방법 논문

문맥 고혈압 식별에 중점을 둔 초음파 영상을 사용한 조영 강화 저고조파 보조 압력 추정(SHAPE)

DOI:

10.3791/62050

⸱

2020년 12월 5일

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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

이 논문에서

요약

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주입된 조영제 미세 기포의 저고조파 초음파 영상을 활용하여 주변 압력을 비침습적으로 추정하기 위한 프로토콜(적절한 보정 후)은 만성 간 질환이 있는 인간 환자의 예와 함께 설명됩니다.

초록

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인체 내 압력의 비침습적이고 정확한 측정은 오랫동안 중요하지만 파악하기 어려운 임상 목표였습니다. 초음파 영상용 조영제는 가스로 채워진 캡슐화된 미세 기포(직경 < 10μm)로, 전체 혈관 구조를 가로지르고 신호를 최대 30dB까지 향상시킵니다. 이러한 미세 기포는 또한 저고조파(송신 주파수의 절반)에서 더 높은 고조파에 이르는 주파수에서 비선형 진동을 생성합니다. 저고조파 진폭은 주변 정수압과 반비례 선형 관계를 갖습니다. 여기에는 실시간 저고조파 보조 압력 추정(SHAPE)을 수행할 수 있는 초음파 시스템이 제시됩니다. 초음파 조영제를 주입하는 동안 음향 출력을 최적화하는 알고리즘이 활성화됩니다. 이 보정 후, 저고조파 미세 기포 신호(즉, SHAPE)는 압력 변화에 가장 높은 감도를 가지며 압력을 비침습적으로 정량화하는 데 사용할 수 있습니다. 간에서 문맥압항진증을 식별하기 위한 SHAPE 절차의 유용성이 여기에서 강조되지만 이 기술은 많은 임상 시나리오에 적용할 수 있습니다.

서론

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다양한 초음파 조영제(UCA)가 전 세계적으로 심장학(특히 좌심실 혼탁) 및 방사선학(특히 성인 및 소아 간 병변 특성화)에서 임상적으로 사용하도록 승인되었습니다. 1 초음파 이미징의 감도와 특이성은 전체 혈관 구조를 가로지르고 최대 30dB까지 신호를 향상시키는 UCA로 지질 또는 단백질 껍질로 캡슐화된 가스로 채워진 미세 기포(직경 < 10μm)의 정맥 주사(IV) 주입으로 향상될 수 있습니다. 1 이러한 UCA는 후방 산란 초음파 신호를 향상시킬 뿐만 아니라 충분한 음향 압력(> 200kPa)에서 비선형 발진기 역할도 합니다. 따라서 중요한 에너지 성분은 저고조파 및 고조파에서 초고조파 주파수에 이르는 수신된 에코에서 생성됩니다. 1,2 이러한 비선형 신호 성분은 조직 및 선형 버블 에코로부터 추출될 수 있고(예를 들어, 펄스 반전 사용), 송신 주파수의 절반(즉, f 0/2)에서 수신되는 서브고조파 이미징(SHI)과 같은 콘트라스트 특정 이미징 양식을 생성하는 데 사용될 수 있다. 3 우리 그룹은 SHI....

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프로토콜

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Thomas Jefferson University와 Hospital of the University of Pennsylvania의 기관 검토 위원회는 이 프로토콜을 승인했습니다. 이 프로토콜은 건강 보험 이동성 및 책임법(Health Insurance Portability and Accountability Act)을 준수합니다. 미국 식품의약국(FDA)은 이 프로토콜에 대해 연구용 신약 승인(IND # 124,465 to F. Forsberg)을 발행했습니다. GE 헬스케어(노르웨이 오슬로)는 본 연구에 사용된 UCA를 제공(Sonazoid; 표 1). Sonazoid는 미국 내 임상 적용에 대해 FDA의 승인을 받지 않았기 때문에 IND가 필요했습니다. FDA 승인1 을 받은 다른 UCA는 임상적으로 유용하다고 판단되는 경우 담당 의사의 재량에 따라 오프라벨로 사용할 수 있습니다.

참고: 전체 프로토콜 및 통계 분석 계획은 https:// clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02489045 에서 확인할 수 있습니다. 평가판 등록 번호: NCT # 02489045.

1. 과목 준비

  1. 피....

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결과

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모든 초음파 영상 검사와 마찬가지로 간 SHAPE에 대한 첫 번째 고려 사항은 대상 영역의 가능한 최상의 기본 그레이스케일 이미지를 얻고 (도플러 이미징 사용) 간내 문맥 정맥 션트 또는 기타 혈관 이상이 없는지 확인하는 것입니다. 문맥압항진증 진단을 위한 간 영상의 경우 핵심은 감쇠의 영향을 최소화하기 위해 문맥과 간정맥을 동일한 깊이로 시각화하는 것입니다(그림 1).

UCA 농도가 SHAPE 절차10,23에서 중요한 요소로 간주되지 않더라도 모든 변동성 원인을 최소화하기 위해 UCA를 주입하는 것이 좋습니다. UCA는 제조업체의 특정 지침에 따라 재구성 및 주입되어야 합니다(바람직하게는 20 또는 22 게이지 바늘(24)를 통해). 평형 향상에 도달하면 최적화 알고리즘이 활성화.......

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토론

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인체 내 압력의 비침습적이고 정확한 측정은 오랫동안 중요하지만 파악하기 어려운 임상 목표였습니다. 여기에 제시된 SHAPE 측정 프로토콜은 이 목표를 달성합니다. SHAPE 절차의 가장 중요한 구성 요소는 최적의 음향 출력에서 획득되지 않은 저조파 데이터가 정수압과 잘 상관되지 않기 때문에 최적화 알고리즘입니다. 17,22,23 Logiq 9 스캐너에 구현된 이 소프트웨어의 초기 버전은 S-곡선의 미분에 여러 피크를 표시하는 경향이 있어 올바른 출력 전력 선택이 어려웠습니다. 13,14 그러나 Logiq E10 스캐너의 향상된 동작 보정으로 이 문제가 다소 완화되었습니다.

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공개 사항

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Forsberg, Gupta, Wallace 및 Eisenbrey 박사는 SHAPE 기술에 대한 특허를 출원 중입니다. 월리스 박사는 GE의 직원입니다.

감사의 글

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이 작업은 W81XWH-08-1-0503 및 W81XWH-12-1-0066에 따른 미 육군 의료 연구 자료 사령부, AHA 보조금 번호 0655441U 및 15SDG25740015, NIH R21 HL081892, R21 HL130899, R21 HL089175, RC1 DK087365, R01 DK098526, R01 DK118964, R01 CA140338, R01 CA234428, Lantheus Medical Imaging 및 노르웨이 오슬로의 GE Healthcare에 의해 부분적으로 지원됩니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
2 mL 주사기Becton Dickinson309637Sonazoid
10 mL 식염수 충전 주사기Becton Dickinson306545IV 접근을 확인하기 위한 플러싱 라인에 사용
500 mL 식염수 백Baxter Healthcare Corp2131323Sonazoid
C1-6-D curvi-linear probleGE HealthcareH40472LT에 사용됩니다. 간 이미징
화학 보호 스파이크Codan USAC355소나조이드 재구성에 사용되는 화학 스파이크
Discofix C BlueB. Braun Medical Inc16494C3방향 스톱콕
Intrafix Safeset 180 cmB. Braun Medical Inc4063000주입 튜브
Logiq E10 초음파 스캐너GE HealthcareH4928US기존 초음파 영상뿐만 아니라 SHI 및 SHAPE
Luer lock 10 mL 주사기,Becton Dickinson300912Sonazoid
Medfusion 3500 주사기 펌프Smiths Medical3500-5000.18 mL / kg / hr에서 Sonazoid 주입에 사용
, Perfusor-leitung tubing 150 mmB. Braun Medical Inc8722960환자의 IV에 주사기를 연결할 수있는 연장 라인
SHI/SHAPE 소프트웨어GE HealthcareH4920CI조영제 특정 이미징 소프트웨어
Sigma Spectrum 주입 시스템Baxter Healthcare Corp35700BAX120mL/시간의 식염수를 동시 주입하는 데 사용되는 펌프
SonazoidGE Healthcare가스 충전 마이크로 버블 기반 초음파 조영제
멸균수, 2mLB. Braun Medical Inc소나조이드
초음파 젤Cardinal HealthUSG-250BT프로브와 환자
Venflon IV 캐뉼라 22GABecton Dickinson393202IV 접근을 위한 캐뉼라 바늘
, , 의 주입, , , 액세스 재구성에 사용 사이의 접촉에 사용

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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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재인쇄 및 허가

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