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Bioengineering

Stima della pressione subarmonica assistita da contrasto (SHAPE) utilizzando l'imaging a ultrasuoni con particolare attenzione all'identificazione dell'ipertensione portale

Published: December 5, 2020 doi: 10.3791/62050

Summary

Un protocollo per la stima non invasiva delle pressioni ambientali utilizzando l'imaging ecografico subarmonico di microbolle di contrasto infuse (dopo appropriata calibrazione) è descritto con esempi di pazienti umani con malattia epatica cronica.

Abstract

La misurazione non invasiva e accurata delle pressioni all'interno del corpo umano è stata a lungo un obiettivo clinico importante ma elusivo. Gli agenti di contrasto per l'imaging a ultrasuoni sono microbolle incapsulate con gas (diametro < 10 μm) che attraversano l'intera vascolarizzazione e migliorano i segnali fino a 30 dB. Queste microbolle producono anche oscillazioni non lineari a frequenze che vanno dalla subarmonica (metà della frequenza di trasmissione) alle armoniche superiori. L'ampiezza subarmonica ha una relazione lineare inversa con la pressione idrostatica ambiente. Qui viene presentato un sistema a ultrasuoni in grado di eseguire in tempo reale, la stima della pressione subarmonica assistita (SHAPE). Durante l'infusione di mezzo di contrasto ad ultrasuoni, viene attivato un algoritmo per l'ottimizzazione delle uscite acustiche. A seguito di questa calibrazione, i segnali a microbolle subarmoniche (cioè SHAPE) hanno la massima sensibilità alle variazioni di pressione e possono essere utilizzati per quantificare la pressione in modo non invasivo. L'utilità della procedura SHAPE per identificare l'ipertensione portale nel fegato è l'enfasi qui, ma la tecnica ha applicabilità in molti scenari clinici.

Introduction

Un certo numero di diversi agenti di contrasto ecografici (UCA) sono approvati per l'uso clinico in cardiologia (in particolare opacizzazione ventricolare sinistra) e radiologia (in particolare caratterizzazione delle lesioni epatiche adulte e pediatriche) in tutto il mondo. 1 La sensibilità e la specificità dell'ecografia possono essere migliorate mediante iniezione endovenosa (IV) di microbolle riempite di gas (diametro < 10 μm) incapsulate da un guscio lipidico o proteico come UCA che attraversano l'intera vascolarizzazione e potenziano i segnali fino a 30 dB. 1 Questi UCA non solo potenziano i segnali ultrasonici retrodiffusi, ma a pressioni acustiche sufficienti (> 200 kPa) fungono anche da oscillatori non lineari. Quindi, significative componenti energetiche saranno prodotte negli echi ricevuti che vanno dalle frequenze subarmoniche e armoniche a quelle ultraarmoniche. 1,2 Questi componenti del segnale non lineare possono essere estratti da echi di bolle tissutali e lineari (ad esempio, utilizzando l'inversione di impulso) e utilizzati per creare modalità di imaging specifiche per contrasto come l'imaging subarmonico (SHI), che riceve a metà della frequenza di trasmissione (cioè a f 0/2). 3 Il nostro gruppo ha dimostrato in studi clinici sull'uomo che SHI può rilevare il flusso sanguigno nei neovasi e nelle arteriole associate a una varietà di tumori e tessuti. 4,5,6,7,8,9

Abbiamo sostenuto l'uso di UCA non come traccianti vascolari, ma come sensori per la stima non invasiva della pressione nel sistema circolatorio monitorando le variazioni di ampiezza delle bolle di contrasto subarmoniche. 10 Questa tecnica innovativa, chiamata stima della pressione assistita da subarmoniche (SHAPE), si basa sulla correlazione lineare inversa tra l'ampiezza dei segnali subarmonici e la pressione idrostatica (fino a 186 mmHg) misurata per la maggior parte degli UCA commerciali in vitro (r2 > 0,90) come riassunto nella Tabella 1. 10,11 Tuttavia, va notato che non tutti gli UCA mostrano questo comportamento. In particolare, è stato dimostrato che i segnali subarmonici provenienti dall'UCA SonoVue (noto come Lumason negli Stati Uniti) inizialmente aumentano con aumenti di pressione idrostatica, seguiti da un plateau e una fase decrescente. 12 Tuttavia, SHAPE offre la possibilità di consentire di ottenere in modo non invasivo gradienti di pressione nel cuore e in tutto il sistema cardiovascolare e la pressione del liquido interstiziale nei tumori. 13,14,15,16,17 Recentemente, abbiamo implementato una versione in tempo reale dell'algoritmo SHAPE su uno scanner a ultrasuoni commerciale e abbiamo fornito la prova del concetto che SHAPE può fornire stime della pressione in vivo con errori inferiori a 3 mmHg nei ventricoli sinistro e destro dei pazienti. 16,17

La maggior parte dell'esperienza con SHAPE fino ad oggi è stata per la diagnosi di ipertensione portale con più di 220 soggetti arruolati e i risultati iniziali confermati in uno studio multicentrico. 13,14 L'ipertensione portale è definita come un aumento del gradiente di pressione tra la vena porta e le vene epatiche o la vena cava inferiore superiore a 5 mmHg, mentre l'ipertensione portale clinicamente significativa (CSPH) richiede un gradiente o equivalente, un gradiente di pressione venosa epatica (HVPG) ≥ 10 mmHg. 18 Il CSPH è associato ad un aumentato rischio di varici gastroesofagee, ascite, scompenso epatico, scompenso post-operatorio e carcinoma epatocellulare. 18,19 I pazienti che sviluppano ascite hanno una mortalità a tre anni del 50% e quelli che sviluppano un'infezione spontanea del liquido dell'ascite portano una mortalità del 70% a un anno. I pazienti con cirrosi hanno un'incidenza annuale del 5-10% di formazione variceale gastroesofagea e un'incidenza annuale del 4-15% di sanguinamento; Ogni episodio di sanguinamento comporta fino al 20% di rischio di morte. 18,19

Questo manoscritto descrive come condurre uno studio SHAPE utilizzando apparecchiature disponibili in commercio e UCA con particolare attenzione all'identificazione dell'ipertensione portale nel fegato dei pazienti. La procedura di calibrazione critica necessaria per ottenere la massima sensibilità alla stima delle variazioni di pressione è spiegata in dettaglio.

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Protocol

I comitati di revisione istituzionale della Thomas Jefferson University e dell'Ospedale dell'Università della Pennsylvania hanno approvato questo protocollo. Il protocollo è conforme all'Health Insurance Portability and Accountability Act. La Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti ha rilasciato un'approvazione per un nuovo farmaco sperimentale (IND # 124.465 a F. Forsberg) per questo protocollo. GE Healthcare (Oslo, Norvegia) ha fornito l'UCA utilizzato in questa ricerca (Sonazoid; Tabella 1). Il sonazoide non è approvato dalla FDA per alcuna applicazione clinica negli Stati Uniti, motivo per cui era necessario un IND. Altri UCA con approvazione FDA1 possono essere utilizzati off-label a discrezione del medico curante se ritenuti potenzialmente clinicamente utili.

NOTA: Il protocollo completo e il piano di analisi statistica sono disponibili all'indirizzo https:// clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02489045. Numero di registrazione della versione di prova: NCT # 02489045.

1. Preparazione del soggetto

  1. Rivedere le allergie o le intolleranze ai farmaci note del soggetto, in particolare qualsiasi allergia nota all'UCA utilizzata.
  2. Escludere i soggetti con condizioni cardiopolmonari instabili o che sono generalmente instabili dal punto di vista medico.
  3. Mettere il soggetto su una barella in posizione supina.
  4. Posizionare una cannula di calibro 18 - 22 in una vena del braccio destro o sinistro del soggetto per l'infusione di UCA.
  5. Assicurarsi che i servizi di emergenza (ad esempio, un carrello per incidenti) siano disponibili all'interno dell'ospedale in caso di reazioni avverse acute.
    NOTA: GLI UCA sono molto sicuri con gravi reazioni di tipo anafilattoide riportate ad un tasso inferiore allo 0,01%. 20

2. Preparazione UCA (specifica per Sonazoid)

  1. Preparare tre (3) flaconcini con 48 μL di microbolle (6 ml) per ciascun soggetto riassumendo secondo le istruzioni del produttore. L'UCA viene fornito come polvere secca entro flaconcini sigillati da 10 ml. Lo spazio di testa dei flaconcini contiene perfluorobutano.
    1. Perforare il tappo del flaconcino di UCA con un chemiospike.
    2. Rimuovere il cappuccio protettivo dalla porta della siringa del chemospike e aggiungere 2 ml di acqua sterile.
    3. Con la siringa che rimane attaccata al chemiospike, agitare immediatamente il prodotto per 1 minuto per garantire un prodotto omogeneo.
    4. Aspirare il prodotto nella siringa e reiniettare nuovamente il prodotto nel flaconcino. Questo per evitare la diluizione del prodotto a causa del volume dello spazio morto nel chemiospike.
    5. Rimuovere la siringa dalla porta della siringa e ricollegare il cappuccio protettivo. La concentrazione dell'UCA ricostituito è di 8 μL di microbolle/ml.
    6. Ripetere la procedura di ricostituzione per gli altri 2 flaconcini.
  2. Utilizzare soluzione salina (soluzione allo 0,9% di NaCl) per riempire i tubi di collegamento prima di essere collegati a un rubinetto di arresto a 3 vie. Il rubinetto di arresto sarà quindi collegato al tubo di prolunga che conduce alla cannula.
  3. Aspirare tutti e tre (3) i flaconcini di UCA sospesi in una siringa da 10 mL, inserirla in una pompa a siringa allo stesso livello o sotto il paziente e collegarla direttamente al rubinetto.
  4. Dopo l'ecografia iniziale e dopo l'apertura del rubinetto, infondere la soluzione di NaCl ad una velocità di 120 ml/ora e co-infondere Sonazoid ad una velocità di 0,024 μL per kg di peso corporeo al minuto (velocità di infusione in sospensione di 0,18 ml/kg/ora).
    NOTA: Questa velocità di infusione è stata selezionata sulla base delle precedenti esperienze del nostro gruppo con infusione di Sonazoid in soggetti con ipertensione portale sottoposti a SHAPE13,14,21. L'esatta procedura di risospensione e il metodo di infusione variano a seconda dell'UCA utilizzato.

3. Ecografia iniziale

  1. Accendere uno scanner a ultrasuoni (ad esempio, Logiq E10, versione R2) e selezionare la sonda curvilinea C1-6-D.
  2. Selezionare un preset addominale sullo scanner a ultrasuoni e utilizzare un array curvi-lineare (in genere con una larghezza di banda di 1-6 o 2-8 MHz) per acquisire immagini in scala di grigi sia del portale che di una vena epatica nello stesso piano di imaging e a profondità simili (Figura 1). Questo è generalmente meglio ottenuto attraverso un approccio subcostiero.
  3. Ottimizzare le immagini in base alla buona pratica clinica e fare attenzione a selezionare la regione della vena epatica lontano dalla vena cava inferiore per evitare l'influenza del flusso retrogrado.

4. Imaging SHI e SHAPE

  1. Attivare la modalità di imaging del contrasto SHI in modalità dual display (ad esempio, eseguendo contemporaneamente la modalità B e SHI in tempo reale) utilizzando il pulsante del pannello a sfioramento Contrasto subarmonico e attivare la modalità Contrasto. Quindi selezionare SUBH-AM sul comando rotante.
    1. Eseguire SHI a una frequenza di trasmissione di 2,5 MHz e ottenere i segnali ricevuti a 1,25 MHz.
    2. Utilizzare il pulse-shaping per massimizzare la generazione di segnali di microbolle subarmoniche, come un'onda quadra filtrata binomiale a finestra gaussiana con Sonazoid,21 ma questo dipende dallo scanner e dall'UCA. 17
      NOTA: la scelta della frequenza di imaging e della forma dell'impulso potrebbe non essere disponibile per gli utenti finali.
  2. Confermare la pervietà del portale e della vena epatica, nonché la presenza di microbolle, che possono richiedere fino a 1-2 minuti dall'inizio dell'infusione.
  3. Attivare il codice di ottimizzazione automatizzata SHAPE per ottimizzare SHAPE compensando la profondità e l'attenuazione variabili. 22,23 Selezionare Analisi TIC sul pannello a sfioramento seguito da F6 e quindi dal pulsante k.
  4. L'algoritmo di ottimizzazione SHAPE acquisirà dati subarmonici per ogni livello di uscita acustica. Una volta completata l'acquisizione dei dati, posizionare un ROI sulla vena porta nella finestra del campione di contrasto (in alto a sinistra nella schermata Analisi TIC).
    1. Tracciare i dati subarmonici medi all'interno del ROI in funzione della resa acustica e adattare una curva logistica ai dati. Selezionare il punto di flesso di questa curva (o piuttosto il picco nella curva di derivata mostrata sotto) come potenza ottimizzata, poiché questo è stato dimostrato essere il punto di maggiore sensibilità SHAPE. 22,23 Una di queste curve è mostrata nella figura 2.
  5. Regolare la potenza di uscita acustica al valore identificato al punto 4.4.1, che garantirà la massima variazione delle ampiezze subarmoniche in funzione della pressione ambiente (cioè massimizzando la sensibilità di SHAPE).
  6. Acquisire dati subarmonici dalle microbolle (cioè SHAPE) in segmenti di 5-15 s durante l'infusione della sospensione UCA (Figura 3).

5. Trattamento dei dati SHAPE

  1. Una volta acquisito il cine-loop SHI ottimizzato (passo 5.6) selezionare "Analisi TIC" sul pannello a sfioramento.
    1. Assicurati che "Motion Tracking" sia attivato sul pannello a sfioramento, che regola la posizione del ROI per ogni fotogramma per compensare qualsiasi respiro o altro movimento.
    2. Assicuratevi che dB sia selezionato come unità per l'asse Y sulle tracce nella finestra di analisi.
  2. Nella finestra del campione di contrasto (in alto a sinistra sullo schermo) selezionare ROI identici (le regioni ellittiche sono predefinite) all'interno delle vene epatiche e porta. Nella finestra di analisi (a destra) il segnale subarmonico (in dB) all'interno di ciascun recipiente viene mediato su tutti i frame in una larghezza di banda di 0,5 MHz intorno a 1,25 MHz.
  3. Calcolare il gradiente finale SHAPE (in dB) come differenza nel segnale subarmonico medio tra il ROI della vena epatica e quella della vena porta. Sulla base degli studi attuali, il punto operativo ottimale per identificare il CSPH è -0,11 dB e l'equazione di regressione lineare è HVPG = 0,81 x SHAPE + 9,43. 14 È importante notare che questo limite e questa equazione dipendono sia dallo scanner che dall'UCA.

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Representative Results

Come per tutti gli esami ecografici, la prima considerazione per la SHAPE epatica è quella di ottenere le migliori immagini possibili in scala di grigi di base della regione bersaglio e di garantire (utilizzando l'imaging Doppler) che non siano presenti shunt venosi portale intraepatici o altre anomalie vascolari. Nel caso dell'imaging epatico per la diagnosi di ipertensione portale, la chiave è visualizzare sia la vena porta che una vena epatica alla stessa profondità per ridurre al minimo l'impatto dell'attenuazione (Figura 1).

Anche se la concentrazione di UCA non è considerata un fattore critico nelle procedure SHAPE10,23, si raccomanda comunque di infondere l'UCA per ridurre al minimo tutte le fonti di variabilità. L'UCA deve essere ricostituito e infuso (preferibilmente attraverso un ago 24 calibro 20 o 22) secondo le istruzioni specifiche del produttore. Una volta raggiunto il miglioramento dell'equilibrio, è necessario attivare l'algoritmo di ottimizzazione e selezionare un ROI nella vena porta, che produrrà curve come quelle mostrate in Figura 2. Una volta selezionata la potenza di uscita acustica ottimale, è possibile acquisire dati SHI calibrati (cioè SHAPE).

Esempi di immagini SHAPE in soggetti con e senza CSPH sono presentati nella Figura 3. La principale differenza visiva è il marcato segnale subarmonico presente nella vena epatica nel soggetto con CSPH (Figura 3B) e assente nell'altro caso (Figura 3A). Le stime quantitative della pressione relativa possono essere calcolate dalla differenza tra i segnali subarmonici medi dei ROI posti nelle vene epatiche e porta (cioè il gradiente SHAPE). Tuttavia, in circa il 10% dei casi studiati finora, il segnale subarmonico era troppo vicino al rumore di fondo dello scanner e doveva essere scartato. Ciò potrebbe essere dovuto a un miglioramento del contrasto inadeguato. Inoltre, ci sono pazienti che presentano segni clinici e laboratoriali di ipertensione portale, ma che hanno valori HVPG normali o nulli. Ciò può essere attribuito a una serie di variazioni anatomiche e/o vascolari, come un soggetto con una fistola tra la vena portale e la vena epatica che non porta a nessuna differenza tra la pressione libera e quella incuneata e, quindi, a una diagnosi errata di SHAPE (Figura 4).

Abbiamo condotto uno studio pilota first-in-humans, di SHAPE in 45 pazienti sottoposti a biopsia epatica transgiugulare (fornendo misurazioni HVPG come standard di riferimento), che ha mostrato gradienti SHAPE significativamente più elevati tra il portale e le vene epatiche nei soggetti con CSPH (cioè un HVPG ≥ 10 mmHg) rispetto a quelli con HVPG più bassi (1,37 ± 0,59 dB vs. -1,68 ± 0,27 dB, p < 0,001). 13

Recentemente, abbiamo ampliato il concetto di utilizzo di SHAPE per la stima della pressione del portale in un ampio studio clinico multicentrico. I risultati di 178 soggetti in due siti utilizzando sistemi Logiq 9 modificati hanno stabilito l'utilità di SHAPE per diagnosticare il CSPH con una sensibilità del 91% (intervallo di confidenza al 95%: 88-93%) e una specificità dell'82% (intervallo di confidenza al 95%: 75-85%). 14 L'accuratezza complessiva era del 95% per la diagnosi di soggetti con CSPH (intervallo di confidenza al 95% (CI): 89-99%) e questi soggetti avevano un gradiente SHAPE più elevato rispetto ai partecipanti con HVPG più bassi (0,27 ± 2,13 dB vs -5,34 ± 3,29 dB; p < 0,001) indicando che SHAPE può effettivamente essere uno strumento utile per la diagnosi di ipertensione portale14. Allo stesso modo, la sensibilità e la specificità per diagnosticare tutti i soggetti con ipertensione portale (cioè HVPG ≥ 5 mmHg) erano rispettivamente del 71% e dell'80%.

Figure 1
Figura 1: Esempio di immagine del fegato in scala di grigi per l'inizio di SHAPE. Le frecce indicano la vena porta (PV) e una vena epatica (HV). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Curva di calibrazione per l'ottimizzazione di SHAPE. (A) Ampiezza subarmonica (in dB) in funzione della potenza di uscita acustica (in %) che mostra il comportamento caratteristico della curva a S. (B) La derivata della curva S per la selezione della potenza di uscita (la freccia indica il picco selezionato e, quindi, la potenza). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Dual Imaging con B-mode (bianco e nero) e imaging subarmonico (oro) rispettivamente a sinistra e a destra, di ciascuna immagine. (A) Un paziente con valori normali di HVPG (3 mmHg) con un segnale subarmonico luminoso dalla vena porta (PV) e un segnale inadeguato dalla vena epatica (HV). (B) Un paziente con CSPH e un HVPG di 15 mmHg che mostra notevoli segnali subarmonici sia nelle vene portale che in quelle epatiche. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Studio SHAPE infruttuoso in soggetti con fistola tra le vene epatiche. Questa variazione anatomica ha portato ad un HVPG di 0 mmHg anche se le pressioni del gradiente (indicate come pressioni libere e incuneate 18,19) erano entrambe di 39 mmHg (cioè una differenza di 0 mmHg), mentre il gradiente SHAPE era di -15,33 dB. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

UCA Fabbricante Riduzione del segnale subarmonico (dB) Regressione lineare (r2)
Definizione Lantheus Medical Imaging, N Billerica, MA, USA 11,0 ± 0,3 0.98
Levovista Schering AG, Berlino, Germania 9,6 ± 0,2 0.98
Lumason aka SonoVue Bracco, Milano, Italia 1,0 ± 1,3 0.20
Ottison GE Healthcare, Princeton, NJ, Stati Uniti 10,1 ± 0,2 0.97
Sonazoide GE Healthcare, Oslo, Norvegia 13,3 ± 0,2 0.99

Tabella 1: Risposta subarmonica (e correlazione) degli UCA commerciali ad un aumento di pressione di circa 185 mmHg.

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Discussion

La misurazione non invasiva e accurata delle pressioni all'interno del corpo umano è stata a lungo un obiettivo clinico importante ma elusivo. Il protocollo per le misure SHAPE qui presentato raggiunge questo obiettivo. La componente più critica della procedura SHAPE è l'algoritmo di ottimizzazione, poiché i dati subarmonici non acquisiti alla potenza acustica ottimale saranno scarsamente correlati con le pressioni idrostatiche. 17,22,23 La versione iniziale di questo software implementata su uno scanner Logiq 9 era soggetta a visualizzare picchi multipli nella derivata della curva S (cfr., Figura 2B), rendendo difficile la corretta selezione della potenza di uscita. 13,14 Tuttavia, con la correzione del movimento migliorata sullo scanner Logiq E10, questo problema è stato in qualche modo attenuato. 23 Inoltre, l'algoritmo SHAPE, come attualmente attuato, presenta un tasso di guasto di circa il 10%, in cui il rapporto segnale/rumore subarmonico è troppo basso per poter calcolare stime attendibili della pressione. 14 Non sono state identificate differenze di età, indice di massa corporea, profondità di imaging o stato epatico tra soggetti con studi SHAPE di successo e con studi SHAPE falliti.

In questo protocollo l'UCA evidenziato per SHAPE era Sonazoid, ma è possibile utilizzare un certo numero di UCA commerciali (cfr. tabella 1). 11,13,14,15,16 La configurazione dell'infusione e la concentrazione di microbolle richieste per ogni dato UCA utilizzato con SHAPE devono essere aggiustate in base alle raccomandazioni del produttore specifico.

Sebbene questo non sia in genere un parametro accessibile dall'utente, l'utilizzo del pulse-shaping per massimizzare la generazione di segnali di microbolle subarmoniche è importante per una procedura SHAPE di successo. Per la famiglia di scanner Logiq, un'onda quadra filtrata binomiale a finestra gaussiana con Sonazoid appare ottimale21, ma questo dipende dallo scanner e dall'UCA. 17 Per lo scanner SonixTABLET di BK Ultrasound è possibile utilizzare sia un'onda quadra che un impulso chirp (con diversi UCA). 17 Oltre ai sistemi summenzionati, gli unici altri ecografi commerciali attualmente disponibili presso la SHI e, quindi, la SHAPE sono della MindRay.

Questo protocollo si è concentrato sull'identificazione dell'ipertensione portale nei pazienti con malattia epatica cronica come applicazione clinica. Uno dei motivi principali è che le tecniche non invasive esistenti, come l'uso di TC, risonanza magnetica o ecografia, sono indirette e qualitative e i risultati sono stati piuttosto contrastanti. 19 Le misure ecografiche non invasive come l'elastografia per la rigidità epatica sono tecniche quantitative in grado di identificare i pazienti ad alto rischio di CSPH; soprattutto se combinato con la misurazione delle dimensioni della milza e della conta piastrinica. Sono state riportate precisioni del 90-94% per la diagnosi iniziale di CSPH, ma questi metodi non sono sufficientemente precisi da consentire di tracciare le riduzioni terapeutiche dell'HVPG. 19 Il miglioramento dei sistemi di punteggio clinico, la normalizzazione dei test sierici di funzionalità epatica o la riduzione dell'ascite e delle varici indicano qualitativamente un miglioramento dell'ipertensione portale. 18 Tuttavia, a differenza della SHAPE, nessuna di queste misure fornisce una misura quantitativa della pressione del portale. Di conseguenza, l'unico metodo clinicamente accettato per quantificare le pressioni portale è attraverso l'HVPG misurato tramite un catetere a pressione invasivo.

Allo stesso modo, l'algoritmo SHAPE può fornire stime della pressione cardiaca con errori inferiori a 3 mmHg nei pazienti. 16 In cardiologia non esistono alternative quantitative e non invasive alla SHAPE. Questa è comunque un'applicazione impegnativa, poiché sono necessarie stime assolute della pressione in tempo reale. 16,17 Indagini su 3D SHAPE per il monitoraggio della pressione del liquido interstiziale come misura della risposta dei tumori al seno alla terapia neoadiuvante hanno dimostrato che al 10% di completamento della terapia (cioè dopo un ciclo di chemioterapia) il gradiente SHAPE tra il tumore e il tessuto normale circostante può differenziare i responder dai responder parziali/non responder (3,23 ± 1,41 dB vs. -0,88 ± 1,46 dB; p = 0,001). 15 Altre aree cliniche, come la stima non invasiva delle pressioni nella vescica o nel cervello, sono perseguite da ricercatori di tutto il mondo che dimostrano l'ampia applicabilità della tecnica SHAPE.

In sintesi, questo protocollo SHAPE combina UCA disponibili in commercio, uno scanner a ultrasuoni e SHI calibrato per fornire stime quantitative della pressione in tempo reale e non invasive, soddisfacendo così un'esigenza clinica significativa e finora insoddisfatta.

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Disclosures

Forsberg, Gupta, Wallace e Eisenbrey hanno un brevetto in corso sulla tecnologia SHAPE. Il Dr. Wallace è un dipendente di GE.

Acknowledgments

Questo lavoro è supportato in parte dal Comando del materiale di ricerca medica dell'esercito degli Stati Uniti sotto W81XWH-08-1-0503 e W81XWH-12-1-0066, dalle sovvenzioni AHA n. 0655441U e 15SDG25740015 e da NIH R21 HL081892, R21 HL130899, R21 HL089175, RC1 DK087365, R01 DK098526, R01 DK118964, R01 CA140338, R01 CA234428, da Lantheus Medical Imaging e da GE Healthcare, Oslo, Norvegia.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2 mL syringe Becton Dickinson 309637 Used for reconstituting Sonazoid
10 mL saline-filled syringe Becton Dickinson 306545 Used for flushing line to verify IV access
500 mL saline bag Baxter Healthcare Corp 2131323 Used for co-infusion with Sonazoid
C1-6-D curvi-linear proble GE Healthcare H40472LT Used for liver imaging
Chemoprotect Spike Codan USA C355 Chemospike used for reconstituting Sonazoid
Discofix C Blue B. Braun Medical Inc 16494C 3-way stopcock
Intrafix Safeset 180 cm B. Braun Medical Inc 4063000 Infusion tubing
Logiq E10 ultrasound scanner GE Healthcare H4928US Used for conventional ultrasound imaging as well as for SHI and SHAPE
Luer lock 10 mL syringe Becton Dickinson 300912 For infusion of Sonazoid
Medfusion 3500 syringe pump Smiths Medical 3500-500 Used for infusing Sonazoid at 0.18 mL/kg/hour
Perfusor-leitung tubing 150 mm B. Braun Medical Inc 8722960 Extension line enabling syringe connection to patient's IV access
SHI/SHAPE software GE Healthcare H4920CI Contrast-specific imaging software
Sigma Spectrum infusion system Baxter Healthcare Corp 35700BAX Pump used for co-infusing saline at 120 mL/hour
Sonazoid GE Healthcare Gas-filled microbubble based ultrasound contrast agent
sterile water, 2 mL B. Braun Medical Inc Used for reconstituting Sonazoid
ultrasound gel Cardinal Health USG-250BT Used for contact between probe and patient
Venflon IV cannula 22GA Becton Dickinson 393202 Cannula needle for obtaining IV access

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Questo mese in JoVE Numero 166 Stima della pressione ultrasuoni con mezzo di contrasto imaging subarmonico fegato gradiente di pressione venosa epatica ipertensione portale
Stima della pressione subarmonica assistita da contrasto (SHAPE) utilizzando l'imaging a ultrasuoni con particolare attenzione all'identificazione dell'ipertensione portale
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Forsberg, F., Gupta, I., Machado, P., Shaw, C. M., Fenkel, J. M., Wallace, K., Eisenbrey, J. R. Contrast-Enhanced Subharmonic Aided Pressure Estimation (SHAPE) Using Ultrasound Imaging with a Focus on Identifying Portal Hypertension. J. Vis. Exp. (166), e62050, doi:10.3791/62050 (2020).

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