Estimativa de Pressão Auxiliada Subharmônica com Contraste (SHAPE) Usando Imagem Ultrassonográfica com Foco na Identificação de Hipertensão Portal
5 de dezembro de 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.
