Estimation de la pression assistée par sous-harmonique améliorée par contraste (SHAPE) à l’aide de l’imagerie par ultrasons en mettant l’accent sur l’identification de l’hypertension portale
December 5th, 2020
Un protocole d’estimation non invasive des pressions ambiantes utilisant l’imagerie par ultrasons subharmoniques de microbulles de contraste perfusées (après un étalonnage approprié) est décrit avec des exemples de patients humains atteints d’une maladie hépatique chronique.
Cette technique est conçue pour mesurer les pressions de manière non invasive à l’intérieur du corps. Il est particulièrement utile pour surveiller les pressions dans le cœur, pour surveiller le traitement des cancers et, dans ce projet particulier, pour mesurer les pressions dans le foie. Pour préparer l’agent de contraste à ultrasons, retirez le capuchon de protection de l’orifice de la seringue de la pointe de chimiothérapie et utilisez une pointe de chimiothérapie pour perforer le bouchon du premier des trois flacons de l’agent.
Ajoutez deux millilitres d’eau stérile dans le flacon et secouez immédiatement le flacon pendant une minute. Lorsqu’un produit homogène a été obtenu, prélever le produit dans la seringue. L’agent de contraste à ultrasons reconstitué contient des microbulles à une concentration de huit microlitres par millilitre.
Après avoir répété la reconstitution pour les deux autres flacons de la même manière, utilisez une solution saline pour remplir les tubes de raccordement et raccordez les tubes à un robinet d’arrêt à trois voies. Connectez le robinet d’arrêt à la tubulure d’extension menant à la canule et connectez la seringue directement au robinet d’arrêt. Montez ensuite la seringue sur un pousse-seringue au même niveau ou en dessous du patient.
Pour acquérir une première série d’images échographiques, allumez un échographe et sélectionnez la sonde curviligne C1-6-D. Sélectionnez un préréglage abdominal sur le scanner. Utilisez une approche sous-costale et un réseau curviligne pour acquérir des images en niveaux de gris des veines porte et hépatique dans le même plan d’imagerie et à des profondeurs similaires.
Optimiser les images en se basant sur les bonnes pratiques cliniques, en prenant soin de sélectionner la région de la veine hépatique à l’écart de la veine cave inférieure pour éviter l’influence du flux rétrograde. Après l’échographie initiale, ouvrez le robinet d’arrêt et perférez la solution saline à un débit de 120 millilitres par heure tout en co-perfusant le produit de contraste à un taux de 0,024 microlitre par kilogramme par minute. Pour activer l’imagerie sous-harmonique en mode d’affichage double, utilisez le bouton de l’écran tactile de contraste sous-harmonique pour activer le mode contraste.
Sélectionnez la modulation d’amplitude d’imagerie sous-harmonique sur la commande rotative. Effectuer une imagerie sous-harmonique à une fréquence d’émission de 2,5 mégahertz et obtenir les signaux reçus à 1,25 mégahertz. Confirmez la perméabilité de la porte et des veines hépatiques ainsi que la présence de microbulles, ce qui peut prendre jusqu’à une à deux minutes à partir du début de la perfusion.
Sélectionnez l’analyse de la courbe d’intensité temporelle sur l’écran tactile, suivie de F6 et K pour compenser les variations de profondeur et d’atténuation, pour activer le code d’optimisation automatisé SHAPE afin d’optimiser l’imagerie SHAPE. L’algorithme d’optimisation SHAPE acquerra des données sous-harmoniques pour chaque niveau de sortie acoustique. Une fois l’acquisition des données terminée, positionnez une région d’intérêt sur la veine du portail dans la fenêtre de l’échantillon de contraste.
Tracez les données sous-harmoniques moyennes dans la région en fonction de la sortie acoustique et ajustez une courbe logistique aux données. Sélectionnez ensuite le point d’inflexion de cette courbe comme puissance optimisée, car il a été démontré qu’il s’agit du point de la plus grande sensibilité SHAPE. Ajustez la puissance de sortie acoustique à la valeur du point d’inflexion pour maximiser la sensibilité du SHAPE et acquérez des données sous-harmoniques des microbulles en segments de cinq à 15 secondes pendant l’infusion de la suspension UCA.
Lors de l’imagerie pour diagnostiquer l’hypertension portale dans le foie, la clé est de visualiser les veines porte et hépatique à la même profondeur pour minimiser l’impact de l’atténuation. Après une amélioration de l’équilibre induite par l’UCA, l’algorithme d’optimisation doit être activé et une région d’intérêt dans la veine porte doit être sélectionnée pour produire des courbes de sélection d’amplitude sous-harmonique et de puissance de sortie. Dans ces images SHAPE de patients avec et sans hypertension portale cliniquement significative, la principale différence visuelle est le signal sous-harmonique marqué présent dans la veine hépatique chez le patient atteint d’hypertension qui est absent chez le patient sans hypertension.
Notez que certains patients présentent des signes cliniques et laboriels d’hypertension portale mais ont des valeurs HVPG normales ou nulles. Cela peut être attribué à un certain nombre de variations anatomiques et/ou vasculaires, entraînant un diagnostic incorrect de SHAPE. Cette technique est non invasive, sûre et précise.
Il permet d’acquérir des estimations de pression relative et absolue, ce qu’aucune autre technique d’imagerie ne peut faire actuellement.
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Aperçu
Cet article présente un protocole d'estimation non invasive de la pression utilisant l'imagerie ultrasonore subharmonique de microbulles de contraste. La technique est particulièrement bénéfique pour surveiller les pressions dans le foie, le cœur et pendant les traitements contre le cancer.
Composantes Clés de l'Étude
Domaine Scientifique
- Techniques d'imagerie non invasives
- Technologie ultrasonore
- Diagnostics médicaux
Contexte
- L'imagerie ultrasonore subharmonique est une approche novatrice pour la mesure de la pression.
- Les microbulles servent d'agents de contraste en imagerie ultrasonore.
- Cette méthode permet une surveillance en temps réel des pressions internes.
- Elle a des applications dans divers domaines médicaux, notamment la cardiologie et l'oncologie.
Objectif de l'Étude
- Développer une méthode non invasive pour estimer les pressions ambiantes.
- Améliorer les capacités de surveillance chez les patients atteints de maladies chroniques du foie.
- Fournir un protocole qui peut être reproduit dans des milieux cliniques.
Méthodes Utilisées
- Préparation d'agent de contraste ultrasonore en reconstituant les microbulles.
- Étalonnage du système d'imagerie pour des mesures de pression précises.
- Application de la technique chez des patients humains.
- Surveillance des pressions dans divers organes, en particulier le foie.
Principaux Résultats
- Des mesures non invasives de la pression ont été obtenues avec succès.
- La méthode a démontré sa fiabilité dans les applications cliniques.
- Une meilleure compréhension de la dynamique de la pression dans les maladies chroniques du foie.
- Potentiel d'applications plus larges dans d'autres affections médicales.
Conclusions
- Le protocole offre un outil précieux pour l'estimation non invasive de la pression.
- Il peut améliorer la surveillance des patients et les résultats du traitement.
- Des recherches plus approfondies pourraient étendre ses applications à différents domaines médicaux.
Foire Aux Questions
Executive Industry Relevance
Noninvasive, quantitative pressure estimation using subharmonic ultrasound imaging with microbubble contrast agents addresses a critical gap in translational research and preclinical model validation. SHAPE enables real-time, reproducible measurement of vascular pressures, supporting mechanistic de-risking and predictive confidence in disease-relevant systems such as portal hypertension. This capability enhances early discovery, target validation, and risk-adjusted portfolio advancement in biopharma R&D.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of hemodynamic hypotheses in disease models.
- Supports functional target validation by quantifying pressure changes in response to interventions.
- Facilitates mechanistic de-risking by providing quantitative, noninvasive readouts.
- Improves predictive confidence for vascular and hepatic disease targets.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, quantitative pressure measurements for assay development.
- Enables reproducible evaluation of compound effects on vascular pressures.
- Supports scalability and platform reuse across multiple preclinical models.
- Delivers reliable, real-time outputs for screening candidate interventions.
Translational & Preclinical Research
- Aligns pressure measurements with disease-relevant biomarkers in preclinical models.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation for vascular indications.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on quantitative endpoints.
- Provides mechanistic insight into intervention effects on portal hypertension.
Pipeline & Workflow Integration
SHAPE integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling hypothesis testing, quantitative readouts, and standardized analytics for vascular pressure endpoints.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven interrogation of vascular mechanisms and pressure modulation.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative pressure outputs for compound evaluation.
- Analytics: Provides subharmonic amplitude measurements and logistic curve-based optimization for robust data comparison.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical validation with disease-relevant pressure biomarkers.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, noninvasive platform for pressure estimation across multiple disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in vascular target validation.
- Operational Value: Standardizes pressure measurement workflows and enhances reproducibility.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of vascular and hepatic programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in ultrasound imaging and contrast agent handling.
- Needs access to subharmonic-capable ultrasound systems and analytical software.
- Demands cross-team standardization of imaging protocols and data analysis.
- May require adaptation for different anatomical sites or disease models.
- Diagnostic accuracy can be affected by anatomical or vascular variations in some subjects.
