Method Article

門脈圧亢進症の同定に着目した超音波画像を用いた造影補助圧力推定(SHAPE)

DOI:

10.3791/62050

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December 5th, 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 This Article

Summary

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注入された造影剤マイクロバブルのサブハーモニック超音波イメージング(適切なキャリブレーション後)を利用して周囲圧力を非侵襲的に推定するためのプロトコルが、慢性肝疾患のヒト患者の例とともに説明されています。

Abstract

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人体内の圧力を非侵襲的かつ正確に測定することは、長い間重要ではあるがとらえどころのない臨床目標でした。超音波イメージング用の造影剤は、血管系全体を横断し、信号を最大30dB増強するガス充填<カプセル化されたマイクロバブル(直径10μm)です。これらのマイクロバブルは、サブハーモニック(送信周波数の半分)から高調波までの周波数で非線形振動も生成します。サブハーモニック振幅は、周囲の静水圧と逆線形の関係にあります。ここでは、リアルタイムの低調波支援圧力推定(SHAPE)を実行できる超音波システムが提示されます。超音波造影剤の注入中に、音響出力を最適化するためのアルゴリズムが作動する。このキャリブレーションに続いて、サブハーモニックマイクロバブル信号(つまり、SHAPE)は、圧力変化に対して最も高い感度を持ち、圧力を非侵襲的に定量化するために使用できます。肝臓の門脈圧亢進症を特定するためのSHAPE手順の有用性はここで強調されていますが、この手法は多くの臨床シナリオに適用できます。

Introduction

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世界中の心臓病学(特に左心室混濁)および放射線学(特に成人および小児の肝病変の特性評価)における臨床使用のために、多くの異なる超音波造影剤(UCA)が承認されています。1超音波イメージングの感度と特異性は、血管系全体を通過し、信号を最大30dB増強するUCAとして脂質またはタンパク質の殻に封入されたガス充填マイクロバブル(直径10μm)<静脈内(IV)注入によって改善できます。1これらのUCAは、後方散乱超音波信号を強化するだけでなく、十分な音圧(> 200 kPa)で非線形発振器としても機能します。したがって、サブハーモニックおよびハーモニックから超高調波周波数の範囲の受信エコーで重要なエネルギー成分が生成されます。1,2これらの非線形信号成分は、組織および線形バブルエコーから抽出し(パルス反転などを使用して)、送信周波数の半分(つまり、f 0/2)で受信するサブハーモニックイメージング(SHI)などのコントラスト固有のイメージングモダリティを作成するために使用できます。3 私たちのグループは、ヒト臨床試験で、SHIがさまざまな腫瘍や組織に関連する新血管や細動脈の血流を検出できることを実証しています。

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Protocol

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トーマスジェファーソン大学とペンシルベニア大学病院の両方の治験審査委員会は、このプロトコルを承認しました。このプロトコルは、医療保険の相互運用性と説明責任に関する法律に準拠しています。米国食品医薬品局(FDA)は、このプロトコルの治験新薬承認(IND#124,465からF.フォースバーグ)を発行しました。GEヘルスケア(ノルウェー、オスロ)は、この研究で使用されたUCA(ソナゾイド; 表1)。ソナゾイドは、米国での臨床応用についてFDAによって承認されていないため、INDが必要でした。FDA承認1 を有する他のUCAは、潜在的に臨床的に有用であると考えられる場合、治療を行う医師の裁量で適応外使用することができる。

注:完全なプロトコルと統計分析計画は、https:// clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02489045 で入手できます。トライアル登録番号:NCT#02489045。

1.科目の準備

  1. 被験者の既知の薬物アレルギーまたは不耐性、特に使用されているUCAに対する既知のアレルギーを確認します。
  2. 心肺状態が不安定な被験者、または一般的に医学的に不安定な被験者を除外します。
  3. 被験者を仰臥位のストレッチャーに置きます。
  4. UCA注入の....

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Results

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すべての超音波画像検査と同様に、肝臓SHAPEの最初の考慮事項は、標的領域の可能な限り最良のベースライングレースケール画像を取得し、肝内門脈シャントまたは他の血管異常が存在しないことを(ドップラー画像を使用して)確認することです。門脈圧亢進症を診断するための肝画像の場合、門脈と肝静脈の両方を同じ深さで視覚化して、減弱の影響を最小限に抑えることが重要です(図1)。

UCA濃度はSHAPE手順10,23の重要な要素とは見なされていませんが、変動のすべての原因を最小限に抑えるためにUCAを注入することをお勧めします。UCAは、製造元の特定の指示に従って再構成し、注入する必要があります(できれば20または22ゲージの針24を介して)。平衡強化に達したら、最適化アルゴリズムをアクティブにし、門脈のROIを選択すると、図2

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Discussion

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人体内の圧力を非侵襲的かつ正確に測定することは、長い間重要ではあるがとらえどころのない臨床目標でした。ここで紹介するSHAPE測定のプロトコルは、この目標を達成します。SHAPE手順の最も重要なコンポーネントは最適化アルゴリズムであり、最適な音響出力で取得されないサブハーモニックデータは静水圧との相関が不十分であるためです。17,22,23 Logiq 9スキャナに実装されたこのソフトウェアの初期バージョンでは、Sカーブの導関数に複数のピークが表示される傾向があり(図2Bを参照)、正しい出力電力の選択が困難でした。13,14 ただし、Logiq E10スキャナーのモーション補正が改善されたことで、この問題はいくらか軽減されました。23

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Disclosures

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フォースバーグ博士、グプタ博士、ウォレス博士、アイゼンブリー博士は、SHAPE技術に関する特許を出願中です。ウォレス博士はGEの従業員です。

Acknowledgements

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この作業の一部は、W81XWH-08-1-0503およびW81XWH-12-1-0066に基づく米国陸軍医学研究材料司令部、AHA助成金番号0655441Uおよび15SDG25740015、ならびにNIH R21 HL081892、R21 HL130899、R21 HL089175、RC1 DK087365、R01 DK098526、R01 DK118964、R01 CA140338、R01 CA234428、およびGEヘルスケア(ノルウェー、オスロ)によってサポートされています。

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
2 mLシリンジベクトン・ディキンソン309637ソナゾイドの再構成に使用
10 mL生理食塩水充填シリンジベクトン・ディキンソン306545IVアクセスを確認するためのフラッシングラインに使用
500 mL生理食塩水バッグバクスター・ヘルスケア・コーポレーション2131323ソナゾイド
C1-6-DカーブリニアプロブルGEヘルスケアH40472LT肝臓イメージング
ケモプロテクト スパイクコーダン USAC355ソナゾイド
ディスコフィックス C ブルーB. ブラウン メディカルインク 16494C3ウェイ ストップコック
イントラフィックス セーフセット 180 cmB. ブラウン メディカル インク4063000輸液チューブ
Logiq E10 超音波スキャナーGE ヘルスケアH4928US従来の超音波イメージングだけでなく、SHIおよびSHAPE
にも使用 ルアーロック 10mLシリンジベクトン・ディキンソン300912ソナゾイドの注入用
Medfusion 3500シリンジポンプスミスメディカル3500-5000.18mL/kg/時のソナゾイドの注入に使用
パフューザー・レイトゥング・チューブ 150mmB.ブラウン・メディカル・インク8722960患者のIVへのシリンジ接続を可能にする延長ライン
SHI/SHAPEソフトウェアGEヘルスケアH4920CI造影剤特異的イメージングソフトウェア
シグマスペクトラム輸液システムバクスターヘルスケアコーポレーション35700BAXポンプ 生理食塩水を120mL/時間で共注入するために使用されるポンプ
ソナゾイGEヘルスケアガス充填マイクロバブルベースの超音波造影剤
滅菌水、2mLB.ブラウンメディカル株式会社ソナゾイド超音波ゲルの再構成に使用
カーディナルヘルスUSG-250BTプローブと患者との間の接触に使用
ベンフロンIVカニューレ 22GAベクトン・ディッキンソン393202IVアクセスを得るためのカニューレ針
との共注入に使用ド

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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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Subharmonic Aided PressurePortal HypertensionUltrasound ImagingContrast AgentsMicrobubble OscillationsSubharmonic ImagingHepatic VeinPortal VeinTime Intensity CurveAcoustic Output Optimization

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