УЗИ с усилением контраста

Ультразвуковое исследование почек с усилением контраста , показывающее почечно-клеточную карциному, успешно вылеченную с помощью термической абляции, поскольку нет наблюдается усиление контрастности. Неспецифическое кортикальное поражение на КТ подтверждено кистозным и доброкачественным с помощью УЗИ почек с контрастным усилением с использованием слияния изображений.

УЗИ с контрастным усилением (CEUS ) является приложением ультразвук контрастного вещества к традиционной медицинской сонографии. Ультразвуковые контрастные вещества зависят от различных способов отражения звуковых волн от границ раздела между веществами. Это может быть поверхность небольшого воздушного пузыря или более сложная структура. Коммерчески доступные контрастные вещества представляют собой заполненные газом микропузырьки, которые вводятся внутривенно в большой круг кровообращения. Микропузырьки обладают высокой степенью эхогенности (способность объекта отражать ультразвуковые волны). Существует большая разница в эхогенности газа в микропузырьках и в мягких тканях, окружающих тело. Таким образом, ультразвуковая визуализация с использованием контрастных веществ с микропузырьками усиливает ультразвуковое обратное рассеяние (отражение) ультразвуковых волн для получения сонограммы с повышенным контрастом из-за высокого разница в эхогенности. Ультразвук с усиленным контрастом может использоваться для визуализации перфузии крови в органах, измерения скорости кровотока в сердце и других органах, а также для других целей.

Нацеливающие лиганды, которые связываются с рецепторами, характерными для внутрисосудистых заболеваний, могут быть конъюгированы с микропузырьками, создавая микропузырьковый комплекс избирательно накапливаться в интересующих областях, таких как больные или аномальные ткани. Эта форма молекулярной визуализации, известная как направленное ультразвуковое исследование с усиленным контрастом, будет генерировать сильный ультразвуковой сигнал только в том случае, если целевые микропузырьки связываются в интересующей области. Прицельный ультразвук с контрастным усилением может иметь множество применений как в медицинской диагностике, так и в медицинской терапии. Однако целевой метод еще не одобрен FDA для клинического использования в США.

УЗИ с контрастным усилением считается безопасным для взрослых, сравнимым с безопасностью контрастных агентов для МРТ и лучше, чем рентгеноконтрастных агентов, используемых в контрастной КТ сканирует. Более ограниченные данные о безопасности у детей предполагают, что такое использование так же безопасно, как и у взрослого населения.

• 1 Пузырьковая эхокардиограмма
• 2 Контрастные вещества для микропузырьков
  • 2.1 Общие характеристики
  • 2.2 Специфические вещества
  • 2.3 Целевые микропузырьки
• 3 типа
  • 3.1 Нецелевой CEUS
  • 3.2 Целевой CEUS
• 4 Приложения
  • 4.1 Нецелевой CEUS
  • 4.2 Целевой CEUS
• 5 Преимущества
• 6 Недостатки
• 7 См. Также
• 8 Ссылки
• 9 Внешние ссылки

эхокардиограмма - это исследование сердца с помощью ультразвука. Пузырьковая эхокардиограмма является продолжением этого метода, в котором в качестве контрастного вещества во время исследования используются простые пузырьки воздуха, и зачастую это требует специального запроса.

Хотя цветной допплер может использоваться для обнаружения аномальных потоков между камерами сердца (например, постоянное (открытое) овальное отверстие ), он имеет ограниченную чувствительность. При поиске такого дефекта, маленькие пузырьки воздуха можно использовать в качестве контрастного вещества и вводить внутривенно, где они попадают в правую часть сердца. Тест будет положительным при ненормальном общении, если видно, что пузырьки проходят в левую часть сердца. (Обычно они выходят из сердца через легочную артерию и останавливаются в легких.) Эта форма пузырькового контрастного вещества создается на ad hoc врачом-испытателем путем взбалтывания физиологического раствора (например, путем быстрого и многократного переноса физиологического раствора между двумя соединенными шприцами) непосредственно перед инъекцией.

Общие характеристики

Существует множество контрастных веществ для микропузырьков. Микропузырьки различаются по составу оболочки, составу газового ядра и тому, являются ли они мишенью.

• Оболочка микропузырька : от выбора материала оболочки зависит, насколько легко микропузырьки поглощаются иммунной системой. Более гидрофильный материал имеет тенденцию легче впитываться, что сокращает время пребывания микропузырьков в циркуляции. Это сокращает время, доступное для получения контрастных изображений. Материал оболочки также влияет на механическую эластичность микропузырьков. Чем эластичнее материал, тем большую акустическую энергию он выдерживает перед разрывом. В настоящее время оболочки микропузырьков состоят из альбумина, галактозы, липидов или полимеров.
• ядра микропузырькового газа : газовое ядро Самая важная часть микропузырька контраста ультразвука, потому что она определяет эхогенность. Когда пузырьки газа попадают в поле ультразвуковой частоты, они сжимаются, колеблются и отражают характерное эхо - это создает сильную и уникальную сонограмму, напротив - усиленный ультразвук. Газовые сердечники могут состоять из воздуха или тяжелых газов, таких как перфторуглерод или азот. Тяжелые газы менее растворимы в воде, поэтому они с меньшей вероятностью просочатся из микропузырька, что приведет к растворению микропузырьков. В результате микропузырьки с ядрами из тяжелого газа дольше циркулируют.

Независимо от состава оболочки или газового ядра размер микропузырьков достаточно однороден. Они лежат в диапазоне 1–4 мкм в диаметре. Это делает их меньше, чем эритроцитов, что позволяет им легко проходить через кровообращение, а также через микроциркуляцию.

Специальные агенты

• Гексафторид серы микропузырьки (SonoVue Bracco (компания) ). Он в основном используется для характеристики поражений печени, которые невозможно правильно идентифицировать с помощью обычного (b-режима) ультразвука. Он остается видимым в крови в течение 3-8 минут и выводится из легких.
• Газовое ядро ​​октафторпропана с оболочкой из альбумина (Optison, Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) - одобренные микропузырьки, изготовленные GE Healthcare ).
• Air внутри липидной / галактозной оболочки (Levovist, одобренный FDA микропузырьки, изготовленные липидными микросферами Schering ).
• Perflexane (торговое название Imagent или ранее Imavist) представляет собой суспензию для инъекций, разработанную одобренной FDA (в июне 2002 г.) для улучшения визуализации камеры левого желудочка сердца, определения границ эндокарда у пациентов с субоптимальными эхокардиограммами. Помимо ее использования для оценки сердечной функции и перфузия, он также используется в качестве усилителя изображений простаты, печени, почек и других органов.
• Липидные микросферы Perflutren (торговые марки Definity, Luminity) состоят из октафторпропана, инкапсулированного в внешняя липидная оболочка.

Целевые микропузырьки

Целевые микропузырьки находятся в стадии доклинической разработки. Они сохраняют те же общие свойства, что и нецелевые микропузырьки, но снабжены лигандами, которые связывают специфические рецепторы, экспрессируемые интересующими типами клеток, такими как воспаленные клетки или раковые клетки. В настоящее время развивающиеся микропузырьки состоят из липидной монослойной оболочки с ядром из перфторуглерода. Липидная оболочка также покрыта слоем полиэтиленгликоля (PEG). ПЭГ предотвращает агрегацию микропузырьков и делает микропузырьки более инертными. Он временно «скрывает» микропузырьки от поглощения иммунной системой, увеличивая время циркуляции и, следовательно, время визуализации. В дополнение к слою PEG оболочка модифицирована молекулами, которые позволяют прикреплять лиганды, которые связывают определенные рецепторы. Эти лиганды присоединяются к микропузырькам с помощью сочетания карбодиимида, малеимида или сочетания биотин-стрептавидин. Биотин-стрептавидин является наиболее популярной стратегией связывания, потому что сродство биотина к стрептавидину очень сильное, и лиганды легко маркируются биотином. В настоящее время эти лиганды представляют собой моноклональные антитела, полученные из культур клеток животных, которые специфически связываются с рецепторами и молекулами, экспрессируемыми клетками-мишенями. Поскольку антитела не гуманизированы, они будут вызывать иммунный ответ при использовании в терапии человека. Гуманизация антител - дорогостоящий и трудоемкий процесс, поэтому было бы идеально найти альтернативный источник лигандов, например синтетически произведенные нацеливающие пептиды, которые выполняют ту же функцию, но без проблем с иммунитетом.

Существует две формы ультразвука с контрастным усилением: нецелевое (используется сегодня в клинике) и таргетное (в стадии доклинической разработки). Эти два метода немного отличаются друг от друга.

Ненаправленный CEUS

Ненаправленные микропузырьки, такие как вышеупомянутые SonoVue, Optison или Levovist, вводятся внутривенно в системный кровоток небольшим болюсом. Микропузырьки останутся в системном кровотоке в течение определенного периода времени. В это время ультразвуковые волны направляются на интересующую область. Когда микропузырьки в крови проходят мимо окна визуализации, микропузырьки сжимаемые газовые ядра колеблются в ответ на высокочастотное поле звуковой энергии, как описано в ультразвук статья. Микропузырьки отражают уникальный эхо, резко контрастирующий с окружающей тканью из-за несоответствия по порядку величины между эхогенностью микропузырьков и тканей. Ультразвуковая система преобразует сильную эхогенность в изображение интересующей области с повышенным контрастом. Таким образом, эхо кровотока усиливается, что позволяет клиницисту отличать кровь от окружающих тканей.

Целевое CEUS

Прицельное ультразвуковое исследование с контрастным усилением работает аналогичным образом. мода, с небольшими изменениями. Микропузырьки, нацеленные на лиганды, которые связывают определенные молекулярные маркеры, экспрессируемые областью, представляющей интерес для визуализации, по-прежнему вводятся системно в виде небольшого болюса. Теоретически микропузырьки перемещаются по кровеносной системе, в конечном итоге находя соответствующие цели и специфически связываясь. Затем ультразвуковые волны могут быть направлены на интересующую область. Если достаточное количество микропузырьков связалось в области, их сжимаемые газовые ядра колеблются в ответ на высокочастотное поле звуковой энергии, как описано в статье ультразвук. Целевые микропузырьки также отражают уникальное эхо, которое резко контрастирует с окружающей тканью из-за несоответствия по порядку величины между эхогенностью микропузырьков и тканей. Ультразвуковая система преобразует сильную эхогенность в изображение исследуемой области с усиленным контрастом, выявляя расположение связанных микропузырьков. Обнаружение связанных микропузырьков может затем показать, что интересующая область экспрессирует этот конкретный молекулярный маркер, который может указывать на определенное болезненное состояние, или идентифицировать конкретные клетки в интересующей области.

Ненаправленное ультразвуковое исследование с контрастным усилением в настоящее время применяется в эхокардиографии и радиологии. Прицельный ультразвук с контрастным усилением разрабатывается для множества медицинских приложений.

Ненаправленный CEUS

Ненаправленные микропузырьки, такие как Optison и Levovist, в настоящее время используются в эхокардиографии. Кроме того, контрастный агент для ультразвука SonoVue используется в радиологии для характеристики поражения.

• Обозначение края органа : микропузырьки могут усилить контраст на границе между тканью и кровью. Более четкое изображение этого интерфейса дает врачу лучшее представление о структуре органа. Структура ткани имеет решающее значение для эхокардиограммы, где истончение, утолщение или неравномерность сердечной стенки указывает на серьезное сердечное заболевание, которое требует либо мониторинга, либо лечения.
• Объем крови и перфузия : УЗИ с контрастным усилением обещает (1) оценка степени перфузии крови в интересующем органе или области и (2) оценка объема крови в интересующем органе или области. При использовании в сочетании с Допплеровским ультразвуком микропузырьки могут измерять скорость кровотока в миокарде для диагностики проблем с клапанами. Относительная интенсивность эхо-сигнала микропузырьков также может дать количественную оценку объема крови.
• Характеристика поражения : ультразвуковое исследование с контрастным усилением играет роль в различении доброкачественных и злокачественных очаговых поражений печени. Эта дифференциация основана на наблюдении или обработке динамического сосудистого паттерна в поражении по отношению к окружающей его ткани паренхима.

Целевой CEUS

• Воспаление : могут быть разработаны контрастные вещества, которые связываются с определенные белки, которые экспрессируются при воспалительных заболеваниях, таких как болезнь Крона, атеросклероз и даже сердечные приступы. Клетками, представляющими интерес в таких случаях, являются эндотелиальные клетки кровеносных сосудов и лейкоциты :
  • Воспаленные кровеносные сосуды специфически экспрессируют определенные рецепторы, функционирующие как молекулы клеточной адгезии, например VCAM-1, ICAM-1, E-selectin. Если микропузырьки нацелены на лиганды, которые связывают эти молекулы, их можно использовать в контрастной эхокардиографии для обнаружения начала воспаления. Раннее обнаружение позволяет разработать более эффективные методы лечения. Были предприняты попытки снабдить микропузырьки моноклональными антителами, которые связывают P-селектин, ICAM-1 и VCAM-1, но адгезия к молекулярной мишени был плохим, и большая часть микропузырьков, которые связывались с мишенью, быстро отделялась, особенно при высоких напряжениях сдвига, имеющих физиологическое значение.
  • Лейкоциты обладают высокой эффективностью адгезии, частично из-за двойного лиганда селектина - интегрин система остановки клеток. Одна пара лиганд: рецептор (PSGL-1 : селектин) имеет высокую скорость связи для замедления лейкоцитов и позволяет второй паре (интегрин: иммуноглобулин суперсемейство), которая имеет медленнее, но медленнее замедляется, чтобы задержать лейкоциты, кинетически увеличивая адгезию. Были предприняты попытки заставить контрастные вещества связываться с такими лигандами с помощью таких методов, как нацеливание двух лигандов на отдельные рецепторы на полимерные микросферы и биомимикрия системы остановки клеток селектин-интегрин лейкоцитов, показав повышенную эффективность адгезии, но все же недостаточно эффективна, чтобы позволить клиническое использование прицельного ультразвука с контрастным усилением для лечения воспаления.
• Тромбоз и тромболиз : активированные тромбоциты являются основными компоненты тромбов (тромбы). Микропузырьки могут быть конъюгированы с рекомбинантным одноцепочечным вариабельным фрагментом, специфичным для активированного гликопротеина IIb / IIIa (GPIIb / IIIa), который представляет собой наиболее распространенную поверхность тромбоцитов. рецептор. Несмотря на высокое напряжение сдвига в области тромба, микропузырьки, нацеленные на GPIIb / IIIa, будут специфически связываться с активированными тромбоцитами и обеспечивать молекулярную визуализацию тромбоза в реальном времени, например, при инфаркте миокарда, а также контролировать успех или неудача фармакологического тромболизиса.
• Рак : раковые клетки также экспрессируют определенный набор рецепторов, в основном рецепторы, которые стимулируют ангиогенез или рост новых кровеносных сосудов. Если микропузырьки нацелены на лиганды, которые связывают рецепторы, такие как VEGF, они могут неинвазивно и специфически идентифицировать области рака.
• Доставка генов : Векторная ДНК может быть конъюгирована с микропузырьками. На микропузырьки можно воздействовать лигандами, которые связываются с рецепторами, экспрессируемыми интересующим типом клеток. Когда микропузырь-мишень накапливается на поверхности клетки вместе с полезной ДНК, можно использовать ультразвук, чтобы лопнуть микропузырьки. Сила, связанная с разрывом, может временно проникнуть в окружающие ткани и позволить ДНК более легко проникать в клетки.
• Доставка лекарств : лекарства могут быть включены в липидную оболочку микропузырька. Большой размер микропузырька по сравнению с другими носителями для доставки лекарств, такими как липосомы, может позволить доставлять большее количество лекарства на носитель. Путем нацеливания микропузырька, содержащего лекарство, с помощью лигандов, которые связываются с определенным типом клеток, микропузырьки не только специфично доставляют лекарство, но также могут обеспечить подтверждение доставки лекарственного средства, если область визуализируется с помощью ультразвука.

Помимо сильных сторон, упомянутых в статье Медицинская сонография, ультразвуковое исследование с контрастным усилением добавляет следующие дополнительные преимущества:

• Тело на 73% состоит из воды и, следовательно, акустически однородно. Кровь и окружающие ткани имеют схожую эхогенность, поэтому также трудно четко определить степень кровотока, перфузии или границы раздела между тканью и кровью с помощью традиционного ультразвука.
• Ультразвуковая визуализация позволяет в реальном времени оценить состояние кровоток.
• Разрушение микропузырьков ультразвуком в плоскости изображения позволяет произвести абсолютную количественную оценку перфузии ткани.
• Ультразвуковая молекулярная визуализация безопаснее, чем методы молекулярной визуализации, такие как радионуклидная визуализация потому что он не требует облучения.
• Альтернативные методы молекулярной визуализации, такие как МРТ, ПЭТ и ОФЭКТ, очень дороги. Ультразвук, с другой стороны, очень рентабелен и широко доступен.
• Поскольку микропузырьки могут генерировать такие сильные сигналы, необходима более низкая внутривенная доза, необходимы микрограммы микропузырьков по сравнению с миллиграммами для других методов молекулярной визуализации такие как контрастные вещества для МРТ.
• Стратегии нацеливания на микропузырьки являются универсальными и модульными. Нацеливание на новую область влечет за собой только конъюгирование нового лиганда.
• Активное нацеливание может быть увеличено (улучшенная адгезия микропузырьков) с помощью силы акустического излучения с использованием системы клинической ультразвуковой визуализации в 2D-режиме и 3D-

В дополнение к недостаткам, упомянутым в статье медицинская сонография, ультразвук с контрастным усилением страдает следующими недостатками:

• Микропузырьки не сохраняются очень долго в обращении. У них низкое время циркуляции, потому что они либо поглощаются клетками иммунной системы, либо печенью или селезенкой, даже если они покрыты ПЭГ.
• Ультразвук выделяет больше тепла при увеличении частоты, поэтому необходимо тщательно контролировать частоту ультразвука.
• Микропузырьки лопаются при низких частотах ультразвука и высоких механических показателях (MI), которые являются мерой отрицательного акустического давления система ультразвуковой визуализации. Увеличение MI повышает качество изображения, но есть компромисс с разрушением микропузырьков. Разрушение микропузырьков может вызвать локальные разрывы микрососудов и гемолиз.
• Целевые лиганды могут быть иммуногенными, поскольку текущие целевые лиганды, используемые в доклинических экспериментах, получены из животной культуры.
• Низкая эффективность адгезии микропузырьков, что означает небольшую часть введенных микропузырьков связывается с интересующей областью. Это одна из основных причин того, что прицельное УЗИ с контрастным усилением остается на доклинических стадиях разработки.

• Эффект Доплера
• Эхокардиография
• Медицинская визуализация
• Медицинское УЗИ
• Сонография
• Ультразвук

• Международное общество контрастного ультразвука Международное общество контрастного ультразвука]
• постоянная мертвая ссылка ] Набор инструментов для контрастной эхокардиографии от ассоциации EAE
• Информация об оптике от GE Healthcare
• Лист данных Levovist Управления по безопасности лекарственных средств и медицинского оборудования Новой Зеландии
• Веб-страница Schering Diagnostics
• GE Healthcare на ультразвуковых контрастных средах
• Американское общество эхокардиографии
• Контрастная зона в Американское общество эхокардиографии
• Каталог академических статей, относящихся к CEUS

.