DE10215335A1 - Device and method for quantifying bubbles - Google Patents
Device and method for quantifying bubblesInfo
- Publication number
- DE10215335A1 DE10215335A1 DE10215335A DE10215335A DE10215335A1 DE 10215335 A1 DE10215335 A1 DE 10215335A1 DE 10215335 A DE10215335 A DE 10215335A DE 10215335 A DE10215335 A DE 10215335A DE 10215335 A1 DE10215335 A1 DE 10215335A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- bubbles
- sae
- transducer
- overlap
- ultrasound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 claims description 13
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 12
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 abstract description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 32
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 31
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 26
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 25
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 20
- 208000002352 blister Diseases 0.000 description 18
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 17
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 16
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 15
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 15
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 11
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 10
- 239000002961 echo contrast media Substances 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 7
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 7
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 6
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 6
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 6
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 108010090804 Streptavidin Proteins 0.000 description 5
- 240000006909 Tilia x europaea Species 0.000 description 5
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 5
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 5
- 229960003853 ultrasound contrast media Drugs 0.000 description 5
- 206010057249 Phagocytosis Diseases 0.000 description 4
- 229920002730 Poly(butyl cyanoacrylate) Polymers 0.000 description 4
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 4
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000003562 morphometric effect Effects 0.000 description 4
- 238000013425 morphometry Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 102100037241 Endoglin Human genes 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 3
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 3
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 3
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 3
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 3
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 3
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 210000003989 endothelium vascular Anatomy 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000007974 sodium acetate buffer Substances 0.000 description 3
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid Chemical compound OCC[NH+]1CCN(CCS([O-])(=O)=O)CC1 JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001136792 Alle Species 0.000 description 2
- YQEZLKZALYSWHR-UHFFFAOYSA-N Ketamine Chemical compound C=1C=CC=C(Cl)C=1C1(NC)CCCCC1=O YQEZLKZALYSWHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010043276 Teratoma Diseases 0.000 description 2
- 230000003444 anaesthetic effect Effects 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 2
- 230000035565 breathing frequency Effects 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 2
- VCMGMSHEPQENPE-UHFFFAOYSA-N ketamine hydrochloride Chemical compound [Cl-].C=1C=CC=C(Cl)C=1C1([NH2+]C)CCCCC1=O VCMGMSHEPQENPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 2
- 229920002113 octoxynol Polymers 0.000 description 2
- 229940066429 octoxynol Drugs 0.000 description 2
- 210000004197 pelvis Anatomy 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 2
- 230000008782 phagocytosis Effects 0.000 description 2
- 229920000771 poly (alkylcyanoacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 229940069575 rompun Drugs 0.000 description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- BPICBUSOMSTKRF-UHFFFAOYSA-N xylazine Chemical compound CC1=CC=CC(C)=C1NC1=NCCCS1 BPICBUSOMSTKRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960001600 xylazine Drugs 0.000 description 2
- QYEFBJRXKKSABU-UHFFFAOYSA-N xylazine hydrochloride Chemical compound Cl.CC1=CC=CC(C)=C1NC1=NCCCS1 QYEFBJRXKKSABU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BEXLXSRWUSGOOV-UHFFFAOYSA-N 2-cyanohept-2-enoic acid Chemical compound CCCCC=C(C#N)C(O)=O BEXLXSRWUSGOOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 3-dimethylaminopropyl Chemical group 0.000 description 1
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 description 1
- 206010002329 Aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 208000037260 Atherosclerotic Plaque Diseases 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- 108010036395 Endoglin Proteins 0.000 description 1
- 241001295925 Gegenes Species 0.000 description 1
- 206010018852 Haematoma Diseases 0.000 description 1
- 241000699660 Mus musculus Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GLNADSQYFUSGOU-GPTZEZBUSA-J Trypan blue Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].C1=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C=C(S([O-])(=O)=O)C(/N=N/C3=CC=C(C=C3C)C=3C=C(C(=CC=3)\N=N\C=3C(=CC4=CC(=CC(N)=C4C=3O)S([O-])(=O)=O)S([O-])(=O)=O)C)=C(O)C2=C1N GLNADSQYFUSGOU-GPTZEZBUSA-J 0.000 description 1
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000326 densiometry Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000009509 drug development Methods 0.000 description 1
- 238000007876 drug discovery Methods 0.000 description 1
- 230000002497 edematous effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N fluorescein-5-isothiocyanate Chemical compound O1C(=O)C2=CC(N=C=S)=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001943 fluorescence-activated cell sorting Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000003958 fumigation Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 201000011066 hemangioma Diseases 0.000 description 1
- 210000005161 hepatic lobe Anatomy 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000010253 intravenous injection Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 210000005228 liver tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000011580 nude mouse model Methods 0.000 description 1
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 1
- 230000001991 pathophysiological effect Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 230000009870 specific binding Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000004981 tumor-associated macrophage Anatomy 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 201000011531 vascular cancer Diseases 0.000 description 1
- 206010055031 vascular neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/48—Diagnostic techniques
- A61B8/481—Diagnostic techniques involving the use of contrast agent, e.g. microbubbles introduced into the bloodstream
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/48—Diagnostic techniques
- A61B8/483—Diagnostic techniques involving the acquisition of a 3D volume of data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
- A61K47/51—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
- A61K47/68—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an antibody, an immunoglobulin or a fragment thereof, e.g. an Fc-fragment
- A61K47/6891—Pre-targeting systems involving an antibody for targeting specific cells
- A61K47/6897—Pre-targeting systems with two or three steps using antibody conjugates; Ligand-antiligand therapies
- A61K47/6898—Pre-targeting systems with two or three steps using antibody conjugates; Ligand-antiligand therapies using avidin- or biotin-conjugated antibodies
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/22—Echographic preparations; Ultrasound imaging preparations ; Optoacoustic imaging preparations
- A61K49/222—Echographic preparations; Ultrasound imaging preparations ; Optoacoustic imaging preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, liposomes
- A61K49/223—Microbubbles, hollow microspheres, free gas bubbles, gas microspheres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52023—Details of receivers
- G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
- G01S7/52038—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation involving non-linear properties of the propagation medium or of the reflective target
- G01S7/52041—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation involving non-linear properties of the propagation medium or of the reflective target detecting modification of a contrast enhancer, e.g. detecting the destruction of a contrast agent by an acoustic wave, e.g. loss of correlation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/42—Details of probe positioning or probe attachment to the patient
- A61B8/4209—Details of probe positioning or probe attachment to the patient by using holders, e.g. positioning frames
- A61B8/4218—Details of probe positioning or probe attachment to the patient by using holders, e.g. positioning frames characterised by articulated arms
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Quantifizierung von Blasen, wobei Ultraschallschnittbilder aufgenommen werden, die sich überlappen und gegeneinander parallel verschoben sind, wobei die Blasen zu eigenständigen, charakteristischen Signalen angeregt werden und diese Signale gemessen werden und Verfahren zu dieser Quantifizierung.The invention relates to a device for quantifying bubbles, wherein ultrasound sectional images are recorded which overlap and are mutually displaced in parallel, the bubbles being excited to independent, characteristic signals and these signals being measured and methods for this quantification.
Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Quantifizierung von Blasen gemäß der Lehre der Patentansprüche, besonders die durch diagnostischen Ultraschall zu eigenständigen, charakteristischen Signalen angeregt werden können, insbesondere solchen Signalen, die mit der Zerstörung der Blasen einhergehen. The invention relates to devices and methods for the quantification of Bubbles according to the teaching of the claims, especially those through diagnostic ultrasound to independent, characteristic signals can be excited, especially those signals that with the Destruction of the bubbles go hand in hand.
Die verwendeten Begriffe der vorliegenden Erfindung liegen folgenden Definitionen zugrunde: The terms used in the present invention are as follows Definitions:
Blase im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind gasenthaltende im wesentlichen kugelförmige Phasen mit einem Durchmesser < 10 µm, die entweder frei oder umhüllt sind. Im Fall umhüllter Blasen kann die Hülle oberflächenaktive Substanzen (Tenside), Proteine, Lipide und/oder ein natürliches und/oder ein synthetisches Polymer enthalten. Blasen gemäß der vorliegenden Anmeldung können auch beispielsweise gasgefüllte Mikrokapseln, gasgefüllte Mikropartikel, gasgefüllte Mikrosphären, Mikroballoone und Tensidstabilisierte Mikrobläschen sein. Bubble in the sense of the present application are gas-containing in essential spherical phases with a diameter <10 microns, the are either free or encased. In the case of enveloped bubbles, the envelope can surface-active substances (surfactants), proteins, lipids and / or contain natural and / or a synthetic polymer. Bubbles according to the The present application can also, for example, gas-filled microcapsules, gas filled microparticles, gas filled microspheres, microballoons and Microbubbles stabilized by surfactants.
Mittel enthaltend Blasen zur Anwendung in der Ultraschalldiagnostik und/oder -therapie. Agents containing bubbles for use in ultrasound diagnostics and / or -therapy.
Ein eigenständiges, charakteristisches Signal ist ein vom Streusignal unabhängiges, nicht-lineares Echo-Signal einer Blase. An independent, characteristic signal is one of the scatter signal independent, non-linear echo signal of a bubble.
Die erfindungsgemäß bevorzugten Blasen können bei Anregung mit Ultraschall zerstört werden. Dabei entsteht ein eigenständiges und vom Sendesignal abweichendes Signal, das von der Streuung und der Bewegung der Blasen unabhängig ist. Dieses eigenständige, charakteristische Signal wird als stimulated acoustic emission (SAE) bezeichnet (Synonym: Loss of Correlation (LOC)). The bubbles preferred according to the invention can be excited with ultrasound be destroyed. This creates an independent and from the broadcast signal deviating signal from the scattering and movement of the bubbles is independent. This independent, characteristic signal is called stimulated acoustic emission (SAE) (synonym: loss of correlation (LOC)).
Die Sättigungsblasenkonzentration ist die Blasenkonzentration pro Milliliter Flüssigkeit (Gewebe oder Blut), oberhalb derer es zu einer Überlagerung der SAE-Signale innerhalb eines Schallfeldes kommt und eine Quantifizierung der Blasen dadurch unmöglich wird, dass aus der Summe der SAE-Signale auch bei Anwendung von rechnerischen Korrekturformeln nicht mehr auf die Anzahl der Blasen geschlossen werden kann. The saturation bladder concentration is the bladder concentration per milliliter Fluid (tissue or blood) above which there is an overlay of the SAE signals come within a sound field and a quantification of the Bubbles becomes impossible from the sum of the SAE signals too when using arithmetic correction formulas no longer on the number the bubbles can be closed.
Dicke der Schicht pro Ultraschallschnittbild, aus der die im Schnittbild dargestellten SAE-Signale bei einem Scan mit paralleler Überlappung stammen. Die SAE-Schichtdicke ist gleich der Verschiebungsstrecke pro Ultraschallschnittbild. Thickness of the layer per ultrasound sectional image, from which the in the sectional image SAE signals shown come from a scan with parallel overlap. The SAE layer thickness is equal to the displacement distance per Ultrasonic cut.
Messfenster im Schnittbild. Measuring window in the sectional view.
Morphometric Units sind ein Maß für die Fläche, ausgedrückt in der Bildschirmpixelanzahl, die dargestellte SAE-Signale im Videobild einnehmen. Die Zählung der Bildschirmpixel erfolgt in der Regel automatisch durch Videodensitometrie. Ist die Anzahl der Bildschirmpixel eines einzelnen SAE- Signals bekannt, kann aus den Morphometric Units auf die Blasenanzahl geschlossen werden. Morphometric units are a measure of the area, expressed in the Number of screen pixels that the displayed SAE signals occupy in the video image. The screen pixels are usually counted automatically Video densitometry. Is the number of screen pixels of a single SAE Known signals can from the morphometric units on the number of bubbles getting closed.
Wenn die Größe der Blasen kleiner ist als die Schichtdicke des
Ultraschallschnittbildes, kann es im Videobild zu überlagerten SAE-Signalen
kommen. Die Wahrscheinlichkeit steigt mit zunehmender Blasenkonzentration
und Schichtdicke des Ultraschallschnittbildes. Beide Parameter haben direkten
Einfluss auf die prozentuale Farbfläche der SAE-Signale im Videobild. Bei
zufälliger Verteilung der Blasen im untersuchten Volumen kann eine Korrektur
der MU bei Überlagerung von SAE-Signalen folgendermaßen erfolgen, solange
keine vollständige Farbsättigung in der ROI vorliegt:
FP - Bildschirmfarbpixel, die innerhalb des Messfensters (ROI) im Bereich der
dargestellten SAE-Effekte liegen.
MU - ΣFP innerhalb des Messfensters (ROI)
GP - Bildschirmgraupixel, die innerhalb des Messfensters (ROI), aber
außerhalb der dargestellten SAE-Effekte liegen.
If the size of the bubbles is smaller than the layer thickness of the ultrasound cross-sectional image, SAE signals may appear in the video image. The probability increases with increasing bladder concentration and layer thickness of the ultrasound sectional image. Both parameters have a direct influence on the percentage color area of the SAE signals in the video image. If the bubbles are randomly distributed in the volume examined, the MU can be corrected if SAE signals are superimposed as long as there is no complete color saturation in the ROI:
FP - Screen color pixels that lie within the measurement window (ROI) in the area of the SAE effects shown.
MU - ΣFP within the measurement window (ROI)
GP - screen gray pixels that are within the measurement window (ROI) but outside of the SAE effects shown.
Über den Quotienten aus der Summe der Farbpixel und der Summe der SAE-
Signale
innerhalb der ROI können die korrigierten MU (MUcorr.) in
eine korrigierte SAE-Signalanzahl (SAEcorr.) umgerechnet werden:
About the quotient from the sum of the color pixels and the sum of the SAE signals
Within the ROI, the corrected MU (MU corr. ) can be converted into a corrected SAE signal number (SAE corr. ):
Die Anwendung dieser Korrekturformel setzt eine zufällige Verteilung der Blasen im untersuchten Volumen voraus. The application of this correction formula implies a random distribution of the bubbles ahead in the volume examined.
Ein 2D-Array besteht aus einer eindimensionalen Reihe von Piezo-Elementen A 2D array consists of a one-dimensional row of piezo elements
Ein 3D-Array besteht aus mehreren nebeneinanderliegenden Reihen von Piezo- Elementen A 3D array consists of several adjacent rows of piezo elements
Vorrichtung zur Sonografie enthaltend Piezoelemente
Richtungen in Relation zum Schallkopf (Fig. 6)
X = Quer zum Schallkopf (2D-Array)
Y = lateral
Z = axial (Schallausbreitungsrichtung)
Device for sonography containing piezo elements directions in relation to the transducer ( Fig. 6)
X = across the transducer (2D array)
Y = lateral
Z = axial (direction of sound propagation)
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren nutzt eigenständige, charakteristische Signale von Blasen aus, die vorzugsweise bei deren ultraschallinduzierten Zerstörung entstehen (stimulated acoustic emission, SAE-Signale). The device according to the invention and the method according to the invention are used independent, characteristic signals from bubbles, preferably at their ultrasound-induced destruction occurs (stimulated acoustic emission, SAE signals).
Das Prinzip der stimulated acoustic emmision (SAE) ist in Fig. 1 dargestellt. The principle of stimulated acoustic emission (SAE) is shown in Fig. 1.
Blasen, die eigenständige charakteristische Signale aussenden können, werden beispielsweise beschrieben in den Schriften EP 0077752, EP 0123235, EP 0212568, EP 0224934, EP 0274961, EP 0398935, EP 0644777, EP 0458745 und WO 01/68150. Bubbles that can emit independent characteristic signals described for example in the documents EP 0077752, EP 0123235, EP 0212568, EP 0224934, EP 0274961, EP 0398935, EP 0644777, EP 0458745 and WO 01/68150.
Prinzipiell können alle gasgefüllten Mikroblasen, die zur Anwendung als Ultraschallkontrastmittel geeignet sind, mit diagnostischem Ultraschall zu SAE- Effekten angeregt werden. Für das im Handel befindliche Ultraschallkontrastmittel Levovist®, das Mikropartikel aus Galaktose und Pamitinsäure enthält und nach Zugabe von Wasser eine Suspension stabilisierter Gasbläschen ergibt, wurden auch SAE-Effekte nach unspezifischer Anreicherung in der Leber beobachtet. Ultrasound Med Biol. 1999 Nov; 25(9):1341-52. In principle, all gas-filled microbubbles that are used as Ultrasound contrast media are suitable to use diagnostic ultrasound to SAE Effects are stimulated. For what is on the market Ultrasound contrast medium Levovist®, the microparticle from galactose and Pamitic acid contains and after adding water a suspension stabilized gas bubbles, SAE effects were also unspecific Enrichment in the liver observed. Ultrasound Med Biol. 1999 Nov; 25 (9): 1341-52.
Bevorzugt sind partikuläre Ultraschallkontrastmittel enthaltend Blasen in Form gasgefüllter Mikrokapseln bzw. gasgefüllter Mikropartikel, deren Hülle aus Polyalkylcyanacrylaten, insbesondere Polybutylcyanacrylat besteht (EP 0644777). Besonders bevorzugt sind funktionalisierte Polyalkylcyanacrylate gemäß WO 01/68150, insbesondere funktionalisiertes Polybutylcyanacrylat beschrieben in der WO 01/68150. Particulate ultrasound contrast media containing bubbles in the form are preferred gas-filled microcapsules or gas-filled microparticles, the shell of which Polyalkyl cyanoacrylates, in particular polybutyl cyanoacrylate (EP 0644777). Functionalized polyalkyl cyanoacrylates are particularly preferred according to WO 01/68150, in particular functionalized polybutyl cyanoacrylate described in WO 01/68150.
Die SAE-Signale verschiedenster Blasen können auch gemäß US Patent 5,425,366 mittels Farbdoppler-Mode detektiert werden. The SAE signals of various bubbles can also be used according to the US patent 5,425,366 can be detected using color Doppler mode.
Aber auch mit anderen Ultraschallgerätemodes, die ursprünglich vor allem zur
Darstellung von Bewegung entwickelt wurden, sind SAE-Signale unabhängig
von der Bewegung der Blasen darstellbar. Beispielhaft genannt seien:
Spektraldoppler, Power-Doppler, Farbdoppler und Harmonic (2nd-, sub-,
wideband-, Pulse-Inversion, Ultraharmonic, Farbdoppler, Harmonic-
Powerdoppler).
SAE signals can also be displayed independently of the movement of the bubbles with other ultrasound device modes, which were originally developed primarily to represent movement. Examples include:
Spectral Doppler, Power Doppler, Color Doppler and Harmonic (2nd, Sub, Wideband, Pulse Inversion, Ultraharmonic, Color Doppler, Harmonic Power Doppler).
Die SAE-Signalstärke ist dabei so hoch, dass selbst einzelne Blasen detektiert werden können. Das einzelne SAE-Signal wird dabei auf dem Monitor erheblich größer (Durchmesser ca. 0,5-1 mm je nach Gerät, Schallkopf und Settings) dargestellt, als es der tatsächlichen Größe der unzerstörten Blase (< 10 µm) entspricht (Fig. 2). In vielen derzeit verfügbaren Ultraschalldiagnosegeräten liegt die Schichtdicke eines Einzelbildes je nach Geräteeinstellung bei ca. 1 mm (Fig. 3). In der Regel führt eine Blasenkonzentration von ca. 2.000-3.000 Blasen/ml Gewebe/Blut zu einem lückenlosen SAE-Kontrast im sonografischen Schnittbild. The SAE signal strength is so high that even individual bubbles can be detected. The individual SAE signal is displayed on the monitor considerably larger (diameter approx. 0.5-1 mm depending on the device, transducer and settings) than it corresponds to the actual size of the undestroyed bubble (<10 µm) ( Fig. 2 ). In many ultrasound diagnostic devices currently available, the layer thickness of a single image is approximately 1 mm, depending on the device setting ( FIG. 3). As a rule, a bladder concentration of approx. 2,000-3,000 blisters / ml tissue / blood leads to a complete SAE contrast in the sonographic cross-section.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind nicht auf die Bildgebung oder das Videobild limitiert. Die Zählung der SAE- Signale innerhalb einer ROI kann anhand der Empfangssignale (Radiofrequenz- (RF)-Daten) erfolgen, wenngleich die Sättigungsblasenkonzentration bei Zählung der SAE-Signale auf Ebene der Empfangssignale sich von der Sättigungsblasenkonzentration bei Zählung der SAE-Signale im zweidimensionalen Ultraschallschnittbild unterscheiden kann. Die Vorrichtung und die Zählung der Empfangssignale kann in ein Ultraschall-Gerät integriert werden. The device according to the invention and the method according to the invention are not limited to imaging or video. Counting the SAE Signals within an ROI can be determined based on the received signals (radio frequency (RF) data), although the saturation bubble concentration at Counting of the SAE signals at the level of the received signals differs from that Saturation bubble concentration when counting the SAE signals in the can distinguish two-dimensional ultrasound sectional image. The device and the counting of the received signals can be integrated into an ultrasound device become.
Im zweidimensionalen Ultraschallschnittbild wird die
Sättigungsblasenkonzentration bestimmt durch
- 1. durch die Schichtdicke des Ultraschallschnittbildes (Fig. 3) und
- 2. durch die Größe eines im Ultraschallschnittbild dargestellten SAE-Signales bei Zerstörung einer einzigen Blase (Fig. 2).
- 1. by the layer thickness of the ultrasound sectional image ( Fig. 3) and
- 2. by the size of a SAE signal shown in the ultrasound sectional image when a single bubble is destroyed ( FIG. 2).
Für die qualitative Bildgebung ist eine geringe Sättigungsblasenkonzentration von Vorteil sein, da bereits bei geringen Blasenkonzentrationen ein lückenloser Kontrast im Schnittbild entsteht. A low saturation bubble concentration is required for qualitative imaging be of advantage because even at low bladder concentrations a gapless Contrast in the sectional image is created.
Für die Quantifizierung von Blasen ist dagegen eine geringe Sättigungsblasenkonzentration von Nachteil, da bereits geringe Blasenkonzentrationen zur Kontrastsättigung im Bild führen und sich Blasenkonzentrationen oberhalb der Sättigungsblasenkonzentration im Bild nicht mehr absolut bestimmen bzw. unterscheiden lassen. For quantifying bubbles, however, is a small one Saturation bubble concentration is disadvantageous because it is already low Bladder concentrations lead to contrast saturation in the image and themselves Bubble concentrations above the saturation bubble concentration in the picture can no longer be absolutely determined or differentiated.
Solange Blasen lediglich ungebunden im Blut verteilt sind, lässt sich die Blasenkonzentration dort durch die Dosierung so steuern, dass die Sättigungsblasenkonzentration nicht erreicht wird. As long as bubbles are only distributed unbound in the blood, the Control the bladder concentration there by dosing so that the Saturation bubble concentration is not reached.
Kommt es allerdings zu einer spezifischen oder unspezifischen Anreicherung der Blasen (beispielsweise in Geweben oder an Strukturen), wird die Sättigungsblasenkonzentration in der Regel überschritten, weil das anreichernde Gewebe oder die anreichernden Strukturen derart dicht vorliegen, dass sich die Blasen dort in einer Konzentration oberhalb der Sättigungsblasenkonzentration anreichern. However, there is a specific or non-specific enrichment the bubbles (for example in tissues or on structures), the Saturation bladder concentration usually exceeded because of that enriching tissues or the enriching structures are so dense, that the bubbles are there in a concentration above the Enrich saturation bladder concentration.
Durch eine Reduktion der Dosis könnte die Sättigungsblasenkonzentration im Zielgebiet zwar auch hier unter Umständen unterschritten werden, aber die angereicherte Blasenanzahl läge in einem unbekanntem Verhältnis zur maximalen Sättigung. Daher wäre eine solche Messung weder reproduzierbar, noch würde sie einen Wert liefern, der mit der Anzahl dort vorhandener Anreicherungsfaktoren korreliert. By reducing the dose, the saturation bladder concentration in the Target area may also be undercut here, but the Enriched number of bubbles would be in an unknown ratio to maximum saturation. Therefore, such a measurement would be neither reproducible, nor would it return a value that corresponds to the number of those present there Enrichment factors correlated.
Daher ist ein Verfahren zu deren Bestimmung der Blasenanzahl oberhalb der Sättigungsblasenkonzentration wünschenswert. Therefore, a method for determining the number of bubbles is above the Saturation bubble concentration desirable.
Unspezifische Anreicherung von Blasen findet beispielsweise statt:
- - durch Phagozytose von Blasen in Organen des RES oder in anderen Zellen, die erkrankungsassoziert phagozitieren wie z. B. tumorassoziierte Makrophagen oder Makrophagen in atherosklerotischen Plaques.
- - durch Adhäsion bzw. durch langsames Entlangrollen von Blasen beispielsweise am Gefäßendothel
- - durch Einwandern von Blasen in "Gefäßsackgassen" oder "blind" endenden Blutgefäßen. Dies kann im Übergangsbereich zu Nekrosen, bei stark ödematösen oder entzündlichen Prozessen, Hämatomen oder Gefäßausbuchtungen wie Aneurysmen, gefäßbildenden Tumoren wie Hämangiome oder durch Einspülen in Nekrosen auftreten.
- - by phagocytosis of blisters in organs of the RES or in other cells that phagocitate disease-associated such as. B. tumor-associated macrophages or macrophages in atherosclerotic plaques.
- - by adhesion or by slowly rolling bubbles along the vascular endothelium, for example
- - by immigration of bubbles in "vascular blind alleys" or "blind" ending blood vessels. This can occur in the transition area to necrosis, in highly edematous or inflammatory processes, hematomas or bulges such as aneurysms, vascular tumors such as hemangiomas or by washing into necrosis.
Eine spezifische Anreicherung von Blasen kann durch eine spezifische oder elektrostatische Bindung an physiologische oder pathophysiologische Strukturen erreicht werden. In der Regel tragen die Blasen in diesen Fällen spezifisch bindende Moleküle auf ihrer Oberfläche. A specific enrichment of bubbles can be made by a specific or electrostatic binding to physiological or pathophysiological Structures can be achieved. The blisters usually wear in these cases specifically binding molecules on their surface.
Zur Messung von Ultraschallkontrast gibt es die Möglichkeit, Videobilder zu digitalisieren, und die Helligkeit (Grau- oder Farbwerte) in definierbaren Bildregionen über die Zeit zu messen. Diese Art der Messung löst allerdings nicht das Problem der Kontrastsättigung bei hohen Blasenkonzentrationen. Eine Quantifizierung ist, wenn überhaupt, nur bei sehr geringen Blasenkonzentrationen möglich. For the measurement of ultrasound contrast there is the possibility of video images digitize, and the brightness (gray or color values) in definable Measure regions of the image over time. However, this type of measurement solves not the problem of contrast saturation at high bladder concentrations. If at all, quantification is only possible for very small ones Bladder concentrations possible.
Das Bedürfnis der Quantifizierbarkeit von Blasen hat die Fa. 3D-Echotech versucht zu befriedigen mit einem Ultraschallgerät zur Quantifizierung von Blasensignalen im Blut. Bei diesem Gerät wird das Videobild des Ultraschallgerätes digitalisiert, in Farb- und Grauwerte zerlegt und wahlweise nach mittlerem Helligkeitswert oder Anzahl der Bildschirmpixel innerhalb einer definierten Region of Interest (ROI) ausgewertet. Der Anwendungsbereich dieses Mess-Systems ist es, die Blasenanflutung in Blutgefäßen anhand der Helligkeitswerte innerhalb einer definierbaren ROI zu quantifizieren. Aber auch dieses Verfahren ist aufgrund der Schichtdicke (ca. 1-2 mm) des Schallfeldes nicht geeignet, oberhalb von ca. 3000 Partikel bzw. Blasen/ml zu quantifizieren. Aber auch unterhalb dieser Konzentration ist mit diesem Gerät keine reproduzierbare Messung möglich, da der Schallkopf von Hand geführt wird, und so einige Bereiche mehrfach oder in unterschiedlichem Maße überlappend, andere Bereiche gar nicht geschallt werden. Dieses Problem wird auch nicht durch die ebenfalls von Echotech entwickelte Möglichkeit der elektromagnetischen Positionsbestimmung des Schallkopfes gelöst, da diese nur etwa im Sub-Millimeter-Bereich genau ist. 3D-Echotech has the need to quantify bubbles tried to satisfy with an ultrasound machine for quantification of Bladder signals in the blood. With this device, the video image of the Ultrasound device digitized, broken down into color and gray values and optionally by average brightness value or number of screen pixels within one defined region of interest (ROI) evaluated. The scope This measuring system is based on the bladder flooding in blood vessels Quantify brightness values within a definable ROI. But also this method is due to the layer thickness (approx. 1-2 mm) of the sound field not suitable to quantify above approx. 3000 particles or bubbles / ml. But even below this concentration there is none with this device reproducible measurement possible because the transducer is guided by hand, and so some areas overlap several times or to different degrees, other areas are not sounded at all. This problem won't either through the possibility of the also developed by Echotech electromagnetic position determination of the transducer solved because this is only accurate in the sub-millimeter range.
Die Fa. Kretz-Technik bietet 3D-Ultraschall-Verfahren an, bei dem ein 2D-Array (Linear-Array, Sektor-Array, Phased-Array, wie in der 2D-Sonografie) innerhalb eines Schallkopfes automatisch in einem bestimmten Winkel geschwenkt wird. Bei diesem Verfahren ist allerdings die Überlappung in axialer Richtung (Z) nicht gleichmäßig. Im Nahbereich überlappen sich mehrere benachbarte Schallfelder fast vollständig, während mit zunehmender Distanz zum Schallkopf Lücken entstehen, die dann interpoliert werden. Das hat zur Folge, dass auch die SAE- Signalausbeute in einem untersuchten Gewebe von der Distanz zum Schallkopf abhängt. Mit diesem Gerät kann eine Quantifizierung von Blasen nicht reproduzierbar durchgeführt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn unterschiedliche Patienten untersucht werden und/oder verschiedene Untersucher die Untersuchung durchführen. The Kretz-Technik company offers 3D ultrasound methods, in which a 2D array (Linear array, sector array, phased array, as in 2D sonography) within of a transducer is automatically pivoted at a certain angle. With this method, however, there is no overlap in the axial direction (Z) evenly. Several neighboring sound fields overlap in the vicinity almost completely, while with increasing distance to the transducer gaps arise, which are then interpolated. As a result, the SAE Signal yield in an examined tissue from the distance to the transducer depends. This device cannot quantify bubbles be carried out reproducibly. This applies in particular if different patients are examined and / or different Examiner perform the exam.
Mit keinem der genannten Geräte ist es möglich, Blasen in-vivo, ex-vivo oder in-vitro zu quantifizieren, insbesondere nicht in Konzentrationen oberhalb einer Konzentration von ca. 3000 Blasen/ml Gewebe bzw. Blut. Unterhalb dieser Konzentration ist die räumliche Auflösung nur im Millimeter-Bereich möglich. Weitere Messverfahren zur Lösung dieses Problems sind bisher nicht bekannt. With none of the devices mentioned it is possible to blow bubbles in vivo, ex vivo or quantify in vitro, especially not in concentrations above one Concentration of approx. 3000 bubbles / ml tissue or blood. Below this Concentration, spatial resolution is only possible in the millimeter range. No other measurement methods to solve this problem are known to date.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Quantifizierung von Blasen zur Verfügung zu stellen, das eine Bestimmung der Blasenkonzentration in-vivo, ex-vivo und in-vitro oberhalb der Sättigungsblasenkonzentration zulässt. Das Verfahren soll geeignet sein, Blasenmengen reproduzierbar zu quantifizieren, deren Konzentration zu bestimmen und bezüglich der im Videobild dargestellten SAE-Signale eine räumliche Auflösung im histologischen Bereich zulassen. The object of the present invention is an apparatus and a method for quantifying bubbles to provide a determination the bladder concentration in vivo, ex vivo and in vitro above the Saturation bladder concentration allows. The method should be suitable Quantify bubble quantities reproducibly, their concentration too determine and with respect to the SAE signals shown in the video image Allow spatial resolution in the histological range.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Patentansprüche. The invention solves the problem by the devices and methods according to of claims.
Die Erfindung löst die Aufgabe der Quantifizierung von Blasen, die durch diagnostischen Ultraschall zu eigenständigen, charakteristischen Signalen angeregt werden können, insbesondere solchen, die mit der Zerstörung der Blasen einhergehen, durch Vorrichtungen und Verfahren, die von Volumina des Untersuchungsobjektes Ultraschallschnittbilder aufnehmen, die sich überlappen und gegeneinander parallel verschoben sind. The invention solves the problem of quantifying bubbles passing through diagnostic ultrasound to independent, characteristic signals can be stimulated, especially those related to the destruction of the Bubbles are accompanied by devices and processes that vary from volumes of Take the object under examination of ultrasound sectional images that overlap and are shifted parallel to each other.
Die Volumina überlappen sich vorzugsweise zwischen 20% und 99, 99%. The volumes preferably overlap between 20% and 99.99%.
Besonders bevorzugt überlappen sich die Volumina zwischen 40% und 99,9% und am bevorzugtesten zwischen 70% und 99%. The volumes particularly preferably overlap between 40% and 99.9% and most preferably between 70% and 99%.
Die Volumina können sich zusätzlich zur parallelen Überlappung auch in Querrichtung überlappen. In addition to the parallel overlap, the volumes can also differ Overlap cross direction.
Die Überlappung und Verschiebung der Volumina kann erfolgen, indem ein Schallkopf gegenüber dem Untersuchungsobjekt verschoben wird. Dabei kann entweder das Untersuchungsobjekt gegenüber einem fixierten Schallkopf verschoben werden oder der Schallkopf gegenüber dem fixierten Untersuchungsobjekt. Die Überlappung und Verschiebung der Volumina kann auch erfolgen mit einem Schallkopf, der selbst überlappende und parallel verschobene Ultraschallschnittbilder aufnimmt. The overlap and shift of the volumes can be done by a Transducer is moved relative to the object under examination. It can either the object under examination versus a fixed transducer be moved or the transducer relative to the fixed Examination subject. The volumes can overlap and shift also done with a transducer that is self-overlapping and parallel records shifted ultrasound sectional images.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur
Quantifizierbarkeit von Blasen kann angewendet werden bei:
- - Dignitätsbestimmung von Tumoren,
- - Staging von Tumoren,
- - Therapieverlaufskontrolle z. B. bei der Chemotherapie
- - Erhöhung der Reproduzierbarkeit und damit der Vergleichbarkeit von Befunden unterschiedlicher Untersucher
- - Vermeidung von den Patienten belastenden Biopsien
- - Reduktion der Schichtdicke, aus der die im Ultraschallbild dargestellten SAE-Signale stammen, wodurch Blasen-Anreicherungsgebiete im Millimeter-Bereich räumlich hochauflösend im Mikrometer-Bereich abbilden und bezüglich der Blasenkonzentration quantifizieren lassen.
- - Dignity determination of tumors,
- - staging of tumors,
- - Therapy progress control z. B. in chemotherapy
- - Increasing the reproducibility and thus the comparability of findings from different examiners
- - Avoidance of biopsies that are stressful for the patient
- - Reduction of the layer thickness from which the SAE signals shown in the ultrasound image originate, as a result of which bubble enrichment areas in the millimeter range can be spatially high-resolution depicted in the micrometer range and quantified with regard to the bubble concentration.
Die Blasen sind in der Regel in Ultraschallkontrastmitteln enthalten und werden in Form von Suspensionen appliziert. The blisters are and are usually contained in ultrasound contrast media applied in the form of suspensions.
Nicht nur in Bereichen der klinischen Diagnostik, sondern auch in der medizinischen und biologischen Grundlagenforschung und der vorklinischen Forschung und Entwicklung erschließen sich neue Untersuchungsmöglichkeiten. Not only in the areas of clinical diagnostics, but also in the basic medical and biological research and preclinical Research and development open up new ones Examination possibilities.
Es können Blasen quantifiziert werden:
- - in vivo im Tierversuch
- - ex vivo in entnommenen Organen oder Geweben
- - in vitro z. B. in Zellkulturen
- - in vivo in animal experiments
- - ex vivo in harvested organs or tissues
- - In vitro e.g. B. in cell cultures
Bei der Wirkstofffindung und Entwicklung spezifischer Bindungssysteme kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geprüft werden, welche Bindungssysteme überhaupt funktionieren, welche Bindungsmoleküle unter welchen Bedingungen an welchen Stellen in welcher Menge vorliegen, welche Einflussgrößen die Bindungsfähigkeit und Anreicherung bestimmen, welche Kinetik die Blasen aufweisen oder, im Falle ultraschallinduzierter Wirkstofffreisetzung, wie viel eines verkapselten Wirkstoffes freigesetzt wird. In drug discovery and development of specific binding systems can are checked with the method according to the invention, which Binding systems work at all, which binding molecules under what conditions exist in which places in which quantity, which Influencing factors determine the binding ability and enrichment which Kinetics with bubbles or, in the case of ultrasound-induced Drug release, how much of an encapsulated drug is released.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich besonders einfach am Beispiel vollständiger Blasen-Zerstörung in jedem Ultraschallschnittbild verdeutlichen: The principle of the method according to the invention is particularly simple using the example of complete bubble destruction in each ultrasound sectional image illustrate:
Fig. 5b) und c) zeigen das erfindungsgemäße Verfahren:
- a) Im ersten Bild wird ein kontrastgesättigtes Ultraschallschnittbild erhalten (Fig. 4).
- b) Die Blasen werden durch die Beschallung zerstört. Es sind keine SAE- Signale mehr zu detektieren.
- c) Nachfolgend wird das Schallfeld zwischen 2 Bildern um eine definierte Verschiebungsstrecke gegen das Gewebe verschoben.
- d) Wurden im 1. Bild alle Blasen zerstört, so können im 2. Bild und allen nachfolgenden Bildern nur die neu hinzugekommenen detektiert werden. Diese sind quantifizierbar (Fig. 5b) und c)).
- a) A contrast-saturated ultrasound sectional image is obtained in the first image ( FIG. 4).
- b) The bubbles are destroyed by the sonication. SAE signals can no longer be detected.
- c) The sound field between two images is then shifted against the tissue by a defined displacement distance.
- d) If all bubbles were destroyed in the 1st image, only the newly added ones can be detected in the 2nd image and all subsequent images. These can be quantified ( Fig. 5b) and c)).
Bei einer parallelen Verschiebungsstrecke von 10 µm gegen das Gewebe und einer Schichtdicke des Schallfeldes von 1 mm überlappen sich die Schnittbilder beispielsweise zu 99%. Im 2. Schnittbild werden nur die neu hinzugekommenen Blasen detektiert, die sich in der 10 µm-Schicht befinden. With a parallel displacement distance of 10 µm against the tissue and the slice images overlap with a layer thickness of 1 mm for example 99%. In the 2nd cross-section only those are new added bubbles are detected, which are in the 10 µm layer.
Die Strecke der Verschiebung zwischen zwei Bildern liegt zwischen 5 µm und der Scandicke (ca. 1-2 mm). Die optimale Streckenverschiebung ist abhängig von der höchsten Blasenkonzentration/mL Gewebe bzw. Blut im gescannten Volumen. The distance of the shift between two images is between 5 µm and the scan thickness (approx. 1-2 mm). The optimal route shift depends of the highest bladder concentration / mL tissue or blood in the scanned Volume.
Wenn die Verschiebungsstrecke zu groß gewählt wird oder sich die Ultraschallschnittbilder gar nicht überlappen (Fig. 5a) ist auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine absolute Quantifizierung nicht möglich, da es im Ultraschallschnittbild zu einer nicht korrigierbaren Überlagerung der SAE- Signale kommt. If the displacement distance is chosen too large or the ultrasound sectional images do not overlap at all ( FIG. 5a), absolute quantification is also not possible with the method according to the invention since the SAE signals are not superimposed in the ultrasound sectional image.
Dies kann geschehen, wenn der Anreicherungsgrad der Blasen unterschätzt wird. In diesen Fällen muss die Verschiebungsstrecke pro Ultraschallschnittbild reduziert werden, um die absolute Quantifizierbarkeit zu gewährleisten. Fig. 9-11 zeigen den Zusammenhang zwischen Verschiebungsstrecke und den Morphometric Units bzw. der Anzahl der SAE-Signale im Schnittbild. This can happen if the level of bladder accumulation is underestimated. In these cases, the displacement distance per ultrasound sectional image must be reduced in order to ensure absolute quantifiability. Fig. 9-11 show the relationship between the displacement distance and the morphometric units or the number of SAE signals in the sectional image.
Die Blasenkonzentration wird bevorzugt bei solchen SAE-Schichtdicken bestimmt, deren Schnittbilder jeweils 20 bis 80%, vorzugsweise 30 bis 70% Farbsättigung aufweisen. Zugunsten einer verringerten Untersuchungszeit kann die Verschiebungsstrecke aber erhöht werden, solange in keinem Schnittbild die Sättigungsblasenkonzentration erreicht wird. Für einen optimalen Kompromiss zwischen Untersuchungszeit und Genauigkeit der Messung kann ein definiertes Programm, dass die SAE-Schichtdicke variiert, sorgen. Die durch das Programm gesteuerte optimale Verschiebungsstrecke kann anhand einer ausreichend großen Population an Patienten ermittelt werden. The bubble concentration is preferred for such SAE layer thicknesses determined whose sectional images each 20 to 80%, preferably 30 to 70% Have color saturation. In favor of a reduced examination time can the displacement distance can be increased, however, as long as the Saturation bladder concentration is reached. For an optimal compromise There can be a defined between the examination time and the accuracy of the measurement Program that varies the SAE layer thickness. The through that Program-controlled optimal displacement distance can be based on a sufficiently large population of patients can be determined.
Kommt es doch accidentiell zu einzelnen kontrastgesättigten Schnittbildern, ist die absolute Quantifizierbarkeit nicht mehr gegeben. Eine Quantifizierbarkeit über die nicht kontrastgesättigten Schnittbilder bleibt allerdings möglich. Selbst wenn in bestimmten Bereichen des Untersuchungsgebietes eine Farbsättigung vorliegt, ist durch den standardisierten Scan-Prozess mit definierter Parallelverschiebung der Schallfelder und durch die höhere räumliche Auflösung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine reproduzierte Messung möglich. Eine solche Messung kann z. B. für einen Vergleich zwischen verschiedenen Patienten oder für eine Therapie-Verlaufskontrolle bei demselben Patienten ausreichen. If individual contrast-saturated sectional images do occur, it is absolute quantifiability no longer exists. A quantifiability However, the non-contrast-saturated sectional images remain possible. Even if in certain areas of the study area Color saturation is present thanks to the standardized scanning process defined parallel displacement of the sound fields and by the higher spatial resolution of the method according to the invention reproduced Measurement possible. Such a measurement can e.g. B. for a comparison between in different patients or for therapy monitoring suffice for the same patient.
Werden in einem Schnittbild nicht alle Blasen zerstört, so kann man vor Anfahrt der nächsten Position auch einen oder mehrere weitere Zerstörungspulse senden. If not all bubbles are destroyed in a cross-section, you can do so before starting the next position also one or more further destruction pulses send.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch für solche Blasen genutzt werden, die mit diagnostischen Ultraschall zu einem eigenständigen und charakteristischen Signal unabhängig von einer Zerstörung angeregt werden können. Ein derartiges Signal kann beispielsweise ein harmonisches oder subharmonisches sein. The principle of the method according to the invention can also be used for such bubbles be used with diagnostic ultrasound to create an independent and characteristic signal can be excited regardless of destruction can. Such a signal can, for example, be a harmonic or be subharmonic.
Es wird hier analog wie bei einem SAE-Signal verfahren:
- a) im ersten Bild werden alle Blasen zerstört
- b) in den nachfolgenden Bildern werden die Blasen so angeregt, dass sie ein eigenständiges, charakteristisches Signal geben.
- c) In jedem Bild werden dann die jeweils neu hinzukommenden Signale ermittelt.
- a) in the first picture all bubbles are destroyed
- b) in the following pictures the bubbles are excited in such a way that they give an independent, characteristic signal.
- c) The newly added signals are then determined in each image.
Die Ermittlung der neu hinzukommenden Signale kann, wenn das Aussenden
des Signals nicht mit der vollständigen Zerstörung der Blasen einhergeht,
ermittelt werden durch
- - Subtraktion des jeweiligen Vorwertes oder
- - durch einfache, vorzugsweise automatische Zählung der Signale nach Senden eines Zerstörungspulses.
- - Subtraction of the respective pre-value or
- - By simple, preferably automatic counting of the signals after sending a destruction pulse.
Gehen die eigenständigen, charakteristischen Signale mit der Zerstörung der Blasen einher, kann die Signalanzahl des Überlappungsbereiches in der Regel wie bei SAE-Signalen durch einfache, vorzugsweise automatische Zählung ermittelt werden. The independent, characteristic signals go with the destruction of the If there are bubbles, the number of signals in the overlap area can usually as with SAE signals by simple, preferably automatic counting be determined.
Die definiert parallele Verschiebung kann erreicht werden, in dem
- A) das Gewebe bzw. der Patient gegenüber dem fixierten Schallkopf verschoben wird oder
- B) der Schallkopf gegenüber dem zu untersuchenden fixierten Gewebe verschoben wird oder
- C) ein Schallkopf verwendet wird, der in der Lage ist, zeitlich nacheinander sich überlappende und verschobene Schnittbilder zu erstellen.
- A) the tissue or the patient is moved relative to the fixed transducer or
- B) the transducer is moved relative to the fixed tissue to be examined or
- C) a transducer is used, which is able to create overlapping and shifted sectional images one after the other in time.
Die verschiedenen Verschiebungsmöglichkeiten können auch kombiniert werden. The different displacement options can also be combined become.
Beispielhaft seien folgende Varianten paralleler Verschiebung beschrieben:
- A) Das Untersuchungsobjekt (Patient, Tier, ein exenteriertes oder isoliertes Organ oder eine Zellkulturschale) wird automatisch (z. B. durch Servomotor oder DC-Motor angetrieben), am fixierten Schallkopf vorbeigefahren.
- B) Der Schallkopf wird automatisch mit Hilfe einer speziellen Vorrichtung über
dem Untersuchungsobjekt (Patient, Tier, ein exenteriertes oder isoliertes
Organ oder eine Zellkulturschale) verschoben. Die Vorrichtung kann ein
Rahmen sein, innerhalb dessen der Schallkopf in einer Halterung fixiert ist
und durch Motortrieb entlang einer Parallelführung bewegt wird.
Im einfachsten Fall kann ein Einzelkristall in x- und y-Richtung mit definierten Überlappungsbereichen verschoben werden. Diese Variante bietet sich für Kulturschalen von Zellen an, an deren Oberfläche sich Blasen spezifisch oder in deren Inneren unspezifisch (z. B. Phagozytose) angereichert haben. Hier reicht die Aussage, wie viele Blasen pro Fläche bzw. Volumen sich angereichert haben, aus. Die Daten müssen nicht in Bilder umgerechnet werden. - C) Mit einem Schallkopf enthaltend ein 3D-Array können durch eine
entsprechende Steuerung des Scans benachbarte Schallkeulen innerhalb
einer Linie oder Schallkeulen benachbarter Linien in Querrichtung definiert
zur Überlappung gebracht werden. Bei dieser Variante ist eine weitere
Bewegung von Schallkopf oder Untersuchungsobjekt nicht mehr nötig.
Der Schallkopf kann auch ein 2D-Array enthalten, welches innerhalb des Schallkopfes parallel mit definierter Überlappung in Querrichtung bewegt wird. Die laterale Auflösung kann innerhalb eines 2D-Schnittbildes gesteigert werden, wenn sich die einzelnen Scan-Linien, aus denen das Schnittbild aufgebaut ist, ebenfalls definiert überlappen. Die einzelnen Schallfelder, die jeweils von einer Gruppe benachbarter Piezoelemente erzeugt werden, werden dabei im Gegensatz zur konventionellen Steuerung stärker und vor allem definiert zur Überlappung gebracht, indem kleine Schrittweiten (bis hinunter zu einem Piezo-Element) gewählt werden (Fig. 7). Wie beim definiert überlappenden Scan in Querrichtung zum Schallkopf erhöht sich die Auflösung um den Faktor, in dem die "Verschiebung" zur Breite der Piezo-Elementgruppe steht.
- A) The examination object (patient, animal, an eccentric or isolated organ or a cell culture dish) is automatically moved past the fixed transducer (e.g. powered by a servo motor or DC motor).
- B) The transducer is automatically moved using a special device over the examination object (patient, animal, an eccentric or isolated organ or a cell culture dish). The device can be a frame within which the transducer is fixed in a holder and is moved by a motor drive along a parallel guide.
In the simplest case, a single crystal can be shifted in the x and y directions with defined overlap areas. This variant is suitable for culture dishes of cells on the surface of which bubbles have accumulated specifically or inside which have become non-specific (e.g. phagocytosis). Here it is sufficient to say how many bubbles have accumulated per area or volume. The data does not have to be converted into pictures. - C) With a transducer containing a 3D array, by correspondingly controlling the scan, adjacent sound lobes within a line or sound lobes of adjacent lines can be brought to overlap in a defined manner in the transverse direction. With this variant, further movement of the transducer or examination object is no longer necessary.
The transducer can also contain a 2D array, which is moved parallel within the transducer with a defined overlap in the transverse direction. The lateral resolution can be increased within a 2D sectional image if the individual scan lines from which the sectional image is constructed also overlap in a defined manner. In contrast to conventional control, the individual sound fields, which are each generated by a group of neighboring piezo elements, are overlapped more strongly and above all by selecting small increments (down to a piezo element) ( Fig. 7). As with the defined overlapping scan in the transverse direction to the transducer, the resolution increases by the factor in which the "shift" to the width of the piezo element group is.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für Ultraschallkontrastmittel verwendet werden, die verschiedene Blasenarten enthalten. The method according to the invention can also be used for ultrasound contrast media can be used that contain different types of bubbles.
Die Blasenarten können sich in mindestens einem der folgenden Merkmale
unterscheiden:
- - Größe,
- - Hülle,
- - Bindungsmolekülen auf deren Oberfläche,
- - Anregbarkeit durch verschiedene Pulsformen
- - Zerstörbarkeit durch Schall
- - Art des charakteristischen Signals.
- - size,
- - cover,
- - binding molecules on their surface,
- - Excitability through different pulse shapes
- - Destructibility by sound
- - type of characteristic signal.
Solche Blasengemische bzw. deren Verteilungsmuster im Untersuchungsobjekt
können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls mit hoher räumlicher
Auflösung quantifiziert werden,
- a) indem bei einer Position hintereinander verschiedene Pulsformen gesendet und/oder verschiedene charakteristische Signale empfangen werden. Kommt es dabei nicht zur vollständigen Zerstörung der Blasen, kann ein Zerstörungspuls gesendet werden, bevor zur nächsten Position gefahren wird oder,
- b) indem das zu untersuchende Gebiet mehrfach mit entsprechender definierter Verschiebung gescannt wird, wobei jeder Scan mit einer anderen für die jeweilige Blasenart notwendige Pulsform durchgeführt wird.
- a) by sending different pulse shapes in succession at a position and / or receiving different characteristic signals. If the bubbles are not completely destroyed, a destruction pulse can be sent before moving to the next position or,
- b) by scanning the area to be examined several times with a correspondingly defined displacement, each scan being carried out with a different pulse shape required for the respective bubble type.
Es können sowohl verschiedene Pulsformen, als auch verschiedene Schallfeldverschiebungen miteinander kombiniert werden, solange die resultierende Überschneidung der Schallfelder definiert und in Bezug auf deren räumliche Ausdehnung berechenbar erfolgt und solange die eingesetzten Blasen anhand charakteristischer Signale detektiert werden können. Different pulse shapes can be used, as well as different ones Sound field shifts can be combined as long as the resulting intersection of the sound fields defined and in relation to their spatial expansion can be calculated and as long as the used Bubbles can be detected using characteristic signals.
Unterscheiden sich die Blasen gleichzeitig in dem Bindungsmolekül auf der
Oberfläche und in ihrer Zerstörbarkeit durch Schall, kann zur Ermittlung der
invivo Verteilung der Bindungsstellen in der Untersuchungsregion
folgendermaßen vorgegangen werden:
- a) es werden 2 unterschiedliche Blasenarten injiziert:
Blasenart A, mit geringem Schalldruck zerstörbar und mit Bindungsmolekül
Anti-X für in-vivo-Bindungsstelle X auf der Oberfläche und
Blasenart B, mit hohem Schalldruck zerstörbar und mit Bindungsmolekül
Anti-Y für in-vivo-Bindungsstelle Y auf der Oberfläche. - b) Anfahrt der errechneten Position
- c) ein oder mehrere Bilder mit niedrigem Schalldruck, Datenspeicherung
- d) ein oder mehrere Bilder mit hohem Schalldruck, Datenspeicherung
- e) definierte Verschiebung des Schallfeldes
- f) Wiederholung c)-e) bis zum Ende des Scans
- g) Auswertung der Daten für Bindungsmolekül X und Y, deren Anzeige auf dem Monitor und Speicherung
- a) 2 different types of bubbles are injected:
Bubble type A, destructible with low sound pressure and with binding molecule
Anti-X for in vivo binding site X on the surface and
Bubble type B, destructible with high sound pressure and with binding molecule
Anti-Y for in vivo binding site Y on the surface. - b) Approach of the calculated position
- c) one or more images with low sound pressure, data storage
- d) one or more images with high sound pressure, data storage
- e) defined displacement of the sound field
- f) repetition c) -e) until the end of the scan
- g) Evaluation of the data for binding molecule X and Y, their display on the monitor and storage
Bei alten genannten Varianten wird die Sättigungsblasenkonzentration um den Faktor erhöht, in dem die jeweils zwischen 2 Bildern bzw. Schallkeulen zurückgelegte Strecke zur Schichtdicke des gesamten Schallfeldes steht. Bei einer 10 µm Verschiebung und 1 mm Schichtdicke erhöht sich die Sättigungsblasenkonzentration um den Faktor 100. Gleichzeitig verringert sich die Schichtdicke des Gewebes, aus dem die neu hinzugekommenen Blasen stammen, um denselben Faktor. In the old variants mentioned, the saturation bubble concentration is around Factor increased in which the between 2 pictures or sound clubs distance covered to the layer thickness of the entire sound field. at a 10 µm shift and 1 mm layer thickness increases the Saturation bladder concentration by a factor of 100. At the same time it decreases the layer thickness of the tissue from which the newly added bubbles stem from the same factor.
Es kann so eine histologische Auflösung erreicht werden. Da dieses Prinzip
auch in vivo anwendbar ist, kann man bezüglich der dargestellten Signale auch
von einer "in vivo Sono-Histologie" oder im Fall einer spezifischen Blasen-
Anreicherung von einer sonographischen "in vivo Immuno-Histologie" sprechen.
Die gemessenen MU können für eine Diagnose beispielsweise folgendermaßen
ausgewertet werden:
- A) Vergleich der gemessenen MU bei konstant gehaltener SAE-Schichtdicke und Dosis zur intraindividuellen Verlaufskontrolle einer Therapie.
- B) B.
- 1. Zunächst Ermittlung der Abhängigkeit der gemessenen MU von der SAE-Schichtdicke und/oder Dosis in einem speziellen Messfenster (Leber, Tumoroberfläche, Gefäßendothel etc.) anhand einer möglichst großen Population. Die Population kann aus Individuen bestehen, die sich hinsichtlich der Verteilung und des Anreicherungsgrades der Blasen im Messfenster nicht unterscheiden d. h. die homogen ist oder aber die diesbezüglich gruppiert ist. Diese Abhängigkeiten müssen in der Regel bei verschiedenen Ultraschallgerätesettings (Schallkopf, Detektionsmode. . .) ermittelt werden.
- 2. Ermittlung von linearen Korrelationsfunktionen im Bereich 20 bis 80%, vorzugsweise im Bereich 30 bis 70% Farbsättigung
- 3. ggf. Integration der linearen Korrelationsfunktionen in eine Auswertungssoftware des Ultraschallgerätes
- 4. Zählung der SAE-Signale im entsprechenden Messfenster eines Patienten
- 5. anhand der linearen Korrelationsfunktionen: Bestimmung der absoluten Blasenanzahl bzw. der Blasenkonzentration im speziellen Messfenster des Patienten, wenn Farbsättigung im Geltungsbereich der linearen Korrelationsfunktion liegt.
- C) C.
- 1. Zunächst Ermittlung der Abhängigkeit der absolut gezählten SAE- Signale von der SAE-Schichtdicke und/oder Dosis in einem speziellen Messfenster (Leber, Tumoroberfläche, Gefäßendothel etc.) anhand einer möglichst großen Population. Die Population kann aus Individuen bestehen, die sich hinsichtlich der Verteilung und des Anreicherungsgrades der Blasen im Messfenster nicht unterscheiden d. h. die homogen ist oder aber die diesbezüglich gruppiert ist. Diese Abhängigkeiten müssen in der Regel bei verschiedenen Ultraschallgerätesettings (Schallkopf, Detektionsmode etc.) ermittelt werden.
- 2. Durchführung von Kurvenfits, Ermittlung von die jeweilige Kurve beschreibenden Korrelationsfunktionen
- 3. ggf. Integration der Korrelationsfunktionen in eine Auswertungssoftware des Ultraschallgerätes
- 4. Zählung der SAE-Signale im entsprechenden Messfenster eines Patienten
- 5. anhand der Korrelationsfunktionen: Bestimmung der absoluten Blasenanzahl bzw. der Blasenkonzentration im speziellen Messfenster des Patienten.
- A) Comparison of the measured MU with a constant SAE layer thickness and dose for the intraindividual follow-up of a therapy.
- B) B.
- 1. First, determine the dependence of the measured MU on the SAE layer thickness and / or dose in a special measurement window (liver, tumor surface, vascular endothelium, etc.) using the largest possible population. The population can consist of individuals who do not differ in terms of the distribution and the degree of enrichment of the bubbles in the measurement window, ie who are homogeneous or who are grouped in this regard. These dependencies usually have to be determined with various ultrasound device settings (transducer, detection mode ...).
- 2. Determination of linear correlation functions in the range 20 to 80%, preferably in the range 30 to 70% color saturation
- 3. If necessary, integration of the linear correlation functions into an evaluation software of the ultrasound device
- 4. Counting the SAE signals in the corresponding measurement window of a patient
- 5. Using the linear correlation functions: Determination of the absolute number of bubbles or the bubble concentration in the special measurement window of the patient if color saturation is within the scope of the linear correlation function.
- C) C.
- 1. First determine the dependence of the absolutely counted SAE signals on the SAE layer thickness and / or dose in a special measurement window (liver, tumor surface, vascular endothelium, etc.) based on the largest possible population. The population can consist of individuals who do not differ in terms of the distribution and the degree of enrichment of the bubbles in the measurement window, ie who are homogeneous or who are grouped in this regard. These dependencies usually have to be determined with various ultrasound device settings (transducer, detection mode, etc.).
- 2. Execution of curve fits, determination of correlation functions describing the respective curve
- 3. If necessary, integration of the correlation functions into an evaluation software of the ultrasound device
- 4. Counting the SAE signals in the corresponding measurement window of a patient
- 5. Using the correlation functions: Determination of the absolute number of bubbles or the bubble concentration in the special measurement window of the patient.
Nachfolgend werden die Figuren kurz beschreiben: The figures are briefly described below:
Fig. 1 Prinzip Stimulated Acoustic Emission:
1 Schallwelle geringer Amplitude
2 Schallwelle hoher Amplitude
3 Streusignal, Blase bleibt intakt
4 SAE-Signal unter Zerstörung der Blase
Fig. 1 Principle of stimulated acoustic emission:
1 sound wave of low amplitude
2 high amplitude sound wave
3 scatter signal, bubble remains intact
4 SAE signal destroying the bladder
Fig. 2 Größe von SAE-Signalen im Schnittbild Fig. 2 size of SAE signals in the sectional view
Fig. 3 Schichtdicke konventionelles Schnittbild Fig. 3 layer thickness conventional sectional view
Fig. 4 farbgesättigtes Schnittbild Fig. 4 color saturated sectional view
Fig. 5 Prinzip erfindungsgemäßes Verfahren
a Verschiebungsstrecke 100 µm
b Verschiebungsstrecke 50 µm
c Verschiebungsstrecke 10 µm
5 Blase
6 SAE-Signal
7 zerstörte Blase
Fig. 5 Principle of the inventive method
a displacement distance 100 µm
b displacement distance 50 µm
c displacement distance 10 µm
5 bubble
6 SAE signal
7 destroyed bubble
Fig. 6 Richtungsdefinitionen einen Schallkopf betreffend
23 Schallkopf
24 Querrichtung zum Schallkopf
25 lateral
26 Axial (Schallausbreitungsrichtung)
Fig. 6 directional definitions relating to a transducer
23 transducer
24 Transverse direction to the transducer
25 lateral
26 Axial (direction of sound propagation)
Fig. 7 Multielement-Schallkopf mit definiert überlappenden Schallfeldern
(2D-Array)
a Bildaufbau mit geringem beam-overlap
b Bildaufbau mit starkem beam-overlap
8 Blase
9 SAE-Signal
10 zerstörte Blase
11 Piezoelement
12 Piezoelement, welches zusammen mit benachbarten
Piezoelementen ein Ultraschallsignal sendet.
Fig. 7 multi-element transducer with defined overlapping sound fields (2D array)
a Image composition with low beam overlap
b Image structure with strong beam overlap
8 bubble
9 SAE signal
10 destroyed bubble
11 piezo element
12 piezo element, which sends an ultrasonic signal together with neighboring piezo elements.
Fig. 8 3-D Ansicht des mit unterschiedlichen Verschiebungsstrecken
gescannten Agar-Phantoms aus Beispiel 1
a SAE-Schichtdicke = 10 µm bis 100 µm,
Schnittbild 13: Verschiebungsstrecke 10 µm
b SAE-Schichtdicke = 50 µm bis 100 µm
Schnittbild 14: Verschiebungsstrecke 50 µm
c SAE-Schichtdicke = 100 µm
Schnittbild 15: Verschiebungsstrecke 100 µm
Fig. 8 3-D view of the scanned with different displacement distances agar phantom from Example 1
a SAE layer thickness = 10 µm to 100 µm,
Sectional image 13 : displacement distance 10 µm
b SAE layer thickness = 50 µm to 100 µm
Sectional image 14 : displacement distance 50 µm
c SAE layer thickness = 100 µm
Section 15 : displacement distance 100 µm
Fig. 9 Abhängigkeit der MU von der SAE-Schichtdicke
(Agar-Phantom, Beispiel 1)
Fig. 9 dependence of the MU on the SAE layer thickness
(Agar Phantom, Example 1)
Fig. 10 Abhängigkeit der MUcorr. von der SAE-Schichtdicke
(Agar-Phantom, Beispiel 1)
Fig. 10 dependence of the MU corr. on the SAE layer thickness
(Agar Phantom, Example 1)
Fig. 11 Abhängigkeit der SAEcorr. von der SAE-Schichtdicke
(Agar-Phantom, Beispiel 1)
Fig. 11 dependence of the SAE corr. on the SAE layer thickness
(Agar Phantom, Example 1)
Fig. 12 Blasenanreicherung in der Leber, Ratte 1 (Beispiel 2): 1.108 Blasen/ml.
Messung ex vivo, 30 min. p. i.
a SAE-Schichtdicke = 350 µm
b SAE-Schichtdicke = 20 µm
Fig. 12 bladder accumulation in the liver, rat 1 (example 2): 1.10 8 bubbles / ml.
Ex vivo measurement, 30 min. pi
a SAE layer thickness = 350 µm
b SAE layer thickness = 20 µm
Fig. 13: Blasenanreicherung in der Leber, Ratte 2 (Beispiel 2): 1.107 Blasen/ml.
Messung ex vivo, 30 min. p. i.
a SAE-Schichtdicke = 350 µm
b SAE-Schichtdicke = 20 µm
Fig. 13: Bladder accumulation in the liver, rat 2 (example 2): 1.10 7 blisters / ml.
Ex vivo measurement, 30 min. pi
a SAE layer thickness = 350 µm
b SAE layer thickness = 20 µm
Fig. 14 Abhängigkeit der MU von der SAE-Schichtdicke
Ratte 1 (Beispiel 2): 1.108 Blasen/ml. Messung ex vivo, 30 min.
Fig. 14 as a function of the MU of the SAE-layer thickness
Rat 1 (example 2): 1.10 8 bubbles / ml. Ex vivo measurement, 30 min.
Fig. 15 Abhängigkeit der MUcorr. von der SAE-Schichtdicke
Ratte 1 (Beispiel 2): 1.108 Blasen/ml. Messung ex vivo, 30 min.
Fig. 15 dependence of the MU corr. on the SAE layer thickness
Rat 1 (example 2): 1.10 8 bubbles / ml. Ex vivo measurement, 30 min.
Fig. 16 Abhängigkeit der SAEcorr. von der SAE-Schichtdicke
Ratte 1 (Beispiel 2): 1.108 Blasen/ml. Messung ex vivo, 30 min.
Fig. 16 Dependence of the SAE corr. on the SAE layer thickness
Rat 1 (example 2): 1.10 8 bubbles / ml. Ex vivo measurement, 30 min.
Fig. 17 Abhängigkeit der MU von der SAE-Schichtdicke
Ratte 2 (Beispiel 2): 1.107 Blasen/ml. Messung ex vivo, 30 min.
Fig. 17 Dependence of the MU on the SAE layer thickness
Rat 2 (example 2): 1.10 7 bubbles / ml. Ex vivo measurement, 30 min.
Fig. 18 Abhängigkeit der MUcorr. von der SAE-Schichtdicke
Ratte 2 (Beispiel 2): 1.107 Blasen/ml. Messung ex vivo, 30 min.
Fig. 18 Dependence of the MU corr. on the SAE layer thickness
Rat 2 (example 2): 1.10 7 bubbles / ml. Ex vivo measurement, 30 min.
Fig. 19 Abhängigkeit der SAEcorr. von der SAE-Schichtdicke
Ratte 2 (Beispiel 2): 1.107 Blasen/ml. Messung ex vivo, 30 min.
Fig. 19 Dependence of the SAE corr. on the SAE layer thickness
Rat 2 (example 2): 1.10 7 bubbles / ml. Ex vivo measurement, 30 min.
Fig. 20 Anreicherung von spezifischen Blasen, an deren Oberfläche anti-CD-
105 Antikörper gekoppelt sind, im F9-Teratom einer Maus. (Beispiel 3)
a Grafische Darstellung
b Sonografischer Längsschnitt des Tumors in Scan-Richtung
Bereich zwischen den Linien 16 und 17: Tumor beim ersten Scan
Bereich zwischen den Linien 18 und 19: Tumor beim zweiten Scan
20 Farbsignale (MUFP)
21 Grausignale (MUGP)
22 Summe aus MUFP und MUGP, bzw. das gemessene Gewebevolumen
Fig. 20 Enrichment of specific bubbles, on the surface of which anti-CD-105 antibodies are coupled, in the F9 teratoma of a mouse. (Example 3)
a Graphic representation
b Sonographic longitudinal section of the tumor in the scan direction
Area between lines 16 and 17 : tumor on first scan
Area between lines 18 and 19 : tumor in the second scan
20 color signals (MU FP )
21 gray signals (MU GP )
22 Sum of MU FP and MU GP , or the measured tissue volume
Fig. 21 Farbsignale der im Tumor angereicherten spezifischen Blasen (4 Mäuse, Beispiel 3) im Vergleich zur lsotyp-Kontrolle (4 Mäuse, Beispiel 3). Fig. 21 color signals of the enriched in tumor-specific bubbles (4 mice, Example 3) compared to the isotype control (4 mice, Example 3).
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher beschrieben: The invention is described in more detail by the following examples:
Die Herstellung der Blasen erfolgt nach Beispiel 4 (a). The bubbles are produced according to Example 4 (a).
665 ml Wasser (Ampuwa, Fresenius) werden in einem Wasserkocher (Braun, Typ 3 217 WK 210) gekocht und in ein 1000 ml Becherglas überführt. Es werden 1,7 g Benzoesäure (Merck) zur Konservierung und 10 g Agar (Merck) unter Rühren hinzugegeben. Die Agarlösung wird in einer Mikrowelle (Bosch HMT 702 C, 800 W) erneut kurz aufgekocht und anschließend auf 40°C abgekühlt. 665 ml of water (Ampuwa, Fresenius) are in a kettle (Braun, Type 3 217 WK 210) cooked and transferred to a 1000 ml beaker. It 1.7 g of benzoic acid (Merck) for preservation and 10 g of agar (Merck) added with stirring. The agar solution is in a microwave (Bosch HMT 702 C, 800 W) briefly boiled again and then to 40 ° C cooled.
Vor Zugabe der Blasen zur Agar-Lösung wird die Blasenkonzentration mit 0,02%iger Triton × 100 Lösung auf 6.108 Blasen/ml eingestellt. Davon werden 33 µl (2.107 Blasen) vorsichtig ohne Eintrag von Luftblasen in die Agarlösung eingerührt. Die Agarlösung wird anschließend in eine Glasschale (14.19.4 cm) gegossen, in der diese sich als Gel verfestigt (Agar-Phantom). Before the bubbles are added to the agar solution, the bubble concentration is adjusted to 6.10 8 bubbles / ml with 0.02% Triton × 100 solution. 33 µl (2.10 7 bubbles) of this are carefully stirred into the agar solution without air bubbles. The agar solution is then poured into a glass bowl (14.19.4 cm) in which it solidifies as a gel (agar phantom).
Ein ca. 4 cm breiter Streifen des Agar-Phantoms wird in ein mit Wasser gefülltes Kunststoffbecken gelegt. Ein Schallkopf (L 10-5, ATL UM9, Farbdoppler-mode, MI: 1,1, Persistenz: 0, Priorität: maximal, Größe der Color- Box: maximal, Eindringtiefe: 3 cm, Focus: 2 cm) wird mit einem Stativ senkrecht so über dem Phantom befestigt, dass er in das Wasser eintaucht. An approx. 4 cm wide strip of the agar phantom is placed in water filled plastic basin. A transducer (L 10-5, ATL UM9, Color Doppler mode, MI: 1.1, persistence: 0, priority: maximum, size of the color Box: maximum, depth of penetration: 3 cm, focus: 2 cm) is vertical with a tripod attached over the phantom so that it dips into the water.
Das Becken wird zusammen mit dem Phantom
- 1. per Hand in Querrichtung unter dem Schallkopf mit einer Geschwindigkeit von ca. 2 cm/s verschoben, was einer Verschiebungsstrecke von ca. 350 µm/frame oder
- 2. auf einen Servomotor (Limes 150, OWIS GmbH, Motorcontroller DC 500)
gestellt, und automatisch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten unter
dem fixierten Schallkopf vorbeigefahren. Die Geschwindigkeiten werden
dabei so gewählt, dass unter Berücksichtigung der gegebenen Bildrate des
Ultraschallgerätes von 5,8 Bildern/Sekunde und kontinuierlicher Bewegung
des Agar-Phantoms folgende Verschiebungsstrecken je Bild resultierten:
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 µm/frame. Die dazu erforderlichen
Geschwindigkeiten (µm/s) werden wie folgt errechnet:
Geschwindigkeit [µm/s] = Verschiebestrecke/Bild [µm/frame] × Bildrate des Ultraschallgerätes [frame/s]
- 1. moved by hand in the transverse direction under the transducer at a speed of approx. 2 cm / s, which is a displacement distance of approx. 350 µm / frame or
- 2. placed on a servo motor (Limes 150, OWIS GmbH, motor controller DC 500), and automatically passed under the fixed transducer at different speeds. The speeds are selected so that, taking into account the given frame rate of the ultrasound device of 5.8 images / second and continuous movement of the agar phantom, the following displacement distances per image resulted: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 , 90, 100 µm / frame. The speeds (µm / s) required for this are calculated as follows:
Speed [µm / s] = displacement distance / image [µm / frame] × frame rate of the ultrasound device [frame / s]
Die entstehenden Videobilder werden videodensitometrisch mit QuantiCon© (Echotech 3D Imaging Systems GmbH) wie folgt ausgewertet: The resulting video images are video densitometrically with QuantiCon © (Echotech 3D Imaging Systems GmbH) evaluated as follows:
Während des Scans werden die Videobilder mit einer Sample-Rate entsprechend der vom Ultraschallgerät gegebenen Bildrate (hier 5,8 Bilder/Sekunde) digitalisiert (Quanticon©). Dazu wird in QuantiCon© zuvor ein trigger-delay von 172 ms (1000 ms/5,8) eingegeben. During the scan, the video images are at a sample rate according to the frame rate given by the ultrasound device (here 5.8 frames / second) digitized (Quanticon ©). For this purpose, in QuantiCon © previously entered a trigger delay of 172 ms (1000 ms / 5.8).
Um farbige Rauschsignale von SAE-Signalen abzutrennen, wird vor der Auswertung des 3D-Datensatzes zunächst ein Schwellwert von 40 für die Farbwerte definiert. Nur die dann oberhalb dieses Schwellwertes verbleibenden "segmentierten Farbwerte" (40-255) werden zur Auswertung verwendet. Fig. 8 zeigt die 3D-Ansicht des gescannten Agar-Phantoms, wie es aus dem 3D- Datensatz in Quanticon generiert wird. Es werden sowohl die Pixelanzahl der Grauwerte, als auch die Pixelanzahl der segmentierten Farbwerte aller Bilder des Datensatzes exportiert, und mit MS-Excel weiterverarbeitet. In order to separate colored noise signals from SAE signals, a threshold value of 40 is first defined for the color values before the evaluation of the 3D data set. Only the "segmented color values" (40-255) then remaining above this threshold value are used for the evaluation. Fig. 8 shows the 3D view of the scanned agar phantom, how it is generated from the 3D data set in Quanticon. Both the number of pixels of the gray values and the number of pixels of the segmented color values of all images in the data set are exported and processed with MS Excel.
Die in MS-Excel erstellte Graphik der segmentierten Farbwerte (MU) ist in Fig. 9 in Abhängigkeit von der SAE-Schichtdicke dargestellt. Entsprechend der unter "korrigierte MU" definierten Korrekturformel wird jeder einzelne Farbwert korrigiert. Die resultierende Abhängigkeit von der SAE-Schichtdicke ist in Fig. 10 (MUcorr.) dargestellt. The graphic of the segmented color values (MU) created in MS Excel is shown in FIG. 9 as a function of the SAE layer thickness. Each individual color value is corrected in accordance with the correction formula defined under "corrected MU". The resulting dependence on the SAE layer thickness is shown in Fig. 10 (MU corr. ).
Um die Summe der segmentierten Farbwerte in einzelne SAE-Signale bzw. einzelne Blasen umzurechnen, wird zunächst der Umrechnungsfaktor Fsaeermittelt. Dazu wird in 20 Schnittbildern zunächst die Summe der SAE-Signale durch Zählung per Hand ermittelt. Anschließend wird die Summe der segmentierten Farbpixel durch die Summe der in den entsprechenden Bildern per Hand gezählten SAE-Effekte dividiert. Es wird ein Mittelwert von 44 Farbpixel pro SAE-Signal ermittelt. Die über diesen Faktor von Mucorr. auf die Anzahl der korrigierten SAE-Signale (SAEucorr.) umgerechnete Graphik ist in Fig. 11 dargestellt. In order to convert the sum of the segmented color values into individual SAE signals or individual bubbles, the conversion factor F sae is first determined. For this purpose, the sum of the SAE signals is first determined by hand counting in 20 sectional images. The sum of the segmented color pixels is then divided by the sum of the SAE effects counted by hand in the corresponding images. An average of 44 color pixels per SAE signal is determined. The about this factor of Mu corr. The graphic converted to the number of corrected SAE signals (SAEu corr. ) is shown in FIG. 11.
Tabelle 1 listet die den Fig. 9 bis 11 zugrundeliegenden Daten auf:
Tabelle 1
Table 1 lists the data on which FIGS. 9 to 11 are based: Table 1
Der Kurvenbereich zwischen 30 und 70 µm SAE-Schichtdicke (~ 37-81% Farbsättigung) lassen sich mit einer linearen Korrelationsfunktion beschreiben. Es errechnen sich Korrelationskoeffizienten von 0,990 für die unkorrigierten MUs bzw. 0,996 für die korrigierten MU/SAE. The curve range between 30 and 70 µm SAE layer thickness (~ 37-81% Saturation) can be described with a linear correlation function. Correlation coefficients of 0.990 are calculated for the uncorrected MUs or 0.996 for the corrected MU / SAE.
Werden auch die Punkte außerhalb dieses Bereiches bei der linearen Korrelation berücksichtigt, verschlechtern sich die Korrelationskoeffizienten bis auf 0,971 für MU, bzw. 0,981 für die korrigierten MU/SAE. The points outside this range are also considered linear Taking correlation into account, the correlation coefficients worsen until to 0.971 for MU and 0.981 for the corrected MU / SAE.
- 1. Alle Bilder, die beim Verschieben des Phantoms per Hand und einer Verschiebungsstrecke von ca. 350 µm/frame entstanden, sind vollständig mit SAE-Signalen gesättigt. Die Sättigungsblasenkonzentration ist überschritten und eine Quantifizierung unmöglich. 1. All the pictures when moving the phantom by hand and one Displacement distance of approx. 350 µm / frame is complete saturated with SAE signals. The saturation bubble concentration is exceeded and quantification impossible.
-
2. Bei der automatischen Verschiebung mit Überlappung der Schallfelder
werden bei einer Verschiebung von 10 µm/frame nur vereinzelte SAE-
Signale detektiert (Fig. 8). Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt auch
die Anzahl der SAE-Signalelframe zu. Erst ab einer Verschiebung von
100 µm/frame kommt es zu einer Farbsättigung im Bild.
Somit führt eine Blasenkonzentration von 30.000 Blasen/ml bei einer Schichtdicke von 100 µm zu einer SAE-Sättigung. Daraus lässt sich für eine Schichtdicke von 1 mm eine Sättigungsblasenkonzentration von ca. 3.000 Blasen/ml schlußfolgern. 2. With the automatic shift with overlap of the sound fields, only a few SAE signals are detected with a shift of 10 µm / frame ( FIG. 8). As the speed increases, the number of SAE signal frame increases. Color saturation in the image only occurs from a shift of 100 µm / frame.
Thus, a bubble concentration of 30,000 bubbles / ml with a layer thickness of 100 µm leads to SAE saturation. From this, a saturation bubble concentration of approx. 3,000 bubbles / ml can be concluded for a layer thickness of 1 mm.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Scanverfahren wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Blasen-Quantifizierung selbst bei Blasenkonzentrationen größer als 3.000 Blasen/ml möglich. In contrast to conventional scanning methods, the method according to the invention even a bubble quantification Bladder concentrations greater than 3,000 bubbles / ml possible.
Durch die definiert überlappende Verschiebung eines Objektes gegen den Schallkopf werden in jedem Schnittbild nur die neu hinzugekommenen Blasen aus dem nicht überlappenden Volumen detektiert. So kann die SAE- Schichtdicke auf die jeweilige Verschiebungsstrecke pro Bild reduziert werden. Die Sättigungsblasenkonzentration erhöht sich in dem Verhältnis, in dem die tatsächliche Schichtdicke des Schallfeldes zur Verschiebungsstrecke, bzw. zur SAE-Schichtdicke steht. Eine 10 µm Verschiebung von Bild zu Bild erhöht gleichzeitig die räumliche Auflösung und die Sättigungsblasenkonzentration um den Faktor 100 bei einer Schichtdicke des Schallfeldes von 1 mm. Due to the defined overlapping displacement of an object against the In each sectional image, only the newly added bubbles become transducers detected from the non-overlapping volume. So the SAE Layer thickness can be reduced to the respective displacement distance per image. The saturation bubble concentration increases in the ratio in which the actual layer thickness of the sound field to the displacement distance or SAE layer thickness is available. A 10 µm shift from frame to frame increases at the same time the spatial resolution and the saturation bubble concentration around the factor 100 with a layer thickness of the sound field of 1 mm.
Die Herstellung der Blasen erfolgt nach Beispiel 4(a) The bubbles are produced according to Example 4 (a)
Es werden 2 Ratten (Wistar SCHOE, 220 g, weiblich) untersucht. Den Ratten
werden verschiedene Dosen der nach a) hergestellten Blasensuspension i. v.
über die Schwanzvene injiziert. Für Ratte 1 wird eine Verdünnung auf
1.108 Blasen/ml, für Ratte 2 auf 1.107 Blasen/ml in 0,9%-NaCl-Lösung
enthaltend 0,02% Triton × 100 hergestellt.
Ratte 1: 1.108 Blasen/kg (1.108 Blasen/ml, 220 µl i. v)
Ratte 2: 1.07 Blasen/kg (1.107 Blasen/ml, 220 µl i. v)
30 Minuten nach Injektion werden die Ratten durch i. p. Injektion von 1 ml einer
1 : 1 Volumenmischung aus Rompun®2% (20 mg Xylazin/ml) und Ketavet®
100 mg/ml (100 mg Ketamin-Base/ml) getötet:
Two rats (Wistar SCHOE, 220 g, female) are examined. Various doses of the bladder suspension prepared according to a) are injected iv via the tail vein into the rats. For rat 1, a dilution to 1.10 8 bubbles / ml is prepared, for rat 2 to 1.10 7 bubbles / ml in 0.9% NaCl solution containing 0.02% Triton × 100.
Rat 1: 1.10 8 bubbles / kg (1.10 8 bubbles / ml, 220 µl IV)
Rat 2: 1.0 7 bubbles / kg (1.10 7 bubbles / ml, 220 µl IV)
30 minutes after the injection, the rats are killed by ip injection of 1 ml of a 1: 1 volume mixture of Rompun® 2% (20 mg xylazine / ml) and Ketavet® 100 mg / ml (100 mg ketamine base / ml):
Der rechte Leberlappen wird jeweils entnommen und in ein mit 0,9%iger
Natriumchlorid-Lösung gefülltes Gefäß gelegt.
Die Gefäße mit den Leberlappen werden:
- 1. per Hand in Querrichtung unter dem Schallkopf mit einer Geschwindigkeit von ca. 2 cm/s verschoben, was einer Verschiebungsstrecke von ca. 350 µm/frame entspricht oder
- 2. auf einen Servomotor (Limes 150, OWIS GmbH, Motorcontroller DC 500)
gestellt, und automatisch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten unter
dem fixierten Schallkopf vorbeigefahren. Die Geschwindigkeiten werden
dabei so gewählt, dass unter Berücksichtigung der gegebenen Bildrate des
Ultraschallgerätes von 5,8 Bildern/Sekunde und kontinuierlicher Bewegung
des Gefäßes folgende Verschiebungsstrecken je Bild resultierten:
Ratte 1 (1.108 Blasen/kg): 15, 20, 30 µm/frame
Ratte 2 (1.107 Blasen/kg): 20, 40, 80, 120 µm/frame
The vessels with the liver lobes will:
- 1. moved by hand in the transverse direction under the transducer at a speed of approx. 2 cm / s, which corresponds to a displacement distance of approx. 350 µm / frame or
- 2. placed on a servo motor (Limes 150, OWIS GmbH, motor controller DC 500), and automatically passed under the fixed transducer at different speeds. The speeds are selected so that, taking into account the given frame rate of the ultrasound device of 5.8 images / second and continuous movement of the vessel, the following displacement distances per image resulted:
Rat 1 (1.10 8 bubbles / kg): 15, 20, 30 µm / frame
Rat 2 (1.10 7 bubbles / kg): 20, 40, 80, 120 µm / frame
Die Ultraschalluntersuchung erfolgt analog Beispiel 1 mit den gleichen Gerätesettings. Die Leber wird in einem Abstand von 2 cm am Schallkopf vorbeigefahren. Für alle Messungen wird die gleiche ROI verwendet. Die Größe der ROI (ca. 2.6 mm gamessen an der Skala des Ultraschallgerätes) wird so gewählt, dass bei allen ausgewerteten Bildern die ROI vollständig im Bereich des Lebergewebes liegt. Bei allen Messungen wird in Quanticon die gleiche Vergrößerung gewählt. The ultrasound examination is carried out in the same way as in Example 1 Device settings. The liver is placed at a distance of 2 cm on the transducer passed. The same ROI is used for all measurements. The size The ROI (approx. 2.6 mm measured on the scale of the ultrasound device) is so selected that the ROI is completely in the range for all evaluated images of the liver tissue. All measurements in Quanticon are the same Magnification selected.
Zur Ermittlung des Verhältnisses von Bildschirmpixel zu Objekt-Länge [mm] wird im Ultraschallbild eine quadratische ROI von 2 mm Kantenlänge (ermittelt anhand der im Ultraschallbild dargestellten Längen-Messskala) gemessen. To determine the ratio of screen pixels to object length [mm] in the ultrasound image a square ROI of 2 mm edge length (determined using the length measurement scale shown in the ultrasound image).
Dazu wird das Bild mit der in Quanticon vorhandenen Zoom-Funktion entsprechend vergrößert. Die Pixelsumme in dieser ROI (MU) beträgt 225. Daraus errechnet sich ein Verhältnis von EINBETTEN56,25 Pixel/mm2 (225/4). Über das gemessene Volumen (Fläche der ROI X Verschiebestrecke/frame) wird abschließend die Blasenkonzentration/ml Leber errechnet. To do this, the image is enlarged accordingly using the zoom function available in Quanticon. The pixel sum in this ROI (MU) is 225. From this, a ratio of Embedding 56.25 pixels / mm 2 (225/4) is calculated. The bladder concentration / ml liver is then calculated from the measured volume (area of the ROI X displacement distance / frame).
Um die Rohdaten (FP, GP, S) in die Blasenkonzentration G im Gewebe
umzurechnen, wird folgende Formel angewendet:
C - Blasenkonzentration in [Blasen/ml] bzw. [SAEcorr./ml]
S - SAE-Schichtdicke, bzw. die Verschiebung zwischen 2 Bildern in [mm]
FP - Bildschirmpixel, die innerhalb des Messfensters (ROI) im Bereich der
dargestellten SAE-Effekte liegen.
GP - Bildschirmpixel, die innerhalb des Messfensters (ROI) außerhalb der
dargestellten SAE-Effekte liegen.
Σsae - Summe der in einem Ultraschallbild dargestellten SAE-Signale
Ff - Summe aller Bildschirmpixel in einem mm2 (gemessen anhand der im
Ultraschallbild angezeigten Längenscala)
The following formula is used to convert the raw data (FP, GP, S) into the bladder concentration G in the tissue:
C - bladder concentration in [bubbles / ml] or [SAE corr. / Ml]
S - SAE layer thickness, or the shift between 2 images in [mm]
FP - Screen pixels that are within the measurement window (ROI) in the area of the SAE effects shown.
GP - screen pixels that lie within the measurement window (ROI) outside of the SAE effects shown.
Σsae - sum of the SAE signals shown in an ultrasound image
F f - sum of all screen pixels in mm 2 (measured using the length scale shown in the ultrasound image)
Tabelle 2 stellt die Blasenkonzentrationen der Ratten gegenüber. Die Tabellen
enthalten zusätzlich die Mittelwerte der prozentualen Farbsättigung bei der
jeweiligen SAE-Schichtdicke.
Tabelle 2
- 1. Alle Bilder, die beim Verschieben der Leber per Hand und einer Verschiebungsstrecke von ca. 350 µm/frame entstanden, sind vollständig mit SAE-Signalen gesättigt (Fig. 12a, Fig. 13a). Die Sättigungsblasenkonzentration ist überschritten und eine Quantifizierung unmöglich. 2. Bei der automatischen Verschiebung mit Überlappung der Schallfelder werden bei Ratte 1 (Dosis: 1.108 Blasen/kg) bei SAE-Schichtdicken von 20 bis 120 µm/frame SAE-Signale in einer quantifizierbaren Anzahl detektiert (Fig. 12b: SAE-Schichtdicke), bei Ratte 2 (Dosis: 1.107 Blasen/kg) bei SAE-Schichtdicken von 10 bis 30 µm/frame (Fig. 13b: SAE-Schichtdicke). Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt auch die Anzahl der SAE- Signalelframe zu.
- 2. Bei Ratte 1 errechnet sich ein linearer Korrelationskoeffizient von 1,000 für die Abhängigkeit der unkorrigierten MU von der SAE-Schichtdicke (Fig. 14). Der lineare Korrelationskoeffizient für die Abhängigkeit der korrigierten MU (Mucorr.) bzw. korrigierten SAE (SAEcorr.) von der SAE-Schichtdicke zwischen 15 µm und 30 µm liegt jeweils bei 0,995 (Fig. 15+16).
- 3. Bei Ratte 3 errechnet sich ein linearer Korrelationskoeffizient von 0,984 für die Abhängigkeit der unkorrigierten MU von der SAE-Schichtdicke (Fig. 17). Der lineare Korrelationskoeffizient für die Abhängigkeit der korrigierten MU (Mucorr.) bzw. korrigierten SAE (SAEcorr.) von der SAE-Schichtdicke zwischen 20 µm und 120 µm liegt jeweils bei 0,995 (Fig. 18+19).
- 4. Die Blasenanzahl steht in einem linearen Verhältnis zur SAE-Schichtdicke.
- 1. All images that were created when the liver was shifted by hand and a shift distance of approximately 350 μm / frame are completely saturated with SAE signals ( FIG. 12a, FIG. 13a). The saturation bubble concentration has been exceeded and quantification is impossible. 2. In the case of the automatic shift with overlapping of the sound fields, a quantifiable number of SAE signals are detected in rat 1 (dose: 1.10 8 bubbles / kg) with SAE layer thicknesses from 20 to 120 μm / frame ( FIG. 12b: SAE layer thickness ), in rat 2 (dose: 1.10 7 bubbles / kg) with SAE layer thicknesses of 10 to 30 µm / frame ( Fig. 13b: SAE layer thickness). As the speed increases, the number of SAE signal frame increases.
- 2. In rat 1, a linear correlation coefficient of 1,000 is calculated for the dependence of the uncorrected MU on the SAE layer thickness ( FIG. 14). The linear correlation coefficient for the dependence of the corrected MU (Mu corr. ) Or corrected SAE (SAE corr. ) On the SAE layer thickness between 15 µm and 30 µm is in each case 0.995 ( Fig. 15 + 16).
- 3. In rat 3, a linear correlation coefficient of 0.984 is calculated for the dependence of the uncorrected MU on the SAE layer thickness ( FIG. 17). The linear correlation coefficient for the dependence of the corrected MU (Mu corr. ) Or corrected SAE (SAE corr. ) On the SAE layer thickness between 20 µm and 120 µm is in each case 0.995 ( Fig. 18 + 19).
- 4. The number of bubbles is in a linear relationship to the SAE layer thickness.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch in entnommenen Organen, in denen sich Blasen unspezifisch angereichert haben, anwendbar. Es besteht eine enge Korrelation zwischen der im Schnittbild dargestellten Anzahl von SAE-Signalen und der entsprechenden SAE-Schichtdicke. Die Blasenkonzentration in den Lebern der untersuchten Ratten unterscheidet sich deutlich in Abhängigkeit von der applizierten Dosis. The method according to the invention is also in removed organs, in which bubbles have accumulated non-specifically, applicable. There is a close one Correlation between the number of SAE signals shown in the cross section and the corresponding SAE layer thickness. The bladder concentration in the Livers of the examined rats differ significantly depending on the dose applied.
Mit dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wird die Anreicherung von spezifischen Blasen, an deren Oberfläche anti-CD105-Antikörper gekoppelt sind, in Tumoren von F9-tumortragenden Mäusen (swiss-nude) nach i. v. Injektion in vivo untersucht. Als Kontrollsubstanz dienen Blasen, an deren Oberfläche IgG2a- Antikörper (Isotyp-Kontrolle) gekoppelt sind. With the method according to Example 1, the enrichment of specific Bubbles with anti-CD105 antibodies coupled to their surface in tumors of F9 tumor-bearing mice (swiss-nude) after i. v. Injection in vivo examined. Bubbles serve as control substance, on the surface of which IgG2a- Antibodies (isotype control) are coupled.
Die Herstellung und Charakterisierung der spezifischen Blasen erfolgt nach Beispiel 4-a. .e. Die Antikörper-Kopplung erfolgt nach Beispiel 4-f. The production and characterization of the specific bubbles follows Example 4-a. .e. Antibody coupling takes place according to Example 4-f.
Die Herstellung und Charakterisierung der Isotyp-Kontroll-Blasen erfolgt nach Beispiel 4-a. .e. Die Isotyp-Kopplung erfolgt nach Beispiel 4-g. The production and characterization of the isotype control bubbles follows Example 4-a. .e. The isotype coupling takes place according to example 4-g.
In Kultur subkonfluent gewachsene F9-Tumorzellen werden trypsiniert,
zentrifugiert und in PBS mit Ca2+/Mg2+ resuspendiert. Nach Färbung mit
Trypanblau und Berechnung der Zellkonzentration wird die Zellsuspension auf
eine Konzentration von 6.107 Zellen/ml eingestellt. Die Zellsuspension wird bis
zum Gebrauch auf Eis gekühlt. Von dieser Zellsuspension werden
10 weiblichen Nacktmäusen (Swiss nude, 18-20 g KGW) je 50 µl pro Tier
subkutan (= 3 × 10E6 Zellen/Tier) mittels einer Hamiltonspritze und 27 G-Kanüle
in die linke Flankenregion inokuliert. Das Wachstum der Tumore (Länge und
Breite) wird durch Messung mit einer Schieblehre kontrolliert, und das Volumen
des Tumors nach folgender Formel näherungsweise bestimmt:
L × B2/2
L = Länge [mm]
B = Breite [mm]
F9 tumor cells grown subconfluently in culture are trypsinized, centrifuged and resuspended in PBS with Ca 2+ / Mg 2+ . After staining with trypan blue and calculating the cell concentration, the cell suspension is adjusted to a concentration of 6.10 7 cells / ml. The cell suspension is chilled on ice until use. From this cell suspension, 10 female nude mice (Swiss nude, 18-20 g body weight) each 50 µl per animal subcutaneously (= 3 × 10E6 cells / animal) inoculated into the left flank region using a Hamilton syringe and 27 G cannula. The growth of the tumors (length and width) is checked by measurement with a caliper, and the volume of the tumor is approximately determined using the following formula:
L × W 2/2
L = length [mm]
B = width [mm]
Die Untersuchung der Tiere erfolgt 12 bis 14 Tage nach Tumorinokulation. In der vorliegenden Untersuchung lagen die Tumorgrößen zu diesem Zeitpunkt zwischen 230 und 1600 mm3. The animals are examined 12 to 14 days after tumor inoculation. In the present study, the tumor sizes at that time were between 230 and 1600 mm 3 .
4 Mäusen wird ein Ultraschallkontrastmittel enthaltend spezifische Blasen (hergestellt und charakterisiert nach Beispiel 4-a. .e & Antikörper-Kopplung nach Beispiel 4-f) im wachen Zustand i. v. in einer Dosis von 1 × 109 Blasen/kg KGW injiziert (entspricht 200 µl der Suspension nach Beispiel 4-g je 20 g Maus). Die spezifischen Blasen sind gasgefüllte Mikrokapseln, deren Hülle aus funktionalisiertem Polybutylcyanacrylat besteht und an deren Oberfläche anti- CD105-Antikörper gekoppelt sind. Als Kontrollsubstanz wird 4 weiteren Mäusen auf die gleiche Weise ein Ultraschallkontrastmittel enthaltend unspezifische Blasen (hergestellt und charakterisiert nach Beispiel 4-a. . e & Isotyp-Kopplung nach Beispiel 4-g) injiziert. Die unspezifischen Blasen sind gasgefüllte Mikrokapseln, deren Hülle ebenfalls aus funktionalisiertem Polybutylcyanacrylat besteht, an deren Oberfläche aber IgG2a (Isotyp-Kontrolle) gekoppelt ist. Die Tumore aller Tiere werden 60 min nach Applikation des jeweiligen Ultraschallkontrastmittels hinsichtlich der Anreicherungsgrades mit dem Verfahren gemäß Beispiel 1 untersucht. 4 mice are injected with an ultrasound contrast agent containing specific bubbles (produced and characterized according to Example 4-a.. E & antibody coupling according to Example 4-f) iv while awake in a dose of 1 × 10 9 bubbles / kg body weight (corresponds to 200 µl of the suspension according to Example 4-g each 20 g mouse). The specific bubbles are gas-filled microcapsules, the shell of which consists of functionalized polybutyl cyanoacrylate and to whose surface anti-CD105 antibodies are coupled. As a control substance, an additional ultrasound contrast agent containing unspecific bubbles (produced and characterized according to Example 4-a.. E & isotype coupling according to Example 4-g) is injected into 4 further mice in the same way. The non-specific bubbles are gas-filled microcapsules, the shell of which also consists of functionalized polybutyl cyanoacrylate, but to the surface of which IgG 2a (isotype control) is coupled. The tumors of all animals are examined 60 minutes after application of the respective ultrasound contrast agent with regard to the degree of enrichment using the method according to Example 1.
Für die Untersuchung werden die Mäuse mit einer 1 : 1 Volumenmischung aus einer Verdünnung (1+9) von Rompun® 2% (20 mg Xylazin/ml) und einer Verdünnung (1+4) von Ketavet® 100 mg/ml (100 mg Ketamin-Base/ml) in jeweils physiologischer NaCl-Lösung narkotisiert. Von dieser Narkosemischung wird 200 µl je 20 g Maus i. p. injiziert. For the examination, the mice are mixed with a 1: 1 volume mixture a dilution (1 + 9) of Rompun® 2% (20 mg xylazine / ml) and one Dilution (1 + 4) of Ketavet® 100 mg / ml (100 mg ketamine base / ml) in each physiological NaCl solution anesthetized. From this anesthetic mixture 200 µl each 20 g mouse i. p. injected.
Die Maus wird auf einem Träger, der am beweglichen Teil eines Servomotors (Limes 150, OWIS GmbH, Motorcontroller DC 500) befestigt ist, mit Klebstreifen fixiert. Der Servomotor wird vertikal mit einem Stativ so justiert, dass der Träger mit der Maus in ein Wasserbecken (zugeschnittene, eckige Plastikflasche) reicht. Vor jedem Scan wird das Becken mit frischem und auf 37°C temperiertem Wasser gefüllt. Ein Schallkopf (L 10-5, ATL UM9) wird mit Koppelgel versehen und mit einem Stativ horizontal auf die Seitenwand des Wasserbeckens aufgesetzt. Die Maus wird unter visueller und sonografischer Kontrolle so weit in das Becken gefahren, dass der Tumor noch nicht in das Schallfeld gerät. Sollten Luftblasen auf der Haut anhaften, werden diese entfernt, indem man mit einem rund gebogenen Draht, der mit Flüssigseife bestrichen wird, vorsichtig über die Haut streicht. Danach wird die Maus einige Millimeter zurückgefahren. Vor dem Scan werden die nötigen Gerätesettings am Ultraschallgerät eingestellt (Farbdoppler-mode, MI: 1,1, Persistenz: 0, Priorität: maximal, Eindringtiefe: 3 cm, Focus: 2 cm). Der Scan wird mit einer konstanten SAE-Schichtdicke von 285 µm/frame gefahren. Dabei liegt der Tumor im Bereich des Focus. Nach dem Scan wird das Bild "eingefroren", so dass der Schallkopf kein Signal sendet. Die Maus wird auf die Startposition zurückgefahren. Der Schallkopf wird wieder eingeschaltet und das Tier wird erneut mit den gleichen Gerätesettings und der gleichen SAE-Schichtdicke gescannt. Der zweite Scan wird benötigt, um Farbsignale zu identifizieren, die nicht durch SAE-Signale hervorgerufen werden, und dient als Kontrollwert. Solche Signale können durch fließendes Blut oder größere Luftblasen hervorgerufen werden. The mouse is placed on a carrier attached to the moving part of a servo motor (Limes 150, OWIS GmbH, Motorcontroller DC 500) is attached with adhesive tape fixed. The servo motor is adjusted vertically with a tripod so that the carrier with the mouse in a water basin (cut, square plastic bottle) enough. Before each scan, the pool is fresh and at 37 ° C tempered water filled. A transducer (L 10-5, ATL UM9) comes with Coupling gel provided and with a tripod horizontally on the side wall of the Water basin put on. The mouse becomes more visual and sonographic Control so far into the pelvis that the tumor has not yet entered it Sound field device. If air bubbles adhere to the skin, they will removed by using a round curved wire, the one with liquid soap is gently stroked over the skin. After that, the mouse turns some Retracted millimeters. Before the scan, the necessary device settings are made on Ultrasound device set (color Doppler mode, MI: 1.1, persistence: 0, priority: maximum, depth of penetration: 3 cm, focus: 2 cm). The scan runs with a constant SAE layer thickness of 285 µm / frame driven. The tumor lies in the Area of focus. After the scan, the image is "frozen" so that the Transducer sends no signal. The mouse moves to the starting position scaled back. The transducer is turned on again and the animal is again with the same device settings and the same SAE layer thickness scanned. The second scan is needed to identify color signals that not caused by SAE signals and serves as a control value. Such signals can come from flowing blood or larger air bubbles are caused.
Bei der hier verwendeten Narkose ist die Atemfrequenz des Tieres in der Regel
tief genug, um einen Scan von ca. 3 cm bei der hier verwendeten SAE-
Schichtdicke innerhalb einer Atempause ohne Bewegungsartefakte durchführen
zu können (Fig. 20b). Bei längeren Untersuchungszeiten (z. B. bei geringerer
SAE-Schichtdicke) oder bei höherer Atemfrequenz können Atmungsartefakte
folgendermaßen vermieden werden:
- a) Fixierung des Tieres auf einem Kunststoffträger mit einer Aussparung von mindestens der Tumorgröße, so dass der Tumor in der Aussparung liegt
- b) Messung der Atembewegung des Tieres (z. B. mit Dehnungsmessstreifen, Staudruck-Messverfahren.) und Verwendung als Triggersignal zur Steuerung sowohl des Ultraschallgerätes, als auch des Servomotors.
- a) fixation of the animal on a plastic carrier with a recess of at least the size of the tumor so that the tumor lies in the recess
- b) Measurement of the animal's breathing movement (e.g. with strain gauges, dynamic pressure measurement method) and use as a trigger signal to control both the ultrasound device and the servo motor.
Es wird ein Schnittbild in Scan-Richtung generiert (Fig. 20b) und dieses mit der korrespondierenden Grafik der Messwerte (Fig. 20a) im gleichen Maßstab übereinandergelegt. Die Summe der farbigen Bildschirmpixel innerhalb des Tumors wird mit Quanticon (3D-Echotech) ausgewertet. Zur Auswertung werden nur die im Tumor liegenden Farbsignale (MUFP: 20) und nicht die Grausignale (MUGP: 21) berücksichtigt. Die in Fig. 20a/b eingezeichneten Linien 16 und 17 grenzen den Tumorbereich während des ersten Scans ein. Der Bereich des zweiten Scans ist zwischen den Linien 18-19 gezeigt. A sectional image is generated in the scan direction ( FIG. 20b) and this is superimposed on the same scale with the corresponding graphic of the measured values ( FIG. 20a). The sum of the colored screen pixels within the tumor is evaluated with Quanticon (3D-Echotech). Only the color signals in the tumor (MU FP : 20) and not the gray signals (MU GP : 21) are taken into account for the evaluation. Lines 16 and 17 drawn in FIGS. 20a / b delimit the tumor area during the first scan. The area of the second scan is shown between lines 18-19.
Für die Isotyp-Kontrolle werden im Tumor deutlich weniger Farbsignale (MU) gemessen (Fig. 21). For the isotype control, significantly fewer color signals (MU) are measured in the tumor ( FIG. 21).
Das Ergebnis zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Quantifizierung von spezifisch angereicherten Blasen im lebenden Organismus geeignet ist. Es ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren selbst dann ein signifikanter Unterschied detektierbar, wenn nicht mit maximaler räumlicher Auflösung gescannt wird und es in einigen Bereichen einiger Schnittbilder zu einer SAE-Sättigung kommt. Die Signalanzahl bei einer spezifischen Blasenanreicherung kann von Rest-Signalen des Blutgefäßsystems und/oder von Signalen einer unspezifischen Blasenanreicherung unterschieden werden. The result shows that the method according to the invention also for Quantification of specifically enriched bubbles in the living organism suitable is. It is even then with the method according to the invention significant difference detectable, if not with maximum spatial Resolution is scanned and there are some areas of some cross-sectional images too SAE saturation is coming. The number of signals at a specific Bladder accumulation can result from residual signals from the blood vessel system and / or be distinguished from signals of an unspecific bladder accumulation.
In einem zylindrischen Stahlreaktor (Innenmasse: Höhe = 37 cm, Durchmesser = 29 cm) werden 7 l einer wäßrigen 1%igen (m/m) Octoxynol-Lösung bei einem pH-Wert von 2.5 vorgelegt und mit einem Mischer (Dissolverscheibe: Durchmesser = 60 mm, Rührwelle: Länge = 30 cm, Eintauchwinkel = 10°) bei hohem Schergefälle (4000 Upm) gemischt und temperiert (Temperatur der Lösung = 32°C), so dass eine Selbstbegasung (d. h. ein durch das Dispergieren bedingter Lufteintrag ins Medium mit starker Schaumbildung) erfolgt. 100 g Cyanacrylsäurebutylester werden rasch (<3 Minuten) zugegeben und dispergiert (direkt vor Zugabe wird die Drehgeschwindigkeit des Mischers auf 8000 Upm erhöht). Es wird 60 Minuten unter Selbstbegasung polymerisiert, wobei sich gasgefüllte Mikrokapseln (Blasen im Sinne der der Anmeldung zugrundeliegenden Definition) ausbilden. In einem Scheidetrichter wird das Flotat im Schwerefeld der Erde 3 Tage separiert, der Unterstand abgelassen und das Flotat mit 3 l einer wäßrigen 0,02%igen Octoxynol-Lösung resuspendiert. Die so erhaltene Mikrokapselsuspension hat einen Polymergehalt von 9.46 mg/ml, eine Dichte von 0.943 g/ml und einen pH-Wert von 3.5. In a cylindrical steel reactor (internal dimensions: height = 37 cm, diameter = 29 cm) are 7 l of an aqueous 1% (m / m) octoxynol solution in a pH of 2.5 submitted and with a mixer (dissolver disc: Diameter = 60 mm, agitator shaft: length = 30 cm, immersion angle = 10 °) at high shear rate (4000 rpm) mixed and tempered (temperature of the Solution = 32 ° C) so that self-gassing (i.e. one by dispersing conditional air entry into the medium with strong foam formation). 100 g Butyl cyanoacrylic acid are added quickly (<3 minutes) and dispersed (Immediately before the addition, the speed of rotation of the mixer is raised to 8000 rpm elevated). It is polymerized for 60 minutes with self-fumigation, whereby gas-filled microcapsules (bubbles in the sense of the application underlying definition). In a separating funnel, it will Flotat separated in the gravitational field of the earth for 3 days, the shelter drained and the flotate with 3 l of an aqueous 0.02% octoxynol solution resuspended. The microcapsule suspension thus obtained has one Polymer content of 9.46 mg / ml, a density of 0.943 g / ml and a pH from 3.5.
Die Partikelgrößenverteilung der Mikrokapselsuspension gemäß Beispiel 4(a) wird mit einem Partikelzähler der Firma Particle Sizing Systems, Typ AccuSizer 770, bestimmt (Meßmedium: wässrige 0.02% (mlm) Triton X100-Lösung). Die volumengewichtete Partikelgrößenverteilung reicht von 0.8 bis 10 µm mit einem Maximum bei 1.8 µm und die Mikrokapselkonzentration beträgt 7.2.109 (±1.108) Partikel pro mL. The particle size distribution of the microcapsule suspension according to Example 4 (a) is determined using a particle counter from Particle Sizing Systems, type AccuSizer 770 (measuring medium: aqueous 0.02% (mlm) Triton X100 solution). The volume-weighted particle size distribution ranges from 0.8 to 10 µm with a maximum at 1.8 µm and the microcapsule concentration is 7.2.10 9 (± 1.10 8 ) particles per mL.
2500 g einer Mikrokapselsuspension gemäß 4 (a) werden unter Rühren mit 501 g Natronlauge der Konzentration 8.10-2 mol/l versetzt. Im Reaktionsansatz stellt sich ein pH-Werte von 12 ein. Es wird 20 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird der pH-Wert mit 1 N Salzsäure auf pH 3.5 eingestellt. 2500 g of a microcapsule suspension according to 4 (a) are mixed with stirring with 501 g of sodium hydroxide solution with a concentration of 8.10 -2 mol / l. A pH of 12 is established in the reaction mixture. The mixture is stirred at room temperature for 20 minutes. The pH is then adjusted to pH 3.5 with 1 N hydrochloric acid.
Die Partikelgrößenverteilung der Mikrokapselsuspension gemäß Beispiel 4(c) wird mit einem Partikelzähler der Firma Particle Sizing Systems, Typ AccuSizer 770, bestimmt (Meßmedium: wässrige 0.02% (m/m) Triton X100-Lösung). Die volumengewichtete Partikelgrößenverteilung reicht von 0.8 bis 10 µm mit einem Maximum bei 1.8 µm und die Mikrokapselkonzentration beträgt 6.0.109 (±1.108) Partikel pro mL. The particle size distribution of the microcapsule suspension according to Example 4 (c) is determined using a particle counter from Particle Sizing Systems, type AccuSizer 770 (measuring medium: aqueous 0.02% (m / m) Triton X100 solution). The volume-weighted particle size distribution ranges from 0.8 to 10 µm with a maximum at 1.8 µm and the microcapsule concentration is 6.0.10 9 (± 1.10 8 ) particles per mL.
Die Mikrokapselsuspension gemäß Beispiel 4 (c) wird durch mindestens Smalige Flotation gegen 0.02%ige Triton-X100-Lösung (pH = 4.5, eingestellt mit Salzsäure) gereinigt. 7.5.108 Partikel der gereinigten Suspension werden mit 15 ml Natriumacetat-Puffer in ein Scintillation - Vial gegeben und mittels Stickelrührer auf einem Magnetrührer gerührt. (Natriumacetat-Puffer = Lösung A: 1,36 g NaCH3COOO.3H2O M = 136.08 g/mol Riedl-de Haen ad 500 ml Wasser, Lösung B: 571 µl Eisessig M = 60,05 g/mol ad 500 ml Wasser, 400 ml Lösung A werden vorgelegt und mit Lösung B auf einen pH Wert von 4,5 eingestellt.) The microcapsule suspension according to Example 4 (c) is purified by flotation at least once against 0.02% Triton-X100 solution (pH = 4.5, adjusted with hydrochloric acid). 7.5.10 8 particles of the cleaned suspension are placed in a scintillation vial with 15 ml sodium acetate buffer and stirred on a magnetic stirrer using a stick stirrer. (Sodium acetate buffer = solution A: 1.36 g NaCH3COOO.3H 2 OM = 136.08 g / mol Riedl-de Haen ad 500 ml water, solution B: 571 µl glacial acetic acid M = 60.05 g / mol ad 500 ml water, 400 ml of solution A are introduced and adjusted to a pH of 4.5 with solution B.)
300 µg Streptavidin (Firma SIGMA) werden in 300 µl sterilfiltriertem Wasser gelöst. Die Lösung wird zur Natriumacetatpuffer - Mikrokapselsuspension gegeben. Der pH Wert sollte 4,5 ± 0,2 betragen. Anschließend werden zügig 750 µg EDC (1 Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carboiimide Hydrochlorid; Firma SIGMA) in 750 µl sterilfiltriertem Wasser gelöst und in die Pufferlösung gegeben. 300 µg streptavidin (company SIGMA) are in 300 µl sterile filtered water solved. The solution becomes a sodium acetate buffer - microcapsule suspension given. The pH should be 4.5 ± 0.2. Then be quick 750 µg EDC (1 ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carboiimide hydrochloride; company SIGMA) dissolved in 750 µl sterile filtered water and in the buffer solution given.
Es wird jetzt eine Stunde nachgerührt unter gelegentlicher pH-Wert Kontrolle und über Nacht (ca. 17 h) bei 4 Grad Celsius weiter gerührt. It is now stirred for an hour with occasional pH control and stirred overnight (approx. 17 h) at 4 degrees Celsius.
Zum Abschluß wird eine Lösung aus 188 µl 1 M Ethanolaminlösung (Firma SIGMA) in 3,75 ml Wasser zum Ansatz gegeben. Finally, a solution of 188 ul 1 M ethanolamine solution (company SIGMA) in 3.75 ml of water.
Nach Flotation (24 h) wird der Ansatz durch Ablassen des Unterstandes bis auf ein Volumen von 1 ml eingeengt. Anschließend werden 10 ml Hepes-Puffer/Triton Lösung 0,01% (30 ml 5 M NaCL Lösung + 10 ml 1 M Hepes Lösung (Firma Gibco 15630-056) ad 1000 ml Triton Lösung 0,01% ph 7,4) dazugegeben, nochmals flotiert und der Unterstand wieder bis auf ein Volumen von 1 ml abgelassen. Die aufkonzentrierte Suspension wird jetzt in ein silikonisiertes Eppendorfreaktionsgefäß überführt und im Kühlschrank gelagert. Der Kopplungserfolg wird im FACS (Durchflusszytometer von der Firma Becton Dickinson) mit FITC-Biotin geprüft. Mit Hilfe einer Sättigungsreihe werden so 200 000 Streptavidin Moleküle pro Mikrokapsel quantifiziert. After flotation (24 h), the batch is drained down to a volume of 1 ml was concentrated. Then 10 ml Hepes buffer / Triton solution 0.01% (30 ml 5 M NaCL solution + 10 ml 1 M Hepes solution (Gibco 15630-056) ad 1000 ml Triton solution 0.01% pH 7.4) added, floated again and the shelter again to a volume drained from 1 ml. The concentrated suspension is now in one Siliconized Eppendorf reaction vessel transferred and stored in the refrigerator. The coupling success is in the FACS (flow cytometer from Becton Dickinson) with FITC biotin. With the help of a saturation series Quantified 200,000 streptavidin molecules per microcapsule.
Die Suspension gasgefüllter Mikroblasen gemäß Beispiel 4a-d), an die Streptavidin gemäß Beispiel 4e) gebunden wurde, wird für 10 Minuten bei Raumtemperatur mit biotinyliertem anti-CD105-Antikörper (Rat Anti-Mouse CD105/Endoglin, Biotin Conjugate, Southern Biotechnology Associates, Inc., Cat. Nr. 1860-08) im Verhältnis 0,5 µg Antikörper zu 1e6 Mikroblasen inkubiert. Nach Inkubation wird die Suspension auf 1e8 Blasen/ml mit PBS-Puffer, enthaltend 0,02% Triton × 100, verdünnt. Die CD105-Kopplung und Verdünnung wird für jedes Tier frisch hergestellt. The suspension of gas-filled microbubbles according to Example 4a-d) to which Streptavidin according to Example 4e) was bound for 10 minutes Room temperature with biotinylated anti-CD105 antibody (advice anti-mouse CD105 / Endoglin, Biotin Conjugate, Southern Biotechnology Associates, Inc., Cat. No. 1860-08) in a ratio of 0.5 µg antibody to 1e6 microbubbles. After incubation, the suspension is made up to 1e8 bubbles / ml with PBS buffer, containing 0.02% Triton × 100, diluted. The CD105 coupling and thinning is freshly made for each animal.
Die Suspension gasgefüllter Mikroblasen gemäß Beispiel 4a-d), an die Streptavidin gemäß Beispiel 4e) gebunden wurde, wird für 10 Minuten bei Raumtemperatur mit biotinylierter IgG2a Isotyp-Kontrolle (Rat IgG2a lsotyp- Control, Biotin Conjugate, Southern Biotechnology Associates, Inc., Cat. Nr. 0117-08) im Verhältnis 0,5 µg Antikörper zu 1e6 Mikroblasen inkubiert. The suspension of gas-filled microbubbles according to Example 4a-d) to which streptavidin according to Example 4e) was bound is for 10 minutes at room temperature with biotinylated IgG 2a isotype control (Rat IgG 2a isotype control, Biotin Conjugate, Southern Biotechnology Associates, Inc ., Cat. No. 0117-08) in a ratio of 0.5 µg antibody to 1e6 microbubbles.
Nach Inkubation wird die Suspension auf 1e8 Blasen/ml mit PBS-Puffer, enthaltend 0,02% Triton × 100, verdünnt. Die Isotyp-Kopplung und Verdünnung wird für jedes Tier frisch hergestellt. After incubation, the suspension is made up to 1e8 bubbles / ml with PBS buffer, containing 0.02% Triton × 100, diluted. Isotype coupling and dilution is freshly made for each animal.
Claims (22)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10215335A DE10215335A1 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Device and method for quantifying bubbles |
JP2003579664A JP2005527270A (en) | 2002-03-28 | 2003-03-27 | Apparatus and method for quantifying an object with ultrasound |
AU2003232191A AU2003232191A1 (en) | 2002-03-28 | 2003-03-27 | Device and method for quantifying bodies by means of ultrasound |
PCT/EP2003/003227 WO2003082117A1 (en) | 2002-03-28 | 2003-03-27 | Device and method for quantifying bodies by means of ultrasound |
EP03745194A EP1487345A1 (en) | 2002-03-28 | 2003-03-27 | Device and method for quantifying bodies by means of ultrasound |
US10/400,928 US6872180B2 (en) | 2002-03-28 | 2003-03-28 | Device and process for quantifying bodies by means of ultrasound |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10215335A DE10215335A1 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Device and method for quantifying bubbles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10215335A1 true DE10215335A1 (en) | 2003-10-16 |
Family
ID=28051185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10215335A Ceased DE10215335A1 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Device and method for quantifying bubbles |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1487345A1 (en) |
JP (1) | JP2005527270A (en) |
AU (1) | AU2003232191A1 (en) |
DE (1) | DE10215335A1 (en) |
WO (1) | WO2003082117A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1993447A4 (en) | 2006-03-10 | 2012-12-12 | Univ Mcgill | Ultrasound molecular sensors and uses thereof |
US10585185B2 (en) | 2017-02-03 | 2020-03-10 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Security scanning system with walk-through-gate |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5425366A (en) * | 1988-02-05 | 1995-06-20 | Schering Aktiengesellschaft | Ultrasonic contrast agents for color Doppler imaging |
DE19813174A1 (en) * | 1998-03-25 | 1999-05-27 | Schering Ag | Gas-filled microparticles, used for administering biologically active substances |
US5971928A (en) * | 1998-11-02 | 1999-10-26 | Acuson Corporation | Diagnostic medical ultrasonic system and method for image subtraction |
US6186951B1 (en) * | 1998-05-26 | 2001-02-13 | Riverside Research Institute | Ultrasonic systems and methods for fluid perfusion and flow rate measurement |
US6340348B1 (en) * | 1999-07-02 | 2002-01-22 | Acuson Corporation | Contrast agent imaging with destruction pulses in diagnostic medical ultrasound |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5944666A (en) * | 1997-08-21 | 1999-08-31 | Acuson Corporation | Ultrasonic method for imaging blood flow including disruption or activation of contrast agent |
US5860931A (en) * | 1997-10-10 | 1999-01-19 | Acuson Corporation | Ultrasound method and system for measuring perfusion |
US6302846B1 (en) * | 1999-09-20 | 2001-10-16 | Acuson Corporation | Ultrasound method for assessing ejection fraction using ultrasound contrast agents |
-
2002
- 2002-03-28 DE DE10215335A patent/DE10215335A1/en not_active Ceased
-
2003
- 2003-03-27 EP EP03745194A patent/EP1487345A1/en not_active Withdrawn
- 2003-03-27 AU AU2003232191A patent/AU2003232191A1/en not_active Abandoned
- 2003-03-27 JP JP2003579664A patent/JP2005527270A/en active Pending
- 2003-03-27 WO PCT/EP2003/003227 patent/WO2003082117A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5425366A (en) * | 1988-02-05 | 1995-06-20 | Schering Aktiengesellschaft | Ultrasonic contrast agents for color Doppler imaging |
DE19813174A1 (en) * | 1998-03-25 | 1999-05-27 | Schering Ag | Gas-filled microparticles, used for administering biologically active substances |
US6186951B1 (en) * | 1998-05-26 | 2001-02-13 | Riverside Research Institute | Ultrasonic systems and methods for fluid perfusion and flow rate measurement |
US5971928A (en) * | 1998-11-02 | 1999-10-26 | Acuson Corporation | Diagnostic medical ultrasonic system and method for image subtraction |
US6340348B1 (en) * | 1999-07-02 | 2002-01-22 | Acuson Corporation | Contrast agent imaging with destruction pulses in diagnostic medical ultrasound |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
electromedica 65, 1997, Heft 1, S.15-19 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1487345A1 (en) | 2004-12-22 |
AU2003232191A1 (en) | 2003-10-13 |
WO2003082117A1 (en) | 2003-10-09 |
JP2005527270A (en) | 2005-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6872180B2 (en) | Device and process for quantifying bodies by means of ultrasound | |
AT397034B (en) | METHOD FOR PRODUCING ULTRASONIC IMAGES | |
DE69920425T2 (en) | USE OF PARTICULATE CONTRASTIVE AGENTS IN DIAGNOSTIC IMAGE GENERATION FOR THE INVESTIGATION OF PHYSIOLOGICAL PARAMETERS | |
DE60004491T2 (en) | CONTROL OF IMPROVED IMAGE | |
DE69534668T2 (en) | HARMONIOUS ULTRASONIC DISPLAY SYSTEM USING MICROBUMS | |
DE69838669T2 (en) | MICROPARTICLES, SUITABLE AS A CONTRASTANT IN ULTRASOUND AND FOR ACTIVITY IN THE BLOOD CIRCUIT | |
EP0122624B1 (en) | Microparticles and ultrasonic contrast means containing gas bubbles | |
DE19508049C2 (en) | Use of methylene malon diester derivatives for the production of gas-containing microparticles | |
EP0717617A1 (en) | New active principle-containing microparticles, agents containing the same, their use for the ultrasonically controlled release of active principles, and process for preparing the same | |
EP1738774A1 (en) | Compositions comprising magnetic iron oxide particles and use thereof in medical imaging | |
EP1738773A1 (en) | Composition comprising magnetic iron oxide particles and use thereof in medical imaging | |
US5385147A (en) | Method of ultrasonic imaging of the gastrointestinal tract and upper abdominal organs using an orally administered negative contrast medium | |
JP2012523904A (en) | Method for nonlinear imaging of ultrasound contrast agents at high frequencies | |
Filly et al. | Characterization of biological fluids by ultrasound and computed tomography. | |
EP0644776B1 (en) | Use of microcapsules as contrasting agents in colour doppler sonography | |
DE60128800T2 (en) | HYDROPHOBIC IODIC COMPOUND CONTAINING LIPOSOME | |
Casciaro et al. | Effectiveness of functionalized nanosystems for multimodal molecular sensing and imaging in medicine | |
Sirlin et al. | Effect of acquisition rate on liver and portal vein enhancement with microbubble contrast | |
DE10215335A1 (en) | Device and method for quantifying bubbles | |
DE19611769A1 (en) | Microparticles, processes for their production and their use in ultrasound diagnostics | |
DE60006683T2 (en) | METHOD OF MIXING A GAS CONTAINER WITH A FLUSHING LIQUID BEFORE ACCOUNTING IN A CONTINUOUS INFUSION | |
Miller et al. | Diagnostic ultrasound-induced membrane damage in phagocytic cells loaded with contrast agent and its relation to Doppler-mode images | |
DE4330958A1 (en) | Novel microparticles containing active compound, media containing these, their use for the ultrasonically controlled release of active compounds and process for the production thereof | |
Bettex et al. | Physikalische Grundlagen der Echokardiographie | |
Jenderka et al. | Quantitative Verfahren in der Sonographie. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ACUSPHERE, INC., WATERTOWN, MASS., US |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: HOFFMANN & EITLE, 81925 MUENCHEN |
|
8131 | Rejection |