto degli impulsi ultrasonori viene amplificato inviando una serie di impulsi in successione, focalizzati dinamicamente verso profondità crescenti e con velocità maggiori rispetto all onda trasversale; in tal modo si genera un fronte d onda conico. Il sistema consente di generare un elevatissima frequenza di fotogrammi (frame rate) attraverso la trasmissione di un onda piana che, mediante un singolo impulso, espone agli ultrasuoni l intero campo di visualizzazione. Il risultato è che la velocità dell onda trasversale può essere misurata e visualizzata (in m/s o kpa) come immagine sovrapposta con codifica quantitativa a colori con una frequenza dei fotogrammi di circa uno al secondo. Tuttavia, per ottenere misurazioni accurate, i diversi fotogrammi devono essere acquisiti in posizione stazionaria. I principi di scansione descritti per la SE si applicano anche alla SWE. Poiché la precompressione può modificare i risultati, nell acquisizione di immagini shear wave si consiglia di utilizzare la stessa tecnica descritta in precedenza per limitare il grado di precompressione. 9

10 Principi di elastografia Figura 2.8 L ecografia shear wave può essere eseguita utilizzando una sonda tridimensionale (3D), che consente la valutazione di un intera lesione attraverso una singola acquisizione di dati. In questo esempio di carcinoma duttale invasivo, l immagine in alto a destra è l elastogramma shear wave ottenuto dal piano di acquisizione delle immagini. L immagine in alto a sinistra è l immagine perpendicolare al piano di acquisizione, mentre l immagine in basso a sinistra rappresenta il piano frontale (immagine coronale). L immagine in basso a destra è la rappresentazione 3D. In questo caso, i pixel che presentano un alta velocità dell onda trasversale (indicativa di malignità) sono codificati con il colore rosso In che modo la precompressione influenza le immagini ottenute mediante elastografia shear wave? L applicazione di una precompressione determina un aumento della velocità dell onda trasversale nel tessuto, indipendentemente dal fatto che il tessuto sia molle o duro ( Figura 2.5). In generale, per i tessuti presenti nella mammella, la variazione della velocità dell onda trasversale all aumentare del grado di precompressione è maggiore nei tessuti deformabili e minore in quelli rigidi. Pertanto, la velocità dell onda trasversale (m/s) o il modulo di Young (kpa) aumentano in tutti i tipi di tessuto all aumentare del grado di precompressione applicato. A livelli di precompressione del 10%, la velocità dell onda trasversale della maggior parte dei tessuti molli approssimativamente raddoppia. Con i livelli di precompressione delle zone A e B, la velocità dell onda trasversale per le lesioni benigne rimane entro l intervallo indicativo di una lesione benigna. Tuttavia, nelle zone C e D, una lesione benigna può presentare una velocità dell onda trasversale indicativa di una lesione maligna. Questo aspetto sarà discusso in maggiore dettaglio nel Capitolo 4. In alcuni sistemi, la SWE può essere effettuata in tempo reale; tuttavia, per ottenere immagini di qualità ottimale, è necessario rimanere sullo stesso piano per alcuni secondi al fine di effettuare misurazioni accurate. La propagazione in profondità dell onda trasversale generata da un impulso ARFI risulta limitata. Se non si genera alcuna onda trasversale, il metodo di quantificazione per punti non produrrà alcun valore (rappresentato da x.xx), mentre il metodo 2D shear wave non consentirà di ottenere una codifica a colori della zona. In questi casi, può essere utile riposizionare la paziente in modo da avvicinare la lesione alla superficie cutanea. Attualmente è disponibile anche una sonda 3D che consente l acquisizione di elastogrammi SWE volumetrici ( Figura 2.8). 0

11 3 Elastografia strain 3.1 Nozioni generali L elastografia strain (SE, Strain Elastography) consente di determinare la deformazione o l elasticità di un tessuto o di una lesione, che rappresenta una proprietà correlata al grado di rigidità: quanto maggiore è la deformazione di un tessuto, tanto minore è la sua rigidità. Per determinare la deformazione di un tessuto o di una lesione, è necessario valutare il modo in cui essi si deformano in risposta a una forza applicata dall esterno. La forza esterna ottimale dipende dal sistema elastografico utilizzato. Tale forza può derivare da un movimento minimo o persino nullo o può essere rappresentata da una forza ritmica di intensità moderata generata dal movimento della sonda. Pertanto, la tecnica necessaria per ottenere immagini di qualità adeguata mediante elastografia strain varia a seconda del sistema utilizzato. 3.2 Tecnica/modalità di esecuzione dell esame La tecnica utilizzata per misurare in che modo una lesione si modifica in risposta all applicazione di una forza esterna è l elastografia strain, che rappresenta una delle forme di imaging dell elasticità di cui si è discusso nel Capitolo 2. Se come fonte dello spostamento vengono utilizzati i movimenti che si verificano nel paziente, come i movimenti associati alla respirazione e/o al battito cardiaco, oppure una compressione esterna applicata attraverso il movimento ritmico del trasduttore ecografico, la tecnica viene chiamata elastografia strain con metodo di compressione manuale. La SE non consente di calcolare il valore assoluto della deformazione (o della rigidità), in quanto non è possibile misurare in modo accurato l entità della spinta applicata. L immagine elastografica in tempo reale viene visualizzata utilizzando una scala basata sulla deformazione relativa dei tessuti nell ambito della distribuzione di deformazione presente nell immagine stessa e tale misura indica la rigidità relativa dei tessuti, mostrata sotto forma di sovrapposizione bidimensionale (2D). Le implicazioni cliniche che ne derivano saranno discusse più avanti nel presente capitolo, nel paragrafo dedicato all interpretazione delle immagini. Come fonte dello spostamento è anche possibile impiegare impulsi ultrasonici a bassa frequenza (impulsi di spinta). Questo metodo viene chiamato impulso di forza di radiazione acustica (ARFI, Acoustic Radiation Force Impulse) (si veda il Capitolo 2). 21 La tecnica ARFI consente di ottenere un immagine della deformazione attraverso un analisi delle variazioni dello spostamento, effettuata utilizzando un algoritmo di deformazione simile a quello impiegato nel metodo di compressione manuale. Si noti che questa tecnica differisce dall elastografia shear wave (SWE, Shear Wave Elastography), nella quale vengono misurate le velocità delle onde di taglio generate in risposta all applicazione dell impulso di spinta. L elastografia strain della mammella viene eseguita utilizzando un sistema ecografico convenzionale e un trasduttore standard per ecografia mammaria. Uno specifico software analizza la differenza, tra i diversi fotogrammi, della deformazione dei tessuti in risposta a una lieve compressione, consentendo la visualizzazione della deformabilità (o elasticità) oppure della rigidità dei tessuti stessi. La tecnica richiesta per ottenere immagini ottimali varia a seconda del tipo di SE utilizzato, nonché della marca del sistema elastografico. Nella SE, la quantità di spostamento esterno (ciclo di compressione/rilasciamento) da applicare varia in funzione dell algoritmo usato. Con i sistemi di alcune marche è richiesta una compressione manuale molto piccola o addirittura nulla, mentre altri sistemi richiedono l applicazione di un ciclo ritmico di compressioni/rilasciamenti. Con l esperienza e la pratica, è possibile ottimizzare il grado di compressione da impiegare per ottenere immagini di qualità adeguata. L algoritmo utilizzato nell elastografia a compressione richiede che le variazioni di deformazione restino all interno del piano di acquisizione delle immagini. È quindi necessario che, durante il ciclo di compressione/rilasciamento, la medesima sezione della lesione resti nel piano di acquisizione ( Figura 3.1). Per ottenere immagini ottimali, è possibile monitorare l immagine B-mode in modo da verificare che lo spostamento della lesione avvenga solo in direzione assiale (in profondità) e non in altre direzioni all interno del campo di visualizzazione (FOV, Field of View). Per evitare che la lesione si sposti all interno e all esterno del piano di acquisizione, l autore preferisce posizionare la paziente in modo tale che la linea immaginaria passante per la testa del trasduttore e per la lesione sia perpendicolare al suolo e che i movimenti respiratori della paziente determinino lo spostamento della lesione nello stesso piano di scansione ( Figura 3.2a,b). Il trasduttore non deve essere inclinato superiormente o inferiormente (Figura 3.2c), né verso destra o verso sinistra ( Figura 3.2d). La lesione deve apparire simile in tutti i fotogrammi dell immagine dinamica (videoclip) ottenuta mediante SE. In caso contrario, è possibile che si sia verificato uno spostamento eccessivo della lesione durante la scansione o che sia stata applicata una Movimento all interno del piano Movimento all esterno del piano Figura 3.1 Quando si esegue un elastografia strain, è importante che, durante l acquisizione dei dati, il piano di acquisizione attraverso la lesione sia mantenuto costante. Il piano grigio corrisponde al fascio di ultrasuoni. Un elastogramma ottimale si ottiene con il movimento della lesione all interno di tale piano. Il movimento all esterno del piano può portare a risultati elastografici inaccurati. 11

12 Figura 3.2 Il posizionamento della paziente e del trasduttore è importante per ottenere elastogrammi ottimali. La paziente deve essere posizionata in modo che il piano di acquisizione delle immagini corrisponda al piano dei movimenti respiratori della paziente. Il posizionamento corretto è mostrato in (a) e (b). Il posizionamento del trasduttore mostrato in (c) e (d) non è consigliato. Appoggiando il polso della mano che esegue la scansione sul corpo della paziente, si ottiene una più facile stabilizzazione del trasduttore e una migliore capacità di applicare movimenti fini (e). a b c d e precompressione esagerata. La SE non consente di effettuare un indagine completa delle mammelle con la sonda, in quanto la scansione deve essere eseguita in una singola posizione stazionaria. La maggior parte dei sistemi dispone di una modalità a doppia visualizzazione, che consente di visualizzare separatamente l immagine B-mode e i dati elastografici. Tuttavia, i dati elastografici possono anche essere sovrapposti all immagine B-mode. In questo caso, l immagine B-mode viene solitamente visualizzata in scala di grigi e l elastogramma in scala cromatica ( Figura 3.3a). Per la rappresentazione delle immagini elastografiche, l autore preferisce utilizzare una mappa in scala di grigi, dove il bianco e il nero corrispondono, rispettivamente, ai valori minimo e massimo di rigidità (Figura 3.3b). In questo caso, l elastogramma non 2

13 Figura 3.3 Aspetto all elastografia strain del tessuto ghiandolare mammario normale e del tessuto adiposo, visualizzato mediante una scala cromatica dove il blu corrisponde al valore massimo di rigidità (a) e mediante una scala di grigi (b). Si noti che l immagine contiene tessuto adiposo, tessuto ghiandolare e il muscolo pettorale. Le immagini SE sono generate a partire dai dati grezzi delle immagini B-mode. Pertanto, prima di attivare la modalità strain, è importante ottenere immagini B-mode di buona qualità. È essenziale tenere il trasduttore perpendicolarmente alla superficie cutanea (Figura 3.2). Bisogna inoltre trovare una finestra di scansione che consenta un posizionamento stabile del trasduttore durante il ciclo di compressione/rilasciamento. 23 Se si appoggia il polso sul corpo della paziente, è possibile stabilizzare più facilmente il trasduttore ed effettuare movimenti più sensibili (Figura 3.2e). È necessario utilizzare il grado di compressione appropriato per il sistema in uso. I sistemi attualmente disponibili impiegano uno dei tre tipi di compressione disponibili: nessuna compresa b viene mostrato sovrapposto all immagine B-mode, dal momento che l uso sovrapposto di due mappe in scala di grigi interferisce con l interpretazione dei dati. La nostra scelta di utilizzare la scala di grigi per la SE dipende dal fatto che, a nostro avviso, tale metodo rende possibile un identificazione più accurata delle variazioni di rigidità relativa rispetto a quanto avviene con una scala cromatica, in cui una piccola variazione della rigidità relativa può essere rappresentata da un brusco cambiamento di colore. Riteniamo inoltre che l uso della scala di grigi consenta una misurazione più accurata della lesione visualizzata sull elastogramma. È comunque possibile usare mappe a colori; la preferenza dipende spesso dall esperienza dell operatore con l elastografia e con l interpretazione delle immagini. Se vengono utilizzate mappe a colori, è opportuno registrare la specifica scala utilizzata, dal momento che in alcune scale cromatiche i tessuti rigidi sono codificati dal rosso, mentre in altre sono codificati dal blu. Pertanto, per un interpretazione accurata, è sempre necessario annettere all immagine la scala cromatica utilizzata. A causa della natura relativa della scala utilizzata per la SE, riteniamo che la codifica a colori sia di scarsa utilità. Al contrario, nella SWE, che consente di ottenere un valore assoluto della rigidità, la codifica a colori può rivelarsi molto utile ai fini dell interpretazione Esecuzione dell esame 13

14 Tabella 3.1 Elenco dei sistemi elastografici disponibili per le varie tecniche Tecnica Tipo di sistema Produttore Assenza di compressione manuale esie Touch Siemens (Mountain View, CA) Elastografia Philips (Bothell, WA) Compressione minima ElaXto Esaote (Indianapolis, IN) Elastografia in tempo reale (RTE) Elastografia Hitachi Aloka (Wallingford, CT) Toshiba (Minato, Tokyo, Giappone) Compressione moderata Elastografia GE (FairField, CT) Elastografia in tempo reale (RTE) Elastografia Hitachi Aloka (Wallingford, CT) Zonare/Mindray (Shenzhen, Cina) sione manuale, compressione minima (o vibrazione) e compressione moderata. Il grado di compressione può variare a seconda della dimensione della mammella o della profondità della lesione. Con l esperienza e la pratica, è possibile apprendere il grado di compressione ottimale necessario per ottenere un elastogramma di qualità con un dato sistema. 18 L immagine B-mode è utile per visualizzare il grado di spostamento del tessuto. La Tabella 3.1 elenca i vari sistemi disponibili e le tecniche da essi richieste. Sistemi senza compressione manuale La sonda deve essere posizionata verticalmente sulla cute, senza applicare intenzionalmente alcuna vibrazione o compressione (Figura 3.2). Inoltre, deve essere tenuta a leggero contatto con la cute, cercando di non esercitare alcuna pressione. È importante tenere il trasduttore in posizione perpendicolare, senza esercitare pressione (precompressione minima) e senza effettuare movimenti sulla cute sovrastante il tessuto target. È stata descritta una tecnica finalizzata all applicazione costante di una precompressione minima, 19 che sarà descritta in dettaglio nel paragrafo Con questo metodo, il ciclo di compressione/rilasciamento deriva dalla vibrazione causata dalla contrazione involontaria dei muscoli della mano dell operatore e dalle vibrazioni dovute alle contrazioni muscolari, alla respirazione e al battito cardiaco della paziente. Dal momento che lo spostamento dei tessuti è minimo, è possibile visualizzare immagini estremamente accurate. Tuttavia, può accadere che, in presenza di mammelle di grosse dimensioni o di lesioni profonde, sia necessario applicare un movimento minimo di compressione/rilasciamento o di vibrazione con il trasduttore, al fine di ottenere un elastogramma ottimale. Nelle pazienti con mammelle di piccole dimensioni, il movimento può comunque risultare eccessivo e, in questi casi, per ottenere un elastogramma ottimale, può essere utile chiedere alla paziente di trattenere il respiro. Sistemi a compressione minima/a vibrazione La sonda deve essere posizionata verticalmente sulla cute, applicando una vibrazione molto lieve (ciclo di compressione/rilasciamento). Bisogna evitare di esercitare una pressione eccessiva. Il colpo di compressione deve produrre uno spostamento non superiore a 1 mm. La sonda deve essere tenuta a leggero contatto con la cute, applicando una vibrazione estremamente lieve attraverso un ciclo rapido, come se si stesse cercando di sollevare la cute con la sonda. Questo metodo può essere utilizzato per lesioni relativamente superficiali, fino a lesioni moderatamente profonde, e consente l acquisizione di immagini elastografiche di sottili aree target di diversi millimetri di diametro, come le anomalie non tumorali. Consente inoltre di rappresentare in dettaglio la distribuzione delle zone non rigide (zone con deformazione significativa) e fornisce moltissime informazioni diagnostiche. 23 Per trovare la tecnica ottimale, è possibile modificare la frequenza del ciclo di compressione/rilasciamento e il grado di spostamento a esso associato. Per apprendere la tecnica, si consiglia all operatore di variare il grado di compressione e la frequenza del ciclo di compressione/rilasciamento e di osservare i corrispondenti cambiamenti nell elastogramma. Quando si usa la tecnica appropriata, le variazioni nell aspetto dell elastogramma dovrebbero essere minime. Sistemi a compressione moderata La sonda deve essere posizionata verticalmente sulla cute, applicando una compressione alquanto moderata (circa 1-2 mm), similmente a quanto descritto per la tecnica a compressione minima, fatta eccezione per un maggiore spostamento della sonda. Questo metodo era raccomandato per i vecchi sistemi, mentre i sistemi più recenti richiedono un movimento molto minore. L uso di questo metodo con i sistemi basati sulla totale assenza di spostamento genera un elastogramma in cui è presente solo rumore. Questa tecnica richiede una maggiore abilità nell evitare la precompressione e nel mantenere costante il piano di scansione attraverso la lesione (possibile spostamento della lesione al di fuori del piano di acquisizione) Strumenti di misurazione del grado di spostamento Alcuni dispositivi sono dotati di una funzione, visualizzata sotto forma di barra o di numero, che consente di verificare che il grado di spostamento applicato (ciclo di compressione/rilasciamento) sia adeguato per generare un elastogramma ( Figura 3.4). Quando viene applicato il grado appropriato di spostamento, il numero visualizzato o la barra colorata mostra il valore massimo. Quando lo spostamento è troppo grande o troppo piccolo, il numero visualizzato o la barra colorata mostra un valore inferiore. Durante l apprendimento della modalità di esecuzione di una 4

15 Figura 3.4 Per ottimizzare il grado di spostamento applicato attraverso il ciclo di compressione/rilasciamento sono utilizzate diverse scale numeriche o visive, alcune delle quali sono mostrate in figura. Quando viene applicata la quantità adeguata di compressione/rilasciamento, le scale indicano il valore massimo. Quando la quantità di compressione/rilasciamento è eccessiva o insufficiente, la scala indica valori inferiori. SE con il metodo di spostamento manuale, è utile fare pratica variando il grado di spostamento e la sua frequenza e osservando simultaneamente la barra o il numero visualizzato. Per individuare la tecnica appropriata, si consiglia di fare delle prove con la propria tecnica di spostamento e utilizzare la barra colorata o il numero visualizzato per identificare la tecnica ottimale per il sistema utilizzato. Quando viene impiegata la tecnica appropriata, l elastogramma dovrebbe essere simile in tutti i fotogrammi. Alcuni sistemi dispongono di una scala visiva, che mostra la frequenza e il grado di spostamento generato. Questa barra o questo numero di feedback in tempo reale valuta soltanto il grado di spostamento della lesione (deformazione del tessuto). Tuttavia, altri fattori sono importanti per ottenere immagini ottimali e, di conseguenza, un alto valore di questo fattore di qualità non garantisce che si otterranno immagini adeguate Precompressione Un fattore critico nella generazione di un elastogramma diagnostico è il grado di pressione applicato dall operatore durante la scansione. Tale grado di pressione viene chiamato precompressione ( Figura 3.5) ed è un concetto diverso dal grado di spostamento (compressione/rilasciamento) applicato. Se si effettua la scansione con la mano pesante, ciò determina la compressione dei tessuti e un cambiamento delle loro proprietà elastiche. Per esempio, si immagini di toccare leggermente un palloncino pieno d aria: ciò genera uno spostamento moderato del palloncino. Tuttavia, se si comprime il palloncino tra due libri pesanti e si applica poi lo stesso grado di pressione, si genera uno spostamento molto minore, in quanto la compressione causata dai libri determina un aumento della pressione dell aria contenuta nel palloncino. La precompressione modifica marcatamente la qualità dell immagine e può incidere significativamente sui risultati ( vedi Figura 2.4). Questo fatto è confermato dalla tecnologia shear wave, nella quale la velocità dell onda di taglio può modificarsi di un fattore pari a 10 in funzione della precompressione ( Figura 3.6). Nella Figura 2.5 sono illustrati, a livello di grafico, gli effetti della precompressione in vari tessuti che possono essere presenti nella mammella. Si noti che, all aumentare della precompressione, diminuiscono le differenze di velocità dell onda di taglio tra i diversi tipi di tessuto, con conseguente minore contrasto tra i tessuti stessi. In presenza di una precompressione sufficiente, tutti i tessuti avranno caratteristiche simili e le variazioni visualizzate nell elastogramma saranno costituite per lo più da rumore. Il Capitolo 2 fornisce una descrizione dettagliata degli effetti della precompressione sia nella SE sia nella SWE. Per applicare in modo riproducibile un grado di precompressione minimo, è stata suggerita la tecnica di seguito descritta. 19 In generale, durante l acquisizione dell immagine B-mode, bisogna sempre applicare un certo grado di precompressione in quanto ciò migliora la qualità dell immagine ottenuta ( Figura 3.7). Durante l acquisizione dell elastogramma, l operatore deve prima focalizzare l attenzione su un oggetto presente nel FOV Figura 3.5 Durante l esecuzione di un elastogramma, non bisognerebbe applicare alcuna precompressione alla mammella. (a) Precompressione minima applicata alla mammella. (b) Precompressione applicata alla mammella. Si noti l avvallamento della mammella causato dalla pressione del trasduttore. a b 15

16 Riferimento Compressione: 1 Spostamento (µm) 0,69 0,37 2,06 2,74 3,43 4,11 4,80 Spostamento (µm) 0,69 0,37 2,06 2,74 3,43 4,11 4,80 Tempo (ms) Tempo (ms) Compressione: 2 Compressione: 3 Spostamento (µm) 0,69 0,37 2,06 2,74 3,43 4,11 4,80 Spostamento (µm) 0,69 0,37 2,06 2,74 3,43 4,11 4,80 Tempo (ms) Tempo (ms) Figura 3.6 In questa figura viene mostrato l effetto sulla velocità delle onde di taglio esercitato dall applicazione di una precompressione sul tessuto mammario normale. I grafici mostrano lo spostamento del tessuto nel tempo, a varie posizioni rispetto all impulso di forza di radiazione acustica (ARFI). L immagine di riferimento è stata ottenuta con una precompressione minima, mentre gli altri grafici sono stati ottenuti applicando una quantità crescente di precompressione. Si noti che, quando viene applicata una precompressione, lo spostamento del tessuto avviene prima (ossia aumenta la velocità dell onda di taglio). (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG, Zhang Z. Effects of precompression on elasticity imaging of the breast: development of a clinically useful semiquantitative method of precompression assessment. J Ultrasound Med 2012;31(6): ) (per es., una costa) e, mentre solleva il trasduttore, deve osservare tale oggetto nell immagine B-mode. Quando il trasduttore viene sollevato (riducendo la precompressione), l oggetto si sposterà più profondamente nell immagine. L elastogramma deve essere acquisito quando tale oggetto si trova in posizione quanto più possibile profonda nell immagine, mantenendo al contempo un contatto adeguato della sonda. Questa tecnica ha dimostrato un alta riproducibilità sia intraoperatore sia interoperatore. 19 Una tecnica simile può essere utilizzata per il color Doppler, in quanto la precompressione può occludere i vasi sanguigni. L uso di abbondante gel di accoppiamento si dimostra utile. Il fattore di qualità o la barra di compressione utilizzati in alcune apparecchiature non valutano il grado di precompressione applicato. È possibile ottenere elastogrammi di qualità migliore se la paziente porta la mano ipsilaterale al di sopra della testa, se è posizionata in modo che il trasduttore sia perpendicolare al suolo (Figura 3.2), se lo spostamento della lesione dovuto alla respirazione avviene nel piano dell immagine e se la paziente evita di parlare durante l acquisizione dei dati. Per l acquisizione dell elastogramma, non bisogna utilizzare il centro della lesione. Infatti, è preferibile scegliere una posizione a livello della quale la lesione ha dimensioni comprese tra 1 e 1,5 cm. Ciò consente di includere altri tessuti nel FOV e di tenere conto delle variazioni di dimensione dei tumori maligni che si riscontrano nell elastografia. Nell elastogramma, infatti, una lesione maligna può avere dimensioni più che triple rispetto alla stessa lesione visualizzata nell immagine B-mode. Pertanto, se 6

17 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 Figura 3.7 È stata proposta una tecnica particolare per verificare che venga applicata la precompressione minima. Si identifica dapprima una struttura nel campo distante dell immagine (per es., una costa o il legamento di Cooper). Sollevando il trasduttore, tale struttura si sposterà più profondamente nell immagine. Quando la struttura si trova in posizione quanto più possibile profonda nell immagine e si mantiene un contatto adeguato della sonda, la precompressione risulterà minima e sarà possibile acquisire un elastogramma ottimale. In questo pittogramma, la costa si trovava a una profondità di 4 cm in presenza di una precompressione minima. Applicando una precompressione tale da portare la costa a una profondità di 3 cm, la precompressione generata risulterebbe del 25%. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG, Zhang Z. Effects of precompression on elasticity imaging of the breast: development of a clinically useful semiquantitative method of precompression assessment. J Ultrasound Med 2012;31(6): ) l immagine B-mode mostra una lesione maligna di 2 cm, tale lesione può avere dimensioni di 6 cm sull elastogramma, occupando così l intero FOV, e può non essere apprezzata. Le variazioni di dimensione saranno discusse in dettaglio nel paragrafo del presente capitolo dedicato all interpretazione delle immagini. I risultati dell elastografia strain possono essere rappresentati in scala di grigi o con varie visualizzazioni a colori; il metodo preferito è spesso determinato dall esperienza dell operatore con l elastografia e dalle sue preferenze di interpretazione. Se viene utilizzata la mappa a colori, è necessario fare attenzione in quanto non è stato stabilito alcuno standard per tale metodo ed è possibile impiegare sia una scala in cui la massima rigidità è codificata dal rosso, sia la scala opposta, in cui la massima rigidità è codificata dal blu. In ogni caso, per un interpretazione accurata, è sempre necessario annettere all immagine la scala cromatica utilizzata. È importante ricordare che, nella SE, ciò che viene visualizzato è una scala relativa, che non deve essere confusa con l immagine ottenuta mediante SWE, nella quale vengono misurati dei valori assoluti di rigidità, con codifica a colori pixel per pixel. Nella SWE, tutti i produttori di apparecchiature utilizzano, per convenzione standard, il rosso per i tessuti rigidi e il blu per i tessuti deformabili. Si ricorda che la SE è una tecnica relativa, in cui una lesione può essere visualizzata con una differente sfumatura di grigio o con un differente colore in funzione degli altri tessuti presenti nel FOV (vedi Figura 2.2). Per esempio, in una paziente con tessuto ghiandolare mammario normale e tessuto adiposo, il tessuto adiposo sarà visualizzato nel colore corrispondente alla rigidità minima, in quanto costituisce il tessuto più deformabile presente nel FOV. Tuttavia, se nel FOV è presente solo tessuto adiposo, una parte di questo sarà visualizzato nel colore corrispondente alla rigidità massima, in quanto costituisce il tessuto più rigido presente nel FOV (vedi Figura 2.3). Ciò può condurre a difficoltà nell interpretazione delle immagini. L inclusione nel FOV di tessuto adiposo, di tessuto mammario denso normale, del muscolo pettorale e della lesione consente di minimizzare queste variazioni tra le diverse immagini. Questo aspetto è stato trattato in dettaglio nel Capitolo 2. La presenza nel FOV di un tessuto deformabile (tessuto adiposo) e di un tessuto più rigido (muscolo) serve a mantenere costante la scala di grigi o la visualizzazione a colori (intervallo dinamico di mappatura). L uso di un FOV ampio è utile nell interpretazione delle immagini, in quanto l inclusione di una maggiore quantità di tessuto permette di ottenere una scala che consente una migliore differenziazione tra i diversi tipi tissutali. Se viene utilizzato un impulso di spinta ARFI per generare lo spostamento del tessuto (Virtual Touch Imaging [VTI], Siemens Ultrasound, Mountain View, CA), allora bisogna evitare qualsiasi spostamento manuale. La sonda deve essere tenuta ferma e la paziente deve rimanere immobile, senza respirare o parlare durante l acquisizione. A causa dell energia acustica dell impulso ARFI, il sistema si bloccherà per alcuni secondi per consentire il raffreddamento del trasduttore. In questo periodo il sistema non risponderà ai comandi. L algoritmo utilizzato per generare l elastogramma è simile a quello impiegato per la SE sullo stesso sistema. In generale, usando il trasduttore per ecografia mammaria, l impulso ARFI produce uno spostamento in profondità non superiore a 4-5 cm. Pertanto, se la lesione è posta in una sede più profonda, è possibile che non si riesca a ottenere un elastogramma adeguato. La modalità di visualizzazione delle immagini è simile a quella utilizzata per gli elastogrammi SE, con l immagine B-mode a sinistra e l elastogramma VTI a destra. Quando si utilizza un impulso ARFI per generare un immagine di elastografia strain, a livello del sito della lesione viene impostato 17

18 Figura 3.8 Esempio di Virtual Touch Imaging (VTI, Siemens Ultrasound) (immagine di elastografia strain mediante impulsi di forza di radiazione costante [ARFI]). La figura mostra un esempio di carcinoma duttale invasivo (frecce). Diversamente dall elastografia strain (SE) mediante tecnica di compressione manuale, il campo di visualizzazione (FOV) ha una dimensione massima consentita. Il FOV viene scelto in modo da includere la lesione. Si pone il trasduttore a contatto molto leggero con la cute della mammella della paziente. Alla paziente viene chiesto di rimanere immobile e di non parlare e si preme il pulsante apposito per attivare l impulso ARFI. Il sistema si blocca per alcuni secondi e l immagine VTI viene visualizzata. In questo esempio, è stata utilizzata una mappa in scala di grigi, dove il nero e il bianco corrispondono, rispettivamente, ai valori di massima e minima rigidità. La lesione mostrata è significativamente più rigida rispetto al tessuto mammario circostante. un riquadro che delimita la regione di interesse (ROI, Region Of Interest). L impulso ARFI viene emesso soltanto all interno del riquadro della ROI e, pertanto, l elastogramma visualizzerà i dati di deformazione solo per tale riquadro ( Figura 3.8) Suggerimenti Mantenere un FOV ampio in modo da includere tessuto adiposo, tessuto mammario normale, muscolo pettorale (se possibile) e la lesione. Ciò consente di mantenere una mappa di colori o una scala di grigi più costante tra le diverse immagini (costanza dell intervallo dinamico dei valori di deformazione). Se la lesione è voluminosa (> 2 cm), per acquisire l elastogramma selezionare un piano dell immagine che non passi per il diametro maggiore della lesione stessa, ma una zona dove la dimensione della lesione sia compresa tra 1 e 1,5 cm. Utilizzare l immagine B-mode per determinare il grado di spostamento tissutale applicato. Mantenere il trasduttore perpendicolare alla superficie cutanea e al suolo. Utilizzare la tecnica appropriata per il sistema in uso. Utilizzare l immagine B-mode per confermare che il piano di scansione attraverso la lesione rimanga costante. Posizionare la paziente in modo che lo spostamento del tessuto avvenga nel piano del trasduttore. Non applicare una precompressione con il trasduttore. Confrontare la rigidità della lesione a quella degli altri tessuti (tessuto adiposo, tessuto mammario normale). Chiedere alla paziente di restare immobile, respirare in modo uniforme e superficiale e non parlare durante l acquisizione dei dati. Se per l elastogramma si utilizza una scala di grigi, spegnere l immagine B-mode di fondo presente nell immagine elastografica. Durante l acquisizione dei dati, rimanere in un piano stazionario (non sondare). 3.3 Interpretazione/risultati clinici Sono stati proposti tre metodi per l interpretazione delle immagini ottenute mediante elastografia strain: la valutazione della variazione di dimensione tra immagine elastografica e immagine B-mode (rapporto E/B-mode), l uso di una scala cromatica a 5 punti (punteggio di Tsukuba, punteggio di elasticità o elasticity score) e la valutazione del rapporto tra la rigidità della lesione e la rigidità del tessuto adiposo (rapporto di deformazione o strain ratio, rapporto lesione/grasso [LFR]). Dal punto di vista clinico, nell interpretazione delle immagini può anche essere utile la valutazione della rigidità relativa (ossia il grado di rigidità della lesione rispetto ai tessuti mammari) Rapporto lunghezza elastografica/ lunghezza B-mode (rapporto E/B) Utilizzando un sistema di elastografia strain a doppia visualizzazione in tempo reale, Hall et al. 10 dimostrarono che questa tecnica era potenzialmente utilizzabile per caratterizzare le lesioni mammarie come benigne o maligne. Notarono, infatti, che nelle immagini SE le lesioni benigne presentavano dimensioni minori rispetto alle corrispondenti immagini B-mode, mentre le lesioni maligne avevano dimensioni maggiori ( Figura 3.9 e Figura 3.10). Proposero quindi di utilizzare il rapporto tra la dimensione della lesione misurata all elastografia e la dimensione della lesione misurata nell immagine B-mode (rapporto E/B) quale criterio diagnostico di benignità o malignità. Utilizzando un rapporto E/B > 1,2 come criterio indicativo di malignità, definito sulla base della curva ROC (Receiver Operating Characteristics) ottenuta da una piccola serie di dati, i ricercatori ottennero una sensibilità del 100% e una specificità del 75,4%. In uno studio monocentrico in aperto condotto su 123 casi dimostrati mediante biopsia, utilizzando un rapporto E/B < 1 come criterio di benignità e un rapporto E/B 1 come criterio di malignità, Barr 24 ha ottenuto 8

19 Distance Ratio =1.40 D1=14,3 mm D2=10,2 mm Figura 3.9 Immagine di elastografia strain di un carcinoma duttale invasivo. Nella doppia visualizzazione, l immagine a sinistra è l immagine B-mode convenzionale e quella a destra è l elastogramma. Viene utilizzata una scala in bianco e nero, dove il nero corrisponde al tessuto più rigido. In questo esempio, la lesione misura 10,2 mm sull immagine B-mode e 14,3 mm sull elastogramma, da cui deriva un rapporto E/B di 1,4, indicativo di malignità. L uso di una funzione copia o ombra consente di duplicare la misurazione effettuata sull immagine B-mode nella stessa posizione sull elastogramma (linee gialle). Questa funzione è utile per confermare la posizione di una lesione nell elastogramma o viceversa. Figura 3.10 Immagine di ecografia strain di un fibroadenoma benigno dimostrato mediante biopsia (frecce rosse). La lesione è ben circoscritta, lobulata e più alta che larga nell immagine B-mode, per cui viene classificata nella categoria 4B della valutazione BI-RADS (Breast Imaging-Reporting And Data System). Sull elastogramma, la lesione è significativamente più piccola e ciò suggerisce un carattere di benignità. una sensibilità del 100% e una specificità del 95% nella capacità dell elastografia di distinguere le lesioni mammarie benigne da quelle maligne. In uno studio multicentrico su vasta scala, condotto in aperto su 635 casi dimostrati mediante biopsia, l uso dei criteri di Barr ha consentito di ottenere una sensibilità del 99% e una specificità dell 87% nella caratterizzazione delle lesioni mammarie come benigne o maligne. 25 Infine, in uno studio monocentrico di 230 lesioni, l utilizzo del rapporto E/B ha prodotto una sensibilità del 99%, una specificità del 91,5%, un valore predittivo positivo (PPV, Positive Predictive Value) del 90% e un valore predittivo negativo (NPV, Negative Predictive Value) del 99,2%. 26 La posizione a livello della quale viene acquisito l elastogramma all interno della lesione non ha influenza sui risultati. 18 È possibile utilizzare sia il rapporto tra le lunghezze sia il rapporto tra le aree della lesione. La misurazione della lunghezza è solitamente più facile e rapida da eseguire e consente di ridurre la durata dell esame. La lesione viene misurata nella medesima posizione sull elastogramma e sull immagine B-mode. Nella tecnica di misurazione, si dimostra utile l impiego di una funzione copia, ombra o specchio. Tali funzioni software consentono di misurare la lunghezza della lesione sull immagine B-mode oppure sull immagine elastografica, mostrate in modalità a doppia visualizzazione, e di trasportare tale misurazione sull immagine opposta, visualizzandola esattamente nella stessa posizione ( Figura 3.11). In questo modo è possibile determinare visivamente se il rapporto tra le lunghezze è maggiore o minore di 1. In seguito, per Figura 3.11 L uso di una funzione copia o ombra può contribuire a confermare la posizione di una lesione osservata su un immagine ma non ben visibile sull altra. Questa funzione consente di misurare la lesione su un immagine e riprodurre tale misurazione sull altra immagine, esattamente nella stessa posizione. In questo esempio, la misurazione indicata dalla linea gialla è stata dapprima eseguita sull immagine B-mode. La linea gialla è stata quindi copiata sull elastogramma ed è stata nuovamente misurata per ottenere il rapporto E/B (linea verde). 19

20 ottenere il valore del rapporto, è possibile correggere la misura dell immagine copiata o speculare. Questo metodo di interpretazione richiede che la lesione sia visualizzata, sia sull immagine B-mode sia sull immagine elastografica, in modo sufficientemente adeguato da consentire una misurazione accurata. Nei casi di carcinoma duttale in situ (DCIS, Ductal Carcinoma In Situ) o di carcinoma lobulare invasivo, che sono spesso visualizzati in modo inadeguato all ecografia B-mode, questa tecnica non dovrebbe essere utilizzata, a meno che le lesioni non siano rappresentate da masse con margini realmente distinguibili che ne consentano la misurazione. Alcune difficoltà possono emergere quando si misura la dimensione della lesione sull elastogramma in presenza di un fibroadenoma o di una lesione fibrocistica all interno del tessuto mammario denso. Le proprietà di deformazione dell alterazione fibrocistica o del fibroadenoma sono infatti simili a quelle del tessuto mammario denso di fondo. Di conseguenza, è possibile che la combinazione della lesione e del tessuto mammario normale sia visualizzata come una singola lesione, con generazione di un falso positivo. 18 Questo problema può essere evitato confrontando la rigidità della lesione rispetto a quella del tessuto circostante; se tale rigidità è simile a quella del tessuto fibroghiandolare circostante, allora è estremamente probabile che la lesione sia benigna (questo aspetto sarà discusso in dettaglio più avanti). L uso dei metodi basati sulla scala cromatica o sul rapporto lesione/grasso (trattati più avanti) può essere di aiuto nell eliminare il problema. Nello studio multicentrico 25 menzionato in precedenza, questo problema è stato responsabile della generazione di un gran numero di risultati falsi positivi, con conseguente riduzione della specificità. Le immagini di elastografia strain ottenute con la tecnica ARFI possono essere interpretate utilizzando questa tecnica. L ombra acustica posteriore (cono d ombra) che si può osservare nell immagine B-mode nel caso di alcuni tumori maligni, non è presente sull elastogramma corrispondente. Pertanto, l elastogramma consente spesso di individuare il margine inferiore del tumore. 18 Quando sono identificabili dei segnali B-mode all interno del cono d ombra, l algoritmo sarà in grado di determinare la deformazione nei suddetti punti. Tuttavia, se il cono d ombra è marcato e non è possibile identificare alcun segnale di ritorno, non sarà individuabile alcuna correlazione e i pixel saranno codificati dal colore bianco oppure sotto forma di blocchi con zone alternate di bianco e di nero ( Figura 3.12). 27 Oltre a utilizzare il rapporto E/B per determinare se una lesione ha maggiori probabilità di essere benigna o maligna, in alcune situazioni può essere clinicamente utile chiedersi se la lesione sia deformabile o rigida, oppure visibile alla SE. A volte, mediante l ecografia convenzionale, è difficile determinare se una a Figura 3.12 L immagine B-mode di questo carcinoma duttale invasivo presenta un ombra acustica che impedisce l identificazione del margine posteriore della lesione. L immagine di ecografia strain visualizza chiaramente il margine posteriore della lesione (a). Se l ombra acustica è marcata, l elastogramma mostrerà un pattern con artefatti bianchi e neri nell area del cono d ombra e il margine posteriore della lesione non sarà identificabile (b). La linea gialla misura la lesione in B-mode, mentre la linea verde misura la lesione alla SE. In questo caso, il rapporto E/B è > 1, compatibile con la natura maligna della lesione. b 0

21 lesione lobulare ipoecogena sia in realtà costituita da un lobulo di grasso. Se la lesione è rappresentata da un lobulo di grasso, all elastogramma essa apparirà molto deformabile e simile al restante tessuto adiposo presente nell immagine ( Figura 3.13). All ecografia B-mode, alcune lesioni possono essere isoecogene rispetto al tessuto di fondo e pertanto non riconoscibili come lesioni. Tuttavia, tali lesioni possono presentare proprietà di deformazione diverse rispetto al tessuto di fondo ed essere quindi chiaramente visualizzabili alla SE. Ciò si verifica molto spesso con le cisti complicate ( Figura 3.14). La valutazione del pattern elastografico può inoltre consentire di identificare la posizione migliore dove effettuare la biopsia di una lesione ( Figura 3.15), Figura 3.13 Spesso è difficile determinare se una lesione isoecogena circondata da tessuto mammario denso sia un lobulo adiposo o una massa isoecogena. In tali circostanze, l elastografia può essere utilizzata per determinare se la lesione è un lobulo di grasso. Come dimostrato in questo esempio di lobulo adiposo immerso nel tessuto mammario denso, il lobulo adiposo è bianco (frecce), confermando la sua maggiore deformabilità rispetto al tessuto fibroghiandolare e la sua natura di lobulo di grasso. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG. Sonographic breast elastography: a primer. J Ultrasound Med 2012;31(5): ) Figura 3.14 L elastografia può essere impiegata in presenza di una massa palpabile non identificabile mediante imaging B-mode. L esempio raffigurato riguarda un caso di massa palpabile in una donna di 42 anni, non identificabile alla mammografia o all ecografia B-mode (immagine a sinistra). Posizionando la sonda in corrispondenza dell anomalia palpabile e attivando la modalità di elastografia strain, si ottiene un artefatto a bersaglio (frecce rosse sull elastogramma, immagine a destra), che conferma che la lesione ovale situata nella parte centrale dell immagine B-mode è una cisti complicata, isoecogena. Figura 3.15 L elastografia può essere utile nella determinazione della migliore posizione per una biopsia. In questo esempio, l imaging B-mode consente di visualizzare una lesione tumorale costituita da una testa (cerchio rosso), da un corpo e da una coda (freccia verde). All elastogramma, il corpo e la coda della lesione presentano dimensioni maggiori e un alto valore di rigidità. La testa della lesione è deformabile e si confonde con il tessuto mammario di fondo. Alla biopsia, fu dimostrato che il corpo e la coda della lesione erano rappresentati da un carcinoma duttale invasivo, mentre la testa della lesione era costituita da un fibroadenoma benigno. È necessario effettuare una valutazione molto attenta dell elastogramma, in quanto non è infrequente che due lesioni adiacenti appaiano come una singola lesione nell immagine B-mode, ma siano chiaramente distinguibili sull elastogramma. Può verificarsi anche la situazione inversa. Per esempio, è comune che le alterazioni fibrocistiche o i fibroadenomi presentino una rigidità simile a quella del tessuto fibroghiandolare circostante e non siano quindi identificabili sull elastogramma, mentre sono chiaramente distinguibili sull immagine B-mode. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG. Sonographic breast elastography: a primer. J Ultrasound Med 2012;31 (5): ) 21

22 Figura 3.16 Caso riguardante una donna di 75 anni con sintomi di emorragia e risultati anomali all esame di mammografia diagnostica. L ecografia B-mode (immagine a sinistra) identificò la presenza di una lesione complessa. All elastogramma (immagine a destra), la porzione destra della lesione (freccia rossa) risultava deformabile ma senza un artefatto a bersaglio, e ciò era indicativo della presenza di un liquido molto viscoso come il sangue, considerati i sintomi della paziente; al contrario, la porzione sinistra della lesione (freccia gialla) risultava molto rigida. L agoaspirato della parte destra mostrò che tale porzione rappresentava un ematoma pregresso, mentre la biopsia della parte sinistra mediante ago da 12 gauge rivelò la presenza di una lesione papillare benigna. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG. Sonographic breast elastography: a primer. J Ultrasound Med 2012;31 (5): ) selezionando la zona più rigida quale sede di biopsia. Il pattern SE può essere di aiuto nella caratterizzazione di una lesione complessa ( Figura 3.16). Studi precedenti hanno dimostrato che la sensibilità della tecnica basata sul rapporto E/B è alquanto elevata (> 98%) La Figura 3.17 illustra un diagramma a scatola relativo ai risultati ottenuti. In uno studio multicentrico su larga scala, per 3 tumori maligni su 222 è stato ottenuto un rapporto inferiore a 1. In via retrospettiva, una di queste lesioni era stata misurata in modo non corretto sull immagine B-mode. La seconda lesione era Rapporto E/B 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Benigne Maligne Figura 3.17 Diagramma a scatola e baffi relativo ai risultati di un vasto studio multicentrico sull uso del rapporto E/B nella caratterizzazione delle masse mammarie. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG, Destounis S, Lackey LB II, Svensson WE, Balleyguier C, Smith C. Evaluation of breast lesions using sonographic elasticity imaging: a multicenter trial. J Ultrasound Med 2012;31 (2): ) forse costituita da due lesioni adiacenti, di cui una benigna e una maligna, e ciò ha confuso la misurazione. La terza lesione presentava un aumento di dimensione in direzione antero-posteriore, ma risultava più piccola in larghezza. Il rapporto E/B non dovrebbe essere utilizzato per la valutazione dei casi di DCIS o di carcinoma lobulare invasivo, che sono spesso visualizzati in modo inadeguato all ecografia B-mode, a meno che le lesioni non siano rappresentate da masse definite, misurabili accuratamente. Un altra difficoltà riscontrabile è la misurazione della dimensione elastografica della lesione in presenza di un fibroadenoma o di una lesione fibrocistica all interno del tessuto mammario denso. Le proprietà di deformazione dell alterazione fibrocistica o del fibroadenoma sono simili a quelle del tessuto mammario denso di fondo. Di conseguenza, è possibile che la combinazione della lesione e del tessuto mammario normale sia visualizzata come una singola lesione: ciò può portare erroneamente a interpretare la lesione come più grande rispetto alla sua dimensione effettiva e pertanto alla diagnosi di probabile malignità ( Figura 3.18). Nello studio multicentrico condotto da Barr et al. 25, questo fenomeno è stato responsabile del gran numero di risultati falsi positivi, che hanno determinato una riduzione della specificità. Il problema può essere evitato confrontando la rigidità della lesione rispetto a quella del tessuto circostante; se tale rigidità è simile a quella del tessuto fibroghiandolare circostante, allora è estremamente probabile che la lesione sia benigna. A questo riguardo, possono dimostrarsi utili i metodi basati sulla scala cromatica o sul rapporto LFR. Le immagini di elastografia strain ottenute con la tecnica ARFI possono essere interpretate utilizzando questa tecnica. Un altro fattore confondente è la presenza di due lesioni tra loro adiacenti che, nell immagine B-mode, possono apparire come una singola lesione. Tuttavia, attraverso un attenta osservazione dell elastogramma, è possibile distinguere le due lesioni ( Figura 3.19). In questi casi, le misurazioni devono essere effettuate con molta attenzione. Se si ottengono risultati diversi in differenti posizioni della lesione, bisogna prendere in considerazione la possibilità che la lesione sia in realtà costituita da due lesioni adiacenti. In ogni caso, bisogna sempre utilizzare i 2

23 Figura 3.18 Per poter utilizzare il metodo del rapporto E/B per la caratterizzazione delle masse mammarie, la lesione deve essere misurata accuratamente sia sull immagine B-mode sia sull elastogramma. Una circostanza comunemente responsabile di una minore specificità di questa tecnica è la presenza di una lesione benigna ipoecogena, come l alterazione fibrocistica di questo esempio (cerchio rosso in B-mode, immagine a sinistra), con proprietà elastiche simili a quelle del tessuto fibroghiandolare (cerchio verde in B-mode). Poiché le proprietà elastiche della lesione e del tessuto fibroghiandolare circostante sono simili, all elastogramma queste strutture vengono visualizzate come una singola zona densa (cerchio verde sull elastogramma, immagine a destra). Se non si fa attenzione, può accadere che questa zona densa venga utilizzata per effettuare la misurazione sull elastogramma, dando la falsa impressione che la lesione sia aumentata di dimensioni. In questa situazione, per conseguire una corretta interpretazione, è importante saper riconoscere che sull elastogramma il tessuto fibroghiandolare non è distinguibile dalla lesione. Può anche essere utile l uso della scala cromatica a 5 punti, dell imaging shear wave o del rapporto lesione/grasso. Figura 3.19 Non è infrequente riscontrare una lesione che venga visualizzata come massa solitaria in B-mode e sotto forma di due lesioni con diverse proprietà elastiche sull elastogramma. In questo esempio, la massa nell immagine B-mode (a sinistra) viene visualizzata come una lesione singola, mentre sull elastogramma (a destra) viene identificata sotto forma di due lesioni adiacenti: una cisti, identificata dall artefatto a bersaglio (freccia rossa), e una lesione adiacente rigida. Quando si verifica una tale situazione, non è possibile misurare la lesione in maniera abbastanza accurata da poter calcolare il rapporto E/B. Ai fini dell interpretazione, può dimostrarsi utile l uso della scala cromatica a 5 punti, dell imaging shear wave o del rapporto lesione/grasso. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG. Sonographic breast elastography: a primer. J Ultrasound Med 2012;31(5): ) risultati relativi al rapporto E/B più elevato. Se la lesione viene sottoposta a biopsia, è necessario eseguire il prelievo bioptico in corrispondenza della porzione di lesione che presenta il rapporto E/B più alto. È stato dimostrato che il rapporto E/B presenta una correlazione con il grado del tumore. 28 La Figura 3.20 riporta i diagrammi a scatola relativi al rapporto E/B per vari tipi tumorali e per diversi gradi dei tumori. Nel caso dei tumori meno aggressivi, come il DCIS o il carcinoma mucinoso o colloide, il rapporto è prossimo a 1. Per i carcinomi duttali invasivi, il rapporto aumenta all aumentare del grado del tumore ed è statisticamente significativo. Al momento, l utilità clinica di questa osservazione non è chiara. Alcune pubblicazioni indicano una maggiore specificità con l uso di un valore di cut-off pari a 1,2; tuttavia, con questo valore di cut-off, i tumori maligni di basso grado, come il DCIS o i carcinomi mucinosi, possono essere classificati erroneamente come benigni. In tal caso, la maggiore specificità ottenuta va a scapito di una minore sensibilità La scala cromatica a 5 punti (punteggio di Tsukuba) Per la classificazione delle lesioni mediante SE, è stata proposta una scala cromatica a 5 punti (punteggio di Tsukuba) ( Figura 3.21). 29,30 Questa scala combina il metodo basato sul rapporto dimensionale della lesione tra imaging convenzionale e imaging elastografico con il metodo basato sul grado di rigidità della lesione. In questo approccio diagnostico, viene assegnato un punteggio variabile da 1 a 5 sulla base del colore (equilibrio tra verde e blu, dove il blu corrisponde al valore di massima rigidità) all interno della lesione target e nell area circostante dell elastogramma, dove un punteggio più elevato indica una più alta confidenza diagnostica di malignità. Quando una lesione è rigida e presenta dimensioni identiche sull elastogramma e sull immagine B-mode, viene assegnato un punteggio pari a 4. Se la lesione è rigida e di dimensioni maggiori sull elastogramma rispetto all immagine B-mode, viene attribuito un punteggio pari a 5 ( Figura 3.22). 23

24 3,5 3 Rapporto E/B 2,5 2 1,5 1 1 LINFOMA 2 ADH 3 MUCINOSO 4 DCIS 5 IDC I 5 IDC II 5 IDC III 6 ILC Grado patologico Figura 3.20 È stata riportata la presenza di una correlazione tra il rapporto E/B e il grado del tumore, in base alla quale i tumori più aggressivi sono quelli con un rapporto E/B più elevato. Nella figura viene illustrato un diagramma a scatola e baffi relativo al rapporto E/B per vari tipi di tumori. Si noti che all aumentare del grado del tumore, anche il rapporto E/B tende ad aumentare, sebbene esista un ampio intervallo di variabilità. (Riprodotta per gentile concessione di Grajo JRB, Barr RG. Strain elastography in the prediction of breast cancer tumor grade. J Ultrasound Med 2014;33(1): ) Immagine B-mode Elastogramma Punteggio Cistica deformabile rigida Figura 3.21 È stato proposto l uso di una scala cromatica a 5 punti come metodo per caratterizzare le masse mammarie come benigne o maligne. In questo esempio, le lesioni rigide sono codificate dal colore blu, mentre le lesioni deformabili sono codificate dal colore verde e rosso. Se una lesione si presenta completamente deformabile, viene assegnato un punteggio pari a 1. Se la lesione presenta componenti sia deformabili sia rigide, viene assegnato un punteggio pari a 2. Se la lesione è rigida ma ha una dimensione minore sull elastogramma rispetto all immagine B-mode, viene assegnato un punteggio pari a 3. Se la lesione è rigida e ha la stessa dimensione sull elastogramma e sull immagine B-mode, viene assegnato un punteggio pari a 4. Infine, se la lesione è rigida e ha una dimensione maggiore sull elastogramma rispetto all immagine B-mode, viene assegnato un punteggio pari a 5. Un punteggio di 1, 2 o 3 è indicativo di benignità, mentre un punteggio di 4 o 5 è indicativo di malignità. (Riprodotta per gentile concessione di Ueno EIA. Diagnosis of breast cancer by elasticity imaging. Eizo Joho Medical 2004;36:2-6) 4

25 Figura 3.22 Esempio di una massa mammaria con un punteggio di 5 sulla scala cromatica a 5 punti. La lesione è rigida (blu, frecce) e appare più grande sull elastogramma rispetto alla corrispondente immagine B-mode. All esame patologico di un campione ottenuto mediante chirurgia, la lesione era rappresentata da un carcinoma duttale invasivo di grado 1. In presenza di lesioni rigide e di dimensioni elastografiche uguali o maggiori rispetto alle dimensioni misurate in B-mode, si consiglia di eseguire una biopsia. Se la lesione è deformabile (elastica), viene assegnato un punteggio pari a 1. Se la lesione presenta un pattern misto di deformabilità e rigidità, viene assegnato un punteggio pari a 2. Infine, se la lesione è rigida, ma ha dimensioni inferiori nell immagine elastografica rispetto all immagine B-mode, viene assegnato un punteggio pari a 3. Le lesioni con punteggio da 1 a 3 vengono classificate come benigne. Questa tecnica ha dimostrato di possedere una concordanza interosservatore da moderata a elevata e una concordanza intraosservatore da elevata ad assoluta. 31 Non sono state osservate differenze significative nella concordanza inter- e intraosservatore in termini di dimensioni della lesione. Per le lesioni che si presentano rigide nell elastogramma e di dimensioni elastografiche uguali o maggiori rispetto alle dimensioni misurate in B-mode, si consiglia di eseguire la biopsia, similmente a quanto raccomandato da Barr et al. 24,26 Se con questa tecnica viene impiegata un altra scala cromatica (per es., rosso corrispondente al valore di massima rigidità), è necessario saper riconoscere le appropriate variazioni di colore durante l interpretazione dell immagine. Con l utilizzo della scala cromatica, la SE mammaria si è dimostrata in grado di fornire una valutazione oggettiva della rigidità dei tumori o dei tessuti, che integra la valutazione della morfologia e della vascolarizzazione. 30 Usando questa tecnica con un punto di cut-off compreso tra 3 e 4, Itoh ha riscontrato una sensibilità dell 86,5% e una specificità dell 89,8%. È stato dimostrato che la tecnica della scala cromatica presenta una buona correlazione con il punteggio ecografico BI-RADS (Breast Imaging-Reporting And Data System). 32,33 La SE si è inoltre dimostrata in grado di visualizzare lesioni non tumorali o lesioni duttali peritumorali. 30 Diversi studi hanno ottenuto risultati simili Questa tecnica è stata anche utilizzata nella valutazione di microcalcificazioni sospette alla mammografia, dimostrando una sensibilità del 97% e una specificità del 62% nella differenziazione tra microcalcificazioni benigne e maligne. 38 Varie pubblicazioni suggeriscono che la SE potrebbe avere un estrema utilità nel caso delle lesioni di categoria 3 e 4 alla valutazione BI-RADS, potendo determinare un aumento o una riduzione di tale punteggio. 36,39 Sono stati riportati diversi studi clinici relativi all uso della scala cromatica a 5 punti per la valutazione delle patologie mammarie. In uno studio clinico prospettico, Raza et al. 40 hanno riportato una sensibilità del 92,7% e una specificità dell 85,8%. In un altro studio prospettico, Chang et al. 41 hanno analizzato i fattori che influenzano l accuratezza dei punteggi di elasticità (elasticity score), riportando le loro osservazioni in merito al controllo di accuratezza dell elastografia strain. Questi ricercatori hanno determinato che la presenza di uno strato sottile di tessuto in corrispondenza della sede della lesione mammaria (ossia una posizione poco profonda della lesione target) rappresenta il principale fattore che influenza la qualità delle immagini elastografiche. Hanno inoltre riportato che l accuratezza dell elastografia varia in base alla profondità della lesione e che tale esame richiede un controllo di accuratezza. Nell effettuare una diagnosi utilizzando questo metodo, durante l acquisizione delle immagini è importante scegliere una ROI che includa vari tipi di tessuto (tessuto adiposo, tessuto fibroghiandolare, muscolo pettorale) e in cui la lesione occupi non più di un quarto di tale regione di interesse. Le raccomandazioni relative a questa tecnica sono identiche a quelle fornite per il metodo basato sul rapporto E/B. I limiti comprendono la soggettività della tecnica e l impossibilità di utilizzarla nel caso di tumori di grandi dimensioni o irregolari, dal momento che la valutazione è influenzata dal rapporto tra l area del tumore e l area del tessuto circostante Rapporto di deformazione o strain ratio (rapporto lesione/grasso) Nel tentativo di ottenere una valutazione semiquantitativa delle misurazioni, è stato proposto l uso del rapporto tra la rigidità della lesione e la rigidità del tessuto adiposo. Questa tecnica è indicata con diversi nomi, tra cui rapporto lesione/grasso, rapporto di deformazione, strain ratio o LFR. La proposta di utilizzare tale rapporto si basa sul fatto che le proprietà del tessuto adiposo sono alquanto costanti, mentre quelle degli altri tessuti circostanti e delle lesioni sono variabili. Questo approccio diagnostico è stato raccomandato da Ueno et al. 42 quale metodo semiquantitativo di valutazione della rigidità. Si tratta del rapporto tra la deformazione di una massa e la deformazione del tessuto adiposo sottocutaneo e può essere considerato come un metodo semiquantitativo per valutare numericamente di quante volte la massa target è più rigida rispetto al grasso sottocutaneo. Nell immagine B-mode, la ROI target per il tumore non deve protrudere oltre i limiti del tumore stesso. La ROI target per il tessuto adiposo sottocutaneo deve essere rappresentata da un cerchio di dimensioni adeguate e deve essere limitata alla cute e al tessuto adiposo, senza contenere tessuto mammario. Quando possibile, le ROI devono essere definite alla stessa profondità per limitare gli errori dovuti alla compressione, soprattutto quando si utilizza la tecnica con spostamento moderato. Quando si applica il ciclo di compressione/rilasciamento, i tessuti posti a diversa profondità subiscono un grado di compressione differente che 25

26 Figura 3.23 Anche se l ecografia strain fornisce valutazioni di tipo qualitativo, è possibile determinare una stima della rigidità (valutazione semiquantitativa) confrontando la rigidità relativa della lesione rispetto a quella del tessuto adiposo, ossia calcolando il rapporto di deformazione (strain ratio). Il tessuto adiposo presenta una rigidità relativamente costante tra le diverse pazienti. In questa tecnica, si definisce una regione di interesse (ROI) all interno della lesione (cerchio a sinistra in ciascuna immagine) e una ROI nel tessuto adiposo (cerchio a destra in ciascuna immagine). Il sistema confronta quindi la rigidità relativa delle due ROI e calcola il rapporto di deformazione. In questo esempio, il valore di tale rapporto è pari a 7,9. Un rapporto superiore a 4,5 è indicativo di malignità. Alla biopsia, questa lesione è risultata un carcinoma duttale invasivo. (Riprodotta per gentile concessione di Ueno EUT, Bando H, Tohno E, Waki K, Matsumura T. New quantitative method in breast elastography: lesion to fat ratio (LFR). Paper presented at: Radiological Society of North America 93rd Scientific Assembly and Annual Meeting; November 25-30, 2007; Chicago, IL) modifica la rigidità dei tessuti stessi. Deve essere fatta attenzione a non utilizzare il segnale di elevata deformabilità che si osserva a volte in posizione adiacente alle lesioni, in quanto rappresenta un artefatto responsabile di un aumento del rapporto lesione/ grasso (rapporto di deformazione o strain ratio) (si veda oltre il paragrafo dedicato agli artefatti). Dal momento che, impostando la ROI target, è possibile valutare la rigidità di una parte specifica di una massa, questa tecnica consente non solo di misurare tumori di dimensioni molto grandi, ma anche di valutare la rigidità di anomalie non tumorali. La misura della rigidità di un tumore ottenuta con questo metodo rappresenta un approssimazione. Questo approccio diagnostico è facile da applicare e sono già stati riportati i risultati di studi clinici che ne hanno fatto uso. Gli studi iniziali hanno riscontrato che questa tecnica è molto utile nel determinare se una lesione è benigna o maligna ( Figura 3.23). Le misurazioni richiedono comunque una certa attenzione, in quanto la precompressione può modificare significativamente il valore di deformazione del tessuto adiposo. 19 Quando si applica una precompressione, aumenta la rigidità di tutti i tessuti. Tuttavia, la rigidità del tessuto adiposo si modifica in misura maggiore rispetto a quella del tessuto mammario normale e delle lesioni. Pertanto, in presenza di una precompressione, il rapporto lesione/grasso si riduce. Inoltre deve essere prestata attenzione a che il FOV utilizzato per la valutazione del tessuto adiposo contenga solo grasso. La misurazione deve essere effettuata alla stessa profondità nell immagine, in quanto il grado di compressione tissutale varia con la profondità. L uso di questo rapporto si basa sul fatto che le proprietà del tessuto adiposo sono alquanto costanti, mentre quelle dei tessuti circostanti e delle lesioni sono variabili. Le lesioni con densità simili rispetto al tessuto adiposo presentano pertanto rapporti di deformazione più piccoli. Oltre alla possibilità di determinare, con una singola misurazione, il rapporto tra deformazione della lesione e deformazione del tessuto adiposo, uno dei fornitori di apparecchiature elastografiche offre anche la possibilità di utilizzare metodi di imaging parametrico. In questa tecnica, si definisce una ROI in un area di tessuto adiposo e l intero FOV viene codificato a colori sulla base del rapporto tra la rigidità di ciascun pixel e la rigidità del tessuto adiposo ( Figura 3.24). Si ottiene così un immagine semiquantitativa codificata a colori su di un ampio campo di visualizzazione. In seguito, si identifica visivamente la zona che presenta il rapporto lesione/grasso più elevato e si ottiene la misurazione relativa al singolo punto. Thomas et al. 43 hanno confrontato il punteggio di categoria BI- RADS ottenuto mediante ecografia B-mode, la scala cromatica a 5 punti e il rapporto lesione/grasso in 227 lesioni mammarie. In base alla curva ROC, i ricercatori hanno selezionato un valore di cut-off pari a 2,455 per la differenziazione tra lesioni benigne e lesioni maligne con il metodo del rapporto lesione/grasso (rapporto di deformazione o strain ratio, LFR). Il valore medio di tale rapporto per le lesioni maligne era di 5,1 ± 4,2, mentre per le lesioni benigne era di 1,6 ± 1 (p < 0,001). In tale studio, i valori di sensibilità e specificità riscontrati erano, rispettivamente, del 96% e del 56% per l imaging B-mode, dell 81% e dell 89% per la scala cromatica a 5 punti e del 90% e dell 89% per il rapporto lesione/grasso. In uno studio simile, Zhi et al. 45 hanno confrontato il rapporto di deformazione (strain ratio) e la scala cromatica a 5 punti in 559 lesioni mammarie. I valori ottenuti per il rapporto di deformazione erano pari a 1,83 ± 1,22 per le lesioni benigne e 8,38 ± 7,65 per le lesioni maligne. Tali valori erano significativamente differenti (p < 0,00001). In base alle curve ROC, i ricercatori hanno selezionato un punto di cut-off di 3,05. L area sotto la curva (AUC, Area Under the Curve) per il sistema cromatico a 5 punti era pari a 0,885, mentre per il rapporto di deformazione era di 0,944 (P < 0,05). In un altro studio condotto su 408 lesioni, 42 l uso del rapporto di deformazione con un valore di cut-off pari a 4,8 ha dimostrato una sensibilità del 76,6% e una specificità del 76,8%. 6

27 Figura 3.24 Oltre alla determinazione del rapporto tra rigidità della lesione e rigidità del tessuto adiposo (rapporto di deformazione, strain ratio o rapporto lesione/grasso) mediante una singola misurazione, è anche possibile impiegare metodi di imaging parametrico. In questo caso, si definisce una regione di interesse (ROI) contenente solo tessuto adiposo e l intera immagine viene codificata a colori in base al rapporto di deformazione di ogni singolo punto. In questo esempio, la casella verde rappresenta la ROI definita a livello del tessuto adiposo e utilizzata come riferimento. L immagine viene quindi sottoposta a codifica a colori, dove il rosso corrisponde ai valori più elevati del rapporto di deformazione. In uno studio prospettico sull uso del rapporto di deformazione (strain ratio, LRF), Farrokh et al. 44 hanno riportato una sensibilità del 94,4% e una specificità dell 87,3% con un punto di cut-off maggiore di 2,9. In uno studio di confronto tra imaging B-mode, pattern di deformazione (punteggio di elasticità o elasticity score), rapporto di larghezza e rapporto di deformazione (strain ratio), Alhabshi et al. 46 hanno riferito che il rapporto di larghezza e lo strain ratio rappresentavano i metodi più utili per la caratterizzazione delle lesioni, con un valore di cut-off di 1,1 per il rapporto di larghezza e un valore di cut-off di 5,6 per lo strain ratio. Utilizzando un sistema ecografico iu22 xmatrix (Philips Healthcare, Bothell WA), Stachs et al. 47 hanno dimostrato l utilità del rapporto LFR in 224 masse mammarie presenti in 215 pazienti, riportando che il rapporto di deformazione era prevalentemente maggiore nei tumori maligni (3,04 ± 0,9 [media ± DS] per i tumori maligni rispetto a 1,91 ± 0,75 per i tumori benigni). Il valore appropriato di cut-off per questa tecnica varia enormemente tra i diversi studi. Impiegando la tecnica quantitativa ARFI, siamo stati in grado di modificare la velocità del suono attraverso il tessuto adiposo di un fattore pari a 10 in funzione della precompressione. 19 Quando si applica una precompressione, aumenta la rigidità di tutti i tessuti. Tuttavia, la rigidità del tessuto adiposo si modifica in misura maggiore rispetto a quella del tessuto mammario normale e delle lesioni; pertanto, in presenza di una precompressione, il rapporto lesione/grasso si riduce. Inoltre bisogna fare attenzione a che il FOV utilizzato per la valutazione del tessuto adiposo contenga solo grasso. La misurazione deve essere effettuata alla stessa profondità nell immagine, in quanto il grado di compressione varia con la profondità. Negli studi descritti, tali fattori non erano controllati e potrebbero quindi spiegare la variabilità dei risultati. In definitiva, quando si utilizza questo metodo, è necessario stabilire l appropriato valore di cut-off nel proprio laboratorio in funzione della tecnica e dell apparecchiatura utilizzate Rigidità relativa della lesione (la lesione è dura o molle?) Oltre all uso dei metodi di interpretazione descritti in precedenza per determinare se una lesione è benigna o maligna, in alcune situazioni cliniche può essere utile determinare se una lesione è dura (rigida) o molle (deformabile) oppure visibile all elastografia. Usando l ecografia convenzionale, a volte è difficile stabilire se una lesione lobulare ipoecogena sia in realtà costituita da un lobulo di grasso. Se la lesione è un lobulo di grasso, nell elastogramma sarà caratterizzata da un alto valore di deformabilità, simile a quello del restante tessuto adiposo presente nell immagine ( Figura 3.13). Se una lesione è difficile da misurare, può essere utile impiegare il rapporto E/B per confrontare l elasticità della lesione rispetto a quella del tessuto mammario denso. Se la lesione ha un elasticità simile a quella del tessuto mammario denso, si tratta probabilmente di una lesione benigna; al contrario, se 27

28 la lesione è più rigida del tessuto mammario denso, con estrema probabilità sarà maligna Limiti L accuratezza dell elastografia strain può variare tra sedi superficiali e sedi profonde, a causa dei problemi associati alla variabilità dello spostamento che si ottiene a diverse profondità. Per superare questo problema, sono necessari ulteriori miglioramenti delle applicazioni e aggiustamenti nei metodi di imaging. Per aumentare la confidenza nella caratterizzazione di una lesione, è possibile utilizzare tutte e tre le tecniche di interpretazione. Se una lesione non può essere misurata accuratamente o è di natura non tumorale e non consente quindi una determinazione accurata del rapporto E/B, per la sua caratterizzazione è possibile utilizzare le altre due tecniche di interpretazione. Al momento attuale, gli studi pubblicati relativi al rapporto di deformazione (strain ratio, LFR) hanno impiegato valori di cut-off significativamente diversi. Ciò è dovuto all uso di tecniche diverse e all incostanza del metodo di posizionamento della ROI per il calcolo del rapporto. Si rende quindi necessario uno studio multicentrico prospettico, con parametri di acquisizione ben definiti, al fine di determinare l appropriato valore di cut-off. 3.4 Artefatti Vi sono vari artefatti che si possono presentare nella SE. Alcuni si verificano quando la tecnica utilizzata è subottimale, mentre altri contengono informazioni diagnostiche Artefatto a bersaglio In alcuni sistemi, all interno di lesioni cistiche è possibile riscontrare un artefatto peculiare, chiamato artefatto a bersaglio (bull s-eye artifact) ( Figura 3.25), caratterizzato da un segnale centrale bianco circondato da un segnale periferico nero e da una piccola zona luminosa situata posteriormente alla lesione. 48 Questo artefatto è dovuto al movimento del liquido cistico, che elimina la correlazione tra le immagini. L artefatto a bersaglio è stato descritto in dettaglio. 48 Esso presenta un alto valore predittivo per la presenza di una cisti benigna, semplice o complicata. Se la cisti contiene una componente solida, questa apparirà come una lesione solida all interno del pattern a bersaglio ( Figura 3.26). Questo artefatto non si osserva nei carcinomi mucinosi o colloidi, a causa della loro elevata viscosità ( Figura 3.27). Un pattern cistico a bersaglio si può osservare in alcune lesioni che appaiono solide e sospette all imaging B-mode. È stato dimostrato che tali lesioni sono rappresentate da cisti complicate. 48 Queste lesioni possono essere aspirate, in modo da verificare che si risolvano dopo l aspirazione. Se viene eseguita un agobiopsia della lesione, è consigliabile informare il patologo che si tratta di una cisti complicata e non di una massa solida, in modo da ottenere una migliore correlazione tra i risultati dell esame patologico e quelli dell esame di imaging. Se il patologo viene informato che la lesione è solida, il suo referto potrebbe non indicare la presenza di una parete cistica, il che potrebbe suggerire che la sospetta lesione solida non si trovi nel campione prelevato, con conseguente frustrazione per il radiologo e la paziente. Si noti che questo artefatto si osserva con le apparecchiature Siemens e Philips, mentre potrebbe non essere presente con i sistemi di Figura 3.25 In alcuni sistemi, la presenza di cisti benigne semplici o complicate è responsabile della produzione di un artefatto. Questo artefatto a bersaglio è caratterizzato dalla presenza di una lesione di colore nero (frecce gialle), con un punto luminoso centrale (freccia verde) e un punto luminoso dietro alla cisti (freccia rossa). È stato dimostrato che questo artefatto presenta una sensibilità e una specificità molto elevate per la caratterizzazione delle lesioni cistiche benigne. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG, Lackey AE. The utility of the bull s-eye artifact on breast elasticity imaging in reducing breast lesion biopsy rate. Ultrasound Q 2011;27(3): ) Figura 3.26 Se una lesione cistica presenta una componente solida (ossia si tratta di una massa cistica complessa), la componente solida sarà visualizzata come un difetto rigido all interno del pattern a bersaglio. In questo esempio di lesione papillare benigna, la componente solida (freccia rossa) appare come un difetto rigido nel pattern a bersaglio. (Per gentile concessione di Carmel Smith, Brisbane, Australia) 8

29 Figura 3.27 L artefatto a bersaglio si manifesta a causa di una mancata correlazione della componente liquida della lesione cistica. Se il materiale all interno della lesione è molto viscoso (per es., ematoma o mucina), l artefatto a bersaglio non si presenta. Nella figura viene presentato un esempio di carcinoma mucinoso, in cui non è presente il pattern a bersaglio (linea tratteggiata). altre marche. Con gli altri sistemi, le cisti possono essere visualizzate con un pattern stratificato a colori blu/verde/rosso (artefatto BGR, si veda oltre). L artefatto a bersaglio può essere utilizzato per ridurre il numero di biopsie eseguite. 48 In una serie, il 10% delle cisti complicate appariva solido all imaging B-mode ed è stato identificato utilizzando questa tecnica. 48 Se viene eseguita un agobiopsia della lesione, è consigliabile informare il patologo che si tratta di una cisti complicata e non di una massa solida, in modo da ottenere una migliore correlazione tra dato patologico e dato di imaging. Il patologo, se viene informato che la lesione è solida, potrebbe non indicare la presenza di una parete cistica e suggerire che la sospetta lesione solida non si trova nel campione prelevato, con conseguente diagnosi aspecifica Artefatto blu/verde/rosso (artefatto BGR) In alcuni sistemi, in presenza di una cisti, si può osservare un artefatto diverso ( Figura 3.28) rispetto a quello a bersaglio. Questo artefatto è costituito da un pattern stratificato a tre colori, blu, Figura 3.28 In alcuni sistemi, in presenza di una lesione cistica non si osserva il pattern a bersaglio ma un pattern blu, verde e rosso (BGR). La figura mostra un esempio di questo artefatto in una cisti semplice, utilizzando sia una mappa a colori con il blu corrispondente alla massima rigidità (a), sia una scala di grigi (b). a b 29

30 Figura 3.29 Quando una lesione si sposta all interno e all esterno del piano di scansione durante l acquisizione dell elastogramma, si verifica un artefatto da slittamento. Questo artefatto è caratterizzato dalla presenza di un anello bianco o di una serie di anelli che circondano la lesione sull elastogramma. Questo esempio di artefatto da slittamento riguarda un lipoma. La presenza dell artefatto (frecce rosse) implica che la lesione non è aderente al tessuto adiacente e, pertanto, è improbabile che si tratti di una lesione maligna. (Riprodotta per gentile concessione di Barr RG. Sonographic breast elastography: a primer. J Ultrasound Med 2012;31(5): ) Figura 3.30 Quando vi sono differenze molto piccole tra i tessuti presenti nel campo di visualizzazione dell immagine SE, si ottiene solo rumore. Il pattern è caratterizzato dalla presenza di aree bianche e nere variabili all interno dell intero campo di visualizzazione, come osservato in questo esempio. Questo artefatto può comparire quando si applica una precompressione significativa. verde e rosso (BGR, Blue/Green/Red), identificabile nelle lesioni cistiche. 18,29,30 Al momento, non è stato fatto alcuno studio dettagliato per valutare la sensibilità e la specificità di tale artefatto Artefatto da slittamento La presenza sull elastogramma di un anello bianco o di un gruppo di artefatti di aspetto ondulato attorno a una lesione indica che la lesione si è spostata all interno e all esterno del piano di acquisizione durante l esecuzione dell elastografia ( Figura 3.29). Questo reperto è stato chiamato artefatto da slittamento (sliding artifact). 18 Per eliminare l artefatto, è necessario che la lesione resti all interno del piano di acquisizione durante la scansione. Accorgimenti utili per mantenere la lesione nel piano di scansione consistono nel riposizionamento della paziente, nell utilizzo di una minore compressione o nel chiedere alla paziente di trattenere il respiro durante l esame. La presenza di questo artefatto suggerisce che la lesione si può liberamente spostare nei tessuti adiacenti ed è pertanto verosimilmente benigna. L artefatto da slittamento si può osservare nel caso di fibroadenomi o lipomi ed è stato proposto quale metodo per determinare se sia presente una componente invasiva in un tumore maligno intraduttale Worm pattern In caso di differenze molto piccole nelle proprietà elastiche dei tessuti presenti all interno del FOV o quando viene applicata una precompressione eccessiva, si osserva un pattern di segnali variabili che rappresentano solo rumore ( Figura 3.30). Tale reperto è stato chiamato worm pattern (pattern a vermi). 18 Le immagini che presentano questo pattern non forniscono alcuna informazione clinica. L artefatto può essere eliminato utilizzando una precompressione minima e includendo tessuti diversi all interno del FOV Artefatto da ombra acustica posteriore Il segnale B-mode di ritorno viene utilizzato per determinare il grado di deformazione del tessuto richiesto per generare l elastogramma in modalità strain. Quando è presente un ombra acustica posteriore (cono d ombra) nell immagine B-mode, il segnale di ritorno risulta ridotto nelle aree dell ombra acustica. Se l ombra acustica non è accentuata, è possibile ottenere un immagine SE nell area del cono d ombra (Figura 3.12a). Tuttavia, se l ombra acustica è marcata e il segnale di ritorno è minimo o assente, non è possibile ottenere un valore accurato della deformazione e si produce un pattern a macchie bianche/nere (Figura 3.12b). Questo artefatto può verificarsi anche in zone di marcata ombra acustica da rifrazione. 0