Methodenartikel

Kontrastmittelverstärkte subharmonische Druckschätzung (SHAPE) mittels Ultraschallbildgebung mit Schwerpunkt auf der Identifizierung portaler Hypertonie

DOI:

10.3791/62050

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5. Dezember 2020

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1Department of Radiology, Thomas Jefferson University, 2School of Biomedical Engineering, Sciences and Health Systems, Drexel University, 3Department of Medicine, Division of Gastroenterology and Hepatology, Thomas Jefferson University, 4GE Global Research

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Ein Protokoll zur nicht-invasiven Abschätzung des Umgebungsdrucks unter Verwendung der subharmonischen Ultraschallbildgebung von infundierten Kontrastmittelmikrobläschen (nach entsprechender Kalibrierung) wird anhand von Beispielen von menschlichen Patienten mit chronischer Lebererkrankung beschrieben.

Zusammenfassung

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Die nicht-invasive, genaue Messung des Drucks im menschlichen Körper ist seit langem ein wichtiges, aber schwer fassbares klinisches Ziel. Kontrastmittel für die Ultraschallbildgebung sind gasgefüllte, verkapselte Mikrobläschen (Durchmesser < 10 μm), die das gesamte Gefäßsystem durchdringen und die Signale um bis zu 30 dB verstärken. Diese Mikrobläschen erzeugen auch nichtlineare Schwingungen bei Frequenzen, die von der Subharmonischen (die Hälfte der Sendefrequenz) bis zu höheren Oberwellen reichen. Die subharmonische Amplitude steht in einem umgekehrten linearen Verhältnis zum hydrostatischen Umgebungsdruck. Hier wird ein Ultraschallsystem vorgestellt, das in der Lage ist, eine subharmonisch unterstützte Druckschätzung (SHAPE) in Echtzeit durchzuführen. Bei der Ultraschall-Kontrastmittelinfusion wird ein Algorithmus zur Optimierung der akustischen Leistung aktiviert. Nach dieser Kalibrierung haben subharmonische Mikrobläschensignale (d. h. SHAPE) die höchste Empfindlichkeit gegenüber Druckänderungen und können zur nichtinvasiven Quantifizierung des Drucks verwendet werden. Der Nutzen des SHAPE-Verfahrens zur Identifizierung der portalen Hypertonie in der Leber steht hier im Vordergrund, aber die Technik ist in vielen klinischen Szenarien anwendbar.

Einleitung

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Eine Reihe verschiedener Ultraschall-Kontrastmittel (UCAs) sind weltweit für den klinischen Einsatz in der Kardiologie (insbesondere linksventrikuläre Trübung) und Radiologie (insbesondere Charakterisierung von Leberläsionen bei Erwachsenen und Kindern) zugelassen. 1 Die Sensitivität und Spezifität der Ultraschallbildgebung kann durch intravenöse (IV) Injektion von gasgefüllten Mikrobläschen (Durchmesser < 10 μm) verbessert werden, die von einer Lipid- oder Proteinhülle als UCAs eingekapselt sind, die das gesamte Gefäßsystem durchqueren und die Signale um bis zu 30 dB verstärken. 1 Diese UCAs verstärken nicht nur die rüc....

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Protokoll

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Die institutionellen Prüfungsausschüsse der Thomas Jefferson University und des Hospital of the University of Pennsylvania genehmigten dieses Protokoll. Das Protokoll ist konform mit dem Health Insurance Portability and Accountability Act. Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) erteilte eine Zulassung für ein neues Prüfpräparat (IND # 124.465 an F. Forsberg) für dieses Protokoll. GE Healthcare (Oslo, Norwegen) stellte die in dieser Studie verwendete UCA (Sonazoid; Tabelle 1). Sonazoid ist von der FDA für keine klinischen Anwendungen in den Vereinigten Staaten zugelassen, weshalb eine IND notwendig war. Andere UCAs mit FDA-Zulassung

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Ergebnisse

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Wie bei allen bildgebenden Ultraschalluntersuchungen besteht die erste Überlegung bei liver SHAPE darin, die bestmöglichen Graustufenbilder der Zielregion zu erhalten und (mit Hilfe der Doppler-Bildgebung) sicherzustellen, dass keine intrahepatischen Pfortader-Venen-Shunts oder andere Gefäßanomalien vorhanden sind. Bei der Bildgebung der Leber zur Diagnose der portalen Hypertonie liegt der Schlüssel darin, sowohl die Pfortader als auch eine Lebervene in der gleichen Tiefe darzustellen, um die Auswirkungen der Abschwächun.......

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Diskussion

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Die nicht-invasive, genaue Messung des Drucks im menschlichen Körper ist seit langem ein wichtiges, aber schwer fassbares klinisches Ziel. Das hier vorgestellte Protokoll für SHAPE-Messungen erreicht dieses Ziel. Die kritischste Komponente des SHAPE-Verfahrens ist der Optimierungsalgorithmus, da subharmonische Daten, die nicht bei optimaler akustischer Leistung erfasst werden, schlecht mit hydrostatischen Drücken korrelieren. 17,22,23 Die erste Version dieser Software, die auf einem Logiq 9-Scann.......

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Offenlegungen

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Dr. Forsberg, Dr. Gupta, Dr. Wallace und Dr. Eisenbrey haben ein Patent auf die SHAPE-Technologie angemeldet. Dr. Wallace ist ein Angestellter von GE.

Danksagungen

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Diese Arbeit wird zum Teil vom U.S. Army Medical Research Material Command unter W81XWH-08-1-0503 und W81XWH-12-1-0066, durch die AHA-Zuschüsse Nr. 0655441U und 15SDG25740015 sowie durch NIH R21 HL081892, R21 HL130899, R21 HL089175, RC1 DK087365, R01 DK098526, R01 DK118964, R01 CA140338, R01 CA234428, von Lantheus Medical Imaging und von GE Healthcare, Oslo, Norwegen, unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
2-ml-SpritzeBecton Dickinson309637Wird zur Rekonstitution von Sonazoid
verwendet 10 mL mit Kochsalzlösung gefüllte SpritzeBecton Dickinson306545Wird zum Spülen der Leitung zur Überprüfung des IV-Zugangs verwendet
500 mL KochsalzbeutelBaxter Healthcare Corp 2131323Wird zur Co-Infusion mit Sonazoid
C1-6-D krumm-linearem ProbleGE HealthcareH40472LTVerwendet für Leberbildgebung
Chemoprotect SpikeCodan USAC355Chemospike zur Rekonstitution von Sonazoid
Discofix C BlueB. Braun Medical Inc16494C3-Wege-Absperrhahn
Intrafix Safeset 180 cmB. Braun Medical Inc4063000Infusionsschlauch
Logiq E10 UltraschallgerätGE HealthcareH4928USZur Verwendung für die konventionelle Ultraschallbildgebung sowie für SHI und SHAPE
Luer-Lock 10 mL SpritzeBecton Dickinson300912Zur Infusion von Sonazoid
Medfusion 3500Spritzenpumpe Smiths Medical3500-500Zur Infusion von Sonazoid mit 0,18 mL/kg/Stunde
Perfusor-Leitung Schlauch 150 mmB. Braun Medical Inc8722960Verlängerungsleitung ermöglicht den Anschluss der Spritze an die Infusion des Patienten Zugriff auf
die SHI/SHAPE-SoftwareGE HealthcareH4920CIKontrastmittelspezifische Bildgebungssoftware
Sigma Spectrum InfusionssystemBaxter Healthcare Corp35700BAXPumpe für die Co-Infusion von Kochsalzlösung bei 120 mL/Stunde
SonazoidGE HealthcareGasgefülltes Ultraschall-Kontrastmittel auf Mikroblasenbasis
, steriles Wasser, 2 mLB. Braun Medical IncWird zur Rekonstitution von Sonazoid-Ultraschallgel
verwendet Cardinal HealthUSG-250BTWird für den Kontakt zwischen Sonde und Patient
verwendet Venflon IV-Kanüle 22GABecton Dickinson393202Kanülennadel für den IV-Zugang

Referenzen

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  1. Fundamentals of CEUS. Lyshchik, A. , Elsevier. Manitoba, Canada. (2019).
  2. Leighton, T. G. The Acoustic Bubble. , Academic Press. London, England. (1994).
  3. Forsberg, F., Shi, W. T., Goldberg, B. B. Subharmonic imaging of contrast agents. Ultrasonics. <....

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Schlagwörter

KontrastmittelMikroblasenoszillationenSubharmonische BildgebungLebervenePfortaderZeit Intensit ts KurveOptimierung der akustischen Ausgangsleistung

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