Благодаря своему поверхностному расположению, васкуляризации, размеру и эхогенности щитовидная железа (ЩЖ) отлично подходит для ультразвукового исследования (УЗИ). К тому же в мире очень высока распространенность узлового зоба, в большинстве случаев доброкачественного. Большинство структурных изменений ЩЖ требуют лишь оценки и наблюдения, но не вмешательства [2]. ЩЖ стала одним из первых органов, хорошо изученных с помощью УЗИ.

Первая информация об УЗИ ЩЖ появилась в конце 1960-х гг. С 1965 по 1970 г. было опубликовано 7 статей, посвященных данной теме. За последние 5 лет опубликовано 2200 статей. К тому же УЗИ ЩЖ подверглось значительным изменениям: от загадочных отражений на осциллографе при использовании A-режима, едва различимых изображений в В-режиме, вследствие изначально низкого разрешения серой шкалы, до современных изображений высокого разрешения. Последние достижения в технологии, включающие гармоническое изображение, сложное сканирование (SCI), применение контраста и трехмерную (3D) реконструкцию, способствовали дальнейшему улучшению изображения.

В 1880 г. Пьер и Жак Кюри открыли пьезоэлектрический эффект, который заключается в том, что электрический ток, приложенный к кристаллу, вызывает вибрацию, генерирующую звуковые волны, а они, в свою очередь, ударяясь о кристалл, вырабатывают электрическое напряжение. Пьезоэлектрические преобразователи были способны производить звуковые волны в слышимом диапазоне и УЗ-волны, имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим ухом.

а) Эхолот. Первый работающий эхолот появился через 2 года после крушения «Титаника» в 1912 г. Эта система была способна обнаружить айсберг на расстоянии 2 миль от корабля. Генерировался низкочастотный, в слышимом диапазоне, звуковой импульс, и оператор оценивал изменения обратного эха. Эта система была способна обнаружить, но не локализовать объекты в диапазоне гидролокатора.

В течение следующих 30 лет навигационные эхолоты улучшались и прогрессировали от пассивного гидролокатора, требующего оператора, который прислушивался к отраженным звукам, до визуализации обратного эха сначала одномерным рисунком на осциллографе, а затем и двумерным изображением, визуализирующим форму обнаруженного объекта.

б) Первые применения в медицине. Впервые ультразвук в медицине применили в 1940-х гг. После того как выяснилось, что очень высокая интенсивность звуковых волн может повредить ткани, были предприняты попытки использовать менее интенсивные волны в лечебных целях. Сфокусированные звуковые волны использовали для мягкого прогрева ткани при лечении ревматоидного артрита. Также в это время были проведены первые попытки разрушить базальные ганглии для лечения болезни Паркинсона.

Впервые в диагностических целях ультразвук был применен в 1942 г. В статье «Гиперфонография головного мозга» («Hyperphonagraphy of the Brain») Карл Теодор Дюссик (Karl Theodore Dussic) сообщил о локализации желудочков головного мозга с помощью ультразвука. В отличие от используемого в наше время принципа отражения, его система опиралась на передачу звуковых волн, т.е. источник звука располагался на одной стороне головы, а приемник — на другой. Проводился импульс, и принимаемый сигнал, предположительно, мог показать локализацию срединных структур.

Хотя результаты этих исследований позднее были раскритикованы и признаны артефактами, эта работа сыграла существенную роль в развитии исследований диагностических возможностей ультразвука.

В начале 1950-х гг. впервые попробовали получить изображение по принципу эхоотражения. Изображение в А-режиме отображало отраженные сигналы на осциллографе для определения расстояния до отражающих поверхностей. Предоставляя информацию, ограниченную одним измерением, исследование в A-режиме показывало только расстояние до отражающих поверхностей (см. рис. ниже). A-режим использовали для обнаружения опухолей головного мозга, изменений в его срединных структурах, локализации инородных тел глаза и выявления отслойки сетчатки.

Первым предвестником того, что ультразвук может помочь в обнаружении рака, стало исследование Джона Джулиана Вайлда (John Julian Wild), в котором было выявлено, что злокачественные опухоли желудка более эхогенны, чем нормальная ткань желудка. Позже он исследовал 117 узловых образований в молочных железах с помощью источника звука с частотой 15 МГц и отметил, что точность определения их размеров составила 90%.

В конце 1950-х гг. были разработаны первые двухмерные (2D) сканеры, работающие в В-режиме. В этих сканерах для создания двухмерного изображения компилировались последовательные изображения в A-методе (см. рис. ниже). Дуглас Ховри (Douglass Howry) разработал систему иммерсионного УЗИ и впоследствии несколько моделей иммерсионных сканеров. Во всех аппаратах использовался преобразователь с механическим приводом, который мог смещаться по дуге с реконструкцией изображения на всем протяжении. Среди более поздних достижений можно назвать создание ручного передатчика, механически соединявшегося с блоком для передачи данных о локализации, и специальной конструкции с водным мешком, которая позволяла не использовать иммерсию.

в) Ультразвуковое исследование щитовидной железы. Впервые УЗИ стали применять для исследования ЩЖ в конце 1960-х гг. В июле 1967 г. Фуджимото (Fujimoto) и соавт. опубликовали данные о 184 пациентах, исследованных с получением УЗ-«томограмм» в В-методе с применением водяной ванны. Авторы сообщили, что у пациентов без дисфункции ЩЖ и пальпируемых образований нет внутренних сигналов, генерируемых ЩЖ. Они описали 4 основных типа изображений, которые дают пальпируемые образования в ЩЖ. Первый тип из-за отсутствия эхосигнала в структуре и незначительного затухания звуковых волн, проходящих через образование, был назван кистозным.

Тип 2 был обозначен как слабо пятнистый: для него характерно небольшое количество маленьких эхосигналов без значительного затухания сигнала. Тип 3 был определен как злокачественный и имел выраженные внутренние эхосигналы умеренной яркости, которые сопровождались заметным затуханием сигнала. Изображения 4-го типа имели мало внутренних эхосигналов, но сильное затухание. У обследованных пациентов в 65% случаев рака (преимущественно фолликулярного) отмечались изображения 3-го типа. К сожалению, 25% доброкачественных аденом также давали изображение, соответствующее 3-му типу. В дальнейшем обнаружили, что в 25% случаев папиллярного рака отмечались изображения 2-го типа. Хотя в первой большой публикации об УЗИ ЩЖ была предпринята попытка выявить возможность метода в определении злокачественного потенциала, результаты были неспецифичными в большом проценте случаев.

В декабре 1971 г. Менфрид Блум (Manfred Blum) опубликовал серию изображений узлов ЩЖ в A-режиме (см. рис. ниже). Он продемонстрировал, что с помощью УЗИ можно отличать солидные узлы от кистозных, а также точно измерять образования ЩЖ. В других публикациях начала 1970-х гг. была подтверждена способность А- и В-режима УЗИ дифференцировать солидные поражения от кистозных. Однако также было выявлено, что с помощью УЗИ невозможно точно отличить злокачественные солидные поражения от доброкачественных.

Появление режима серой шкалы способствовало получению изображений, которые можно было намного легче просматривать и интерпретировать. В 1974 г. Эрнест Крокер (Ernest Crocker) опубликовал монографию «Эхографическая картина злокачественных образований щитовидной железы в режиме серой шкалы» («The Gray Scale Echographic Appearance of Thyroid Malignancy»). С помощью датчика с частотой 8 МГц и разрешением 0,5 мм он обнаружил, что «низкоамплитудные, редкие и неупорядоченные эхосигналы» при исследовании в режиме серой шкалы характерны для рака ЩЖ. Характерная для злокачественной опухоли картина теперь могла быть описана как гипоэхогенная и гетерогенная. 40 из 80 исследуемых пациентов подверглись хирургическому вмешательству. Во всех 6 случаях злокачественные образования ЩЖ имели описанную гипоэхогенную картину. Доля доброкачественных поражений с данной УЗ-картиной в этой публикации не указывалась.

С каждым достижением в технологии возобновлялся интерес к возможностям дифференциации добро- и злокачественных поражений. Первые сообщения описывали УЗ-находки как диагностически специфичные. Затем появилась информация о возможном перекресте между различными патологическими процессами. Например, после первоначального сообщения, в котором halo sign — гипоэхогенный ободок, окружающий солидный узел ЩЖ, отмечался только при доброкачественных поражениях, Проппер (Ргоррег) сообщил, что у двух из десяти пациентов с этим признаком был обнаружен рак. В главе 6 отмечается, что halo sign до сих пор считается одним из множества признаков, которые можно использовать для определения вероятности злокачественности образования.

В 1977 г. Воллфиш (Walfish) рекомендовал проводить тонкоигольную аспирационную биопсию (ТАБ) под контролем УЗИ для повышения точности забора материала. В недавних исследованиях также было показано, что точность биопсии значительно повышается при использовании УЗИ для контроля положения иглы. У большинства пациентов с предшествовавшей неинформативной биопсией можно получить адекватные образцы при выполнении биопсии под контролем УЗИ. При проведении ТАБ под контролем УЗИ (УЗИ-ТАБ) чувствительность и специфичность исследования повышаются, а число неинформативных и ложноотрицательных результатов снижается.

В 1980-х гг. эффективность УЗИ ЩЖ стала очевидна. В течение 4 лет после аварии на Чернобыльской атомной электростанции частота папиллярного рака щитовидной железы (ПРЩЖ) среди детей младшего возраста в областях высокой радиационной экспозиции выросла в 100 раз. С помощью УЗИ-скрининга, проводимого среди этих детей, были обнаружены тысячи пациентов с раком ЩЖ на ранней стадии, что позволило излечить их с помощью хирургического вмешательства. Скрининг этой популяции проводится до сих пор, поэтому смертность от рака ЩЖ среди данной выборки ничтожно мала. Также было выявлено, что скрининг с помощью УЗИ эффективен у пациентов, имеющих родственников с семейным ПРЩЖ или медуллярным раком ЩЖ.

УЗИ также полезно в скрининге на йоддефицит. С помощью УЗИ можно точно измерить объем ЩЖ. Было выявлено, что объем ЩЖ у детей хорошо коррелирует как с содержанием йода в пище, так и с его экскрецией с мочой. Таким образом, УЗИ — эффективный метод по определению йоддефицитных зон в мире. УЗИ-скрининг прост в проведении, обладает такой же точностью, как и анализ суточной мочи и инициирует начало лечения эндемического зоба.

Доступное в настоящее время разрешение позволяет выявить узлы ЩЖ <1 мм. Таким образом, УЗИ имеет очевидное преимущество перед пальпацией при обнаружении узловых образований в ЩЖ и исследовании их характеристик. Приблизительно у 50% пациентов с пальпаторно выявленным солитарным узлом на УЗИ обнаруживаются дополнительные узлы, а более чем в 25% случаев эти узлы превышают 1 см. При приблизительной оценке распространенности узлового зоба от 19 до 67% подход к ведению пациентов со случайно выявленными непальпируемыми узлами ЩЖ остается спорным. Было разработано несколько руководств для определения, при каких узлах необходимо проводить биопсию, а при каких достаточно только наблюдения. Более подробно эти рекомендации обсуждаются в главе 7.

В течение последних нескольких лет определена ценность УЗИ в выявлении подозрительных лимфатических узлов (ЛУ) перед операцией у пациентов с раком, подтвержденным данными биопсии. Нынешние рекомендации по лечению рака ЩЖ указывают на ключевую роль УЗИ в мониторинге локально-регионарных рецидивов.

В 1980-х гг. было разработано допплеровское УЗИ, что позволило определять кровоток в сосудах. В главе 3 обсуждается, как допплеровское изображение кровотока в узлах ЩЖ может играть важную роль в оценке вероятности злокачественных изменений. В частности с помощью допплерографии можно выявить увеличенный кровоток, характерный для болезни Грейвса (БГ), а также дифференцировать ее от тиреоидитов, особенно у беременных или пациентов с амиодарон-индуцированным гипертиреозом.

К последним технологическим достижениям относятся применение внутривенных УЗ-контрастов, 3D-УЗИ и эластография. Внутривенные УЗ-контрасты доступны в Европе, однако в США они проходят стадию испытаний. Все УЗ-контрасты состоят из микросфер, которые функционируют, как отражая УЗ-волны, так и путем реверберации и генерирования гармоник падающей волны при большей интенсивности сигнала. УЗ-контрасты в основном использовали для визуализации крупных кровеносных сосудов или, с меньшей эффективностью, для усиления паренхиматозных тканей. Они показали многообещающие результаты при визуализации периферических сосудов, а также опухолей и метастазов в печени. Однако не опубликовано ни одного исследования, в котором были бы продемонстрированы преимущества применения контрастов при рутинном исследовании ЩЖ. Возможно, использование УЗ-контрастов будет полезно для ранней оценки эффективности лазерной или радиочастотной абляции узлов ЩЖ.

3D-реконструкция изображения доступна для компьютерной (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) в течение многих лет, она нашла свое применение на практике. Несмотря на то что 3D-УЗИ приобрело популярность при получении изображения плода, его роль для диагностики заболеваний до сих пор не выяснена. Тогда как для УЗИ в акушерстве имеется большое преимущество, потому что цель исследования (плод) окружен натуральной жидкой средой и это значительно улучшает изображение поверхности, 3D-УЗИ ЩЖ ограничено из-за отсутствия подобной среды, отделяющей ЩЖ от прилежащих тканей шеи. Считается, что биопсия молочных желез может проводиться с большей точностью под контролем 3D-УЗИ в режиме реального времени; не исключено, что со временем биопсию ЩЖ можно будет проводить таким же методом. В настоящее время, однако, 3D-УЗ-технология не дает очевидного преимущества при визуализации ЩЖ.

Эластография — перспективный метод, в котором сжимаемость узла при приложении внешнего давления оценивают с помощью УЗИ. Наряду с исследованиями, показывающими хорошую прогностическую ценность эластографии для прогнозирования злокачественного характера образований молочной железы, недавние исследования роли этого метода применительно к ЩЖ оказались многообещающими. Проводятся дополнительные проспективные исследования для оценки роли эластографии в прогнозировании вероятности злокачественных поражений ЩЖ. Роль эластографии при выборе узлов для биопсии или оперативного вмешательства обсуждается в отдельной статье на сайте - просим пользоваться формой поиска выше.

В связи с растущим осознанием того, что УЗИ в режиме реального времени, проведенное эндокринологом, дает значительно больше полезной информации, чем можно получить из заключения радиолога, выполнение УЗИ эндокринологами получило широкое признание. Первый учебный курс по УЗИ ЩЖ был проведен Американской ассоциацией клинических эндокринологов (ААСЕ) в 1998 г. Под руководством доктора Г. Джека Бэскина (Н. Jack Baskin) 53 эндокринолога обучались проведению диагностического УЗИ и УЗИ-ТАБ. К началу XXI в. было обучено 300 эндокринологов. Университет эндокринологии, созданный в 2002 г. под руководством ААСЕ, начал обучать УЗИ и биопсии ЩЖ всех выпускников кафедр эндокринологии. К концу 2011 г. более 4 тыс. эндокринологов окончили курсы УЗИ ААСЕ. В 2007 г. совместными усилиями Американского института ультразвука в медицине (American Institute of Ultrasound in Medicine) и ААСЕ была создана сертификационная программа для эндокринологов, прошедших подготовку по УЗИ шеи.

К концу 2011 г. с помощью программы сертификации в области УЗИ шеи Американского колледжа эндокринологии (ECNU — Endocrine Certification in Neck Ultrasound) было сертифицировано более 200 эндокринологов как имеющих профессиональную подготовку, опыт и знания, необходимые для выполнения УЗИ ЩЖ и паращитовидных желез (ПЩЖ) и ТАБ. В 2011 г. Американский институт ультразвука в медицине начал аккредитацию квалифицированных эндокринологических клиник как центров передового опыта в исследовании ЩЖ и ПЩЖ.

За 40 лет с момента первого применения УЗИ для визуализации ЩЖ значительно улучшились технологии и качество изображений. Переход от А- к В-режиму и режиму серой шкалы сопровождался значительным улучшением четкости и интерпретируемости изображений. Изображения высокого разрешения, доступные в настоящее время, могут выявить практически все клинически значимые поражения. УЗ-характеристики не могут быть предикторами доброкачественности поражений, но такие признаки, как неровные контуры, микрокальцинаты и центральная васкуляризация, позволяют считать узел подозрительным. УЗИ очевидно играет ключевую роль в оценке узлов ЩЖ и выборе узлов для биопсии. Доказана эффективность УЗИ при обнаружении рецидива рака ЩЖ у пациентов с отрицательным результатом сканирования всего тела с помощью радиоактивного йода или неопределяемым тиреоглобулином (ТГ).

Последние достижения, в том числе использование УЗ-контрастов, тканевой гармоники, эластографии и мультипланарной реконструкции, скорее всего, в дальнейшем повысят диагностическую ценность УЗ-изображений. Использование анализа кровотока при допплерографии и эластография могут улучшить прогностическую ценность исследования при определении риска злокачественности, хотя в настоящее время ни одна УЗ-методика не способна определить доброкачественность с приемлемой степенью точности. Установлено, что проведение УЗИ-ТАБ улучшает диагностическую ценность и точность метода, а также становится «золотым стандартом» ведения пациентов. Рутинное клиническое применение УЗИ часто рассматривается как расширенное физикальное обследование, проводимое эндокринологами. В настоящее время УЗ-системы высокого качества финансово доступны, что делает эту технологию приемлемой практически для всех эндокринологических отделений.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Физические основы ультразвукового исследования щитовидной железы"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 8.6.2023