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Delayed Echo Enhancement Imaging to Quantify Myocardial Infarct Size - 03/08/21

Doi : 10.1016/j.echo.2021.02.019 
Ping Zeng, MD a, c, Lijun Qian, MD b, c, John Lof, MS c, Elizabeth Stolze, MS c, Soufiane El Kadi, MD c, d, Thomas Bargar, MS c, Jiri Sklenar, PhD e, Terry Matsunaga, PhD f, Feng Xie, MD c, Thomas R. Porter, MD c,
a Department of Cardiology, Guangdong Cardiovascular Institute, Guangdong Provincial People's Hospital, Guangdong Academy of Medical Sciences, Guangzhou, People's Republic of China 
b Department of Cardiology, First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing, People's Republic of China 
c Division of Cardiovascular Medicine, University of Nebraska Medical Center, Omaha, Nebraska 
d Department of Cardiology, Amsterdam Cardiovascular Sciences, Amsterdam UMC, Vrije Universiteit, Amsterdam, The Netherlands 
e Knight Cardiovascular Institute, Oregon Health and Science University, Portland, Oregon 
f Department of Biomedical Engineering and Department of Medical Imaging, University of Arizona, Tucson, Arizona 

Reprint requests: Thomas R. Porter, MD, University of Nebraska Medical Center, Internal Medicine, Cardiology, 982265 Nebraska Medical Center, Omaha, NE 68198-1165.University of Nebraska Medical CenterInternal Medicine, Cardiology982265 Nebraska Medical CenterOmahaNE68198-1165

Abstract

Background

Perfluoropropane droplets formulated from commercial microbubbles exhibit different acoustic characteristics than their parent microbubbles, most likely from enhanced endothelial permeability. This enhanced permeability may permit delayed echo-enhancement imaging (DEEI) similar to delayed enhancement magnetic resonance imaging (DE-MRI). We hypothesized this would allow detection and quantification of myocardial scar.

Methods

In 15 pigs undergoing 90 minutes of left anterior descending ischemia by either balloon (n = 13) or thrombotic occlusion (n = 2), DE-MRI was performed at 2-24 days postocclusion. Delayed echo-enhancement imaging was performed at 2-4 minutes following an intravenous injection of 1 mL of 50% Definity (Lantheus Medical) compressed into 180 nm droplets; DEEI was attempted in all pigs with single-pulse harmonic imaging at 1.7 transmit/3.4 MHz receive. Myocardial defects observed with DEEI were quantified (percentage of infarct area) and compared with DE-MRI as well as postmortem staining. In six pigs, multipulse low–mechanical index (MI) fundamental nonlinear imaging (FNLI) with intermittent high-MI impulses was performed to determine whether droplet activation within the infarct zone was achievable with a longer pulse duration.

Results

The range of infarct size area by DE-MRI ranged from 0% to 46% of total left ventricular area. Single-pulse harmonic imaging detected a contrast defect that correlated closely with infarct area by DE-MRI (r = 0.81, P = .0001). The FNLI high-MI impulses resulted in droplet activation in both the infarct and normal zones. Harmonic subtraction of the FNLI images resulted in infarct zone enhancement that also correlated closely with infarct size (r = 0.83; P = .04). Droplets were observed on postmortem transmission electron microscopy within myocytes of the infarct and remote normal zone.

Conclusion

Intravenously Definity nanodroplets can be utilized to detect and quantify infarct zone at the bedside using DEEI techniques.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Perfluoropropane droplets can be activated to produce myocardial ultrasound contrast.
Transmission electron microscopy detected droplets within myocardial scar zones.
Fundamental nonlinear imaging resulted in selective enhancement of the infarct zone.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Contrast, Mechanical index, Myocardial infarction, Imaging

Abbreviations : DD, DEEI, DE-MRI, FNLI, HR, IVI, MAP, MCI, MI, MRI, SPHI, TEM, TTC


Plan


 This study was supported by National Institutes of Health, United States Application 1 RO1 HL 146489-01A1 with additional support from the Theodore F. Hubbard Foundation.


© 2021  American Society of Echocardiography. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 34 - N° 8

P. 898-909 - août 2021 Retour au numéro
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