فراصوت کنتراست افزوده
سونوگرافی کنتراست افزوده (CEUS) کاربردی از روش تصویربرداری فراصوت ماده‌ی حاجب در روش سنتی سونوگرافی پزشکی است. عوامل ایجاد کنتراست اولتراسوند بر مبنای تفاوت بین نحوه ي بازتاب امواج صوتی بین مرزهای اجزای مختلف کار می‌کنند. به طور مثال سطح یک حباب کوچک یا یک ساختار پیچیده‌تر می‌تواند در تصویر فراصوت نشان داده شود. مواد حاجب موجود در بازار، ریزحباب‌های پر از گاز هستند که به صورت وریدی در دستگاه گردش خون اعمال می شوند. ریزحباب‌ها از سطح بالایی از اکوژنیسیتی (توانایی یک جسم در پژواک امواج فراصوت) برخوردارند و تفاوت زیادی در سطح اکوژنیسیتی بین گاز موجود در ریزحباب‌ها و بافت‌‌‌های نرم بدن وجود دارد. بنابراین، تصویربرداری فراصوت با استفاده از ریزحباب‌های حاجب با افزایش واپخشی (پژواک امواج فراصوت)، به دلیل تفاوت زیاد اکوژنیسیتی میان حاجب و بافت‌ها باعث ایجاد سونوگرامی با کنتراستی بیشتر خواهد شد. سونوگرافی کنتراست افزوده می تواند برای تصویربرداری از پرفیوژن خون در اندام ها، اندازه گیری میزان جریان خون در قلب و سایر اندام ها و سایر کاربردها استفاده شود.
نشان‌کردن لیگاندهایی که به گیرنده های مشخصه بیماری های داخل عروقی متصل می شوند، می تواند به ریزحباب‌ها محول شود و مجموعه‌ی ریزحباب‌ها را قادر سازد تا به طور انتخابی در مناطق مطلوب، مانند بافت‌های بیمار یا غیر طبیعی تجمع پیدا کنند. این روش تصویربرداری مولکولی، معروف به سونوگرافی کنتراست افزوده، تنها در صورت اتصال ریزحباب‌های هدف در منطقه مطلوب، ایجاد سیگنال اولتراسوند قوی می کند.با وجود این که سونوگرافی کنتراست افزوده‌ی نشان‌شده می‌تواند در تشخیص های پزشکی و درمان های پزشکی کاربردهای زیادی داشته باشد، این روش هنوز توسط FDA برای استفاده کلینیکی در ایالات متحده تأیید نشده است.
سونوگرافی کنتراست افزوده در بزرگسالان بی خطر تلقی می شود، و از نظر ایمنی قابل مقایسه با عوامل حاجب MRI و بهتر از عوامل کنتراست رادیویی است که در سی تی اسکن کنتراستی استفاده می شود. اطلاعات ایمنی محدودتر در کودکان و خردسالان نشان می دهد که استفاده از این روش می‌تواند برای این طیف به اندازه جمعیت بزرگسال بی خطر باشد.
اکوکاردیوگرام روشی برای بررسی سلامت قلب با استفاده از سونوگرافی است.در همین راستا، اکوکاردیوگرام حبابی با استفاده از حباب‌های ساده‌ی هوا به عنوان مواد حاجب می‌توانند در طول بررسی مورد استفاده قرار گیرند که در اغلب اوقات باید به طور خاص و مشخص درخواست شوند.
اگرچه داپلر رنگی را می توان برای تشخیص جریانهای غیر طبیعی بین بطن های قلب (به عنوان مثال نقص دیواره بین‌دهلیزی ) بکار برد ، اما این روش میزان حساسیت محدودی دارد. وقتی اختصاصاً هدف کشف چنین نقوصی در قلب است، می توان با تزریق وریدی از حباب های کوچک هوا به عنوان ماده حاجب (کنتراستی) استفاده کرد، که پس از تزریق انتظار می‌رود حباب‌ها به طور طبیعی به سمت راست قلب حرکت کنند.در صورت مشاهده‌ی ریزحباب‌ها در سمت چپ قلب، این آزمایش وجود ارتباطی غیر طبیعی بین سمت چپ و راست قلب را نشان می‌دهد. (به طور معمول، حباب‌ها از طریق شریان ریوی از قلب خارج می شوند و توسط ریه‌ها متوقف می شوند. ) این فرم از ماده حاجب حبابی به طور "موقت" توسط پزشك آزمایشگر با تحریک سالین نرمال (به عنوان مثال ، با انتقال سریع و مكرر سالین بین دو سرنگ متصل) بلافاصله قبل از تزریق ، تولید می شود.
انواع مختلفی عوامل حاجب میکروحباب وجود دارد. میکروحباب‌ها از نظر آرایش پوسته، آرایش هسته گازی و هدف قرار گرفتن یا نگرفتن با هم تفاوت دارند.صرف نظر از ترکیب پوسته یا هسته گازی ، اندازه ریزحباب‌ها نسبتاً یکنواخت است. قطر آنها در محدوده 1-4 میکرومتر قرار دارد. این یعنی آن‌ها از گلبول های قرمز کوچکترند و به راحتی می‌توانند در طریق جریان خون و همچنین ریزجریان جریان داشته باشند.ریزحباب های هدفمند شده در حال توسعه پیش‌بالینی هستند. ویژگی های عمومی آن‌ها مشابه ریزحباب‌های بدون هدف هستند، اما به لیگاندهایی مجهزند که به گیرنده‌های خاصی روی سلول‌های مورد نظر، مانند سلول‌های ملتهب یا سرطانی، متصل می‌شوند.
ریزحباب‌های در حال توسعه فعلی از یک پوسته تک لایه لیپید با هسته گاز پرفلوئوروکربن تشکیل شده اند. پوسته لیپید آن‌ها نیز با یک لایه پلی اتیلن گلیکول (PEG) پوشانده شده است. PEG از تجمع ریزحباب‌ها جلوگیری کرده و باعث کم شدن واکنش‌پذیری آن‌ها می‌شود. PEG به طور موقت ریزحباب را از سیستم ایمنی بدن «پنهان» می کند و مانع جذب آن‌ها توسط آن می‌شود و مدت زمانی که در جریان خون باقی می‌مانند، و بر اثر آن مدت زمانی که تصویربرداری ممکن است را، افزایش می‌دهد. علاوه بر لایه PEG، پوسته با استفاده از مولکول‌هایی تغییر داده می‌شود که امکان اتصال لیگاند‌هایی که به گیرنده‌های خاصی می‌چسبند را فراهم می‌کنند. این لیگاندها با استفاده از اتصال carbodiimide ، مالیمید ، یا بیوتین-استرپتاودین به ریزجباب ها متصل میشوند. بیوتین-استرپتاویدین محبوب ترین استراتژی اتصال است زیرا میلِ اتصال بیوتین به استرپتاویدین بسیار بالا است و به راحتی می توان لیگاند ها را با بیوتین برچسب زد. در حال حاضر این لیگاند ها آنتی بادی های مونوکلونال تولید شده از کشت سلول های حیوانی هستند که به طور خاص به گیرنده ها و مولکول های روی سطح سلول هدف متصل می شوند. از آنجایی که این آنتی بادی ها انسانی نیستند ، در صورت استفاده در درمان انسانی ، پاسخ ایمنی ایجاد می کنند. انسانی سازی آنتی بادی ها فرآیندی پرهزینه و زمان بر است ، بنابراین یافتن منبعی جایگزین برای لیگاند ، مانند ساختن پپتیدهای هدفمندی که همان عملکرد را بدون مشکلات ایمنی داشته باشند ، ایده آل است.
سونوگرافی کنتراست افزوده بر دو نوع بدون هدف (که در حال حاضر استفاده بالینی دارد) و هدفمند (تحت توسعه پیش‌بالینی) است. این دو روش اندکی با یکدیگر تفاوت دارند.
ریزحباب های بدون هدف، مانند SonoVue ، Optison یا Levovist که در بالا ذکر شد ، در یک بولوس کوچک به صورت وریدی در سیستم گردش خون تزریق می شوند و برای مدت زمان مشخصی در این سیستم گردش باقی می مانند. در این حین، امواج فراصوت به منطقه مورد نظر هدایت می شوند. هنگامی که ریزحباب های در جریان خون از مقابل پنجره تصویربرداری عبور می کنند، هسته های گازی قابل تراکم ریزحباب ها در پاسخ به میدان انرژی صوتی فرکانس بالا نوسان می کند.( مانند آن چیزی که در مقاله سونوگرافی توصیف شده است.) ریزحباب ها پژواک منحصر به فردی را انعکاس می دهند که به دلیل عدم تطابق اندازه‌ی بسیار زیاد اکوژنسیتیه‌ی بین ریزحباب و بافت در تضاد کامل با بافت اطراف قرار می گیرد. سیستم سونوگرافی اکوژنیسیته‌ی قوی را به تصویری با کنتراست بالا از منطقه مورد نظر تبدیل می کند. به این ترتیب ،پژواک خروجی جریان خون افزایش می یابد ، بنابراین به پزشک بالینی اجازه می دهد خون را از بافت های اطراف تشخیص دهد.
سونوگرافی هدفمند(نشان‌شده) کنتراست افزوده با اختلاف اندکی به روشی مشابه عمل می‌کند. ریزحباب‌ها به صورت ثابت در یک بولوس کوچک به هدف اتصال به لیگاندهایی که به مولکول‌های خاصی که بیانگر منطقه‌ی مورد توجه ما جهت عکس‌برداری هستند، تزریق می‌شوند. به صورت نظری، ریزحباب‌ها باید از طریق سیستم گردش خون حرکت کنند ، در نهایت اهداف مربوطه خود را پیدا کنند و به اختصاصاٌ فقط به آنان به متصل گردند.در نهایت می‌توان امواج اولتراسوند را به منطقه مورد نظر تاباند. اگر تعداد کافی ریزحباب در منطقه متصل شده باشند، هسته های گاز قابل تراکم آنها در پاسخ به میدان انرژی صوتی با فرکانس بالا، نوسان می کنند به همانگونه که در مقاله سونوگرافی شرح داده شده است. ریزحباب های هدفمند نیز یک پژواک منحصر به فرد انعکاس می دهند که به دلیل عدم تطابق زیاد اندازه‌ی اکوژنسیتیه‌ی ریزحباب ها و بافت، در تضاد کامل با بافت اطراف قرار می‌گیرند. سیستم سونوگرافی ، اکوژنیسیته قوی را به یک تصویر کنتراست افزوده از منطقه مورد نظر تبدیل می کند و محل ریز حباب های متصل شده را نشان می دهد. تشخیص‌دادن ریزحبابهای متصل می‌تواند نشانگر این باشد که در منطقه‌ی مورد توجه مارکر مولکولی خاصی وجود دارد، که در نتیجه می‌تواند بیانگر بیماری یا نقص خاص، یا تجمع مولکولی خاصی در منقطه‌ی مورد توجه برای عکس‌برداری باشد .
سونوگرافی غیر هدفمند کنتراست افزوده در حال حاضر در اکوکاردیوگرافی و رادیولوژی استفاده می‌گردد. سونوگرافی هدفمند تقویت شده با کنتراست برای انواع کاربردهای پزشکی در حال توسعه است.
در حال حاضر در اکوکاردیوگرافی از میکرو حباب های غیر هدفمند مانند Optison و Levovist استفاده می شود. علاوه بر این ، از سونوگرافی با کنتراست سونوویو(SonoVue) در رادیولوژی برای آسیب شناسی استفاده می شود. علاوه بر نقاط قوت ذکر شده در مقاله سونوگرافی پزشکی،سونوگرافی کنتراست‌افزوده مزایای زیر را اضافه می کند:علاوه بر نقاط ضعف ذکر شده در صفحه‌ی سونوگرافی پزشکی، سونوگرافی کنتراست افزوده از معایب زیر رنج می برد: