Rofo 2003; 175(5): 623-630
DOI: 10.1055/s-2003-39199
Übersicht
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Elastographie: Quantitative Bildgebung
der elastischen Gewebeeigenschaften

Elastography: Quantitative Imaging Modality of the Elastic Tissue PropertiesJ.  Lorenzen1 , R.  Sinkus2 , G.  Adam1
  • 1Abteilung für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
  • 2Philips Forschungslaboratorien, Hamburg
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Publication Date:
13 May 2003 (online)

Zusammenfassung

Die große Bandbreite der elastischen Gewebeeigenschaften und die häufig unterschiedliche Elastizität von Tumoren und dem umgebenden Gewebe führten zur Entwicklung von bildgebenden Verfahren, die eine quantitative Darstellung der Elastizität ermöglichten, der sogenannten Elastographie. Die größten Erfahrungen mit dieser neuen Bildgebung bestehen auf dem Gebiet der zunächst entwickelten Ultraschallelastographie, während Untersuchungen mit der MR-Elastographie erst in den letzten Jahren publiziert worden sind. Die bisherigen klinischen Anwendungen der Elastographie reichen von der Charakterisierung von Prostata und Brusttumoren in der Onkologie bis zu dynamischen Skelettmuskeluntersuchungen sowie intravaskulären elastischen Differenzierungen von Gefäßplaques. Vorteile der Ultraschallelastographie liegen in den ubiquitären kostengünstigen Einsatzmöglichkeiten, während die MR-Elastographie eine verbesserte Rekonstruktion und die Möglichkeit der Bestimmung von möglicher Anisotropie der Elastizität erlaubt. Die verschiedenen Ansätze der Elastographie, ihre technische und klinische Umsetzung und die bisherigen Einschränkungen werden in dieser Übersicht behandelt.

Abstract

The wide range of elastic tissue properties and the difference in elasticity of tumors and the adjacent tissues have provided motivation for developing elasticity imaging techniques. These research efforts have converged with the development of a new imaging modality, the so-called elastography, with the acquired and processed images referred to as elastograms. This modality was pioneered for ultrasonic imaging, which provides the majority of experience on this topic. MR-elastography has been developed in recent years. The published clinical data range from the characterization of prostate and breast cancer in oncology and dynamic examinations of skeletal muscle to intravascular elastic differentiation of vessel plaques. Advantages of the ultrasonic elastography are ubiquitous applicability and cost-effectiveness. MR elastography offers improved reconstruction and the possibility to assess potential anisotropic properties. The different approaches of elastography, their technical and clinical application and the limitations known so far are reviewed in this paper.

Literatur

  • 1 Parker K J, Huang S R, Musulin R A, Lerner R M. Tissue response to mechanical vibrations for „sonoelasticity” imaging.  Ultrasound Med Biol. 1990;  16 241-246
  • 2 Ophir J, Cespedes I, Ponekanti H, Yazdi Y, Li X. Elastography: A quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues.  Ultrason Imaging. 1991;  13 111-134
  • 3 Plewes D B, Betty I, Urchuk S N, Soutar I. Visualizing tissue compliance with MR imaging.  J Magn Reson Imaging. 1995;  5 733-738
  • 4 Muthupillai R, Lomas D J, Rossman P J, Greenleaf J F, Manduca A, Ehman R L. Magnetic resonance elastography by direct visualization of propagating acoustic strain waves.  Science. 1995;  26 1854-1857
  • 5 Chenevert T L, Skovoroda A R, O'Donnell M, Emelianov S Y. Elasticity reconstructive imaging by means of stimulated echo MRI.  Magn Reson Med. 1998;  39 482-490
  • 6 Daly C H. Biomechanical properties of dermis.  J Invest Darmatol. 1982;  79 17-20
  • 7 Fung Y. Biomechanics, Mechanical Properties of Living Tissues. Berlin; Springer 1993
  • 8 Birnholz J C, Farell E E. Fetal lung development: Compressibility as a measure of maturity.  Radiology. 1985;  157 495-498
  • 9 Pelc N, Drangova M, Pelc L. Tracking of cyclic motion with phase-contrast cine MR velocity data.  J Magn Reson Imaging. 1995;  5 339-345
  • 10 Walker C, Foster F, Plewes D. Magnetic resonance imaging of ultrasonic fields.  Ultrasound Med Biol. 1998;  24 137-142
  • 11 Oestreicher H L. Field and impedance of an oscillating sphere in a viscoelastic medium with an application to biophysics.  J Acoust Soc Am. 1951;  23 707-714
  • 12 Wilson L S, Robinson D E. Ultrasonic measurement of small displacements and deformations of tissue.  Ultrason Imaging. 1982;  4 71-82
  • 13 Rubens D R, Hadley M A, Kaisar S K, Gao L, Mayer R D, Parker K J. Sono elasticity imaging of prostate cancer: In vitro results.  Radiology. 1995;  195 379-383
  • 14 Cespedes I, Ophir J, Ponenkanti H, Maklad N. Elastography: Elasticity imaging using ultrasound with application to muscle and breast in vivo.  Ultrason Imaging. 1993;  15 73-88
  • 15 Garra B S, Cespedes E I, Ophir J, Spratt S R, Zuurbier R A, Magnant C M, Pennannen M F. Elastography of breast lesions: Initial clinical results.  Radiology. 1997;  202 79-86
  • 16 Lorenz A, Ermert H, Sommerfeld H J, Garcia-Schürmann M, Senge T, Philippou S. Ultraschallelastographie der Prostata.  Ultraschall in Med. 2000;  21 8-15
  • 17 Lorenz A, Pesavento A, Siebers S, Ermert H, Senge T, Philippou S. Echtzeit-Strain-Imaging für die Früherkennung des Prostatakarzinoms.  Ultraschall in Med. 2001;  22 44
  • 18 De Korte C L, Pasterkamp G, van der Steen A FW, Woutman H A, Bom N. Characterization of plaque components with intravascular ultrasound elastography in human femoral and coronary arteries in vitro.  Circulation. 2000;  102 617-623
  • 19 De Korte C L, Carlier S G, Mastik F, Doyley M M, van der Stehen A FW, Serruys P W, Bom N. Morphological and mechanical information of coronary arteries obtained with intravascular elastography. Feasibility study in vivo.  Eur Heart J. 2002;  23 405-413
  • 20 Konofagou E E, D'Hooge J, Ophir J. Myocardial elastography - a feasibility study in vivo.  Ultrasond Med Biol. 2002;  28 475-482
  • 21 Lorenzen J, Sinkus R, Schrader R, Lorenzen M, Leussler C, Dargatz M, Röschmann P. Darstellung von Tumoren der weiblichen Brust mit MR-Elastographie.  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 12-17
  • 22 Sinkus R, Lorenzen J, Schrader D, Lorenzen M, Dargatz M, Holz D. High resolution tensor MR-elastography for breast tumor detection.  Phys Med Biol. 2000;  45 1649-1664
  • 23 Bishop J, Poole G, Leitch M, Plewes D. Magnetic resonance imaging of shear wave propagation in excised tissue.  J Magn Reson Imaging. 1998;  8 1257-1265
  • 24 Dresner M, Rossman P, Kruse S, Ehman R. MR elastography of the prostate. Proc ISMRM, 7th Scientific Meeting Philadelphia; PA 1999: 526
  • 25 Kruse S, Dresner M, Rossman P, Felmlee J, Jack C, Ehman R. Palpation of the brain using magnetic resonance elastography. Proc ISMRM, 7th Scientific Meeting Philadelphia; PA 1999: 258
  • 26 Lawrence A, Rossman P, Mahowald J, Manduca A, Hartmann L, Ehman R. Palpating breast cancer by magnetic resonance elastography. Proc ISMRM, 7th Scientific Meeting Philadelphia; PA 1999: 525
  • 27 Mc Knight A L, Kugel J L, Rossman P, Manduca A, Hartmann L C, Ehman R L. MR elastography of breast cancer: Preliminary results.  Am J Roentgenol. 2002;  178 1411-1417
  • 28 Lorenzen J, Sinkus R, Lorenzen M, Dargatz M, Leussler C, Röschmann P, Adam G. MR elastography of the breast: Preliminary clinical results.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 830-834
  • 29 Dresner M A, Rose G H, Rossman P J, Muthupillai R, Manduca R, Manduca A, Ehman R. Magnetic resonance elastography of skeletal muscle.  J Magn Reson Imaging. 2001;  13 269-276
  • 30 Kruse S A, Smith J A, Lawrence A J, Dresner M A, Manduca A, Greenleaf J F, Ehman R L. Tissue characterization using magnetic resonance elastography: preliminary results.  Phys Med Biol. 2000;  45 1579-1590
  • 31 Plewes D B, Bishop J, Samani A, Sciarretta J. Visualization and quantification of breast cancer biomechanical properties with magnetic resonance elastography.  Phys Med Biol. 2000;  45 1591-1610
  • 32 Taylor L S, Porter B C, Rubens D J, Parker K J. Three dimensional sono elastography: principles and practises.  Phys Med Biol. 2000;  45 1477-1494

Dr. J. Lorenzen

Radiologische Klinik, Abt. für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

Martinistraße 52

20246 Hamburg

Email: lorenzen@uke.uni-hamburg.de

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