Elastografia: czym jest i jak działa

Obraz w skali szarości mówi, jak tkanka odbija ultradźwięki, ale nie mówi, jak bardzo jest twarda. Dwa guzki o tej samej echogeniczności mogą mieć zupełnie inną sztywność. Tę sztywność mierzy elastografia, zwykle jako funkcja aparatu USG. Zamiast jasności piksela podaje, jak tkanka odkształca się pod naciskiem albo jak szybko biegnie w niej fala poprzeczna. Najczęściej bada się w ten sposób wątrobę, ale wytyczne EFSUMB i WFUMB opisują też zastosowania w tarczycy, piersi, węzłach chłonnych, ścięgnach i mięśniach.

Czym jest elastografia: moduły sprężystości i fala poprzeczna

Sztywność materiału opisują moduły sprężystości, wyrażane w kilopaskalach (kPa). Moduł Younga (E) wiąże naprężenie z odkształceniem przy ściskaniu lub rozciąganiu: im wyższy, tym mniej tkanka ustępuje pod tym samym naciskiem. Opór wobec przesunięcia warstw tkanki względem siebie opisuje z kolei moduł ścinania (G).

Moduł ścinania da się wyliczyć z prędkości fali poprzecznej (ścinającej). Wytyczne WFUMB podają zależność G = ρc², gdzie ρ to gęstość tkanki, a c – prędkość fali poprzecznej [1]. Tkanki miękkie zawierają dużo wody i prawie nie zmieniają objętości pod naciskiem, przez co współczynnik Poissona wynosi w nich blisko 0,5. Wtedy E ≈ 3G, czyli:

E ≈ 3ρc²

Ten wzór przelicza zmierzoną prędkość (m/s) na moduł Younga (kPa) [1, 3]. Opiera się na założeniu, że tkanka jest liniowo sprężysta i jednorodna, a do tego izotropowa, czyli reaguje tak samo bez względu na kierunek [1]. W wątrobie to przybliżenie klinicznie wystarcza. Ścięgno i mięsień są za to wyraźnie anizotropowe.

Obraz powstaje z fali podłużnej, która w tkankach miękkich biegnie z prędkością około 1540 m/s. Fala poprzeczna jest dużo wolniejsza, rzędu 1–10 m/s [1]. Poza impulsem ARFI ultradźwięki służą tu do śledzenia: aparat rejestruje przesunięcia tkanki rzędu mikrometrów i z nich wylicza czas przejścia fali [2].

Rodzaje elastografii według EFSUMB i WFUMB

Wytyczne dzielą metody według mierzonej wielkości i sposobu pobudzenia tkanki: uciskiem, impulsem siły promieniowania akustycznego (ARFI) z głowicy albo zewnętrznym wibratorem [1, 2].

Metoda	Co pobudza tkankę	Wynik	Charakter
Elastografia odkształceniowa (SE)	ucisk głowicą, tętnienie, oddech	mapa odkształcenia, współczynnik odkształcenia	jakościowa i półilościowa
Punktowa elastografia fali poprzecznej (pSWE)	impuls ARFI	prędkość w jednym polu pomiarowym	ilościowa
Dwuwymiarowa elastografia fali poprzecznej (2D-SWE)	impulsy ARFI	kolorowa mapa prędkości lub modułu	ilościowa
Elastografia przejściowa (TE, VCTE)	mechaniczne „pchnięcie” wibratora	moduł Younga w kPa	ilościowa

Elastografia odkształceniowa

W elastografii odkształceniowej (ang. strain elastography) badający lekko uciska tkankę głowicą, a aparat porównuje obrazy przed odkształceniem i po nim. Miękka tkanka odkształca się bardziej, twarda mniej. Wynik ma postać kolorowej mapy nałożonej na obraz B. Barwy nie są wartościami bezwzględnymi, bo nikt nie zna siły, z jaką działa ręka badającego. Odkształcenie jest zawsze względne wobec otoczenia [2].

Do porównań służy współczynnik odkształcenia (ang. strain ratio, SR): stosunek odkształcenia tkanki odniesienia do odkształcenia zmiany. Wartość powyżej 1 znaczy, że zmiana ugina się mniej niż tło, czyli jest od niego sztywniejsza [3]. EFSUMB opisuje też skale wzrokowe, np. pięciostopniową skalę Tsukuba stosowaną w piersi [2]. Większość aparatów pokazuje wskaźnik jakości ucisku, a potrzebne odkształcenia wynoszą zwykle poniżej 2% [2].

Elastografia fali poprzecznej: pSWE i 2D-SWE

Elastografia fali poprzecznej (ang. shear wave elastography, SWE) zaczyna się od długiego impulsu ARFI, którym głowica miejscowo „pcha” tkankę. Od tego miejsca rozchodzi się na boki fala poprzeczna, a aparat mierzy, jak szybko dociera do kolejnych punktów. W wersji punktowej (pSWE) aparat uśrednia prędkość z małego pola pomiarowego, zwykle około 1 cm² [1]. Wersja dwuwymiarowa (2D-SWE) liczy prędkość w wielu punktach i składa z nich kolorową mapę sztywności.

Wynik podaje się w m/s, a część aparatów przelicza go na kPa wzorem opisanym wyżej [2]. EFSUMB uznaje pomiar za wiarygodny, gdy rozstęp międzykwartylowy (IQR) serii pomiarów jest mniejszy niż 30% mediany. Wartości z aparatów różnych producentów różnią się i nie są wymienne, a zmiany w czasie śledzi się na tym samym systemie [2].

Elastografia przejściowa

Falę poprzeczną w elastografii przejściowej (ang. transient elastography, TE, w wersji z kontrolowaną wibracją – VCTE) wywołuje mechaniczny wibrator wbudowany w sondę. Ta sama sonda śledzi falę wiązką ultradźwiękową w trybie A. Metoda bada wątrobę na głębokości 2,5–6,5 cm pod skórą i obejmuje objętość około 1 × 4 cm, ponad sto razy większą od typowej próbki z biopsji [3]. Protokół wymaga co najmniej 10 prawidłowych pomiarów, odsetka udanych prób co najmniej 60% i IQR poniżej 30% mediany [3].

Czy elastografia to USG?

W większości metod tak. Elastografia odkształceniowa, pSWE i 2D-SWE są funkcjami aparatu ultrasonograficznego: badający ma przed sobą obraz B, na nim wybiera miejsce pomiaru i tą samą głowicą włącza tryb elastografii. Wynik zapisuje się jako część badania USG, stąd nazwy „elastografia USG” albo „USG z elastografią”.

Elastografia przejściowa też korzysta z ultradźwięków, ale zwykle z osobnego urządzenia, które nie tworzy pełnego obrazu B [3]. Poza ultrasonografią istnieje jeszcze elastografia rezonansu magnetycznego (MRE), w której falę wywołuje zewnętrzny wibrator, a jej przebieg rejestruje rezonans [1].

Elastografia wątroby i progi z konsensusów

Najwięcej danych zebrano dla wątroby, bo sztywność miąższu rośnie wraz z włóknieniem. Biopsja pozostaje badaniem odniesienia, a mimo to pomiar sztywności w wielu sytuacjach klinicznych uznaje się za jej wiarygodny zamiennik w ocenie włóknienia [4]. Konsensusy nie przyporządkowują wyniku do stopnia włóknienia w skali histologicznej. U chorych z przewlekłym wirusowym zapaleniem wątroby i z niealkoholową stłuszczeniową chorobą wątroby (NAFLD) szacują prawdopodobieństwo zaawansowanej przewlekłej choroby wątroby (cACLD), która obejmuje stopnie F3 i F4 [4].

Dla elastografii przejściowej przegląd Ferraioli i Roccariny, oparty na wytycznych WFUMB i konsensusach Baveno VI i VII, opisuje tzw. regułę piątek [4]. Progi te służą do oceny ryzyka w grupach chorych z przewlekłą chorobą wątroby. Lekarz zestawia je z wywiadem, badaniami krwi i obrazowymi; do samodzielnego odczytu wyniku się nie nadają:

• do 5 kPa – wynik z dużym prawdopodobieństwem prawidłowy,
• poniżej 10 kPa – bez innych objawów klinicznych wyklucza cACLD,
• 10–15 kPa – sugeruje cACLD i wymaga dalszych badań,
• powyżej 15 kPa – silnie sugeruje cACLD,
• 20–25 kPa i więcej, razem z liczbą płytek poniżej 150 000/mm³ – przemawia za klinicznie istotnym nadciśnieniem wrotnym.

W samym konsensusie Baveno VII „reguła piątek” oznacza progi 10, 15, 20 i 25 kPa, przy których rośnie ryzyko dekompensacji i zgonu z przyczyn wątrobowych. Do rozpoznania klinicznie istotnego nadciśnienia wrotnego wystarcza tam wynik co najmniej 25 kPa u chorych z etiologią wirusową lub alkoholową i u osób bez otyłości z NASH, a wynik do 15 kPa przy płytkach co najmniej 150 000/mm³ je wyklucza [5].

Sztywność wątroby rośnie także bez włóknienia: przy przekrwieniu, zapaleniu, ostrym zapaleniu wątroby, cholestazie zewnątrzwątrobowej i chorobach naciekowych. Wzrost aminotransferaz zawyża ocenę włóknienia, a u nieleczonych chorych z przewlekłym zapaleniem wątroby typu B wystarcza do tego wzrost ALT do pięciokrotności górnej granicy normy [4].

Według tego samego przeglądu konsensus amerykańskiego Society of Radiologists in Ultrasound (SRU) przyjął dla metod opartych na ARFI (pSWE, 2D-SWE) podobną regułę czwórek, z progami 5, 9, 13 i 17 kPa. Za wytycznymi EASL z 2021 roku przegląd podaje, że wynik elastografii przejściowej poniżej 8 kPa wyklucza zaawansowane włóknienie w chorobie stłuszczeniowej i alkoholowej [4]. Progów wyznaczonych u chorych nieleczonych nie stosuje się po skutecznym leczeniu przeciwwirusowym, bo zaniżałyby ocenę włóknienia [4].

Tarczyca, pierś i węzły chłonne

Według EFSUMB elastografia jest w tych narządach dodatkiem do obrazu B, a nie osobnym testem [2]. W tarczycy łączna czułość elastografii odkształceniowej wyniosła w metaanalizie cytowanej przez wytyczne 84%, a swoistość 90%; progi 2D-SWE wahały się w badaniach od 26,6 do 85,2 kPa i jednego progu nie ustalono [2]. W piersi współczynnik odkształcenia osiągał w metaanalizie 9 badań (2087 guzów) czułość 0,88 i swoistość 0,83 [2].

Przy węzłach chłonnych elastografia może pomóc w różnicowaniu węzłów łagodnych i złośliwych oraz w wyborze węzła albo jego fragmentu do biopsji (rekomendacje 16 i 17) [2].

Elastografia mięśni, ścięgien i powięzi

Według rekomendacji 18 EFSUMB elastografia może służyć jako narzędzie uzupełniające: do zwiększenia pewności rozpoznania tendinopatii, zwłaszcza ścięgna Achillesa, oraz do oceny sztywności mięśni i zapalenia rozcięgna podeszwowego. Poziom dowodów 2b i stopień zaleceń B odpowiadają w skali oksfordzkiej pojedynczym badaniom kohortowym [2].

Ścięgna

Zdrowe ścięgno Achillesa jest w elastografii odkształceniowej w większości sztywne: według prac zebranych przez EFSUMB wysoką sztywność ma 86,7–93% jego przekroju [2]. W tendinopatii ścięgno Achillesa mięknie (jego unaczynienie w Power Dopplerze opisano osobno). Jedna z tych prac podaje dla elastografii odkształceniowej czułość 99%, swoistość 78% i dokładność 95%, wyższe niż dla samego obrazu B. Wytyczne tłumaczą to tym, że elastografia chwyta zmiany, zanim pojawią się w obrazie B, ale za tym wnioskiem stoją pojedyncze prace [2].

Przy zapaleniu nadkłykcia bocznego elastografia dołożona do obrazu B zwiększa czułość wykrywania zmian w ścięgnie. Z wiekiem prędkość fali w ścięgnach w SWE spadała, choć w elastografii odkształceniowej ścięgno Achillesa sztywniało [2]. Ryu i Jeong uznają ten związek za sporny [6]. Według wytycznych z 2018 roku brakowało badań podłużnych, które śledziłyby gojenie ścięgna [2].

Ścięgno jest dla elastografii fali poprzecznej trudnym obiektem. Jego moduł Younga szacuje się na 400–1300 kPa. Przy takiej sztywności fala poprzeczna bywa dłuższa niż grubość ścięgna i biegnie w nim jak w falowodzie, a przeliczenie na kPa traci wiarygodność. Wynik dla ścięgien podaje się zwykle w m/s [6]. Bardzo sztywne ścięgno może też przekroczyć górną granicę skali aparatu, która w opisanych systemach wynosiła 10 albo 16,3 m/s [6].

W pracy przytaczanej przez Ryu i Jeonga prędkość w zdrowym ścięgnie Achillesa przy stopie w pozycji neutralnej wynosiła 15,55 m/s w przekroju podłużnym i 5,29 m/s w poprzecznym. Przy zgięciu podeszwowym, gdy ścięgno jest luźniejsze, było to 7,03 i 4,76 m/s [6]. Ustawienie stopy w stabilizatorze i stałe miejsce pomiaru poprawiały powtarzalność [6].

Mięśnie

Rozluźniony mięsień ma w elastografii fali poprzecznej niską prędkość fali, a w skurczu wyraźnie wyższą. Powięź i rozcięgno graniczne dają wartości pośrednie [2]. Przegląd Ryu i Jeonga przytacza wartości dla spoczynku i skurczu: mięsień piszczelowy przedni 40,6 i 268 kPa, brzuchaty łydki 16,5 i 225 kPa, płaszczkowaty 14,5 i 55 kPa [6]. Biernie rozciągany mięsień piszczelowy przedni zwiększał moduł Younga wykładniczo, od 7 do 35 kPa, wraz z rosnącym kątem zgięcia podeszwowego stopy [6].

Podstawowym ograniczeniem elastografii mięśni jest anizotropia. Fala biegnie szybciej wzdłuż włókien niż w poprzek. Na sztywność mięśnia wpływa też jego napięcie czynne, bierne rozciągnięcie i kąt w stawie, a poza tym wiek, płeć, trening i zmęczenie [2]. EFSUMB zaznacza, że wartości prawidłowe i nieprawidłowe dla mięśni opublikowano, ale nie ustalono wartości referencyjnych [2]. Ostre naderwania mięśnia i powięzi obniżają prędkość fali; badań prospektywnych na ten temat brakuje [2]. Według przeglądu z 2026 roku zmienność wyników w ścięgnach i więzadłach wynika głównie z anizotropii i kierunku włókien, a w mięśniach – ze stanu aktywacji, rozciągnięcia biernego i pozycji stawu [7].

Powięź, więzadła i nerwy

W zapaleniu rozcięgna podeszwowego elastografia w części prac wykazywała nieprawidłowości także przy prawidłowym obrazie B [2]. Więzadło kruczo-ramienne u osób z zarostowym zapaleniem torebki stawu ramiennego było sztywniejsze po stronie objawowej. W zespole cieśni nadgarstka nerw pośrodkowy miał w pSWE prędkość 3,857 m/s wobec 2,542 m/s w grupie kontrolnej. Średni moduł w 2D-SWE: 66,7 kPa wobec 32,0 kPa [2]. Progów diagnostycznych na podstawie tych średnich z pojedynczych prac nie ustalono.

Wymagania techniczne w narządzie ruchu

EFSUMB zbiera praktyczne zasady [2]:

• w elastografii odkształceniowej rejestruje się co najmniej 3 cykle ucisku i zwolnienia w pętli filmowej, a głowicę ustawia się prostopadle do tkanki, żeby uniknąć anizotropii;
• przy strukturach powierzchownych dopuszcza się podkładkę dystansową (minimum 3 mm między głowicą a zmianą), ale pole pomiaru nie powinno obejmować żelu;
• w SWE głowica naciska jak najlżej, a przy mięśniu ustawia się ją wzdłuż włókien;
• więzadła bada się przy jednakowym, opisanym ułożeniu stawu.

Ucisk głowicą sztucznie podnosi sztywność, najbardziej w cienkich strukturach: powierzchownych ścięgnach, rozcięgnie podeszwowym i nerwach [7]. Przegląd Ryu i Jeonga zaleca kontrolę na tym samym aparacie i tą samą głowicą, bez przenoszenia progów z publikacji na inne systemy [6].

Na czym polega badanie elastografii i przygotowanie do niego

Dla badanego elastografia przebiega jak zwykłe USG, z żelem i głowicą przyłożoną do skóry. Pomiar powtarza się kilka razy w jednym miejscu. Badanie wątroby metodą przejściową trwa około 5 minut [3].

Przed pomiarem sztywności wątroby zalecane są 4 godziny na czczo, bo po posiłku sztywność rośnie i może pozostać podwyższona do 3 godzin [4]. Protokół jest tu ściśle opisany: chory leży z prawą ręką uniesioną za głowę, pomiar wykonuje się w prawym płacie przy oddechu wstrzymanym w spokojnej fazie, bo głęboki wydech i próba Valsalvy zawyżają wynik [3]. Dla narządu ruchu tak szczegółowego, uzgodnionego protokołu nie ma, brakuje też danych normatywnych [7].

Ograniczenia elastografii

Przeliczenie prędkości na moduł zakłada tkankę jednorodną i izotropową, a na granicach struktur fala poprzeczna się odbija i zaburza pomiar prędkości [3, 6]. Wytyczne i przeglądy wymieniają też inne ograniczenia [2, 3, 6]:

• SWE ma ograniczony zasięg w głąb;
• zmiana otoczona twardą, nieściśliwą otoczką ukrywa w elastografii odkształceniowej swoje wnętrze (tzw. efekt skorupki);
• pasma pozornie niskiej sztywności pojawiają się na granicach tkanek, wokół zwapnień, za kością i na powierzchownym brzegu jednorodnej zmiany;
• otyłość, wodobrzusze i wąskie przestrzenie międzyżebrowe utrudniają elastografię przejściową wątroby.

Impuls ARFI trwa do 1000 μs, zwykły impuls diagnostyczny – do 2 μs. Według symulacji temperatura może wzrosnąć o około 5 °C, gdy w polu wiązki jest kość albo tkanki wrażliwe, takie jak oko czy płód, najbardziej w miejscu skupienia wiązki. EFSUMB zaleca zasadę ALARA i ostrożność przy długich sekwencjach impulsów (rekomendacje 2 i 3) [2].

Kto ocenia wynik

EFSUMB oddziela uzyskanie elastogramu od jego interpretacji. Według wytycznych pomiar powinna wykonywać osoba przeszkolona, z co najmniej pierwszym poziomem kompetencji w ultrasonografii. Do interpretacji potrzebna jest dodatkowo znajomość historii choroby, wyników badań laboratoryjnych i innych badań obrazowych [2]. Wynik elastografii wątroby, tarczycy czy węzła chłonnego interpretuje lekarz, który zna cały obraz kliniczny.

W narządzie ruchu elastografię stosuje się dziś głównie w pracach naukowych i jako dodatek do obrazu B [2, 7]. Pomiar sztywności zrobiony przez fizjoterapeutę nie zastępuje lekarskiego opisu. O tendinopatii czy zapaleniu rozcięgna podeszwowego przesądza lekarz, również wtedy, gdy sam korzysta z elastografii.

Sztywność mięśnia, tak jak pomiary grubości mięśni, zależy od ułożenia stawu i głowicy, a nadmierny ucisk ją zawyża [7]. Pomiar wymaga lekkiej i stabilnej techniki prowadzenia głowicy. Kierunek włókien działa w obu trybach inaczej. W obrazie B od kąta padania wiązki zależy jasność ścięgna (anizotropia akustyczna), a w elastografii od ułożenia głowicy względem włókien zależy zmierzona prędkość fali (anizotropia mechaniczna) [2, 6].

Źródła

1. Shiina T, Nightingale KR, Palmeri ML i wsp. WFUMB guidelines and recommendations for clinical use of ultrasound elastography: Part 1: basic principles and terminology. Ultrasound Med Biol 2015;41(5):1126–1147. doi:10.1016/j.ultrasmedbio.2015.03.009
2. Săftoiu A, Gilja OH, Sidhu PS i wsp. The EFSUMB Guidelines and Recommendations for the Clinical Practice of Elastography in Non-Hepatic Applications: Update 2018. Ultraschall Med 2019;40(4):425–453. doi:10.1055/a-0838-9937
3. Sigrist RMS, Liau J, El Kaffas A, Chammas MC, Willmann JK. Ultrasound elastography: review of techniques and clinical applications. Theranostics 2017;7(5):1303–1329. doi:10.7150/thno.18650
4. Ferraioli G, Roccarina D. Update on the role of elastography in liver disease. Ther Adv Gastroenterol 2022;15:17562848221140657. doi:10.1177/17562848221140657
5. de Franchis R, Bosch J, Garcia-Tsao G i wsp. Baveno VII – Renewing consensus in portal hypertension. J Hepatol 2022;76(4):959–974. doi:10.1016/j.jhep.2021.12.022
6. Ryu J, Jeong WK. Current status of musculoskeletal application of shear wave elastography. Ultrasonography 2017;36(3):185–197. doi:10.14366/usg.16053
7. Gurun E, Ozturk M, Basaran M, Okutan AE. Shear wave elastography in musculoskeletal imaging: a narrative review. J Clin Med 2026;15(12):4843. doi:10.3390/jcm15124843