Nozioni tecniche di base

Marcello Mancini

1. Albrecht T, Blomley M, Bolondi L, Claudon M, Correas JM, CosgroveD, et al. Guidelines for the use of contrastagents in ultrasound.January 2004. Ultraschall Med 2004;25:249-256.

2. Claudon M, Cosgrove D, Albrecht T, Bolondi L, Bosio M, Calliada F, et al. Guidelines and good clinical practice recommendations for contrast enhanced ultrasound (CEUS): update 2008. Ultraschall Med 2008;29:28-44.

3. Claudon M, Dietrich CF, Choi BI, Cosgrove DO, Kudo M, Nolsoe CP, et al. Guidelines and good clinical practicerecommendations for contrast enhanced ultrasound (CEUS) in the liver: update 2012: a WFUMB-EFSUMB initiative in cooperation with representatives of AFSUMB, AIUM, ASUM, FLAUS and ICUS. Ultraschall Med 2013;34:11-29.

4. Claudon M, Dietrich CF, Choi BI, Cosgrove DO, Kudo M, Nolsoe CP, et al. Guidelines and good clinical practicerecommendations for Contrast Enhanced Ultrasound (CEUS) in the liver: update 2012. A WFUMB-EFSUMB initiative in cooperation with representatives of AFSUMB, AIUM, ASUM, FLAUS and ICUS. Ultrasound Med Biol2013;39:187-210.

5. Piscaglia F, Nolsoe C, Dietrich CF, Cosgrove DO, Gilja OH, Bachmann Nielsen M, et al. The EFSUMB Guidelinesand Recommendations on the Clinical Practice of Contrast Enhanced Ultrasound (CEUS): update 2011 on non-hepatic applications. Ultraschall Med 2012;33:33-59.

ULTRASOUND CONTRAST AGENT

Nome e Ditta produttrice

Indications LICENCE Indications Administration

OptisonGE Healthcare, Princeton, NJ

CardiacSuboptimal echocardiograms to opacify the left ventricularchamber and to improve the delineation of the leftventricular endocardial border.

USAEurope

microspheres of heat-treated human albumin, suspendedin 1% human albumin solution, containing perflutrengas)

Bolus injection0.2ml slowly followed by a 10ml saline flush; patients can be given up to 3ml, Intravenous infusiondissolved in saline or glucose and infused using a standard intravenous giving set. 1.3 ml added to 50 ml of 0.9% sodium chloride or 5% glucose solution for injection. The rate of infusion should be initiated at 4.0 ml/minute,

DefinityLantheus Medical, NBillerica, MA

CardiacSuboptimal echocardiograms to opacify the left ventricularchamber and to improve the delineation of the leftventricular endocardial border.

USA lipid-coatedmicrobubbles filledwith octafluoropropanegas

Bolus injectionAdminister 10 μL/kg of activated DEFINITY® by slow IV injection over 30-60 secondsFollow with a 10mL preservative-free saline flushDiluted Bolus injection10 cc syringe filled with 1.3 mL of activated DEFINITY® diluted with 8.7 mL of preservative-free saline to evenly distribute microspheres. Initial injection of up to 3 mL administered slowlySubsequent injection of 1 to 2 mL as neededContinous IV InfusionAdd 1.3mL activated DEFINITY® to 50 mL of preservative-free saline Gently squeeze IV bag to evenlydistribute miscrospheres.Initiate at 4.0 mL/minute; maximum 10.0 mL/minute.Adjust flow rate for optimal image enhancement

SonoVue(Lumason)Bracco, Milan, Italy

echocardiography, macro and microcirculation, ultrasonography of the liver, and ultrasonography of the urinary tract

USAEurope

sulfur hexafluoridelipid-type A microspheres

Bolus injectionAdminister 2-2,4 μL/kg a 10mL preservative-free saline flushEcocardiografia B mode, a riposo o da sforzo: 2 ml. Doppler vascolare: 2,4 ml.

Fosfolipide

Polo idrofilico

SF6 esafluoruro di zolfo

Catena idrofobica

I MdC Ecografici sono microbolle contenenti aria o gas, stabilizzate da un “guscio”

costituito da macromolecole di varia natura (carboidrati, fosfolipidi, proteine)

• Microbolle a contenuto gassoso (Aria o gas ad alto peso mol.)

• Uso endovenoso

• Passaggio transpolmonare

• Sono fisiologicamente sicuri

• Sono di dimensioni ridotte (1-10 µm)

• Microbolle sono incapsulate in un “guscio” che è in grado di resistere alle variazioni di

pressione indotte dal passaggio transpolmonare e nelle camere cardiache senza rompersi e

ne aumenta la durata in circolo:

o Albumina o polimeri

o Lipidi o surfactanti

• Sono composti stabili, in grado di persistere per tutta la durata di un normale esame

ecografico (3 – 5 minuti)

• Le microbolle sono in grado di modificare l’impedenza acustica dei tessuti attraverso una

interazione con il fascio ultrasonoro (ecogenicità) determinando un Incremento del Rapporto

S/R fino a 30 dB

• Segnale proveniente prevalentemente da vasi di 20-40 µm

Hardware e software “contrasto specifici”

• Sono somministrati per via endovenosa e rimangono confinati

nello spazio intravascolare

MdC di Seconda GenerazioneMicrobolle contenenti gas diversi dall’aria & “guscio” non rigido

es. SonoVue ® (Bracco Imaging) – Optison® (GE Healthcare)

SF6

SF6

SF6

• Concentrazione Microbolle:

100 - 500 milioni/mL

• Diametro Medio: 2.5 m

• SF6/microbolle: 8 L/mL

• SF6 in 2.4 mL: 20 L

• Viscosità: 2 mPa × s

• Osmolarità: 290 mOs/kg

• pH: 6 - 6.5

• Stabilità dopo ricostituzione: 6 ore

• L’aria o i gas vengono eliminati attraverso il respiro

(via polmonare)

• I componenti del ”guscio” vengono metabolizzati per via epatica e/o

attraverso l’emuntorio renale

12.5 Million frames/sB

ub

ble

s B

acks

catt

erin

g

Mechanical Index = peak negative pressure / √(center frequency of the US beam)

< 0.05-0.1 0.1-0.3 > 0.3-0.6

linear response

Destruction – Stimulatedacoustic Emission

Non-linear response(resonance)

tempo

pre

ssio

ne

tempo

pre

ssio

ne

frequenza

pote

nza tempo

raggio

R0

tempo

raggio

R0

Trasmissionefondamentale

Aumento PressioneAcustica (MI)

Le Microbolle rispondono in maniera diversa fra picco positivo e picco negativo

PERDITA SIMMETRIA / NON LINEARITA’

Oscillazione Lineare Oscillazione non-Lineare

Trasmissionefondamentale frequenza

pote

nza

2a

3a4a

Con BASSE pressioni acustiche……

• è possibile eseguire un esame con contrasto in

tempo reale simile ad un esame tradizionale con

ecografi dotati di sistemi contrasto-specifici e MdC

di seconda generazione

• le microbolle non vengono distrutte dal fascio

US ed è possibile visualizzare il microcircolo

dell’organo/tessuto in esame

• I tessuti stazionari non emettono frequenze

armoniche: quindi meno artefatti e maggiore

specificità di segnale

Trasmissione = F0

Ricezione = F0

FONDAMENTALE

0 1 2 3 4 5 6 7 8-50

-40

-30

-20

-10

0.0

Frequenza [MHz]

Pote

nza [

dB]

Imaging B-Mode

SUB ARMONICA

FONDAMENTALE

ULTRA ARMONICA

2a ARMONICA

0 1 2 3 4 5 6 7 8-50

-40

-30

-20

-10

0.0

Frequenza [MHz]

Pote

nza [

dB]

Imaging Armonico

Trasmissione = F0

Ricezione = F0 + F1 + F2 + F3 …

TECNOLOGIE CONTRASTO-SPECIFICHE

Codifica Segnale Non-Lineare Microbolle

Tecniche Armoniche

Tecniche Sottrazione Impulso

Tecniche Codifica Segnale Fondamentale Non Lineare

EsempiCoherent Contrast ImagingPower ModulationPulse Inversion

EsempiContrast Tuned ImagingPure Harmonic Detection

EsempiContrast Pulse Sequencing

Tecnologie Contrasto-Specifiche

•Advanced Dynamic Flow•Agent Detection Imaging•Coded Harmonic Angio•Coded Harmonics•Coherent Contrast Imaging•Contrast Tuned Imaging•Flash Contrast Imaging•Harmonic Angio•Harmonic Imaging

• Octave Imaging• Phase Inversion• Power Modulation• Power Pulse Inversion• Pulse Inversion• Pure Harmonic Detection• Single-pulse cancellation• Super Harmonic Imaging• Ultraharmonic Imaging• Contrast Pulse

Sequencing

Receiving frequency2 f0 (MHz)

Trasmission frequency f0 (MHz)

Bolus e.v.

Time To Peak (TTP)

Arrival Time (AT) Incremental Time (IT)

Ech

o I

nte

nsit

y (d

B)

Time ( s )

Absolute Intensity Peak (AIP)

10 20 30 40 50 60 70 80 t (s)

Inizio della fase arteriosa

Fase portale

Fine dell‘iniezione (bolo)

Fase

tardiva

100 120 140

Visualizzazione

post-injection time (sec.)

Fase Inizio Fine

Arteriosa 10-20 25-35

Portale 30-45 120

Tardiva >120 Fino a scomparsa delle bolle

(circa 240-360 sec.)

ECOGRAFIA EPATICA CON MEZZO DI CONTRASTO

• Vascolarizzazione epatica duplice Arteria epatica (25-30%)Vena porta (70-75%)

Fase arteriosa

10 20 30 40 50 60 80 t (s)

Inizio della fase arteriosa

Fase venosa

Fine dell‘iniezione (bolo)

100 120 140

Visualizzazione

post-injection time (sec.)

Fase Inizio Fine

Arteriosa 10-20 25-35

Venosa 30-45 120

ENHANCEMENT

infusione continua (1-2 ml/min)

Fase arteriosa

Far partire il cronometro al momento dell’iniezione far partire la videoacquisizione in caso di apnea iniziare 7-8” dopo iniezione

Durata delle microbolle da 240 a 360 secondi

Completa eliminazione delle microbolle per via respiratoria entro 9-10 minuti

Dopo questo intervallo è possibile ripetere l’esame

Acquisire un filmato,di cui si potà usufruire attraverso revisioni a scopo interpretativo, foto,misurazioni.

Terminare l'acquisizione quando finisce l'effetto del MdC,ricordando però che in alcune applicazioni è importante prolungare molto l'esame. A livello splenico o negli endoleakdell'aorta, peresempio,l'enhancement è ancora presente rispettivamente a 6-7 ' ed a 10'

• Esame basale dettagliato che includa l’analisi con THI e power Doppler per lo studio della vascolarità. Le immaginibasali devono contenere tutti i segmenti epatici e le lesioni rilevate (le immagini basali costituiscono la base perl’esame contrastografico e saranno utilizzati successivamente per un’analisi comparativa con le immaginidell’esame con contrasto)

• SonoVue iniettato e.v. e seguito da flush di 10 ml. di soluzione salina.

• Dose 2,4 ml. (se necessario altra iniezione di 2,4 ml o di una dose completa di 4,8 ml)

• IM 0,1-0,2 (non dovrebbe superare 0,3)

• Posizionare il fuoco lontano dalla regione di interesse

• Se in basale è presente una lesione solida scegliere una scansione che comprenda nella fase arteriosa quante piùlesioni possibili. In molti casi è sufficiente studiare una sola lesione rappresentativa

• Durante la fase portale e la fase tardiva (fino a scomparsa delle bolle) esplorare il fegato completamente conscansioni secondo tutti i piani possibili

• Registrazione continua o delle clips rappresentative delle varie fasi

• Analisi successiva “frame by frame”

• In caso di lesioni metastatiche già conosciute ed ipovascolari si può effettuare solo l’esame della fase portale etardiva (?)

ECOGRAFIA CON MEZZO DI CONTRASTOTecnica di esecuzione

MEZZO DI CONTRASTO ECOGRAFICO

Quali indicazioni certe?

CARATTERIZZAZIONE DELLE LESIONI FOCALI EPATICHE

GUIDA/MONITORAGGIO/FOLLOW-UP dei trattamenti ablativi locali

CONTRASTOGRAFIA DEL VENTRICOLO SINISTRO

DOPPLER TRANSCRANICO

MONITORAGGIO ENDOPROTESI AORTICHE

REFLUSSO VESCICALE

MEZZO DI CONTRASTO ECOGRAFICO

Indicazioni emergenti

PERFUSIONE MIOCARDIO

MONITORAGGIO DEL TRATTAMENTO ONCOLOGICO

BIOPSIA ECO-GUIDATA NEL TUMORE PROSTATICO

CARATTERIZZAZIONE DELLE PLACCHE CAROTIDEE

RENE NATIVO- RENE TRAPIANTATO

PANCREAS

TESTICOLO

ECOGRAFIA INTRAOPERATORIA (fegato e pancreas)