Summary
İnfüze edilen kontrast mikrokabarcıkların subharmonik ultrason görüntülemesini kullanarak ortam basınçlarını invaziv olmayan bir şekilde tahmin etmek için bir protokol (uygun kalibrasyonu takiben), kronik karaciğer hastalığı olan insan hastalardan örneklerle açıklanmaktadır.
Abstract
İnsan vücudundaki basınçların invaziv olmayan, doğru ölçümü uzun zamandır önemli ancak zor bir klinik hedef olmuştur. Ultrason görüntüleme için kontrast maddeler, tüm vaskülatürü geçen ve sinyalleri 30 dB'ye kadar artıran gaz dolu, kapsüllenmiş mikrokabarcıklardır (çap < 10 μm). Bu mikrokabarcıklar ayrıca alt harmonikten (iletim frekansının yarısı) daha yüksek harmoniklere kadar değişen frekanslarda doğrusal olmayan salınımlar üretir. Subharmonik genlik, ortam hidrostatik basıncı ile ters doğrusal bir ilişkiye sahiptir. Burada gerçek zamanlı, subharmonik yardımlı basınç tahmini (SHAPE) yapabilen bir ultrason sistemi sunulmaktadır. Ultrason kontrast madde infüzyonu sırasında, akustik çıkışları optimize etmek için bir algoritma aktive edilir. Bu kalibrasyonu takiben, subharmonik mikrokabarcık sinyalleri (yani, SHAPE) basınç değişikliklerine karşı en yüksek duyarlılığa sahiptir ve basıncı invaziv olmayan bir şekilde ölçmek için kullanılabilir. Karaciğerde portal hipertansiyonu tanımlamak için SHAPE prosedürünün faydası burada vurgulanmaktadır, ancak tekniğin birçok klinik senaryoda uygulanabilirliği vardır.
Introduction
Tüm dünyada kardiyolojide (özellikle sol ventrikül opaklaşması) ve radyolojide (özellikle yetişkin ve pediatrik karaciğer lezyonu karakterizasyonunda) klinik kullanım için bir dizi farklı ultrason kontrast maddesi (UCA) onaylanmıştır. 1 Ultrason görüntülemenin duyarlılığı ve özgüllüğü, tüm vaskülatürü geçen ve sinyalleri 30 dB'ye kadar artıran UCA'lar olarak bir lipit veya protein kabuğu tarafından kapsüllenen gaz dolu mikrokabarcıkların (çap < 10 μm) intravenöz (IV) enjeksiyonu ile iyileştirilebilir. 1 Bu UCA'lar sadece geri saçılmış ultrason sinyallerini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda yeterli akustik basınçlarda (> 200 kPa) doğrusal olmayan osilatörler olarak da işlev görürler. Bu nedenle, alınan yankılarda subharmonik ve harmonikten ultraharmonik frekanslara kadar değişen önemli enerji bileşenleri üretilecektir. 1,2 Bu doğrusal olmayan sinyal bileşenleri, doku ve doğrusal kabarcık yankılarından (örneğin, nabız ters çevirme kullanılarak) çıkarılabilir ve iletim frekansının yarısında (yani, f 0/2'de) alan subharmonik görüntüleme (SHI) gibi kontrasta özgü görüntüleme modaliteleri oluşturmak için kullanılabilir. 3 Grubumuz, insan klinik çalışmalarında, SHI'nin çeşitli tümör ve dokularla ilişkili neodamarlarda ve arteriollerde kan akışını tespit edebildiğini göstermiştir. 4,5,6,7,8,9
UCA'ların vasküler izleyiciler olarak değil, subharmonik kontrast kabarcık genlik varyasyonlarını izleyerek dolaşım sisteminde noninvaziv basınç tahmini için sensörler olarak kullanılmasını savunduk. 10 Subharmonik destekli basınç tahmini (SHAPE) olarak adlandırılan bu yenilikçi teknik, Tablo 1'de özetlendiği gibi çoğu ticari UCA in vitro (r2 > 0.90) için ölçülen subharmonik sinyallerin genliği ile hidrostatik basınç (186 mmHg'ye kadar) arasındaki ters doğrusal korelasyona dayanır. 10,11 Bununla birlikte, tüm UCA'ların bu davranışı sergilemediğine dikkat edilmelidir. En önemlisi, UCA SonoVue'dan (ABD'de Lumason olarak bilinir) gelen subharmonik sinyallerin başlangıçta hidrostatik basınç artışlarıyla yükseldiği, ardından bir plato ve azalan bir faz izlediği gösterilmiştir. 12 Bununla birlikte, SHAPE, kalpte ve kardiyovasküler sistem boyunca basınç gradyanlarının yanı sıra tümörlerde interstisyel sıvı basıncının invaziv olmayan bir şekilde elde edilmesine izin verme imkanı sunmaktadır. 13,14,15,16,17 Son zamanlarda, ticari bir ultrason tarayıcısında SHAPE algoritmasının gerçek zamanlı bir versiyonunu uyguladık ve SHAPE'in hastaların sol ve sağ ventriküllerinde 3 mmHg'den daha az hatalarla in vivo basınç tahminleri sağlayabileceğine dair kavram kanıtı sağladık. 16,17
Bugüne kadar SHAPE ile ilgili en fazla deneyim, portal hipertansiyonun 220'den fazla deneğin kayıtlı olduğu ve ilk bulguların çok merkezli bir çalışmada doğrulandığı bir teşhis olmuştur. 13,14 Portal hipertansiyon, portal ven ile hepatik venler veya inferior vena kava arasındaki basınç gradyanının 5 mmHg'yi aşması olarak tanımlanırken, klinik olarak anlamlı portal hipertansiyon (CSPH) bir gradyan veya eşdeğeri, bir hepatik venöz basınç gradyanı (HVPG) ≥ 10 mmHg gerektirir. 18 CSPH, gastroözofageal varis, asit, hepatik dekompansasyon, postoperatif dekompansasyon ve hepatosellüler karsinom riskinde artış ile ilişkilidir. 18,19 Asit gelişen hastalarda %50 üç yıllık mortalite ve asit sıvısının spontan enfeksiyonu gelişenlerde %70 oranında bir yıllık mortalite vardır. Sirozlu hastalarda yıllık% 5-10 gastroözofageal varis oluşumu insidansı ve yıllık% 4-15 kanama insidansı vardır; Her kanama atağı% 20'ye kadar ölüm riski taşır. 18,19
Bu makalede, hastaların karaciğerinde portal hipertansiyonun tanımlanmasına vurgu yapılarak, ticari olarak temin edilebilen ekipman ve UCA'lar kullanılarak bir SHAPE çalışmasının nasıl yürütüleceği açıklanmaktadır. Basınç değişimlerini tahmin etmede en yüksek hassasiyeti elde etmek için gereken kritik kalibrasyon prosedürü ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Hem Thomas Jefferson Üniversitesi'nin hem de Pennsylvania Üniversitesi Hastanesi'nin kurumsal inceleme kurulları bu protokolü onayladı. Protokol, Sağlık Sigortası Taşınabilirlik ve Sorumluluk Yasası ile uyumludur. Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç İdaresi (FDA), bu protokol için bir Araştırma Yeni İlaç onayı (IND # 124,465 ila F. Forsberg) yayınladı. GE Healthcare (Oslo, Norveç) bu araştırmada kullanılan UCA'yı sağladı (Sonazoid; Tablo 1). Sonazoid, Birleşik Sates'teki herhangi bir klinik uygulama için FDA tarafından onaylanmamıştır, bu yüzden bir IND gerekliydi. FDA onayı1 olan diğer UCA'lar, potansiyel olarak klinik olarak yararlı olduğu düşünülürse, tedavi eden doktorun takdirine bağlı olarak etiket dışı kullanılabilir.
NOT: Tam protokol ve istatistiksel analiz planı https:// clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02489045 adresinde mevcuttur. Deneme kayıt numarası: NCT # 02489045.
1. Konu hazırlığı
- Deneğin bilinen ilaç alerjilerini veya intoleranslarını, özellikle de kullanılan UCA'ya karşı bilinen herhangi bir alerjiyi gözden geçirin.
- Kararsız kardiyopulmoner koşulları olan veya genellikle tıbbi olarak kararsız olan denekleri hariç tutun.
- Konuyu sırtüstü pozisyonda bir sedyeye koyun.
- UCA infüzyonu için deneğin sağ veya sol kolundaki bir damara 18 - 22 gauge kanül yerleştirin.
- Herhangi bir akut advers reaksiyon durumunda acil servislerin (örneğin, bir çarpışma arabası) hastane içinde bulunacağından emin olun.
NOT: UCA'lar,% 0.01'den daha az bir oranda bildirilen ciddi anafilaktoid tipi reaksiyonlarla çok güvenlidir. 20
2. UCA hazırlığı (Sonazoid'e özgü)
- Üreticinin talimatlarına göre askıya alarak her konu için 48 μL mikro kabarcık (6 mL) içeren üç (3) şişe hazırlayın. UCA, 10 mL sızdırmaz şişeler içinde kuru bir toz olarak tedarik edilir. Şişelerin kafa boşluğu perflorobütan içerir.
- UCA şişesinin tıpasını bir kemospika ile delin.
- Koruyucu kapağı kemospikenin şırınga portundan çıkarın ve 2 mL steril su ekleyin.
- Şırınga kemospike bağlı kalırken, homojen bir ürün elde etmek için ürünü hemen 1 dakika çalkalayın.
- Ürünü şırıngaya geri çekin ve ürünü tekrar şişeye tekrar enjekte edin. Bu, kemospike içindeki ölü alan hacmi nedeniyle ürünün seyreltilmesini önlemek içindir.
- Şırıngayı şırınga portundan çıkarın ve koruyucu kapağı tekrar takın. Yeniden yapılandırılmış UCA'nın konsantrasyonu 8 μL mikro kabarcıklar / mL'dir.
- Diğer 2 şişe için sulandırma prosedürünü tekrarlayın.
- 3 yönlü bir stopcock'a bağlanmadan önce bağlantı borularını doldurmak için tuzlu su (% 0.9 NaCl çözeltisi) kullanın. Stopcock daha sonra kanüle giden uzatma borusuna bağlanacaktır.
- Asılı UCA'nın üç (3) şişesini de 10 mL'lik bir şırıngaya çekin ve aynı seviyede veya hastanın altında bir şırınga pompasına yerleştirin ve doğrudan stopcock'a bağlayın.
- İlk ultrason görüntülemesinden sonra ve stopcock açıldıktan sonra, NaCl çözeltisini 120 mL / saat hızında infüze edin ve Sonazoid'i dakikada kg vücut ağırlığı başına 0.024 μL oranında birlikte infüze edin (süspansiyon infüzyon hızı 0.18 mL / kg / saat).
NOT: Bu infüzyon hızı, grubumuzun SHAPE13,14,21 uygulanan portal hipertansiyon hastalarında Sonazoid infüzyonu ile ilgili önceki deneyimlerine dayanarak seçildi. Tam resüspansiyon prosedürü ve infüzyon yöntemi, kullanılan UCA'ya bağlı olarak değişecektir.
3. İlk ultrason görüntüleme
- Bir ultrason tarayıcısını açın (örneğin, Logiq E10, sürüm R2) ve C1-6-D eğrisel probu seçin.
- Ultrason tarayıcısında bir abdominal ön ayar seçin ve aynı görüntüleme düzleminde ve benzer derinliklerde hem portalın hem de hepatik venin gri tonlamalı görüntülerini elde etmek için eğri-doğrusal bir dizi (tipik olarak 1-6 veya 2-8 MHz bant genişliği ile) kullanın (Şekil 1). Bu genellikle en iyi subkostal bir yaklaşımla elde edilir.
- Görüntüleri İyi Klinik Uygulamalara göre optimize edin ve retrograd akışın etkisinden kaçınmak için hepatik ven bölgesini inferior vena kavadan uzak seçmeye özen gösterin.
4. SHI ve SHAPE görüntüleme
- Subharmonik Kontrast dokunmatik panel düğmesini kullanarak SHI kontrast görüntüleme modunu çift ekran modunda etkinleştirin (yani, gerçek zamanlı B modu ve SHI'yi aynı anda çalıştırın) ve Kontrast modunu etkinleştirin. Ardından döner kumandada SUBH- öğesini seçin.
- SHI'yi 2,5 MHz iletim frekansında gerçekleştirin ve alınan sinyalleri 1,25 MHz'de alın.
- Sonazoid ile Gauss pencereli binom filtrelenmiş kare dalga gibi subharmonik mikrokabarcık sinyallerinin üretimini en üst düzeye çıkarmak için darbe şekillendirmeyi kullanın,21 ancak bu tarayıcı ve UCA'ya bağımlıdır. 17
NOT: Görüntüleme frekansı ve darbe şekli seçimi son kullanıcılar için mevcut olmayabilir.
- Portalın ve hepatik venin açıklığını ve ayrıca infüzyonun başlangıcından itibaren 1-2 dakika kadar sürebilen mikro kabarcıkların varlığını onaylayın.
- Değişen derinlik ve zayıflamayı telafi ederek SHAPE'i optimize etmek için SHAPE otomatik optimizasyon kodunu etkinleştirin. 22,23 Dokunmatik panelde TIC Analizi'ni, ardından F6'yı ve ardından k düğmesini seçin.
- SHAPE optimizasyon algoritması, her akustik çıkış seviyesi için alt harmonik veriler elde edecektir. Veri toplama işlemi tamamlandıktan sonra, kontrast örneği penceresindeki portal damar üzerinde bir YG konumlandırın (TIC Analizi ekranında sol üstte).
- Yatırım getirisi içindeki ortalama alt harmonik verileri akustik çıktının bir fonksiyonu olarak çizin ve verilere lojistik bir eğri sığdırın. Bu eğrinin bükülme noktasını (veya daha doğrusu aşağıda gösterilen türev eğrisindeki tepe noktasını) optimize edilmiş güç olarak seçin, çünkü bunun en büyük SHAPE hassasiyetinin noktası olduğu gösterilmiştir. 22,23 Böyle bir eğri kümesi Şekil 2'de gösterilmiştir.
- Akustik çıkış gücünü, ortam basıncının bir fonksiyonu olan subharmonik genliklerde maksimum değişimi sağlayacak olan adım 4.4.1'de tanımlanan değere ayarlayın (yani, SHAPE'in hassasiyetini en üst düzeye çıkarmak).
- UCA süspansiyonunun infüzyonu sırasında 5-15 s segmentlerindeki mikrokabarcıklardan (yani SHAPE) subharmonik veriler elde edin (Şekil 3).
5. SHAPE veri işleme
- Optimize edilmiş SHI sinema döngüsü elde edildikten sonra (adım 5.6), dokunmatik panelde "TIC Analizi" ni seçin.
- Herhangi bir nefes alma veya başka bir hareketi telafi etmek için her karenin ROI konumunu ayarlayan dokunmatik panelde "Hareket İzleme" özelliğinin etkinleştirildiğinden emin olun.
- Analiz penceresindeki izlemelerde Y ekseni için birim olarak dB'nin seçildiğinden emin olun.
- Kontrast örneği penceresinde (ekranın sol üst köşesinde), hepatik ve portal damarlarda aynı YG'leri (eliptik bölgeler varsayılandır) seçin. Analiz penceresinde (sağda), her bir kap içindeki subharmonik sinyalin (dB cinsinden), 1,25 MHz civarında 0,5 MHz bant genişliğinde tüm kareler üzerinden ortalaması alınır.
- Son SHAPE gradyanını (dB cinsinden) hepatik ve portal ven ROI'leri arasındaki ortalama subharmonik sinyaldeki fark olarak hesaplayın. Mevcut çalışmalara dayanarak, CSPH'yi tanımlamak için en uygun çalışma noktası -0.11 dB'dir ve doğrusal regresyon denklemi HVPG = 0.81 x SHAPE + 9.43'tür. 14 Bu kesim ve denklemin hem tarayıcıya hem de UCA'ya bağlı olduğunu belirtmek önemlidir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tüm ultrason görüntüleme incelemelerinde olduğu gibi, karaciğer SHAPE için de ilk düşünce, hedef bölgenin mümkün olan en iyi başlangıç gri tonlamalı görüntülerini elde etmek ve (Doppler görüntüleme kullanarak) intrahepatik portal venöz şantlar veya diğer vasküler anormalliklerin bulunmadığından emin olmaktır. Portal hipertansiyon tanısı için karaciğer görüntülemesinde anahtar, zayıflamanın etkisini en aza indirmek için hem portal veni hem de hepatik veni aynı derinlikte görselleştirmektir (Şekil 1).
UCA konsantrasyonu SHAPE prosedürleri10,23'te kritik bir faktör olarak kabul edilmese de, yine de tüm değişkenlik kaynaklarını en aza indirmek için UCA'nın aşılanması önerilir. UCA, üreticinin özel talimatlarına göre yeniden oluşturulmalı ve demlenmelidir (tercihen 20 veya 22 gauge iğne24 aracılığıyla). Denge geliştirmesine ulaşıldığında, optimizasyon algoritması etkinleştirilmeli ve portal damarda Şekil 2'de gösterilenler gibi eğriler üretecek bir YG seçilmelidir. En uygun akustik çıkış gücü seçildikten sonra, kalibre edilmiş SHI verileri (yani SHAPE) elde edilebilir.
CSPH'li ve CSPH'siz konulardaki SHAPE görüntülerinin örnekleri Şekil 3'te sunulmuştur. Temel görsel fark, CSPH (Şekil 3B) ile denekteki hepatik vende bulunan ve diğer durumda (Şekil 3A) bulunmayan belirgin subharmonik sinyaldir. Kantitatif, bağıl basınç tahminleri, hepatik ve portal damarlara yerleştirilen ROI'lerin ortalama subharmonik sinyalleri arasındaki farktan hesaplanabilir (yani, SHAPE gradyanı). Bununla birlikte, şimdiye kadar incelenen vakaların yaklaşık% 10'unda, subharmonik sinyal tarayıcının gürültü tabanına çok yakındı ve atılması gerekiyordu. Bunun nedeni yetersiz kontrast artışı olabilir. Ayrıca, portal hipertansiyonun klinik ve laboratoryal bulguları ile başvuran, ancak HVPG değerleri normal veya sıfır olan hastalar da vardır. Bu, portal ve hepatik ven arasında fistül bulunan ve serbest ve kama basınçları arasında hiçbir farka yol açmayan ve dolayısıyla yanlış bir SHAPE tanısı olan bir denek gibi bir dizi anatomik ve / veya vasküler varyasyona bağlanabilir (Şekil 4).
Transjuguler karaciğer biyopsisi yapılan 45 hastada (referans standart olarak HVPG ölçümleri sağlayarak) insanlarda ilk, SHAPE'in pilot çalışmasını gerçekleştirdik, bu da CSPH'li deneklerde portal ve hepatik damarlar arasında anlamlı derecede daha yüksek SHAPE gradyanları gösterdi (yani, bir HVPG ≥ 10 mmHg), düşük HVPG'li olanlara (1.37 ± 0.59 dB'ye karşı -1.68 ± 0.27 dB, p < 0.001). 13
Son zamanlarda, çok merkezli büyük bir klinik çalışmada portal basınç tahmini için SHAPE kullanma kavramını genişlettik. Modifiye Logiq 9 sistemlerini kullanan iki bölgedeki 178 denekten elde edilen sonuçlar, CSPH'yi %91 hassasiyetle (%95 güven aralığı: %88-93) ve %82 özgüllükle (%95 güven aralığı: %75-85) teşhis etmek için SHAPE'in faydasını ortaya koymuştur. 14 CSPH'li deneklerin teşhisinde genel doğruluk %95 idi (%95 güven aralığı (CI): %89-99) ve bu denekler düşük HVPG'li katılımcılardan daha yüksek bir SHAPE gradyanına sahipti (0.27 ± 2.13 dB vs -5.34 ± 3.29 dB; p < 0.001) SHAPE'in portal hipertansiyon tanısı için gerçekten yararlı bir araç olabileceğini düşündürmektedir14. Benzer şekilde, portal hipertansiyonu olan tüm olguların (yani, HVPG ≥ 5 mmHg) tanısında duyarlılık ve özgüllük sırasıyla% 71 ve% 80 idi.
Şekil 1: SHAPE başlatma için gri tonlamalı karaciğer görüntüsü örneği. Oklar portal veni (PV) ve bir hepatik veni (HV) gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: SHAPE optimizasyonu için kalibrasyon eğrisi. (A) Karakteristik S-eğrisi davranışını gösteren akustik çıkış gücünün bir fonksiyonu olarak subharmonik genlik (dB cinsinden) (% cinsinden). (B) Çıkış gücü seçimi için S-eğrisinin türevi (ok, seçilen tepe noktasını ve dolayısıyla gücü gösterir). Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Her görüntünün solunda ve sağında sırasıyla B modu (siyah beyaz) ve subharmonik görüntüleme (altın) ile Çift Görüntüleme. (A) Normal HVPG değerlerine (3 mmHg) sahip, portal venden (PV) parlak bir subharmonik sinyal ve hepatik venden (HV) yetersiz sinyal alan bir hasta. (B) CSPH'li ve 15 mmHg'lik HVPG'si olan ve hem portal hem de hepatik venlerde önemli subharmonik sinyaller gösteren bir hasta. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Hepatik damarlar arasında fistül olan denekte başarısız SHAPE çalışması. Bu anatomik varyasyon, gradyan basınçları (serbest ve kama basınçları 18,19 olarak adlandırılır) hem 39 mmHg (yani 0 mmHg'lik bir fark) iken, SHAPE gradyanı -15.33 dB olmasına rağmen, 0 mmHg'lik bir HVPG ile sonuçlandı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
| cesaret | Üretici | Subharmonik sinyal azaltma (dB) | Doğrusal regresyon (r2) |
| Tanım | Lantheus Medical Imaging, N Billerica, MA, Amerika Birleşik Devletleri | 11,0 ± 0,3 | 0.98 |
| Levovist | Schering AG, Berlin, Almanya | 9,6 ± 0,2 | 0.98 |
| Lumason aka SonoVue | Bracco, Milan, İtalya | 1.0 ± 1.3 | 0.20 |
| Arjantin | GE Healthcare, Princeton, NJ, Amerika Birleşik Devletleri | 10.1 ± 0.2 | 0.97 |
| Sonazoid | GE Healthcare, Oslo, Norveç | 13.3 ± 0.2 | 0.99 |
Tablo 1: Ticari UCA'ların yaklaşık 185 mmHg'lik bir basınç artışına subharmonik tepkisi (ve korelasyonu).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
İnsan vücudundaki basınçların invaziv olmayan, doğru ölçümü uzun zamandır önemli ancak zor bir klinik hedef olmuştur. Burada sunulan SHAPE ölçümleri protokolü bu amaca ulaşmaktadır. SHAPE prosedürünün en kritik bileşeni optimizasyon algoritmasıdır, çünkü optimum akustik güç çıkışında elde edilmeyen subharmonik veriler hidrostatik basınçlarla zayıf bir şekilde ilişkili olacaktır. 17,22,23 Logiq 9 tarayıcıda uygulanan bu yazılımın ilk sürümü, S-eğrisinin türevinde birden fazla tepe noktası görüntülemeye eğilimliydi (bkz., Şekil 2B), bu da doğru çıkış gücü seçimini zorlaştırıyordu. 13,14 Bununla birlikte, Logiq E10 tarayıcıdaki geliştirilmiş hareket düzeltmesi ile bu sorun bir miktar hafifletilmiştir. 23 Ayrıca, şu anda uygulanmakta olan SHAPE algoritması, alt harmonik sinyal-gürültü oranının güvenilir basınç tahminlerinin hesaplanması için çok düşük olduğu yaklaşık% 10'luk bir arıza oranına sahiptir. 14 Başarılı ve başarısız SHAPE çalışmaları olan denekler arasında yaş, vücut kitle-indeksi, görüntüleme derinliği veya karaciğer durumu açısından fark saptanmamıştır.
Bu protokolde SHAPE için vurgulanan UCA Sonazoid idi, ancak bir dizi ticari UCA kullanılabilir (bkz., Tablo 1). 11,13,14,15,16 SHAPE ile kullanılan herhangi bir UCA için gereken infüzyon kurulumu ve mikrokabarcık konsantrasyonu, belirli üreticinin tavsiyelerine göre ayarlanmalıdır.
Bu tipik olarak kullanıcı tarafından erişilebilen bir parametre olmasa da, subharmonik mikrokabarcık sinyallerinin üretimini en üst düzeye çıkarmak için darbe şekillendirme kullanmak, başarılı bir SHAPE prosedürü için önemlidir. Logiq tarayıcı ailesi için, Sonazoid ile Gauss pencereli binom filtreli kare dalga optimal21 görünür, ancak bu tarayıcı ve UCA'ya bağımlıdır. 17 BK Ultrason'dan SonixTABLET tarayıcı için hem kare dalga hem de cıvıl cıvıl darbe kullanılabilir (farklı UCA'larla). 17 Yukarıda belirtilen sistemler dışında, şu anda SHI ve dolayısıyla SHAPE ile kullanılabilen diğer ticari ultrason tarayıcıları MindRay'dir.
Bu protokol, kronik karaciğer hastalığı olan hastalarda portal hipertansiyonun klinik uygulama olarak tanımlanmasına odaklanmıştır. Bunun önemli bir nedeni, BT, MRG veya ultrason görüntüleme gibi mevcut noninvaziv tekniklerin dolaylı ve kalitatif olması ve sonuçların oldukça karışık olmasıdır. 19 Karaciğer sertliği için elastografi gibi noninvaziv ultrason önlemleri, CSPH riski yüksek olan hastaları tanımlayabilen kantitatif tekniklerdir; özellikle dalak büyüklüğü ve trombosit sayısı ölçümü ile kombine edildiğinde. CSPH'nin ilk tanısı için% 90-94'lük doğruluklar bildirilmiştir, ancak bu yöntemler HVPG'deki terapötik azalmaların izlenmesine izin verecek kadar kesin değildir. 19 Klinik skorlama sistemlerinde iyileşme, serum karaciğer fonksiyon testlerinin normalleşmesi veya asit ve varislerde azalma kalitatif olarak portal hipertansiyonda düzelme olduğunu gösterir. 18 Bununla birlikte, SHAPE'den farklı olarak, bu ölçümlerin hiçbiri portal basıncının nicel bir ölçüsünü sağlamaz. Sonuç olarak, portal basınçları ölçmek için klinik olarak kabul edilen tek yöntem, invaziv bir basınç kateteri ile ölçülen HVPG'dir.
Benzer şekilde, SHAPE algoritması hastalarda 3 mmHg'den daha düşük hatalarla kardiyak basınç tahminleri sağlayabilir. 16 Kardiyolojide SHAPE'e kantitatif, noninvaziv bir alternatif yoktur. Bu yine de zorlu bir uygulamadır, çünkü mutlak, gerçek zamanlı basınç tahminleri gereklidir. 16,17 Neoadjuvan tedaviye meme kanserlerinin yanıtının bir ölçüsü olarak interstisyel sıvı basıncını izlemek için 3D SHAPE üzerine yapılan araştırmalar, tedavinin% 10'unda (yani bir kemoterapi döngüsünden sonra) tümör ve çevresindeki normal doku arasındaki SHAPE gradyanının yanıt verenleri kısmi / yanıt vermeyenlerden ayırt edebileceğini göstermiştir (3.23 ± 1.41 dB'ye karşı -0.88 ± 1.46 dB; p = 0.001). 15 Mesane veya beyindeki basınçları invaziv olmayan bir şekilde tahmin etmek gibi diğer klinik alanlar, SHAPE tekniğinin geniş uygulanabilirliğini gösteren dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar tarafından takip edilmektedir.
Özetle, bu SHAPE protokolü, gerçek zamanlı, invaziv olmayan kantitatif basınç tahminleri sağlamak için ticari olarak temin edilebilen UCA'ları, bir ultrason tarayıcısını ve kalibre edilmiş SHI'yi birleştirir, böylece önemli ve şimdiye kadar karşılanmamış bir klinik ihtiyacı karşılar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Dr. Forsberg, Gupta, Wallace ve Eisenbrey'in SHAPE teknolojisi üzerinde bekleyen bir patenti var. Dr. Wallace bir GE çalışanıdır.
Acknowledgments
Bu çalışma kısmen W81XWH-08-1-0503 ve W81XWH-12-1-0066 altındaki ABD Ordusu Tıbbi Araştırma Malzemesi Komutanlığı, 0655441U ve 15SDG25740015 sayılı AHA hibelerinin yanı sıra NIH R21 HL081892, R21 HL130899, R21 HL089175, RC1 DK087365, R01 DK098526, R01 DK118964, R01 CA140338, R01 CA234428, Lantheus Medical Imaging ve GE Healthcare, Oslo, Norveç tarafından desteklenmektedir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2 mL syringe | Becton Dickinson | 309637 | Used for reconstituting Sonazoid |
| 10 mL saline-filled syringe | Becton Dickinson | 306545 | Used for flushing line to verify IV access |
| 500 mL saline bag | Baxter Healthcare Corp | 2131323 | Used for co-infusion with Sonazoid |
| C1-6-D curvi-linear proble | GE Healthcare | H40472LT | Used for liver imaging |
| Chemoprotect Spike | Codan USA | C355 | Chemospike used for reconstituting Sonazoid |
| Discofix C Blue | B. Braun Medical Inc | 16494C | 3-way stopcock |
| Intrafix Safeset 180 cm | B. Braun Medical Inc | 4063000 | Infusion tubing |
| Logiq E10 ultrasound scanner | GE Healthcare | H4928US | Used for conventional ultrasound imaging as well as for SHI and SHAPE |
| Luer lock 10 mL syringe | Becton Dickinson | 300912 | For infusion of Sonazoid |
| Medfusion 3500 syringe pump | Smiths Medical | 3500-500 | Used for infusing Sonazoid at 0.18 mL/kg/hour |
| Perfusor-leitung tubing 150 mm | B. Braun Medical Inc | 8722960 | Extension line enabling syringe connection to patient's IV access |
| SHI/SHAPE software | GE Healthcare | H4920CI | Contrast-specific imaging software |
| Sigma Spectrum infusion system | Baxter Healthcare Corp | 35700BAX | Pump used for co-infusing saline at 120 mL/hour |
| Sonazoid | GE Healthcare | Gas-filled microbubble based ultrasound contrast agent | |
| sterile water, 2 mL | B. Braun Medical Inc | Used for reconstituting Sonazoid | |
| ultrasound gel | Cardinal Health | USG-250BT | Used for contact between probe and patient |
| Venflon IV cannula 22GA | Becton Dickinson | 393202 | Cannula needle for obtaining IV access |
References
- Fundamentals of CEUS. Lyshchik, A. , Elsevier. Manitoba, Canada. (2019).
- Leighton, T. G. The Acoustic Bubble. , Academic Press. London, England. (1994).
- Forsberg, F., Shi, W. T., Goldberg, B. B.
- Forsberg, F., Piccoli, C. W., Merton, D. A., Palazzo, J. P., Hall, A. L. Breast lesions: imaging with contrast-enhanced subharmonic US - initial experience. Radiology. 244 (3), 718-726 (2007).
- Sridharan, A., et al. Characterizing breast lesions using quantitative parametric 3D subharmonic imaging: a multi-center study. Academic Radiology. 27 (8), 1065-1074 (2020).
- Forsberg, F., et al. Subharmonic and endoscopic contrast imaging of pancreatic masses: a pilot study. Journal of Ultrasound in Medicine. 37 (1), 123-129 (2018).
- Delaney, L. J., et al. Characterization of adnexal masses using contrast-enhanced subharmonic imaging: a pilot study. Journal of Ultrasound in Medicine. 39 (5), 977-985 (2020).
- Eisenbrey, J. R., et al. Contrast-enhanced subharmonic and harmonic ultrasound of renal masses undergoing percutaneous cryoablation. Academic Radiology. 22 (7), 820-826 (2015).
- Gupta, I., et al. Transrectal subharmonic ultrasound imaging for prostate cancer detection. Urology. 138 (4), 106-112 (2020).
- Shi, W. T., Forsberg, F., Raichlen, J. S., Needleman, L., Goldberg, B. B. Pressure dependence of subharmonic signals from contrast microbubbles. Ultrasound in Medicine and Biology. 25 (2), 275-283 (1999).
- Halldorsdottir, V. G., et al. Subharmonic contrast microbubble signals for noninvasive pressure estimation under static and dynamic flow conditions. Ultrasonic Imaging. 33 (3), 153-164 (2011).
- Nio, A. Q. X., et al. Optimal control of SonoVue microbubbles to estimate hydrostatic pressure. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 67 (3), 557-567 (2020).
- Eisenbrey, J. R., et al. Chronic liver disease: noninvasive subharmonic aided pressure estimation of hepatic venous pressure gradient. Radiology. 268 (2), 581-588 (2013).
- Gupta, I., et al. Diagnosing portal hypertension with noninvasive subharmonic pressure estimates from an ultrasound contrast agent. Radiology. , https://doi.org/10.1148/radiol.2020202677 (2020).
- Nam, K., et al. Monitoring neoadjuvant chemotherapy for breast cancer by using three-dimensional subharmonic aided pressure estimation and imaging with US contrast agents: preliminary experience. Radiology. 285 (1), 53-62 (2017).
- Dave, J. K., et al. Non-invasive intra-cardiac pressure measurements using subharmonic-aided pressure estimation: proof of concept in humans. Ultrasound in Medicine and Biology. 43 (11), 2718-2724 (2017).
- Esposito, C., Dickie, K., Forsberg, F., Dave, J. K. Developing an interface and investigating optimal parameters for real-time intra-cardiac subharmonic aided pressure estimation. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. , (2020).
- Bosch, J., Groszmann, R. J., Shah, V. H. Evolution in the understanding of the pathophysiological basis of portal hypertension: How changes in paradigm are leading to successful new treatments. Journal of Hepatology. 62, Suppl 121-130 (2015).
- Procopet, B., Berzigotti, A. Diagnosis of cirrhosis and portal hypertension: imaging, non-invasive markers of fibrosis and liver biopsy. Gastroenterology Report. 5 (2), Oxford Academic. 79-89 (2017).
- Dietrich, C. F., et al. Guidelines and good clinical practice recommendations for contrast-enhanced ultrasound (CEUS) in the liver-update 2020 WFUMB in cooperation with EFSUMB, AFSUMB, AIUM, and FLAUS. Ultrasound in Medicine and Biology. , (2020).
- Gupta, I., et al. Effect of pulse shaping on subharmonic aided pressure estimation in vitro and in vivo. Journal of Ultrasound in Medicine. 36 (1), 3-11 (2017).
- Dave, J. K., et al. On the implementation of an automated acoustic output optimization algorithm for subharmonic aided pressure estimation. Ultrasonics. 53 (4), 880-888 (2013).
- Gupta, I., Eisenbrey, J. R., Machado, P., Stanczak, M., Wallace, K., Forsberg, F. On factors impacting subharmonic- aided pressure estimation (SHAPE). Ultrasonic Imaging. 41 (1), 35-48 (2019).
- Eisenbrey, J. R., Daecher, A., Kramer, M. R., Forsberg, F. Effects of needle and catheter size on commercially available ultrasound contrast agents. Journal of Ultrasound in Medicine. 34 (11), 1961-1968 (2015).
