Name: contrast-enhanced subharmonic aided pressure estimation (shape) using ultrasound imaging with a focus on identifying portal hypertension
Uploaded: 2020-12-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 20 s
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この作業の一部は、W81XWH-08-1-0503およびW81XWH-12-1-0066に基づく米国陸軍医学研究材料司令部、AHA助成金番号0655441Uおよび15SDG25740015、ならびにNIH R21 HL081892、R21 HL130899、R21 HL089175、RC1 DK087365、R01 DK098526、R01 DK118964、R01 CA140338、R01 CA234428、およびGEヘルスケア(ノルウェー、オスロ)によってサポートされています。

トーマスジェファーソン大学とペンシルベニア大学病院の両方の治験審査委員会は、このプロトコルを承認しました。このプロトコルは、医療保険の相互運用性と説明責任に関する法律に準拠しています。米国食品医薬品局(FDA)は、このプロトコルの治験新薬承認(IND#124,465からF.フォースバーグ)を発行しました。GEヘルスケア(ノルウェー、オスロ)は、この研究で使用されたUCA(ソナゾイド; 表1)。ソナゾイドは、米国での臨床応用についてFDAによって承認されていないため、INDが必要でした。FDA承認1 を有する他のUCAは、潜在的に臨床的に有用であると考えられる場合、治療を行う医師の裁量で適応外使用することができる。
注:完全なプロトコルと統計分析計画は、https:// clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02489045 で入手できます。トライアル登録番号:NCT#02489045。
1.科目の準備
<ol><li>被験者の既知の薬物アレルギーまたは不耐性、特に使用されているUCAに対する既知のアレルギーを確認します。</li>
	<li>心肺状態が不安定な被験者、または一般的に医学的に不安定な被験者を除外します。</li>
	<li>被験者を仰臥位のストレッチャーに置きます。</li>
	<li>UCA注入のために、被験者の右腕または左腕の静脈に18〜22ゲージのカニューレを配置します。</li>
	<li>緊急サービス(クラッシュカートなど)が急性の副作用が発生した場合に備えて、病院内で利用できることを確認してください。. 注:UCAは非常に安全であり、深刻なアナフィラキシー様型反応は0.01%未満の割合で報告されています。20名</li>
</ol>2. UCA製剤(ソナゾイドに特異的)
<ol><li>製造元の指示に従って再懸濁することにより、各被験者に48μLのマイクロバブル(6 mL)を含む3つのバイアルを準備します。UCAは、10 mLの密封バイアル内に乾燥粉末として供給されます。バイアルのヘッドスペースにはペルフルオロブタンが含まれています。<ol><li>UCAバイアルのストッパーにケモスパイクで穴を開けます。</li>
		<li>ケモスパイクのシリンジポートから保護キャップを取り外し、2mLの滅菌水を追加します。</li>
		<li>シリンジをケモスパイクに取り付けたまま、すぐに製品を1分間振って、均質な製品を確保します。.</li>
		<li>製品をシリンジに引き抜き、製品を再びバイアルに再注入します。これは、ケモスパイク内のデッドスペースボリュームによる製品の希釈を回避するためです。</li>
		<li>シリンジポートからシリンジを取り外し、保護キャップを再度取り付けます。再構成されたUCAの濃度は8 μLマイクロバブル/mLです。</li>
		<li>他の2つのバイアルについても再構成手順を繰り返します。</li>
	</ol></li>
	<li>生理食塩水(0.9%NaCl溶液)を使用して、3方向活栓に接続する前に接続チューブを満たします。次に、活栓はカニューレにつながる延長チューブに接続されます。</li>
	<li>吊り下げられたUCAの3つのバイアルすべてを10 mLシリンジに引き込み、患者の同じレベルまたは下のシリンジポンプに入れ、活栓に直接接続します。</li>
	<li>最初の超音波イメージング後、活栓を開いた後、NaCl溶液を120 mL /時間の速度で注入し、ソナゾイドを体重1kgあたり毎分0.024 μLの割合で同時注入します(懸濁液注入速度0.18 mL / kg /時間)。 注:この注入率は、SHAPE 13,14,21を受けている門脈圧亢進症の被験者におけるソナゾイド注入に関する私たちのグループの以前の経験に基づいて選択されました。正確な再懸濁手順と注入方法は、使用するUCAによって異なります。</li>
</ol>3.初期超音波イメージング
<ol><li>超音波スキャナー(Logiq E10、バージョンR2など)の電源を入れ、C1-6-D曲線プローブを選択します。</li>
	<li>超音波スキャナーで腹部プリセットを選択し、曲線線形アレイ(通常は1-6または2-8 MHzの帯域幅)を使用して、同じイメージング面で同様の深さで門脈と肝静脈の両方のグレースケール画像を取得します(図1)。これは一般に、肋骨下アプローチによって最もよく達成されます。</li>
	<li>グッドクリニカルプラクティスに基づいて画像を最適化し、逆行性の流れの影響を避けるために、下大静脈から離れた肝静脈領域を選択するように注意してください。</li>
</ol>4. SHIとシェイプイメージング
<ol><li>サブハーモニックコントラストタッチパネルボタンを使用して、デュアルディスプレイモード(つまり、リアルタイムBモードとSHIを同時に実行)でSHIコントラストイメージングモードをアクティブにし、コントラストモードをアクティブにします。次に、ロータリーコントロールでSUBH-AMを選択します。<ol><li>送信周波数2.5MHzでSHIを実行し、1.25MHzで受信信号を取得します。</li>
		<li>パルス整形を使用して、ソナゾイドを使用したガウスウィンドウ二項フィルタ付き方形波などのサブハーモニックマイクロバブル信号の生成を最大化しますが21、これはスキャナーとUCAに依存します。17名 注意: イメージング周波数とパルス形状の選択は、エンドユーザーが利用できない場合があります。</li>
	</ol></li>
	<li>ポータルと肝静脈の開存性、および注入開始から最大1〜2分かかるマイクロバブルの存在を確認します。</li>
	<li>SHAPE自動最適化コードをアクティブにして、変化する深さと減衰を補正することでSHAPEを最適化します。22,23タッチパネルでTIC分析を選択し、F6を選択してからkボタンを選択します。</li>
	<li>SHAPE最適化アルゴリズムは、すべての音響出力レベルのサブハーモニックデータを取得します。データ取得が完了したら、コントラストサンプルウィンドウ(TIC分析画面の左上)のポータル静脈にROIを配置します。<ol><li>音響出力の関数としてROI内の平均サブハーモニックデータをプロットし、ロジスティック曲線をデータに適合させます。この曲線の変曲点(または下に示す微分曲線のピーク)を、SHAPE感度が最大の点であることが示されているため、最適化されたパワーとして選択します。22,23 そのような曲線のセットの1つを図2に示します。</li>
	</ol></li>
	<li>音響出力電力を手順4.4.1で特定した値に調整すると、サブハーモニック振幅の最大変化が周囲圧力の関数になります(つまり、SHAPEの感度が最大になります)。</li>
	<li>UCA懸濁液の注入中に、マイクロバブル(つまり、SHAPE)から5〜15秒のセグメントでサブハーモニックデータを取得します(図3)。</li>
</ol>5. シェイプ社のデータ処理
<ol><li>最適化されたSHIシネループを取得したら(ステップ5.6)、タッチパネルの「TIC分析」を選択します。<ol><li>タッチパネルで「モーショントラッキング」が有効になっていることを確認し、各フレームのROI位置を調整して、呼吸やその他の動きを補正します。</li>
		<li>解析ウィンドウのトレースの Y 軸の単位として dB が選択されていることを確認します。</li>
	</ol></li>
	<li>造影剤サンプルウィンドウ(画面の左上)で、肝静脈と門脈内の同一のROI(楕円形領域がデフォルト)を選択します。解析ウィンドウ(右側)では、各容器内のサブハーモニック信号(dB単位)が、約1.25MHzの0.5MHz帯域幅のすべてのフレームで平均化されています。</li>
	<li>最終的なSHAPE勾配(dB単位)を、肝静脈ROIと門脈ROIの平均サブハーモニック信号の差として計算します。現在の調査に基づくと、CSPHを識別するための最適な動作点は-0.11dBであり、線形回帰式はHVPG = 0.81 x SHAPE + 9.43です。14 このカットオフと式は、スキャナーとUCAの両方に依存することに注意することが重要です。</li>
</ol>

<ol>
	<li>Lyshchik, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of CEUS. , (2019).</li><li>Leighton, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Acoustic Bubble. , (1994).</li><li>Forsberg, F., Shi, W. T., Goldberg, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subharmonic+imaging+of+contrast+agents.">Subharmonic imaging of contrast agents.</a> Ultrasonics. 38 (1-8), 93-98 (2000).</li><li>Forsberg, F., Piccoli, C. W., Merton, D. A., Palazzo, J. P., Hall, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Breast+lesions:+imaging+with+contrast-enhanced+subharmonic+US+-+initial+experience.">Breast lesions: imaging with contrast-enhanced subharmonic US - initial experience.</a> Radiology. 244 (3), 718-726 (2007).</li><li>Sridharan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+breast+lesions+using+quantitative+parametric+3D+subharmonic+imaging:+a+multi-center+study.">Characterizing breast lesions using quantitative parametric 3D subharmonic imaging: a multi-center study.</a> Academic Radiology. 27 (8), 1065-1074 (2020).</li><li>Forsberg, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subharmonic+and+endoscopic+contrast+imaging+of+pancreatic+masses:+a+pilot+study.">Subharmonic and endoscopic contrast imaging of pancreatic masses: a pilot study.</a> Journal of Ultrasound in Medicine. 37 (1), 123-129 (2018).</li><li>Delaney, L. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+adnexal+masses+using+contrast-enhanced+subharmonic+imaging:+a+pilot+study.">Characterization of adnexal masses using contrast-enhanced subharmonic imaging: a pilot study.</a> Journal of Ultrasound in Medicine. 39 (5), 977-985 (2020).</li><li>Eisenbrey, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrast-enhanced+subharmonic+and+harmonic+ultrasound+of+renal+masses+undergoing+percutaneous+cryoablation.">Contrast-enhanced subharmonic and harmonic ultrasound of renal masses undergoing percutaneous cryoablation.</a> Academic Radiology. 22 (7), 820-826 (2015).</li><li>Gupta, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transrectal+subharmonic+ultrasound+imaging+for+prostate+cancer+detection.">Transrectal subharmonic ultrasound imaging for prostate cancer detection.</a> Urology. 138 (4), 106-112 (2020).</li><li>Shi, W. T., Forsberg, F., Raichlen, J. S., Needleman, L., Goldberg, B. 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X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+control+of+SonoVue+microbubbles+to+estimate+hydrostatic+pressure.">Optimal control of SonoVue microbubbles to estimate hydrostatic pressure.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 67 (3), 557-567 (2020).</li><li>Eisenbrey, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+liver+disease:+noninvasive+subharmonic+aided+pressure+estimation+of+hepatic+venous+pressure+gradient.">Chronic liver disease: noninvasive subharmonic aided pressure estimation of hepatic venous pressure gradient.</a> Radiology. 268 (2), 581-588 (2013).</li><li>Gupta, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnosing+portal+hypertension+with+noninvasive+subharmonic+pressure+estimates+from+an+ultrasound+contrast+agent.">Diagnosing portal hypertension with noninvasive subharmonic pressure estimates from an ultrasound contrast agent.</a> Radiology. , (2020).</li><li>Nam, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+neoadjuvant+chemotherapy+for+breast+cancer+by+using+three-dimensional+subharmonic+aided+pressure+estimation+and+imaging+with+US+contrast+agents:+preliminary+experience.">Monitoring neoadjuvant chemotherapy for breast cancer by using three-dimensional subharmonic aided pressure estimation and imaging with US contrast agents: preliminary experience.</a> Radiology. 285 (1), 53-62 (2017).</li><li>Dave, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+intra-cardiac+pressure+measurements+using+subharmonic-aided+pressure+estimation:+proof+of+concept+in+humans.">Non-invasive intra-cardiac pressure measurements using subharmonic-aided pressure estimation: proof of concept in humans.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 43 (11), 2718-2724 (2017).</li><li>Esposito, C., Dickie, K., Forsberg, F., Dave, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developing+an+interface+and+investigating+optimal+parameters+for+real-time+intra-cardiac+subharmonic+aided+pressure+estimation.">Developing an interface and investigating optimal parameters for real-time intra-cardiac subharmonic aided pressure estimation.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. , (2020).</li><li>Bosch, J., Groszmann, R. J., Shah, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+in+the+understanding+of+the+pathophysiological+basis+of+portal+hypertension:+How+changes+in+paradigm+are+leading+to+successful+new+treatments.">Evolution in the understanding of the pathophysiological basis of portal hypertension: How changes in paradigm are leading to successful new treatments.</a> Journal of Hepatology. 62, 121-130 (2015).</li><li>Procopet, B., Berzigotti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnosis+of+cirrhosis+and+portal+hypertension:+imaging,+non-invasive+markers+of+fibrosis+and+liver+biopsy.">Diagnosis of cirrhosis and portal hypertension: imaging, non-invasive markers of fibrosis and liver biopsy.</a> Gastroenterology Report. 5 (2), 79-89 (2017).</li><li>Dietrich, C. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+and+good+clinical+practice+recommendations+for+contrast-enhanced+ultrasound+(CEUS)+in+the+liver-update+2020+WFUMB+in+cooperation+with+EFSUMB,+AFSUMB,+AIUM,+and+FLAUS.">Guidelines and good clinical practice recommendations for contrast-enhanced ultrasound (CEUS) in the liver-update 2020 WFUMB in cooperation with EFSUMB, AFSUMB, AIUM, and FLAUS.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. , (2020).</li><li>Gupta, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+pulse+shaping+on+subharmonic+aided+pressure+estimation+in+vitro+and+in+vivo.">Effect of pulse shaping on subharmonic aided pressure estimation in vitro and in vivo.</a> Journal of Ultrasound in Medicine. 36 (1), 3-11 (2017).</li><li>Dave, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+implementation+of+an+automated+acoustic+output+optimization+algorithm+for+subharmonic+aided+pressure+estimation.">On the implementation of an automated acoustic output optimization algorithm for subharmonic aided pressure estimation.</a> Ultrasonics. 53 (4), 880-888 (2013).</li><li>Gupta, I., Eisenbrey, J. R., Machado, P., Stanczak, M., Wallace, K., Forsberg, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+factors+impacting+subharmonic-+aided+pressure+estimation+(SHAPE).">On factors impacting subharmonic- aided pressure estimation (SHAPE).</a> Ultrasonic Imaging. 41 (1), 35-48 (2019).</li><li>Eisenbrey, J. R., Daecher, A., Kramer, M. R., Forsberg, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+needle+and+catheter+size+on+commercially+available+ultrasound+contrast+agents.">Effects of needle and catheter size on commercially available ultrasound contrast agents.</a> Journal of Ultrasound in Medicine. 34 (11), 1961-1968 (2015).</li></ol>

フォースバーグ博士、グプタ博士、ウォレス博士、アイゼンブリー博士は、SHAPE技術に関する特許を出願中です。ウォレス博士はGEの従業員です。

人体内の圧力を非侵襲的かつ正確に測定することは、長い間重要ではあるがとらえどころのない臨床目標でした。ここで紹介するSHAPE測定のプロトコルは、この目標を達成します。SHAPE手順の最も重要なコンポーネントは最適化アルゴリズムであり、最適な音響出力で取得されないサブハーモニックデータは静水圧との相関が不十分であるためです。17,22,23 Logiq 9スキ...

世界中の心臓病学(特に左心室混濁)および放射線学(特に成人および小児の肝病変の特性評価)における臨床使用のために、多くの異なる超音波造影剤(UCA)が承認されています。1超音波イメージングの感度と特異性は、血管系全体を通過し、信号を最大30dB増強するUCAとして脂質またはタンパク質の殻に封入されたガス充填マイクロバブル(直径10μm)<静脈内(IV)注入によって改善できます。1これらのUCAは、後方散乱超音波信号を強化するだけでなく、十分な音圧(> 200 kPa)で非線形発振器としても機能します。したがって、サブハーモニックおよびハーモニックから超高調波周波数の範囲の受信エコーで重要なエネルギー成分が生成されます。1,2これらの非線形信号成分は、組織および線形バブルエコーから抽出し(パルス反転などを使用して)、送信周波数の半分(つまり、f 0/2)で受信するサブハーモニックイメージング(SHI)などのコントラスト固有のイメージングモダリティを作成するために使用できます。3 私たちのグループは、ヒト臨床試験で、SHIがさまざまな腫瘍や組織に関連する新血管や細動脈の血流を検出できることを実証しています。4、5、6、7、8、9
我々は、UCAを血管トレーサーとしてではなく、低調波コントラスト気泡振幅変動をモニタリングすることにより、循環器系の非侵襲的圧力推定のためのセンサとして使用することを提唱しています。10 サブハーモニック支援圧力推定(SHAPE)と呼ばれるこの革新的な手法は、表1に要約されているように、ほとんどの市販UCAでin vitroで測定されたサブハーモニック信号の振幅と静水圧(最大186 mmHg)との間の逆線形相関に依存しています(r2 > 0.90)。10,11ただし、すべてのUCAがこの動作を示すわけではないことに注意してください。最も注目すべきは、UCA SonoVue(米国ではLumasonとして知られている)からのサブハーモニック信号は、静水圧の増加とともに最初に上昇し、その後、プラトーと減少位相が続くことが示されています。12それにもかかわらず、SHAPEは、心臓および心血管系全体の圧力勾配、ならびに腫瘍の間質液圧を非侵襲的に得ることを可能にする可能性を提供します。 13,14,15,16,17 最近、市販の超音波スキャナーにSHAPEアルゴリズムのリアルタイムバージョンを実装し、SHAPEが患者の左心室と右心室の誤差が3mmHg未満の生体内圧力推定値を提供できるという概念実証を提供しました。16.17
これまでのSHAPEで最も多くの経験は門脈圧亢進症の診断であり、220人以上の被験者が登録され、多施設試験で最初の所見が確認されました。13,14門脈圧亢進症は、門脈と肝静脈の間の圧力勾配の増加、または5 mmHgを超える下大静脈の増加として定義されますが、臨床的に重要な門脈圧亢進症(CSPH)には、勾配またはそれに相当する10 mmHg≥肝静脈圧勾配(HVPG)が必要です。18 CSPHは、胃食道静脈瘤、腹水、肝代償不全、術後代償不全、および肝細胞癌のリスク増加と関連しています。18,19腹水を発症した患者は50%の3年死亡率を有し、腹水の自然感染を発症した患者は70%の1年死亡率を有する。肝硬変の患者は、胃食道静脈瘤形成の年間発生率が5〜10%、出血の発生率が年間4〜15%である。各出血エピソードは、最大20%の死亡リスクを伴います。18.19
この原稿では、市販の機器とUCAを使用して、患者の肝臓の門脈圧亢進症を特定することに重点を置いたSHAPE研究の実施方法について説明します。圧力変化の推定に対して最高の感度を達成するために必要な重要な校正手順について詳しく説明します。

<table><tbody><tr><td>2 mL syringe</td><td>Becton Dickinson</td><td>309637</td><td>Used for reconstituting Sonazoid</td></tr><tr><td>10 mL saline-filled syringe</td><td>Becton Dickinson</td><td>306545</td><td>Used for flushing line to verify IV access</td></tr><tr><td>500 mL saline bag</td><td>Baxter Healthcare Corp</td><td>2131323</td><td>Used for co-infusion with Sonazoid</td></tr><tr><td>C1-6-D curvi-linear proble</td><td>GE Healthcare</td><td>H40472LT</td><td>Used for liver imaging</td></tr><tr><td>Chemoprotect Spike</td><td>Codan USA</td><td>C355</td><td>Chemospike used for reconstituting Sonazoid</td></tr><tr><td>Discofix C Blue</td><td>B. Braun Medical Inc</td><td>16494C</td><td>3-way stopcock</td></tr><tr><td>Intrafix Safeset 180 cm</td><td>B. Braun Medical Inc</td><td>4063000</td><td>Infusion tubing</td></tr><tr><td>Logiq E10 ultrasound scanner</td><td>GE Healthcare</td><td>H4928US</td><td>Used for conventional ultrasound imaging as well as for SHI and SHAPE</td></tr><tr><td>Luer lock 10 mL syringe</td><td>Becton Dickinson</td><td>300912</td><td>For infusion of Sonazoid</td></tr><tr><td>Medfusion 3500 syringe pump</td><td>Smiths Medical</td><td>3500-500</td><td>Used for infusing Sonazoid at 0.18 mL/kg/hour</td></tr><tr><td>Perfusor-leitung tubing 150 mm</td><td>B. Braun Medical Inc</td><td>8722960</td><td>Extension line enabling syringe connection to patient&#039;s IV access</td></tr><tr><td>SHI/SHAPE software</td><td>GE Healthcare</td><td>H4920CI</td><td>Contrast-specific imaging software</td></tr><tr><td>Sigma Spectrum infusion system</td><td>Baxter Healthcare Corp</td><td>35700BAX</td><td>Pump used for co-infusing saline at 120 mL/hour</td></tr><tr><td>Sonazoid</td><td>GE Healthcare</td><td></td><td>Gas-filled microbubble based ultrasound contrast agent</td></tr><tr><td>sterile water, 2 mL</td><td>B. Braun Medical Inc</td><td></td><td>Used for reconstituting Sonazoid</td></tr><tr><td>ultrasound gel</td><td>Cardinal Health</td><td>USG-250BT</td><td>Used for contact between probe and patient</td></tr><tr><td>Venflon IV cannula 22GA</td><td>Becton Dickinson</td><td>393202</td><td>Cannula needle for obtaining IV access</td></tr></tbody></table>

contrast-enhanced subharmonic aided pressure estimation (shape) using ultrasound imaging with a focus on identifying portal hypertension

人体内の圧力を非侵襲的かつ正確に測定することは、長い間重要ではあるがとらえどころのない臨床目標でした。超音波イメージング用の造影剤は、血管系全体を横断し、信号を最大30dB増強するガス充填<カプセル化されたマイクロバブル(直径10μm)です。これらのマイクロバブルは、サブハーモニック(送信周波数の半分)から高調波までの周波数で非線形振動も生成します。サブハーモニック振幅は、周囲の静水圧と逆線形の関係にあります。ここでは、リアルタイムの低調波支援圧力推定(SHAPE)を実行できる超音波システムが提示されます。超音波造影剤の注入中に、音響出力を最適化するためのアルゴリズムが作動する。このキャリブレーションに続いて、サブハーモニックマイクロバブル信号(つまり、SHAPE)は、圧力変化に対して最も高い感度を持ち、圧力を非侵襲的に定量化するために使用できます。肝臓の門脈圧亢進症を特定するためのSHAPE手順の有用性はここで強調されていますが、この手法は多くの臨床シナリオに適用できます。

すべての超音波画像検査と同様に、肝臓SHAPEの最初の考慮事項は、標的領域の可能な限り最良のベースライングレースケール画像を取得し、肝内門脈シャントまたは他の血管異常が存在しないことを(ドップラー画像を使用して)確認することです。門脈圧亢進症を診断するための肝画像の場合、門脈と肝静脈の両方を同じ深さで視覚化して、減弱の影響を最小限に抑えることが重要です(<strong ...

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Contrast-Enhanced Subharmonic Aided Pressure Estimation SHAPE Using Ultrasound Imaging with a Focus on Identifying Portal Hypertension

注入された造影剤マイクロバブルのサブハーモニック超音波イメージング(適切なキャリブレーション後)を利用して周囲圧力を非侵襲的に推定するためのプロトコルが、慢性肝疾患のヒト患者の例とともに説明されています。

門脈圧亢進症の同定に着目した超音波画像を用いた造影補助圧力推定(SHAPE)

Noninvasive, accurate measurement of pressures within the human body has long been an important but elusive clinical goal. Contrast agents for ultrasound ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Contrast-Enhanced Subharmonic Aided Pressure Estimation (SHAPE) Using Ultrasound Imaging with a Focus on Identifying Portal Hypertension

2.3K ビュー.  Thomas Jefferson University. 注入された造影剤マイクロバブルのサブハーモニック超音波イメージング(適切なキャリブレーション後)を利用して周囲圧力を非侵襲的に推定するためのプロトコルが、慢性肝疾患のヒト患者の例とともに説明されています。

ビデオ: Contrast-Enhanced Subharmonic Aided Pressure Estimation SHAPE Using Ultrasound Imaging with a Focus on Identifying Portal Hypertension

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU)

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An oscillatory motion is generated at the focus of a 93-element and 4.5 MHz center frequency HIFU transducer by applying a 25 Hz amplitude-modulated signal using a function generator. A 64-element and 2.5 MHz imaging transducer with 68kPa peak pressure is confocally placed at the center of the HIFU transducer to acquire the radio-frequency (RF) channel data. In this protocol, real-time monitoring of thermal ablation using HIFU with an acoustic power of 7 W on canine livers in vitro is described. HIFU treatment is applied on the tissue during 2 min and the ablated region is imaged in real-time using diverging or plane wave imaging up to 1,000 frames/second. The matrix of RF channel data is multiplied by a sparse matrix for image reconstruction. The reconstructed field of view is of 90&#176; for diverging wave and 20 mm for plane wave imaging and the data are sampled at 80 MHz. The reconstruction is performed on a Graphical Processing Unit (GPU) in order to image in real-time at a 4.5 display frame rate. 1-D normalized cross-correlation of the reconstructed RF data is used to estimate axial displacements in the focal region. The magnitude of the peak-to-peak displacement at the focal depth decreases during the thermal ablation which denotes stiffening of the tissue due to the formation of a lesion. The displacement signal-to-noise ratio (SNRd) at the focal area for plane wave was 1.4 times higher than for diverging wave showing that plane wave imaging appears to produce better displacement maps quality for HMIFU than diverging wave imaging.

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound HIFU Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound HMIFU

This article describes real-time monitoring of HIFU ablation in canine liver with high frame rate ultrasound imaging using diverging and plane wave imaging. Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound is used to image the decrease of acoustic radiation force induced displacement in the ablated region.

高強度のリアルタイムモニタリングの超音波（HIFU）アブレーションを重視しました<em&gt;インビトロ</em集束超音波のための調和運動イメージングの使用&gt;犬の肝臓（HMIFU）

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An ...

生物工学

Manufacturing Abdominal Aorta Hydrogel Tissue-Mimicking Phantoms for Ultrasound Elastography Validation

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the tissue motion and infer or quantify the underlying biomechanical characteristics. For abdominal aortic aneurysms (AAA), biomechanical properties such as changes in the tissue's elastic modulus and estimates of the tissue stress may be essential for assessing the need for the surgical intervention. Abdominal aortic aneurysms US elastography could be a useful tool to monitor AAA progression and identify changes in biomechanical properties characteristic of high-risk patients.
A preliminary goal in the development of an AAA US elastography technique is the validation of the method using a physically relevant model with known material properties. Here we present a process for the production of AAA tissue-mimicking phantoms with physically relevant geometries and spatially modulated material properties. These tissue phantoms aim to mimic the US properties, material modulus, and geometry of the abdominal aortic aneurysms. Tissue phantoms are made using a polyvinyl alcohol cryogel (PVA-c) and molded using 3D printed parts created using computer aided design (CAD) software. The modulus of the phantoms is controlled by altering the concentration of PVA-c and by changing the number of freeze-thaw cycles used to polymerize the cryogel. The AAA phantoms are connected to a hemodynamic pump, designed to deform the phantoms with the physiologic cyclic pressure and flows. Ultra sound image sequences of the deforming phantoms allowed for the spatial calculation of the pressure normalized strain and the identification of mechanical properties of the vessel wall. Representative results of the pressure normalized strain are presented.

Here we describe a method to manufacture aneurysmal, aortic tissue-mimicking phantoms for the use in testing ultrasound elastography. The combined use of computer-aided design (CAD) and 3-dimensional (3D) printing techniques produce aortic phantoms with predictable, complex geometries to validate the elastographic imaging algorithms with controlled experiments.

腹部大動脈組織模倣ヒドロゲル製造超音波エラストグラフィ検証用ファントム

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the ...

Invasive Hemodynamic Characterization of the Portal-hypertensive Syndrome in Cirrhotic Rats

This is a detailed protocol describing invasive hemodynamic measurements in cirrhotic rats for the characterization of portal hypertensive syndrome. Portal hypertension (PHT) due to cirrhosis is responsible for the most severe complications in patients with liver disease. The full picture of the portal hypertensive syndrome is characterized by increased portal pressure (PP) due to the increased intrahepatic vascular resistance (IHVR), hyperdynamic circulation, and increased splanchnic blood flow. Progressive splanchnic arterial vasodilation and increased cardiac output with elevated heart rate (HR) but low arterial pressure characterizes the portal hypertensive syndrome.
Novel therapies are currently being developed that aim to decrease PP by either targeting IHVR or increased splanchnic blood flow &#8212; but side effects on systemic hemodynamics may occur. Thus, a detailed characterization of portal venous, splanchnic, and systemic hemodynamic parameters, including measurement of PP, portal venous blood flow (PVBF), mesenteric arterial blood flow, mean arterial pressure (MAP), and HR is needed for preclinical evaluation of the efficacy of novel treatments for PHT. Our video article provides the reader with a structured protocol for performing invasive hemodynamic measurements in cirrhotic rats. In particular, we describe the catheterization of the femoral artery and the portal vein via an ileocolic vein and the measurement of portal venous and splanchnic blood flow via perivascular Doppler-ultrasound flow probes. Representative results of different rat models of PHT are shown.

Here we describe a detailed protocol for invasive measurements of hemodynamic parameters including portal pressure, splanchnic blood flow, and systemic hemodynamics in order to characterize the portal hypertensive syndrome in rats.

肝硬変ラットにおけるポータル高血圧症侵襲血行動態評価

This is a detailed protocol describing invasive hemodynamic measurements in cirrhotic rats for the characterization of portal hypertensive syndrome. ...

医学

Measurement of the Hepatic Venous Pressure Gradient and Transjugular Liver Biopsy

Here we provide a detailed protocol describing the clinical procedure of hepatic venous pressure gradient (HVPG) measurement in patients with advanced chronic liver disease followed by an instruction for transjugular biopsy. Under local anesthesia and ultrasound guidance, a catheter introducer sheath is placed in the right internal jugular vein. Using&#160;fluoroscopic guidance, a balloon catheter is advanced into the inferior vena cava (IVC) and inserted into a large hepatic vein. Correct and sufficient wedge position of the catheter is ensured by injecting contrast media while the balloon is blocking the outflow of the cannulated hepatic vein. After calibrating the external pressure transducer, continuous pressure recordings are obtained with triplicate recordings of the wedged hepatic venous pressure (WHVP) and free hepatic venous pressure (FHVP). The difference between FHVP and WHVP is referred to as HVPG, with values &#8805;10 mm Hg indicating clinically significant portal hypertension (CSPH). Before removing the catheter, pressure readings obtained in the IVC at the same level, as well as the right atrial pressure are recorded.
Finally, a transjugular liver biopsy can be obtained via the same vascular route. Different systems are available; however, core biopsy needles are preferred over aspiration needles, especially for cirrhotic livers. Again, under fluoroscopic guidance a biopsy needle introducer sheath is advanced into an hepatic vein. Next, the transjugular biopsy needle is gently advanced through the introducer sheath: (i) in case of aspiration biopsy, the needle is advanced into the liver parenchyma under aspiration and then removed quickly, or (ii) in case of a core biopsy, the cutting-mechanism is triggered inside the parenchyma. Several separate passages can be safely performed to obtain sufficient liver specimens via transjugular biopsy. In experienced hands, the combination of these procedures takes about 30-45 min.

Here, we present a protocol for measurement of hepatic venous pressure gradient (HVPG),the gold standard to diagnose clinically significant portal hypertension. Moreover, we describe how to perform a transjugular liver biopsy within the same session.

肝静脈圧勾配と経頸部肝生検の測定

Here we provide a detailed protocol describing the clinical procedure of hepatic venous pressure gradient (HVPG) measurement in patients with advanced ...

Point-of-Care Ultrasound: A Review of Ultrasound Parameters for Predicting Difficult Airways

Airway management remains a crucial part of perioperative care. The conventional approach to assessing potentially difficult airways emphasizes the LEMON method, which looks for and evaluates the Mallampati classification, signs of obstruction, and neck mobility. Clinical findings help predict a higher likelihood of difficult tracheal intubation, but no clinical result reliably excludes difficult intubation. Ultrasound as an adjunct to clinical examination can provide the clinician with a dynamic anatomical airway assessment, which is impossible with clinical examination alone. In the hands of anesthesiologists, ultrasound is becoming more popular in the perioperative period. This method is particularly applicable for identifying proper endotracheal tube positioning in specific patient populations, such as those who are morbidly obese and patients with head and neck cancer or trauma. The focus is on identifying the normal anatomy, correctly positioning the endotracheal tube, and refining the parameters that predict difficult intubation. Several ultrasound measurements are clinical indicators of difficult direct laryngoscopy in the literature. A meta-analysis revealed that the distance from the skin to the epiglottis (DSE) is most associated with a difficult laryngoscopy. An ultrasound of the airway could be applied in routine practice as an adjunct to the clinical examination. A full stomach, rapid sequence intubation, gross visual anatomical abnormalities, and restricted neck flexibility prevent using ultrasound to assess the airway. The airway evaluation is performed with a linear array transducer of 12-4 MHz, with the patient in the supine position, with no pillow, and with the head and neck in a neutral position. The central axis of the neck is where the ultrasound parameters are measured. These image acquisitions guide the standard ultrasound examination of the airway.

A point-of-care ultrasound (POCUS) is a simple, non-invasive, and portable tool that enables dynamic airway assessment. Several studies have attempted to determine the role of ultrasound parameters as an adjunct to clinical examination in predicting difficult laryngoscopies.

ポイントオブケア超音波:困難な気道を予測するための超音波パラメータのレビュー

Airway management remains a crucial part of perioperative care. The conventional approach to assessing potentially difficult airways emphasizes the LEMON ...

ポイントオブケア超音波による腹部大動脈のイメージング

An Approach to Point-Of-Care Ultrasound Evaluation of the Abdominal Aorta

Disorders of the abdominal aorta, including aneurysms and dissection, have potentially high rates of morbidity and mortality. While computed tomography (CT) is the current gold standard to image the abdominal aorta, the process of obtaining a CT may be time-consuming, requires the use of intravenous contrast dye, and involves exposure to ionizing radiation. Point-of-care Ultrasound (POCUS) can be performed at the bedside and has excellent sensitivity and specificity for the diagnosis of abdominal aortic aneurysm and excellent specificity for the diagnosis of abdominal aortic dissection. Additionally, POCUS is non-invasive, cost-effective, lacks ionizing radiation, requires no intravenous contrast dye, and can be performed without taking the patient from a critical care area. Screening for abdominal aortic aneurysm (AAA) can be done in primary care settings as well. 
This article will review the approach to POCUS of the abdominal aorta to evaluate such critical pathology. In this paper, we will review the sonographic anatomy of the abdominal aorta as well as the choice of the ultrasound probe, description of POCUS image acquisition, and some pearls and pitfalls of using POCUS to aid in the diagnosis of potentially life-threatening abdominal aortic pathology.

著者スポットライト:腹部大動脈の包括的な評価のためのポイントオブケア超音波の使用

This protocol reviews the steps to image the abdominal aorta with point-of-care ultrasound. We discuss image acquisition, troubleshooting imaging pitfalls and artifacts, and the recognition of life-threatening abdominal aortic pathology.

腹部大動脈のポイントオブケア超音波評価へのアプローチ

Disorders of the abdominal aorta, including aneurysms and dissection, have potentially high rates of morbidity and mortality. While computed tomography ...

周術期の誤嚥リスクを軽減するための胃超音波技術

Gastric Point of Care Ultrasound in Adults: Image Acquisition and Interpretation

Over the past two decades, diagnostic point-of-care ultrasound (POCUS) has emerged as a rapid and non-invasive bedside tool for addressing clinical inquiries related to gastric content. One emerging concern pertains to patients about to undergo sedation and/or endotracheal intubation: the elevated risk of aspiration from the patient&#39;s stomach contents. Aspiration of gastric contents into the lungs poses a serious and potentially life-threatening complication. This occurs more frequently when the stomach is considered &#34;full&#34; and can be affected by the techniques employed for airway management, making it potentially preventable. To mitigate the risk of peri-procedural aspiration, two distinct medical specialties (anesthesiology and critical care medicine) have independently developed techniques to utilize ultrasonography for identifying patients requiring &#34;full stomach&#34; precautions. Due to these separate specialties, the work of each group remains relatively unfamiliar outside its respective field. This article presents descriptions of both techniques for gastric ultrasound. Furthermore, it explains how these approaches can complement each other when one of them falls short. Regarding image acquisition, the article covers the following topics: indications and contraindications, selection of the appropriate probe, patient positioning, and troubleshooting. The article also delves into image interpretation, complete with example images. Additionally, it demonstrates how one of the two techniques can be employed to estimate gastric fluid volume. Lastly, the article briefly discusses medical decision-making based on the findings of this examination.

著者スポットライト:周術期ケアにおける胃内容物評価とリスク層別化のためのポイントオブケア超音波 

This protocol introduces two methods for image acquisition in gastric ultrasonography. Additionally, tips are provided for interpreting this information to assist in medical decision-making.

成人における胃のポイントオブケア超音波検査:画像の取得と解釈

Over the past two decades, diagnostic point-of-care ultrasound (POCUS) has emerged as a rapid and non-invasive bedside tool for addressing clinical ...

門脈圧亢進症の同定に着目した超音波画像を用いた造影補助圧力推定(SHAPE)

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高強度のリアルタイムモニタリングの超音波（HIFU）アブレーションを重視しました

腹部大動脈組織模倣ヒドロゲル製造超音波エラストグラフィ検証用ファントム

肝硬変ラットにおけるポータル高血圧症侵襲血行動態評価

肝静脈圧勾配と経頸部肝生検の測定

ポイントオブケア超音波:困難な気道を予測するための超音波パラメータのレビュー

腹部大動脈のポイントオブケア超音波評価へのアプローチ

腹部大動脈のポイントオブケア超音波評価へのアプローチ

腹部大動脈のポイントオブケア超音波評価へのアプローチ

成人における胃のポイントオブケア超音波検査:画像の取得と解釈

成人における胃のポイントオブケア超音波検査:画像の取得と解釈