エラストグラフィー

組織の機械的特性を画像化するには、変形したときにどのように動作するかを見る必要があります。観察する歪みを誘発する主な方法は 3 つあります。これらは次のとおりです。^{[ 7 ]}

• プローブや器具で体の表面（皮膚）や臓器（前立腺）を押したり変形させたり振動させたりすること、
• 超音波を用いた音響放射力インパルスイメージングにより、組織内部に遠隔的に「押し込み」を発生させ、
• 脈拍や心拍などの通常の生理的プロセスによって生じる歪みを利用する。

エラストグラフィ技術の主な分類方法は、反応を観察するために使用する画像化モダリティ（タイプ）によるものです。エラストグラフィ技術では、超音波、磁気共鳴画像法（MRI）、触覚センサーを使用した触覚イメージング（TI）における圧力/応力センサーを使用します。他にもいくつかの方法があります。^{[ 8 ]}

組織反応の観察にはさまざまな形式があります。取得される画像に関しては、1次元（線）、2次元（平面）、3次元（体積）、または0次元（単一の値）であり、ビデオまたは単一の画像である可能性があります。ほとんどの場合、結果は、組織のどの部分に異なる硬さの値が現れるかを示す従来の組織画像とともにオペレーターに表示されます。^{[ 9 ]}

反応が観察されると、そこから硬さを計算できます。ほとんどのエラストグラフィ技術は、2 つの主要な原理のいずれかに基づいて組織の硬さを検出します。^{[ 10 ]}

• 一定の力（応力）が加わった場合、硬い組織は柔らかい組織よりも変形（ひずみ）が少ない。
• 機械波（特にせん断波）は、柔らかい組織よりも硬い組織の方が速く伝わる。

一部の手法では、歪みや応答、あるいは波の速度をオペレーターに表示するだけである一方、他の手法では剛性（特にヤング率や同様のせん断弾性率）を計算して表示する。結果を定量的に表示する手法もあれば、定性的（相対的）な結果のみを表示する手法もある。^{[ 10 ]}

準静的エラストグラフィ（歴史的な理由から単に「エラストグラフィ」と呼ばれることもある）は、最も初期のエラストグラフィ技術の1つです。この技術では、組織に外部から圧迫を加え、圧迫前後の超音波画像を比較します。画像の変形が最も少ない領域は最も硬い領域であり、変形が最も多い領域は最も柔らかい領域です。^{[ 3 ]}一般的に、操作者に表示されるのは相対的な歪み（ひずみ）の画像であり、これは臨床的に有用な場合が多いです。^{[ 1 ]}

しかし、相対歪み画像から定量的な硬さマップを作成することがしばしば望まれます。これを行うには、画像化されている軟組織の性質と画像外の組織について仮定を置く必要があります。さらに、圧縮下では、物体が画像に出入りしたり、画像内で移動したりすることがあり、解釈に問題が生じます。この技術のもう1つの限界は、手動触診と同様に、表面に近くない、または容易に圧縮されない臓器や組織には困難であることです。^{[ 4 ]}

音響放射力インパルスイメージング（ARFI）^{[ 11 ]}は、超音波を使用して組織の硬さの定性的な2次元マップを作成します。これは、集束超音波ビームからの音響放射力を使用して組織内部に「押し」を作り出すことによって行われます。ビームの軸に沿って組織が押し下げられる量は組織の硬さを反映しており、柔らかい組織は硬い組織よりも押し下げられやすいです。ARFIは、押し下げビームの軸に沿った定性的な硬さの値を示します。さまざまな場所で押すことによって、組織の硬さのマップが構築されます。仮想タッチイメージング定量化（VTIQ）は、悪性頸部リンパ節の識別に成功裏に使用されています。^{[ 12 ]}

せん断波弾性イメージング（SWEI）^{[ 13 ]}では、ARFIと同様に、音響放射力によって組織の深部に「押し」が誘起されます。この押しによって生じた擾乱は、せん断波として組織を横方向に伝わります。超音波やMRIなどの画像モダリティを使用して、波が異なる横方向の位置に到達する速度を確認することで、介在する組織の硬さが推測されます。「弾性イメージング」と「エラストグラフィ」という用語は同義語であるため、せん断波を使用した弾性マッピング技術を示す元の用語SWEIは、しばしばSWEに置き換えられます。SWEIとARFIの主な違いは、SWEIはビーム軸から横方向に伝搬するせん断波の使用に基づいており、せん断波伝搬パラメータを測定することによって弾性マップを作成するのに対し、ARFIは押しビームの軸から弾性情報を取得し、複数の押しを使用して2次元の硬さマップを作成する点です。 ARFIではせん断波は使用されず、SWEIでは軸方向弾性評価は行われません。SWEIは超音速せん断イメージング（SSI）に実装されています。

超音波せん断イメージング（SSI）^{[ 14 ] [ 15 ]}は、組織の硬さを定量的にリアルタイムで二次元マップ化します。SSIはSWEIに基づいており、音響放射力を用いて対象組織内部に「押し込み」を誘起してせん断波を発生させ、結果として生じるせん断波が組織内を伝播する速度から組織の硬さを計算します。局所的な組織速度マップは、従来のスペックルトラッキング技術で取得され、組織内を伝播するせん断波の完全な動画を提供します。SSIには2つの主要な革新が実装されています。まず、ほぼ同時に多数の押し込みを行うことで、SSIは超音速で媒体内を移動するせん断波源を生成します。次に、生成されたせん断波は、超高速イメージング技術を使用して可視化されます。逆アルゴリズムを使用して、波の伝播動画から媒体のせん断弾性が定量的にマッピングされます。SSIは、深部臓器を毎秒10,000フレーム以上で撮影できる最初の超音波イメージング技術です。 SSIは、組織の機械的特性を記述する一連の定量的かつ生体内パラメータ（ヤング率、粘度、異方性）を提供する。

このアプローチは、乳房、甲状腺、肝臓、前立腺、および筋骨格の画像診断において臨床的利点を示しました。SSIは、多数の高解像度リニアトランスデューサーを使用して乳房検査に使用されます。^{[ 16 ]}大規模な多施設乳房画像診断研究では、標準的なBモードおよびカラーモード超音波画像の解釈にせん断波エラストグラフィ画像を追加すると、乳房病変の再現性^{[ 17 ]}と分類の大幅な改善^{[ 18 ]}の両方が実証されています。

食品業界では、低強度超音波は1980年代から、野菜、肉、乳製品などの食品中の成分の濃度、構造、物理的状態に関する情報を提供したり、品質管理のために使用されてきた^{[ 19 ]。}例えば、チーズのレオロジー特性を評価するためにも使用されている^{[ 20 ] 。}

過渡エラストグラフィは、1990年代後半に導入された当初は時間分解パルスエラストグラフィ^{[ 21 ]}と呼ばれていました。この技術は、組織にせん断波を誘起するために使用される過渡的な機械的振動に依存しています。せん断波の伝播は超音波を使用して追跡され、せん断波速度を評価し、均質性、等方性、および純粋な弾性（E=3ρV²）の仮定の下でヤング率が導出されます。調和エラストグラフィ技術と比較した過渡エラストグラフィの重要な利点は、せん断波と圧縮波を分離できることです。^{[ 22 ]この技術は1D [ 23 ]}および2Dで実装できますが、そのためには超高速超音波スキャナの開発が必要でした。^{[ 24 ]}

過渡エラストグラフィは、「組織」の硬さを定量的に一次元（つまり線）画像として表示します。これは、モーターで皮膚を振動させて組織に通過する歪み（せん断波）を作り出し、その歪みが体内のより深い部分を通過する動きを一次元超音波ビームで画像化することによって機能します。そして、組織の硬さのデータ（ヤング率）を定量的に線として表示します。^{[ 25 ] [ 26 ]}この技術は主に、肝臓の評価に使用されるFibroScanシステムで使用されており、^{[ 27 ]}例えば、肝硬変の診断に使用されます。^{[ 28 ]} VCTEと呼ばれる一次元過渡エラストグラフィの特定の実装は、肝生検で評価される肝線維化と相関する平均肝硬度を評価するために開発されました。^{[ 29 ] [ 30 ]}この技術は、肝脂肪症の良好な代替マーカーである制御減衰パラメータ（CAP）も評価できる装置に実装されています。^{[ 31 ]}