Estimativa de Pressão Auxiliada Subharmônica com Contraste (SHAPE) Usando Imagem Ultrassonográfica com Foco na Identificação de Hipertensão Portal
December 5th, 2020
Um protocolo para estimar pressões ambientais de forma não invasiva utilizando imagens ultrassonográficas subharmônicas de microbolhas de contraste infundidas (seguindo calibração apropriada) é descrito com exemplos de pacientes humanos com doença hepática crônica.
Esta técnica é projetada para medir pressões de forma não invasiva dentro do corpo. É particularmente útil para monitorar pressões no coração, para monitorar o tratamento de cânceres e, neste projeto específico, para medir pressões no fígado. Para preparar o agente de contraste de ultrassom, remova a tampa protetora da porta da seringa do pico de quimioterapia e use um pico de quimioterapia para perfurar a tampa do primeiro dos três frascos do agente.
Adicione dois mililitros de água estéril ao frasco e agite imediatamente o frasco por um minuto. Quando um produto homogêneo for obtido, retire o produto para a seringa. O agente de contraste de ultrassom reconstituído contém microbolhas na concentração de oito microlitros por mililitro.
Depois de repetir a reconstituição para os outros dois frascos da mesma maneira, use solução salina para encher os tubos de conexão e conecte os tubos a uma torneira de três vias. Conecte a torneira ao tubo de extensão que leva à cânula e conecte a seringa diretamente à torneira. Em seguida, monte a seringa em uma bomba de seringa no mesmo nível ou abaixo do paciente.
Para adquirir um conjunto inicial de imagens de ultrassom, ligue um scanner de ultrassom e selecione a sonda curvilínea C1-6-D. Selecione uma predefinição abdominal no scanner. Use uma abordagem subcostal e uma matriz curvilínea para adquirir imagens em tons de cinza das veias porta e hepática no mesmo plano de imagem e em profundidades semelhantes.
Otimize as imagens com base na boa prática clínica, tendo o cuidado de selecionar a região da veia hepática afastada da veia cava inferior para evitar a influência do fluxo retrógrado. Após a imagem de ultrassom inicial, abra a torneira e infunda a solução salina a uma taxa de 120 mililitros por hora enquanto co-infunde o contraste a uma taxa de 0,024 microlitros por quilograma de taxa corporal por minuto. Para ativar a imagem sub-harmônica no modo de exibição dupla, use o botão do painel de toque de contraste sub-harmônico para ativar o modo de contraste.
Selecione a modulação de amplitude de imagem sub-harmônica no controle rotativo. Realize imagens sub-harmônicas a uma frequência de transmissão de 2,5 megahertz e obtenha os sinais recebidos a 1,25 megahertz. Confirme a permeabilidade das veias portal e hepática, bem como a presença de microbolhas, que podem levar de um a dois minutos desde o início da infusão.
Selecione a análise da curva de intensidade de tempo no painel de toque seguida por F6 e K para compensar profundidades e atenuações variáveis para ativar o código de otimização automatizado SHAPE para otimizar a imagem SHAPE. O algoritmo de otimização SHAPE adquirirá dados sub-harmônicos para cada nível de saída acústica. Quando a aquisição dos dados estiver concluída, posicione uma região de interesse na veia porta na janela de amostra de contraste.
Plote os dados sub-harmônicos médios dentro da região em função da saída acústica e ajuste uma curva logística aos dados. Em seguida, selecione o ponto de inflexão desta curva como a potência otimizada, pois este demonstrou ser o ponto de maior sensibilidade SHAPE. Ajuste a potência de saída acústica para o valor do ponto de inflexão para maximizar a sensibilidade do SHAPE e adquirir dados sub-harmônicos das microbolhas em segmentos de cinco a 15 segundos durante a infusão da suspensão UCA.
Ao fazer exames de imagem para diagnosticar hipertensão portal no fígado, a chave é visualizar as veias porta e hepática na mesma profundidade para minimizar o impacto da atenuação. Após um aumento do equilíbrio induzido pela UCA, o algoritmo de otimização deve ser ativado e uma região de interesse na veia porta deve ser selecionada para produzir curvas de seleção de amplitude sub-harmônica e potência de saída. Nessas imagens SHAPE de pacientes com e sem hipertensão portal clinicamente significativa, a principal diferença visual é o sinal sub-harmônico acentuado presente na veia hepática no paciente com hipertensão que está ausente no paciente sem hipertensão.
Observe que alguns pacientes apresentam sinais clínicos e laboratoriais de hipertensão portal, mas apresentam valores de GPAV normais ou zero. Isso pode ser atribuído a uma série de variações anatômicas e/ou vasculares, resultando em um diagnóstico incorreto do SHAPE. Esta técnica é não invasiva, segura e precisa.
Ele permite a aquisição de estimativas de pressão relativa e absoluta, e é algo que nenhuma outra técnica de imagem pode fazer atualmente.
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Visão Geral
Este artigo apresenta um protocolo para estimativa de pressão não invasiva usando imagem de ultrassom subarmônico de microbolhas de contraste. A técnica é particularmente benéfica para monitorar pressões no fígado, coração e durante tratamentos de câncer.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Técnicas de imagem não invasivas
- Tecnologia de ultrassom
- Diagnósticos médicos
Fundo
- A imagem de ultrassom subarmônico é uma abordagem inovadora para medição de pressão.
- Microbolhas servem como agentes de contraste na imagem por ultrassom.
- Este método permite o monitoramento em tempo real das pressões internas.
- Tem aplicações em vários campos médicos, incluindo cardiologia e oncologia.
Propósito do Estudo
- Desenvolver um método não invasivo para estimar pressões ambientais.
- Aprimorar as capacidades de monitoramento em pacientes com doença hepática crônica.
- Fornecer um protocolo que possa ser replicado em ambientes clínicos.
Métodos Utilizados
- Preparação do agente de contraste de ultrassom pela reconstituição de microbolhas.
- Calibração do sistema de imagem para leituras de pressão precisas.
- Aplicação da técnica em pacientes humanos.
- Monitoramento de pressões em vários órgãos, particularmente no fígado.
Principais Resultados
- Foram obtidas medições de pressão não invasivas bem-sucedidas.
- O método demonstrou confiabilidade em aplicações clínicas.
- Melhor compreensão da dinâmica de pressão na doença hepática crônica.
- Potencial para aplicações mais amplas em outras condições médicas.
Conclusões
- O protocolo oferece uma ferramenta valiosa para estimativa de pressão não invasiva.
- Pode melhorar o monitoramento do paciente e os resultados do tratamento.
- Pesquisas adicionais podem expandir suas aplicações em diferentes campos médicos.
Perguntas Frequentes
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.
