Wspomagane kontrastowo oszacowanie ciśnienia wspomaganego subharmonicznie (SHAPE) przy użyciu obrazowania ultrasonograficznego z naciskiem na identyfikację nadciśnienia wrotnego
December 5th, 2020
Protokół do nieinwazyjnego szacowania ciśnienia otoczenia za pomocą subharmonicznego obrazowania ultradźwiękowego mikropęcherzyków kontrastu (po odpowiedniej kalibracji) jest opisany przykładami od pacjentów z przewlekłą chorobą wątroby.
Technika ta jest przeznaczona do nieinwazyjnego pomiaru ciśnienia w ciele. Jest to szczególnie przydatne do monitorowania ciśnienia w sercu, do monitorowania leczenia nowotworów, a w tym konkretnym projekcie do pomiaru ciśnienia w wątrobie. Aby przygotować ultradźwiękowy środek kontrastowy, należy zdjąć nasadkę ochronną z portu strzykawki kolca do chemioterapii i użyć kolca do chemioterapii, aby przebić korek pierwszej z trzech fiolek ze środkiem.
Dodać dwa mililitry sterylnej wody do fiolki i natychmiast wstrząsać fiolką przez jedną minutę. Po uzyskaniu jednorodnego produktu należy pobrać produkt do strzykawki. Odtworzony ultradźwiękowy środek kontrastowy zawiera mikropęcherzyki w stężeniu ośmiu mikrolitrów na mililitr.
Po powtórzeniu rozpuszczenia dla pozostałych dwóch fiolek w ten sam sposób, należy użyć soli fizjologicznej do napełnienia probówek łączących i podłączyć probówki do trójdrożnego zaworu odcinającego. Podłączyć kran do rurki przedłużającej prowadzącej do kaniuli i podłączyć strzykawkę bezpośrednio do kranu. Następnie zamontować strzykawkę na pompie strzykawkowej na tym samym poziomie lub poniżej pacjenta.
Aby uzyskać początkowy zestaw obrazów ultrasonograficznych, włącz ultrasonograf i wybierz sondę krzywoliniową C1-6-D. Wybierz ustawienie wstępne dla brzucha w skanerze. Użyj podejścia subżebrowego i układu krzywoliniowego, aby uzyskać obrazy w skali szarości zarówno żył wrotnych, jak i wątrobowych w tej samej płaszczyźnie obrazowania i na podobnych głębokościach.
Zoptymalizuj obrazy w oparciu o dobrą praktykę kliniczną, zwracając uwagę na wybór obszaru żyły wątrobowej z dala od żyły głównej dolnej, aby uniknąć wpływu przepływu wstecznego. Po wstępnym obrazowaniu ultrasonograficznym otwórz kran i wlej roztwór soli fizjologicznej z szybkością 120 mililitrów na godzinę, jednocześnie doprowadzając kontrast z szybkością 0,024 mikrolitra na kilogram ciała na minutę. Aby aktywować obrazowanie subharmoniczne w trybie podwójnego wyświetlania, użyj przycisku panelu dotykowego kontrastu subharmonicznego, aby aktywować tryb kontrastu.
Wybierz modulację amplitudy obrazowania subharmonicznego na pokrętle. Wykonaj obrazowanie subharmoniczne na częstotliwości nadawania 2,5 megaherca i uzyskaj odbierane sygnały na częstotliwości 1,25 megaherca. Potwierdź drożność wrotnej i żył wątrobowych, a także obecność mikropęcherzyków, co może potrwać od jednej do dwóch minut od rozpoczęcia infuzji.
Wybierz analizę krzywej intensywności czasu na panelu dotykowym, a następnie F6 i K, aby skompensować różne głębokości i tłumienia, aby aktywować kod automatycznej optymalizacji SHAPE w celu optymalizacji obrazowania SHAPE. Algorytm optymalizacyjny SHAPE będzie zbierał dane subharmoniczne dla każdego poziomu wyjścia akustycznego. Po zakończeniu zbierania danych umieść obszar zainteresowania na żyle wrotnej w oknie próbki kontrastowej.
Wykreśl średnie dane subharmoniczne w regionie jako funkcję wyjścia akustycznego i dopasuj krzywą logistyczną do danych. Następnie wybierz punkt przegięcia tej krzywej jako zoptymalizowaną moc, ponieważ wykazano, że jest to punkt o największej czułości SHAPE. Dostosuj akustyczną moc wyjściową do wartości punktu przegięcia, aby zmaksymalizować czułość SHAPE i uzyskać dane subharmoniczne z mikropęcherzyków w segmentach od pięciu do 15 sekund podczas infuzji zawiesiny UCA.
Podczas obrazowania w celu zdiagnozowania nadciśnienia wrotnego w wątrobie kluczowe jest uwidocznienie zarówno żyły wrotnej, jak i wątrobowej na tej samej głębokości, aby zminimalizować wpływ osłabienia. Po wzmocnieniu równowagi indukowanej przez UCA należy aktywować algorytm optymalizacji i wybrać obszar zainteresowania w żyle wrotnej, aby wytworzyć krzywe wyboru amplitudy subharmonicznej i mocy wyjściowej. Na tych obrazach SHAPE od pacjentów z klinicznie istotnym nadciśnieniem wrotnym i bez niego, główną różnicą wizualną jest wyraźny sygnał subharmoniczny obecny w żyle wątrobowej u pacjenta z nadciśnieniem, który nie występuje u pacjenta bez nadciśnienia.
Należy zauważyć, że u niektórych pacjentów występują kliniczne i laboratoryjne objawy nadciśnienia wrotnego, ale wartości HVPG są normalne lub zerowe. Można to przypisać wielu różnicom anatomicznym i/lub naczyniowym, co skutkuje nieprawidłową diagnozą SHAPE. Ta technika jest nieinwazyjna, bezpieczna i dokładna.
Pozwala na uzyskanie oszacowań ciśnienia względnego i bezwzględnego, a jest to coś, czego nie może obecnie zrobić żadna inna technika obrazowania.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Ten artykuł przedstawia protokół nieinwazyjnej estymacji ciśnienia przy użyciu subharmonicznej obrazowania ultradźwiękowego mikrobąbelków kontrastowych. Technika ta jest szczególnie przydatna w monitorowaniu ciśnienia w wątrobie, sercu i podczas terapii nowotworowych.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Nieinwazyjne techniki obrazowania
- Technologia ultradźwiękowa
- Diagnostyka medyczna
Tło
- Subharmoniczne obrazowanie ultradźwiękowe to nowatorskie podejście do pomiaru ciśnienia.
- Mikrobąbelki służą jako środki kontrastowe w obrazowaniu ultradźwiękowym.
- Ta metoda umożliwia monitorowanie ciśnienia wewnętrznego w czasie rzeczywistym.
- Ma zastosowanie w różnych dziedzinach medycyny, w tym w kardiologii i onkologii.
Cel badania
- Opracowanie nieinwazyjnej metody estymacji ciśnienia otoczenia.
- Poprawa możliwości monitorowania u pacjentów z przewlekłymi chorobami wątroby.
- Dostarczenie protokołu, który można zastosować w warunkach klinicznych.
Zastosowane metody
- Przygotowanie kontrastu ultradźwiękowego poprzez odtworzenie mikrobąbelków.
- Kalibracja systemu obrazu dla dokładnych odczytów ciśnienia.
- Zastosowanie techniki u ludzkich pacjentów.
- Monitorowanie ciśnienia w różnych narządach, szczególnie w wątrobie.
Główne wyniki
- Uzyskano pomyślne nieinwazyjne pomiary ciśnienia.
- Metoda wykazała się niezawodnością w zastosowaniach klinicznych.
- Zwiększona wiedza na temat dynamiki ciśnienia w przewlekłych chorobach wątroby.
- Możliwość szerszych zastosowań w innych stanach medycznych.
Wnioski
- Protokół oferuje cenną metodę nieinwazyjnej estymacji ciśnienia.
- Może poprawić monitorowanie pacjentów i wyniki leczenia.
- Dalsze badania mogą rozszerzyć jego zastosowania w różnych dziedzinach medycyny.
Często zadawane pytania
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.
