Summary
פרוטוקול להערכה לא פולשנית של לחצי הסביבה באמצעות הדמיית אולטרסאונד תת-הרמונית של מיקרו-בועות ניגוד חדורים (לאחר כיול מתאים) מתואר עם דוגמאות מחולים אנושיים עם מחלת כבד כרונית.
Abstract
מדידה לא פולשנית ומדויקת של לחצים בגוף האדם היא כבר מזמן מטרה קלינית חשובה אך חמקמקה. חומרי ניגוד להדמיית אולטרסאונד הם מיקרו-בועות מלאות גז, עטופות (קוטר < 10 מיקרומטר) החוצות את כלי הדם כולו ומשפרות את האותות בעד 30 dB. מיקרו-בועות אלה מייצרות גם תנודות לא ליניאריות בתדרים הנעים בין תת-הרמוני (מחצית מתדר השידור) להרמוניות גבוהות יותר. למשרעת התת-הרמונית יש יחס ליניארי הפוך עם הלחץ ההידרוסטטי של הסביבה. כאן מוצגת מערכת אולטרסאונד המסוגלת לבצע בזמן אמת, הערכת לחץ תת-הרמונית (SHAPE). במהלך עירוי חומר ניגוד אולטרסאונד, מופעל אלגוריתם לאופטימיזציה של תפוקות אקוסטיות. לאחר כיול זה, אותות מיקרו-בועות תת-הרמוניים (כלומר, SHAPE) הם בעלי הרגישות הגבוהה ביותר לשינויי לחץ וניתן להשתמש בהם כדי לכמת לחץ באופן לא פולשני. התועלת של הליך SHAPE לזיהוי יתר לחץ דם פורטלי בכבד היא הדגש כאן, אך לטכניקה יש ישימות בתרחישים קליניים רבים.
Introduction
מספר חומרי ניגוד שונים באולטרסאונד (UCAs) מאושרים לשימוש קליני בקרדיולוגיה (בפרט אופסיפיקציה של החדר השמאלי) ורדיולוגיה (במיוחד אפיון נגעים בכבד במבוגרים ובילדים) ברחבי העולם. 1 ניתן לשפר את הרגישות והספציפיות של הדמיית אולטרסאונד על ידי הזרקה תוך ורידית (IV) של מיקרו-בועות מלאות גז (קוטר < 10 מיקרומטר) העטופות במעטפת שומנים או חלבונים כ-UCA החוצים את כלי הדם כולו ומשפרים את האותות בעד 30 dB. 1 UCA אלה לא רק משפרים את אותות האולטרסאונד המפוזרים לאחור, אלא גם בלחצים אקוסטיים מספיקים (> 200 kPa) הם פועלים גם כמתנדים לא ליניאריים. לפיכך, רכיבי אנרגיה משמעותיים ייווצרו בהדים המתקבלים החל מתדרים תת-הרמוניים והרמוניים ועד לתדרים אולטרה-הרמוניים. 1,2 ניתן לחלץ רכיבי אות לא ליניאריים אלה מהדי רקמות ובועות ליניאריות (למשל, באמצעות היפוך פולסים) ולהשתמש בהם ליצירת אופני הדמיה ספציפיים לניגודיות כגון דימות תת-הרמוני (SHI), הקולט במחצית מתדר השידור (כלומר, ב-f 0/2). 3 הקבוצה שלנו הוכיחה בניסויים קליניים בבני אדם כי SHI יכול לזהות את זרימת הדם בכלי הדם והעורקים הקשורים למגוון גידולים ורקמות. 4,5,6,7,8,9
אנו דוגלים בשימוש ב- UCAs לא כעוקבים אחר כלי דם, אלא כחיישנים להערכת לחץ לא פולשנית במערכת הדם על ידי ניטור שינויים באמפליטודת בועות ניגודיות תת-הרמוניות. 10 טכניקה חדשנית זו, הנקראת הערכת לחץ תת-הרמונית (SHAPE), מסתמכת על המתאם הליניארי ההופכי בין המשרעת של האותות התת-הרמוניים לבין הלחץ ההידרוסטטי (עד 186 מ"מ כספית) שנמדד עבור רוב ה-UCA המסחריים במבחנה (r2 > 0.90) כפי שמסוכם בטבלה 1. 10,11 עם זאת, יש לציין כי לא כל UCAs מפגינים התנהגות זו. בעיקר, הוכח כי אותות תת-הרמוניים מה-UCA SonoVue (הידוע בשם Lumason בארצות הברית) עולים בתחילה עם עליית הלחץ ההידרוסטטי, ולאחר מכן מישור ושלב יורד. 12 עם זאת, SHAPE מציעה את האפשרות לאפשר שיפועי לחץ בלב ובכל מערכת הלב וכלי הדם, כמו גם לחץ נוזלים אינטרסטיציאלי בגידולים להתקבל באופן לא פולשני. 13,14,15,16,17 לאחרונה, יישמנו גרסה בזמן אמת של אלגוריתם SHAPE בסורק אולטרסאונד מסחרי וסיפקנו הוכחת היתכנות לכך ש- SHAPE יכול לספק הערכות לחץ in vivo עם שגיאות של פחות מ -3 מ"מ כספית בחדר השמאלי והימני של מטופלים. 16,17
הניסיון הרב ביותר עם SHAPE עד כה היה לאבחון יתר לחץ דם פורטלי עם יותר מ -220 נבדקים שנרשמו וממצאים ראשוניים אושרו בניסוי רב מרכזי. 13,14 יתר לחץ דם פורטלי מוגדר כעלייה בשיפוע הלחץ בין וריד הפורטל לורידי הכבד או הווריד הנבוב התחתון העולה על 5 מ"מ כספית, בעוד שיתר לחץ דם פורטלי משמעותי מבחינה קלינית (CSPH) דורש שיפוע או שווה ערך, שיפוע לחץ ורידי כבד (HVPG) ≥ 10 מ"מ כספית. 18 CSPH קשור לסיכון מוגבר לדליות קיבתי-ושטיות, מיימת, פירוק כבד, פירוק לאחר ניתוח וקרצינומה הפטוצלולרית. 18,19 חולים המפתחים מיימת יש 50% תמותה שלוש שנים ואלה לפתח זיהום ספונטני של נוזל מיימת לשאת 70% תמותה של שנה אחת. לחולים עם שחמת הכבד יש שכיחות שנתית של 5-10% של היווצרות דליות קיבתי-ושטי, והיארעות שנתית של 4-15% של דימום; כל אפיזודה מדממת נושאת סיכון של עד 20% למוות. 18,19
כתב יד זה מתאר כיצד לבצע מחקר SHAPE באמצעות ציוד זמין מסחרית ו- UCAs עם דגש על זיהוי יתר לחץ דם פורטלי בכבד של חולים. הליך הכיול הקריטי הנדרש להשגת הרגישות הגבוהה ביותר להערכת שינויי לחץ מוסבר בפירוט.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
ועדות הבדיקה המוסדיות של אוניברסיטת תומאס ג'פרסון ובית החולים של אוניברסיטת פנסילבניה אישרו פרוטוקול זה. הפרוטוקול תואם לחוק ניידות ביטוח בריאות ואחריותיות. מנהל המזון והתרופות האמריקני (FDA) הוציא אישור תרופה ניסיונית חדשה (IND # 124,465 ל- F. Forsberg) לפרוטוקול זה. GE Healthcare (אוסלו, נורבגיה) סיפקה את UCA המשמש במחקר זה (Sonazoid; טבלה 1). סונזואיד אינו מאושר על ידי ה- FDA ליישומים קליניים כלשהם בארצות הברית, ולכן היה צורך ב- IND. UCAs אחרים עם אישור FDA1 ניתן להשתמש מחוץ להתוויה על פי שיקול דעתו של הרופא המטפל אם נחשב פוטנציאל שימושי מבחינה קלינית.
הערה: הפרוטוקול המלא ותוכנית הניתוח הסטטיסטי זמינים בכתובת https:// clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02489045. מספר רישום ניסיון: NCT # 02489045.
1. הכנת הנושא
- סקור את האלרגיות או אי סבילות הידועות של הנבדק לתרופות, במיוחד כל אלרגיה ידועה ל- UCA בשימוש.
- לא לכלול נושאים עם תנאי לב ריאה לא יציבים או שהם בדרך כלל לא יציבים מבחינה רפואית.
- הניחו את הנושא על אלונקה במצב שכיבה.
- מניחים צינורית 18 - 22 מד בווריד בזרוע ימין או שמאל של הנבדק לעירוי UCA.
- ודא ששירותי חירום (למשל, עגלת התרסקות) יהיו זמינים בתוך בית החולים במקרה של תופעות לוואי חריפות.
הערה: UCAs בטוחים מאוד עם תגובות חמורות מסוג אנפילקטואידים המדווחים בשיעור של פחות מ -0.01%. 20
2. הכנת UCA (ספציפית לסונזואיד)
- הכינו שלושה (3) בקבוקונים עם 48 מיקרו-בועות (6 מ"ל) לכל נושא על ידי השעיה מחדש בהתאם להוראות היצרן. UCA מסופק כאבקה יבשה בתוך בקבוקונים אטומים של 10 מ"ל. מרחב הראש של הבקבוקונים מכיל perfluorobutane.
- לנקב את הפקק של בקבוקון UCA עם chemospike.
- הסר את מכסה המגן מפתח מזרק של chemospike ולהוסיף 2 מ"ל של מים סטריליים.
- עם המזרק נשאר מחובר chemospike, מיד לנער את המוצר במשך 1 דקה כדי להבטיח מוצר הומוגני.
- משכו את המוצר לתוך המזרק והזריקו שוב את המוצר לבקבוקון. זאת על מנת למנוע דילול של המוצר בשל נפח החלל המת בכימוספייק.
- הסר את המזרק מפתח המזרק וחבר מחדש את מכסה המגן. הריכוז של UCA משוחזר הוא 8 מיקרו-בועות מיקרו ליטר / מ"ל.
- חזור על הליך ההרכבה מחדש עבור 2 הבקבוקונים האחרים.
- השתמש במי מלח (תמיסת NaCl 0.9%) כדי למלא את צינורות החיבור לפני חיבורם לסטופקוק תלת-כיווני. לאחר מכן יחובר הסטופקוק לצינורית המאריכה המובילה לצינורית.
- משכו את כל שלושת (3) הבקבוקונים של UCA תלוי לתוך מזרק של 10 מ"ל, והניחו אותו במשאבת מזרק באותה רמה או מתחת למטופל, והתחברו ישירות לסטופקוק.
- לאחר הדמיית האולטרסאונד הראשונית ולאחר פתיחת הסטופקוק, יש להחדיר את תמיסת NaCl בקצב של 120 מ"ל/שעה, ולהשרות יחד סונזואיד בקצב של 0.024 מיקרוליטר לק"ג משקל גוף לדקה (קצב עירוי תרחיף של 0.18 מ"ל/ק"ג/שעה).
הערה: שיעור עירוי זה נבחר על סמך ההתנסויות הקודמות של הקבוצה שלנו עם עירוי סונזואיד בנבדקים עם יתר לחץ דם פורטלי שעברו SHAPE13,14,21. הליך ההשעיה המדויק ושיטת העירוי ישתנו בהתאם ל- UCA בשימוש.
3. הדמיית אולטרסאונד ראשונית
- הפעל סורק אולטרסאונד (לדוגמה, Logiq E10, גרסה R2) ובחר את הבדיקה C1-6-D curvilinear probe.
- בחרו הגדרת בטן מוגדרת מראש בסורק האולטרסאונד והשתמשו במערך ליניארי מעוקל (בדרך כלל עם רוחב פס של 1-6 או 2-8 מגה-הרץ) כדי לקבל תמונות בגווני אפור הן של הפורטל והן של וריד הכבד באותו מישור הדמיה ובעומקים דומים (איור 1). זה בדרך כלל מושגת בצורה הטובה ביותר באמצעות גישה subcostal.
- מטב את התמונות בהתבסס על פרקטיקה קלינית טובה ודאג לבחור את אזור ורידי הכבד הרחק מהווריד הנבוב התחתון כדי למנוע את השפעת הזרימה המדרדרת.
4. הדמיית SHI ו- SHAPE
- הפעל את מצב הדמיית הניגודיות של SHI במצב תצוגה כפולה (כלומר, הפעלת מצב B ו-SHI בזמן אמת בו-זמנית) באמצעות לחצן לוח המגע Subharmonic Contrast והפעל את מצב Contrast. לאחר מכן בחר SUBH-AM בפקד הסיבובי.
- בצע SHI בתדר שידור של 2.5 MHz וקבל את האותות שהתקבלו ב- 1.25 MHz.
- השתמש בעיצוב פולסים כדי למקסם את היצירה של אותות מיקרו-בועות תת-הרמוניים, כגון גל מרובע מסונן בינומי מסונן של גאוס עם סונזואיד,21 אך זה תלוי בסורק וב-UCA. 17
הערה: ייתכן שבחירת תדר ההדמיה וצורת הדופק לא תהיה זמינה למשתמשי הקצה.
- לאשר את הפטנט של הפורטל ואת וריד הכבד, כמו גם את נוכחותם של microbubbles, אשר יכול להימשך עד 1-2 דקות מתחילת העירוי.
- הפעל את קוד המיטוב האוטומטי של SHAPE כדי למטב את SHAPE על ידי פיצוי על עומק והנחתה משתנים. 22,23 בחר ניתוח TIC בלוח המגע ואחריו F6 ולאחר מכן לחצן k.
- אלגוריתם האופטימיזציה של SHAPE ירכוש נתונים תת-הרמוניים עבור כל רמת פלט אקוסטית. לאחר השלמת איסוף הנתונים, מקם החזר השקעה על וריד הפורטל בחלון דוגמת הניגודיות (בפינה השמאלית העליונה במסך ניתוח טיק).
- התווה את הנתונים התת-הרמוניים הממוצעים בתוך החזר ההשקעה כפונקציה של תפוקה אקוסטית והתאם עקומה לוגיסטית לנתונים. בחר את נקודת הנטייה של עקומה זו (או ליתר דיוק את השיא בעקומת הנגזרת המוצגת מתחת) כעוצמה הממוטבת, מכיוון שזו הוכחה כנקודה בעלת רגישות SHAPE הגדולה ביותר. 22,23 קבוצה אחת כזו של עקומות מוצגת באיור 2.
- התאם את עוצמת היציאה האקוסטית לערך שזוהה בשלב 4.4.1, אשר יבטיח את השינוי המרבי באמפליטודות תת-הרמוניות פונקציה של לחץ הסביבה (כלומר, מקסום הרגישות של SHAPE).
- קבלו נתונים תת-הרמוניים מהמיקרו-בועות (כלומר, SHAPE) במקטעים של 5-15 שניות במהלך העירוי של תרחיף UCA (איור 3).
5. עיבוד נתונים SHAPE
- לאחר רכישת לולאת ה- SHI הממוטבת (שלב 5.6), בחר "ניתוח טיק" בלוח המגע.
- ודא ש"מעקב תנועה" מופעל בלוח המגע, אשר מתאים את מיקום החזר ההשקעה עבור כל פריים כדי לפצות על כל נשימה או תנועה אחרת.
- ודא ש- dB נבחר כיחידה עבור ציר Y על העקבות בחלון הניתוח.
- בחלון דוגמת הניגודיות (בפינה השמאלית העליונה על המסך), בחר ROI זהים (אזורים אליפטיים הם ברירת מחדל) בתוך הוורידים בכבד ובפורטל. בחלון הניתוח (מימין) האות התת-הרמוני (ב-dB) בתוך כל כלי הוא ממוצע על פני כל המסגרות ברוחב פס של 0.5 MHz סביב 1.25 MHz.
- חשב את שיפוע SHAPE הסופי (ב- dB) כהפרש האות התת-הרמוני הממוצע בין החזר ההשקעה על הווריד הכבד והפורטל. בהתבסס על מחקרים עדכניים, נקודת ההפעלה האופטימלית לזיהוי CSPH היא -0.11 dB ומשוואת הרגרסיה הליניארית היא HVPG = 0.81 x SHAPE + 9.43. 14 חשוב לציין כי חיתוך ומשוואה אלה תלויים גם בסורק וגם ב-UCA.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
כמו בכל בדיקות הדמיית אולטרסאונד, השיקול הראשון עבור SHAPE של הכבד הוא לקבל את התמונות הטובות ביותר האפשריות בגווני אפור בסיסיים של אזור היעד ולוודא (באמצעות הדמיית דופלר) כי אין שאנטים ורידיים תוך כבדיים או הפרעות אחרות בכלי הדם. במקרה של הדמיית כבד לאבחון יתר לחץ דם פורטלי, המפתח הוא לדמיין גם את הווריד הפורטלי וגם את וריד הכבד באותו עומק כדי למזער את ההשפעה של הנחתה (איור 1).
למרות שריכוז UCA אינו נחשב לגורם קריטי בהליכי SHAPE10,23, מומלץ בכל זאת להחדיר את UCA כדי למזער את כל מקורות השונות. UCA צריך להיות reconstructed ו חדורים (רצוי דרך מחט מד 20 או 2224) על פי ההוראות הספציפיות של היצרן. לאחר שמגיעים לשיפור שיווי המשקל, יש להפעיל את אלגוריתם האופטימיזציה ולבחור ROI בווריד הפורטל, אשר יפיק עקומות כמו אלה המוצגות באיור 2. לאחר בחירת הספק היציאה האקוסטי האופטימלי, ניתן לרכוש נתוני SHI מכוילים (כלומר, SHAPE).
דוגמאות לתמונות SHAPE בנושאים עם ובלי CSPH מוצגות באיור 3. ההבדל החזותי העיקרי הוא האות התת-הרמוני המסומן שנמצא בווריד הכבד אצל הנבדק עם CSPH (איור 3B) ונעדר במקרה השני (איור 3A). ניתן לחשב אומדני לחץ כמותיים יחסית מההפרש בין האותות התת-הרמוניים הממוצעים של ROIs הממוקמים בוורידי הכבד והפורטל (כלומר, שיפוע SHAPE). עם זאת, בכ-10% מהמקרים שנחקרו עד כה, האות התת-הרמוני היה קרוב מדי לרצפת הרעש של הסורק והיה צורך להיפטר ממנו. זה יכול להיות בגלל שיפור ניגודיות לא מספק. יתר על כן, ישנם חולים המציגים סימנים קליניים ועבודה של יתר לחץ דם פורטלי, אבל יש להם ערכי HVPG נורמליים או אפס. ניתן לייחס זאת למספר וריאציות אנטומיות ו/או וסקולריות, כגון נבדק אחד עם פיסטולה בין הפורטל לווריד הכבד, מה שלא מוביל להבדל בין הלחצים החופשיים והטריזים, ולכן אבחנה שגויה של SHAPE (איור 4).
ערכנו מחקר פיילוט ראשון בבני אדם של SHAPE ב-45 חולים שעברו ביופסיית כבד טרנס-ג'וגולרית (מתן מדידות HVPG כסטנדרט הייחוס), אשר הראה שיפועי SHAPE גבוהים משמעותית בין הוורידים הפורטליים והכבדיים בנבדקים עם CSPH (כלומר, HVPG ≥ 10 מ"מ כספית) מאשר בנבדקים עם HVPG נמוך יותר (1.37 ± 0.59 dB לעומת -1.68 ± 0.27 dB, עמ' < 0.001). 13
לאחרונה, הרחבנו את הרעיון של שימוש ב- SHAPE להערכת לחץ פורטל בניסוי קליני רב מרכזי גדול. תוצאות של 178 נבדקים בשני אתרים באמצעות מערכות Logiq 9 מותאמות ביססו את התועלת של SHAPE לאבחון CSPH עם רגישות של 91% (95% רווח בר-סמך: 88-93%) וספציפיות של 82% (95% רווח בר-סמך: 75-85%). 14 הדיוק הכולל היה 95% עבור אבחון נבדקים עם CSPH (95% רווח בר-סמך (CI): 89-99%) ולנבדקים אלה היה שיפוע SHAPE גבוה יותר מאשר לנבדקים עם HVPG נמוך יותר (0.27 ± 2.13 dB לעומת -5.34 ± 3.29 dB; p < 0.001), מה שמצביע על כך ש-SHAPE אכן עשוי להיות כלי שימושי לאבחון יתר לחץ דם פורטלי14. באופן דומה, הרגישות והספציפיות לאבחון כל הנבדקים עם יתר לחץ דם פורטלי (כלומר, HVPG ≥ 5 מ"מ כספית) היו 71% ו -80%, בהתאמה.
איור 1: דוגמה לתמונת כבד בגווני אפור עבור אתחול SHAPE. חצים מציינים את וריד הפורטל (PV) ווריד הכבד (HV). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: עקומת כיול למיטוב SHAPE. (A) משרעת תת-הרמונית (ב-dB) כפונקציה של הספק יציאה אקוסטי (ב-%) המראה את ההתנהגות האופיינית של עקומת S. (B) הנגזרת של עקומת S לבחירת הספק יציאה (חץ מציין שיא שנבחר, ולכן עוצמה). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: הדמיה כפולה עם מצב B (שחור-לבן) והדמיה תת-הרמונית (זהב) משמאל ומימין, בהתאמה של כל תמונה. (A) מטופל עם ערכי HVPG תקינים (3 מ"מ כספית) עם אות תת-הרמוני בהיר מהווריד הפורטלי (PV) ואות לא מספיק מווריד הכבד (HV). (B) מטופל עם CSPH ו- HVPG של 15 מ"מ כספית המדגימים אותות תת-הרמוניים ניכרים הן בוורידי הפורטל והן בוורידי הכבד. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: מחקר SHAPE לא מוצלח בקרב נבדקים עם פיסטולה בין ורידי הכבד. שונות אנטומית זו הביאה ל- HVPG של 0 מ"מ כספית למרות שלחצי השיפוע (המכונים לחצים חופשיים ולחצים18,19) היו שניהם 39 מ"מ כספית (כלומר, הבדל של 0 מ"מ כספית), בעוד ששיפוע SHAPE היה -15.33 dB. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
| UCA | יצרן | הפחתת אות תת-הרמונית (dB) | רגרסיה ליניארית (r2) |
| סופיות | Lantheus Medical Imaging, N Billerica, MA, ארה"ב (ארצות הברית) | 11.0 ± 0.3 | 0.98 |
| לבוביסט | Schering AG, ברלין, גרמניה | 9.6 ± 0.2 | 0.98 |
| Lumason aka SonoVue | Bracco, Milan, איטליה | 1.0 ± 1.3 | 0.20 |
| אופטיסון | GE Healthcare, פרינסטון, ניו ג'רזי, ארה"ב (ארצות הברית) | 10.1 ± 0.2 | 0.97 |
| סונזואיד | GE Healthcare, אוסלו, נורווגיה | 13.4 ± 0.2 | 0.99 |
טבלה 1: תגובה תת-הרמונית (ומתאם) של UCA מסחריים לעליית לחץ של כ-185 מ"מ כספית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
מדידה לא פולשנית ומדויקת של לחצים בגוף האדם היא כבר מזמן מטרה קלינית חשובה אך חמקמקה. הפרוטוקול למדידות SHAPE המוצג כאן משיג מטרה זו. המרכיב הקריטי ביותר של הליך SHAPE הוא אלגוריתם האופטימיזציה, שכן נתונים תת-הרמוניים שלא נרכשים בתפוקת הכוח האקוסטית האופטימלית יהיו בקורלציה גרועה עם לחצים הידרוסטטיים. 17,22,23 הגרסה הראשונית של תוכנה זו שיושמה בסורק Logiq 9 הייתה מועדת להציג פסגות מרובות בנגזרת של עקומת S (ראה, איור 2B), מה שהקשה על בחירת הספק היציאה הנכונה. 13,14 עם זאת, עם תיקון תנועה משופר בסורק Logiq E10 בעיה זו צומצמה במידת מה. 23 יתר על כן, אלגוריתם SHAPE כפי שהוא מיושם כיום הוא בעל שיעור כשל של כ-10%, כאשר יחס האות לרעש התת-הרמוני נמוך מכדי שניתן יהיה לחשב הערכות לחץ אמינות. 14 לא זוהו הבדלים בגיל, במדד מסת הגוף, בעומק ההדמיה או במצב הכבד בין נבדקים עם מחקרי SHAPE מוצלחים ועם מחקרי SHAPE כושלים.
בפרוטוקול זה UCA שהודגש עבור SHAPE היה Sonazoid, אך ניתן להשתמש במספר UCA מסחריים (ראה, טבלה 1). 11,13,14,15,16 יש להתאים את מערך העירוי ואת ריכוז המיקרו-בועות הנדרש עבור כל UCA נתון המשמש עם SHAPE בהתבסס על המלצות היצרן הספציפי.
למרות שבדרך כלל לא מדובר בפרמטר נגיש למשתמש, שימוש בעיצוב פולסים כדי למקסם את יצירת אותות המיקרו-בועות התת-הרמוניים חשוב להליך SHAPE מוצלח. עבור משפחת הסורקים Logiq, גל מרובע בינומי מסונן בחלונות של גאוס עם סונזואיד נראה אופטימלי21, אך זה תלוי בסורק וב-UCA. 17 עבור סורק SonixTABLET מבית BK Ultrasound ניתן להשתמש הן בגל מרובע והן בדופק ציוץ (עם UCA שונים). 17 מלבד המערכות שהוזכרו לעיל, סורקי האולטרסאונד המסחריים היחידים הזמינים כיום עם SHI ולכן SHAPE הם מבית MindRay.
פרוטוקול זה התמקד בזיהוי יתר לחץ דם פורטלי בחולים עם מחלת כבד כרונית כיישום קליני. סיבה מרכזית לכך היא שהטכניקות הלא פולשניות הקיימות, כגון שימוש ב- CT, MRI או הדמיית אולטרסאונד, הן עקיפות ואיכותיות והתוצאות היו מעורבות למדי. 19 אמצעי אולטרסאונד לא פולשניים כגון אלסטוגרפיה לנוקשות בכבד הן טכניקות כמותיות שיכולות לזהות חולים בסיכון גבוה ל- CSPH; במיוחד בשילוב עם מדידת גודל הטחול וספירת טסיות. דווח על דיוקים של 90-94% לאבחון הראשוני של CSPH, אך שיטות אלה אינן מדויקות מספיק כדי לאפשר מעקב אחר הפחתה טיפולית ב- HVPG. 19 שיפור במערכות הניקוד הקליני, נורמליזציה של בדיקות תפקודי כבד בסרום או הפחתה במיימת ודליות מצביעים איכותית על שיפור ביתר לחץ דם פורטלי. 18 עם זאת, שלא כמו SHAPE, אף אחד ממדדים אלה אינו מספק מדד כמותי של לחץ הפורטל. כתוצאה מכך, השיטה היחידה המקובלת קלינית לכימות לחצים פורטליים היא באמצעות HVPG הנמדד באמצעות צנתר לחץ פולשני.
כמו כן, אלגוריתם SHAPE יכול לספק הערכות לחץ לב עם שגיאות של פחות מ -3 מ"מ כספית בחולים. 16 בקרדיולוגיה לא קיימות חלופות כמותיות ולא פולשניות ל-SHAPE. עם זאת, זהו יישום מאתגר, שכן נדרשות הערכות לחץ מוחלטות בזמן אמת. 16,17 מחקרים על SHAPE תלת-ממדי לניטור לחץ נוזלים אינטרסטיציאלי כמדד לתגובת סרטן השד לטיפול ניאו-אדג'ובנטי הראו כי בהשלמת הטיפול ב-10% (כלומר, לאחר מחזור כימותרפי אחד) שיפוע ה-SHAPE בין הגידול לבין הרקמה הנורמלית שמסביב יכול להבדיל בין מגיבים לבין מגיבים חלקיים/לא מגיבים (3.23 ± 1.41 dB לעומת -0.88 ± 1.46 dB; p = 0.001). 15 תחומים קליניים אחרים, כגון הערכה לא פולשנית של לחצים בשלפוחית השתן או במוח, נחקרים על ידי חוקרים ברחבי העולם המדגימים את הישימות הרחבה של טכניקת SHAPE.
לסיכום, פרוטוקול SHAPE זה משלב UCA זמינים מסחרית, סורק אולטרסאונד ו- SHI מכויל כדי לספק הערכות לחץ כמותיות לא פולשניות בזמן אמת, ובכך למלא צורך קליני משמעותי שלא נענה עד כה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
לד"ר פורסברג, גופטה, וואלאס ואייזנבריי יש פטנט תלוי ועומד על טכנולוגיית SHAPE. ד"ר וואלאס הוא עובד של GE.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכת בחלקה על ידי פיקוד חומרי המחקר הרפואי של צבא ארצות הברית תחת W81XWH-08-1-0503 ו-W81XWH-12-1-0066, על ידי מענקי AHA מס' 0655441U ו-15SDG25740015 וכן על ידי NIH R21 HL081892, R21 HL130899, R21 HL089175, RC1 DK087365, R01 DK098526, R01 DK118964, R01 CA140338, R01 CA234428, על ידי Lantheus Medical Imaging ועל ידי GE Healthcare, אוסלו, נורבגיה.
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).
