Aula fisica contraste us

387 views
288 views

Published on

Aula sobre contraste de microbolhas para o exame ultrassonografico

Published in: Health & Medicine
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
387
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
12
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide
  • Utilizing ATL’s patented Pulse Inversion Harmonics, a normal ultrasound pulse is sent into the body, then the returning signal is digitally stored . Next, a pulse that is the inverse of the original is sent into the body and the returning signal is digitally stored . Note that the two received signals are identical, inverted copies of each other.
  • Aula fisica contraste us

    1. 1. Mecanismos de ação dos meios de contraste por microbolhas : aspectos físicos Miguel José Francisco NetoMiguel José Francisco Neto
    2. 2. Fundamentos fisicosFundamentos fisicos  Tecnica Doppler epectral, colorido e de amplitudeTecnica Doppler epectral, colorido e de amplitude contribuem com informações hemodinâmicascontribuem com informações hemodinâmicas  Limitações da técnica: atenuação do feixe sonoro eLimitações da técnica: atenuação do feixe sonoro e fluxos de baixa velocidadefluxos de baixa velocidade  Aumento do ganho e baixo PRF--Aumento do ganho e baixo PRF--artefatosartefatos  Os agentes de contraste foram desenvolvidosOs agentes de contraste foram desenvolvidos para serem ecorealçadorespara serem ecorealçadores
    3. 3. Histórico e Fundamentos FisicosHistórico e Fundamentos Fisicos  1968: Gramiak R, Shah PM.:1968: Gramiak R, Shah PM.: - injeção de endocianina no coração esquerdo identifica- injeção de endocianina no coração esquerdo identifica melhor a aorta ascendente e as câmaras cardíacas nomelhor a aorta ascendente e as câmaras cardíacas no ecocardiograma (M mode).ecocardiograma (M mode). 1968: Joyner, CR.:1968: Joyner, CR.: - solução salina produz mesmo efeito descrito- solução salina produz mesmo efeito descrito
    4. 4. Fundamentos das MicrobolhasFundamentos das Microbolhas  Maior aquisição da ultra-sonografia desde aMaior aquisição da ultra-sonografia desde a introdução da escala de cinzasintrodução da escala de cinzas  Mais importante que o Doppler ,pois permite estudoMais importante que o Doppler ,pois permite estudo perfusionalperfusional  Estudo em tempo realEstudo em tempo real  Método que se restringe ao estudo do espaço intra-Método que se restringe ao estudo do espaço intra- vascularvascular  Mínimos efeitos colateraisMínimos efeitos colaterais
    5. 5. Fundamentos das MicrobolhasFundamentos das Microbolhas  Conceito – agentes de contraste eco-realçadoresConceito – agentes de contraste eco-realçadores  Fase gasosa – composta por ar ambiente /compostosFase gasosa – composta por ar ambiente /compostos fluorados (refletividade)fluorados (refletividade)  Fase sólida –composta de partículas emFase sólida –composta de partículas em suspensão/microesferas(estabilidade)suspensão/microesferas(estabilidade)
    6. 6. Fundamentos das MicrobolhasFundamentos das Microbolhas  Primeira Geração – não havia harmônica e não sePrimeira Geração – não havia harmônica e não se conhecia a possibilidade de se modificar o IMconhecia a possibilidade de se modificar o IM  Contrastes introduzidos com o objetivo de realçar osContrastes introduzidos com o objetivo de realçar os sinais provenientes do Dopplersinais provenientes do Doppler  Membrana dura ( hard shell)--Membrana dura ( hard shell)-- tamanho não setamanho não se alterava , precisava ser quebradaalterava , precisava ser quebrada  Não ultrapassavam a barreira pulmonar ( mb grandes)Não ultrapassavam a barreira pulmonar ( mb grandes)  Duração curta , inviabilizando o procedimentoDuração curta , inviabilizando o procedimento
    7. 7. Contrast Agent Status for GIContrast Agent Status for GI brbr USAUSA CanadaCanada EuropeEurope ChinaChina JapanJapan SonoVue ® NSonoVue ® N PendingPending PendingPending YesYes PendingPending In trialsIn trials DefinityDefinity †®†® YY PendingPending YesYes PendingPending In trialsIn trials PendingPending Levovist* ® NLevovist* ® N NN YesYes YesYes YesYes YesYes OptisonOptison † ® N† ® N LVOLVO LVOLVO LVOLVO NN NN •Levovist mb de ar + ac.palm e galactose Definity – Perfluorobutano+fosfolipedes •Sonovue – hexafluorido de enxofre+fosfolipedes Optison-octafluoropropano+albumina
    8. 8. AtualmenteAtualmente  SonovueSonovue®® :: SF6 + suspensão aquosa de lipSF6 + suspensão aquosa de lipíídios: agente vascular com fasedios: agente vascular com fase tecidual tardia;tecidual tardia;  DenifityDenifity®®:: PFC (perfluorobutano) + cPFC (perfluorobutano) + cáápsula de lippsula de lipíídios;dios;  PESDA:PESDA:  PFC (perfluorobutano) + albumina (agente vascular com fasePFC (perfluorobutano) + albumina (agente vascular com fase tecidual):tecidual): Universidade de Nebraska (Thommas Porter, 1995)Universidade de Nebraska (Thommas Porter, 1995)
    9. 9. Fundamentos das microbolhasFundamentos das microbolhas • microbolhas encapsuladas • diametro 1-10 µm • surfactante ou polimero na superficie • ar or ar-PFC mistura • ressonancia • infusão intravenosa • diffusào na corrente sang • filtrado pelo figado
    10. 10. Fundamentos das Microbolhas- SegundaFundamentos das Microbolhas- Segunda GeraçãoGeração  estaveis, alta densidade, longa persistênciaestaveis, alta densidade, longa persistência→ PFC→ PFC’’s;s;  menores que 10menores que 10μμm:m: - 2 a 5- 2 a 5 μμm são ideais (atravessar a microcirculam são ideais (atravessar a microcirculaçção pulmonar);ão pulmonar);  →→ pprecisam ser encapsuladas para obter persistência suficiente erecisam ser encapsuladas para obter persistência suficiente e suportar as variasuportar as variaçções de pressão a que são submetidas no coraões de pressão a que são submetidas no coraççãoão e durante a insonae durante a insonaçção (onda mecânica):ão (onda mecânica): - capsulas de albumina e lipidios.- capsulas de albumina e lipidios.
    11. 11. Fundamentos das MicrobolhasFundamentos das Microbolhas  Desafio: pequena quantidade de microbolhas com dimensõesDesafio: pequena quantidade de microbolhas com dimensões inferiores às hemáceas,são mais refringentes que o sangue ,inferiores às hemáceas,são mais refringentes que o sangue , aumentando em aproximadamente 25 dB a amplitude do ecoaumentando em aproximadamente 25 dB a amplitude do eco receb.receb.  Explicação:Movimentos oscilatórios das mb submetidas aExplicação:Movimentos oscilatórios das mb submetidas a uma grande variação de impedancia agindo como forteuma grande variação de impedancia agindo como forte refletor.refletor.  Intensidade de sinal recebido: desproporcionalmente maiorIntensidade de sinal recebido: desproporcionalmente maior que o previsto e varia com FA e Diam das mbque o previsto e varia com FA e Diam das mb Ultrasound Med BiolUltrasound Med Biol 1995:21:41.1995:21:41.
    12. 12. Aspectos físicos: Ressonância das microbolhasAspectos físicos: Ressonância das microbolhas  Bolhas de ar agem com oscilações harmônicas (ressonância) noBolhas de ar agem com oscilações harmônicas (ressonância) no líquido;líquido;  Freqüência de ressonância varia de acordo com o tamanho dasFreqüência de ressonância varia de acordo com o tamanho das microbolhas;microbolhas;  Ressonância produz microbolhas com 2 a 3 X do tamanhoRessonância produz microbolhas com 2 a 3 X do tamanho original;original;  O tamanho das microbolhas durante a insonação variaO tamanho das microbolhas durante a insonação varia com a freqüência e o MI utilizados;com a freqüência e o MI utilizados; Espessura da cápsulaEspessura da cápsula ↓ ou ↑ com a freqüência de ressonância.↓ ou ↑ com a freqüência de ressonância.
    13. 13. Física da HarmônicaFísica da Harmônica  Definição – capacidade das ondas ultra-sonoras deDefinição – capacidade das ondas ultra-sonoras de provocar que os tecidos corporais e os meios deprovocar que os tecidos corporais e os meios de contraste absorvam e logo liberem energia emcontraste absorvam e logo liberem energia em frequencias diferentes da transmitida pelo transdutor.frequencias diferentes da transmitida pelo transdutor.
    14. 14. FÍSICA DA HARMÔNICAFÍSICA DA HARMÔNICA TRANSDUTOR PELE GORDURA MUSCULO FIGADO NÓDULO 3,5 MHZ 3,0 2,0 4,5 6,0 1,0 1,5 5,5 2,5 Radiographics. 2000;20:1127-1135. AJR Am J Roentgenol 1998; 171:12031206.
    15. 15. FÍSICA DA HARMÔNICAFÍSICA DA HARMÔNICA TRANSDUTOR PELE GORDURA MUSCULO FIGADO NÓDULO 3,0 2,0 4,5 6,0 1,0 1,5 2,5 RESULTADO PENETRAÇÃO SATISFATÓRIA + BOA QUALIDADE DE IMAGEM
    16. 16. SEM HARMÔNICA COM HARMÔNICA
    17. 17. Física da HarmônicaFísica da Harmônica  Técnicas e sequencias ultra-sonográficasTécnicas e sequencias ultra-sonográficas  Convencional – Modo B + contraste – não melhoraConvencional – Modo B + contraste – não melhora por que esta técnica utiliza índice mecânico alto quepor que esta técnica utiliza índice mecânico alto que destroe as bolhasdestroe as bolhas  Color e Power Doppler + contraste- artefatos deColor e Power Doppler + contraste- artefatos de vivacidade de cor ( color blooming) e outrosvivacidade de cor ( color blooming) e outros secundários à movimentaçãosecundários à movimentação
    18. 18. Física da HarmônicaFísica da Harmônica  Imagem Harmônica convencionalImagem Harmônica convencional – ecos lineares– ecos lineares provenientes dos tecidos são simétricos e selecionados para aprovenientes dos tecidos são simétricos e selecionados para a segunda harmônica.segunda harmônica.  Imagem Harmonica com pulso invertidoImagem Harmonica com pulso invertido – dois sinais– dois sinais consecutivos são emitidos pelo transdutor , sendo umdelesconsecutivos são emitidos pelo transdutor , sendo umdeles fora de fase ( em 180 graus).fora de fase ( em 180 graus).  Os ecos lineares provenientes dos tecidos estacionarios porOs ecos lineares provenientes dos tecidos estacionarios por serem simétricos e de fase invertida são cancelados.serem simétricos e de fase invertida são cancelados.
    19. 19. Harmonica de Pulso InvertidoHarmonica de Pulso Invertido  Os ecos não linearesOs ecos não lineares , gerados pelos movimentos, gerados pelos movimentos vibracionais das microbolhas , produzem um sinalvibracionais das microbolhas , produzem um sinal acustico de forte intensidade , ricos em harmônicas .Aacustico de forte intensidade , ricos em harmônicas .A resultante é uma forma de harmonica produzida porresultante é uma forma de harmonica produzida por subtração de imagem .subtração de imagem .  Outra diferençaOutra diferença é que na imagem comé que na imagem com PIPI , o, o transdutor envia e recebe uma banda larga detransdutor envia e recebe uma banda larga de frequencias e na imagem Harm.convencional éfrequencias e na imagem Harm.convencional é selecionada somente a segunda Harmônica.selecionada somente a segunda Harmônica.
    20. 20. Harmonica com Pulso InvertidoHarmonica com Pulso Invertido  USCPI permite identificação de vasos com diametrosUSCPI permite identificação de vasos com diametros menores que 40menores que 40 μμm:m:  Detecta velocidade de aproximadamente 1mm/s ouDetecta velocidade de aproximadamente 1mm/s ou praticamente estacionáriapraticamente estacionária  Não depende da velocidade do sangueNão depende da velocidade do sangue  Concentração do contraste dependenteConcentração do contraste dependente  Aumenta sensibilidade para deteccção de lesões hepáticasAumenta sensibilidade para deteccção de lesões hepáticas RadiologyRadiology 1999;210:125-32.1999;210:125-32. RadiologyRadiology 2000;216:903-8.2000;216:903-8.
    21. 21. Vale lembrar que: a pulsação é máxima a uma freqüência específica para este tipo de microbolha (freqüência de ressonância)Vale lembrar que: a pulsação é máxima a uma freqüência específica para este tipo de microbolha (freqüência de ressonância) e inversamente proporcional ao seu tamanho (gráfico).e inversamente proporcional ao seu tamanho (gráfico). Na freqüência de ressonância específica, a microbolha transmite e absorve o US com maior eficiência e produz vibrações nãoNa freqüência de ressonância específica, a microbolha transmite e absorve o US com maior eficiência e produz vibrações não lineares quando submetidas a uma determinada pressão (feixe sonoro).lineares quando submetidas a uma determinada pressão (feixe sonoro).
    22. 22. Imagem em harmônicaImagem em harmônica Fundamental = Tissue Frequency Tecidos respondem de forma linear na freqüência de emissão Harmonics = Bubbles After receive processing Microbolhas ressonam nas freqüências do US de maneira específica Produzem harmônicas ou múltiplos da freqüência emitida Sinal dos tecidos é eliminado com a retirada da “fundamental”→ resultando no aumento do sinal proveniente das microbolhas no sangue
    23. 23. Pulso invertidoPulso invertido cancelamento do sinal linear (Tecidual)cancelamento do sinal linear (Tecidual) First pulse Second pulse (inverted) No signal Summation • Pulse Inversion transmits 2 or more pulses, removes fundamental by signal cancellation. The result is a pure harmonic signal for better resolution and sensitivity to bubbles
    24. 24. Harmônica de pulso invertidoHarmônica de pulso invertido Ampliação do sinalAmpliação do sinal First pulse Second pulse Summation Spectrum Harmonic signal not inverted, so addition produces harmonic signal enhancement Spectrum Spectrum
    25. 25. Interação entre US e microbolhasInteração entre US e microbolhas Quando a onda de US atinge a microbolha ocorre uma oscilação:Quando a onda de US atinge a microbolha ocorre uma oscilação: na fase positiva: - a microbolha sofre uma contração- a microbolha sofre uma contração na fase negativa: - ocorre uma expansão dependendo da pressão aplicada (MI);- ocorre uma expansão dependendo da pressão aplicada (MI); Assim, a microbolha varia de tamanho a cada emissão do feixe sonoro.Assim, a microbolha varia de tamanho a cada emissão do feixe sonoro. http://www.sunnybrook.utoronto.ca/EchoHandbookhttp://www.sunnybrook.utoronto.ca/EchoHandbook Becher,Burns (2000)Springer –Verlag BerlinBecher,Burns (2000)Springer –Verlag Berlin
    26. 26. Índice mecânicoÍndice mecânico  1.Baixo MI (0,1):1.Baixo MI (0,1): -- oscilação linearoscilação linear: rarefação e compressão de igual amplitude.: rarefação e compressão de igual amplitude. - com este método não temos- com este método não temos ↑↑ significativo do sinalsignificativo do sinal proveniente das microbolhas.proveniente das microbolhas. Eur RadiolEur Radiol 2001;11:1316-282001;11:1316-28
    27. 27.  2. Médio MI (0,2 a 0,7):2. Médio MI (0,2 a 0,7): -- oscilação não linear:oscilação não linear: a rarefação é mais intensa quea rarefação é mais intensa que a compressão, o que gera diferentes freqüências pelasa compressão, o que gera diferentes freqüências pelas microbolhas (sub, hiper e 2ª harmônicas).microbolhas (sub, hiper e 2ª harmônicas). - estas respostas são específicas para cada tipo de meio- estas respostas são específicas para cada tipo de meio de contraste.de contraste.
    28. 28.  3-Alto MI (0,8 a 1,9):3-Alto MI (0,8 a 1,9): destruição:destruição: - quando a pressão emitida se torna muito- quando a pressão emitida se torna muito intensa, ocorre a destruição das microbolhas;intensa, ocorre a destruição das microbolhas;  As cápsulas são rompidas e o gás se difunde no sangue;As cápsulas são rompidas e o gás se difunde no sangue;  AA destruiçãodestruição causacausa ↑↑ do sinal emitido pelas microbolhasdo sinal emitido pelas microbolhas por um curto período. Este efeito é transitório e irreversívelpor um curto período. Este efeito é transitório e irreversível e dura até o gás ser dissolvido no líquido ao redor (dependee dura até o gás ser dissolvido no líquido ao redor (depende do tipo de gás).do tipo de gás).  O sinal emitido se torna altamente não linear.O sinal emitido se torna altamente não linear.
    29. 29. ConclusãoConclusão 1.Contraste expande aplicacão diagnostica da ultra-sonografia 2.Lesões hepáticas e sua caracterização, leões renais,vascular periférica , pacientes transplantados e aplicações em radioablação são as maiores aplicações . 3.Utilidade clínica está em rápida expansão . 4.Real-time, técnica não destructiva de microbolhas , como HPI sãos essenciais para a sua aplicação. 5.Potencial diagnóstico como terapêutico para o contraste de microbolhas tem sido ampliado de forma consistente.
    30. 30. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Aorta HepaticA Portal V Liver Time after bolus injection of contrast (secs) Hepatic Arterial Phase: 20-35 secs Portal Venous Phase: 45 – 90 secs Parenchyma Enhancement: 50 –80 secs Late Phase: 90 secs and beyond Courtesy: Dr. Edward Leen – Glasgow Perfil cinético do fluxo sanguíneo hepáticoPerfil cinético do fluxo sanguíneo hepático
    31. 31. H. Handbook of Contrast Echocardiography. Frankfurt: Springer Verlag, 2000. (Textbook of contrast imaging, mainly of on http://www.sunnybrook.utoronto.ca/EchoHandbook/) http://contrastultrasound.com Images, resources and links of general interest. (Supported by ATL/Ph tp://www.ultrasoundinsider.com/ Comprehensive list of links of general interest in ultrasound, with many microb
    32. 32.  Diagram of a microbubble constructed for drug delivery. Gas-filledDiagram of a microbubble constructed for drug delivery. Gas-filled microspheres may be designed so that their interior is loaded with drugmicrospheres may be designed so that their interior is loaded with drug and gas. A stabilising material, here a lipid, surrounds theand gas. A stabilising material, here a lipid, surrounds the perfluorocarbon bubble. Drugs may be incorporated by themselves or,perfluorocarbon bubble. Drugs may be incorporated by themselves or, if insoluble in water, in an oil layer. The microsphere may be targeted toif insoluble in water, in an oil layer. The microsphere may be targeted to specific tissue by incorporating protein ligands on the surfacespecific tissue by incorporating protein ligands on the surface  BMJ. 2001 May 19; 322(7296): 1222–1225.BMJ. 2001 May 19; 322(7296): 1222–1225.  Copyright © 2001, BMJCopyright © 2001, BMJ
    33. 33.  Obrigado.Obrigado.  mjfneto@uol.com.brmjfneto@uol.com.br

    ×