Wspomagane kontrastowo oszacowanie ciśnienia wspomaganego subharmonicznie (SHAPE) przy użyciu obrazowania ultrasonograficznego z naciskiem na identyfikację nadciśnienia wrotnego
5 grudnia 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.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
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.
