Ultrasound for improved diagnosis of vascular diseases

Ultralydavbildning av abdominal aorta aneurismeFormålet med prosjektet er å utvikle metoder for å analysere ultralydbilder av abdominale aorta aneurismer til hjelp i vurdering av rupturrisiko.Abdominal aorta aneurisme er en utposning på hovedpulsåren i buken. Ruptur av aneurisme er forbundet med høy dødelighet, og forebyggende behandling med åpen operasjon eller endovaskulær terapi er derfor anbefalt når sannsynligheten for ruptur overstiger risikoen forbundet med behandling. Behandling anbefales i dag generelt dersom aneurismets diameter overstiger 50-55 mm eller øker hurtig. Det finnes imidlertid pasienter som har opplevd ruptur ved lavere diameter, mens det på den annen side er mange pasienter som har større aneurismer uten at ruptur har inntruffet. Det overordnede formålet med dette prosjektet er å utvikle metoder for å analysere ultralydbilder med tanke på å frambringe informasjon som kan supplere diametermålinger og derfor gi et bedre grunnlag for å vurdere faren for ruptur. Det er grunn til å tro at ikke bare aneurismets størrelse, men også formen av aneurismet og beskaffenheten til åreveggen er avgjørende for om ruptur inntreffer eller ikke. For å vurdere elastisiteten i åreveggen har vi utviklet en ultralydbasert metode for å måle tøyning (strain) i veggen. Resultater fra 10 pasienter viste at strainverdiene varierte langs omkretsen av aneurismet (Ultrasound in Medicine and Biology, 2006). I 2008 publiserte vi resultat av å anvende metoden for å studere forskjell i strain før og etter endovaskulær terapi (Journal of endovascular therapy). Metoden viste reduserte strainverdier etter behandlingen, men også at verdiene varierte mellom pasientene. Videre arbeid inkluderer å studere nøyaktigheten av målingene, og om nødvendig videreutvikle metoden for å bedre nøyaktighet og reproduserbarhet. Vi arbeider også med å sette sammen målinger til 3D modeller av strain og ønsker å sammenligne disse modellene med beregninger av veggspenning som er gjort i andre miljø. Vi presenterte et innledende arbeid angående dette på konferansen SPIE-Medical Imaging i San Diego 2007. Vi har også presentert arbeidet med strainmåling i abdominal aorta aneurisme på Kirurgisk høstmøte i Oslo i 2007, samt på konferansen 6th World Congress on Biomechanics i Singapore 2010. Arbeidet inkluderer videre et bokkapittel som sammen med en oppsummering av våre resultater innen strain-måling også gir en generell oversikt over nåværende og potensiell framtidig bruk av ultralyd for bedre håndtering av abdominal aorta aneurisme (InTech 2011).

Kan ultralyd forutsi ruptur av abdominal aorta aneurisme?Formålet med prosjektet er å utvikle metoder for å analysere ultralydbilder av abdominale aorta aneurismer med tanke på å frambringe informasjon som kan være til hjelp i vurdering av rupturrisiko.Abdominal aorta aneurisme er en utposning på hovedpulsåren i buken. Ruptur av aneurisme er forbundet med høy dødelighet, og forebyggende behandling med åpen operasjon eller endovaskulær terapi er derfor anbefalt når sannsynligheten for ruptur overstiger risikoen forbundet med behandling. Behandling anbefales i dag generelt dersom aneurismets diameter overstiger 50-55 mm eller øker hurtig. Det finnes imidlertid pasienter som har opplevd ruptur ved lavere diameter, mens det på den annen side er mange pasienter som har større aneurismer uten at ruptur har inntruffet. Det overordnede formålet med dette prosjektet er å utvikle metoder for å analysere ultralydbilder med tanke på å frambringe informasjon som kan supplere diametermålinger og derfor gi et bedre grunnlag for å vurdere faren for ruptur. Det er grunn til å tro at ikke bare aneurismets størrelse, men også formen av aneurismet og beskaffenheten til åreveggen er avgjørende for om ruptur inntreffer eller ikke. For å vurdere elastisiteten i åreveggen har vi utviklet en ultralydbasert metode for å måle tøyning (strain) i veggen. Metoden ble publisert i internasjonal journal (Ultrasound in Medicine and Biology) i 2006. Artikkelen inneholdt foreløbige resultater fra 10 pasienter, og målingene viste at strainverdiene varierte langs omkretsen av aneurismet. I 2008 publiserte vi resultat av å anvende metoden for å studere forskjell i strain før og etter endovaskulær terapi (Journal of endovascular therapy). Metoden viste reduserte strainverdier etter behandlingen, men også at verdiene varierte mellom pasientene. Videre arbeid inkluderer å studere nøyaktigheten av målingene, og om nødvendig videreutvikle metoden for å bedre nøyaktighet og reproduserbarhet. Vi arbeider også med å sette sammen målinger til 3D modeller av strain og ønsker å sammenligne disse modellene med beregninger av veggspenning som er gjort i andre miljø. Vi presenterte et innledende arbeid angående dette på konferansen SPIE-Medical Imaging i San Diego 2007. Vi har også presentert arbeidet med strainmåling i abdominal aorta aneurisme på Kirurgisk høstmøte i Oslo i 2007, samt på konferansen 6th World Congress on Biomechanics i Singapore 2010.

Kan ultralyd forutsi ruptur av abdominal aorta aneurisme?Formålet med prosjektet er å utvikle metoder for å analysere ultralydbilder av abdominale aorta aneurismer med tanke på å frambringe informasjon som kan være til hjelp i vurdering av rupturrisiko.Abdominal aorta aneurisme er en utposning på hovedpulsåren i buken. Ruptur av aneurisme er forbundet med høy dødelighet, og forebyggende behandling med åpen operasjon eller endovaskulær terapi er derfor anbefalt når sannsynligheten for ruptur overstiger risikoen forbundet med behandling. Behandling anbefales i dag generelt dersom aneurismets diameter overstiger 50-55 mm eller øker hurtig. Det finnes imidlertid pasienter som har opplevd ruptur ved lavere diameter, mens det på den annen side er mange pasienter som har større aneurismer uten at ruptur har inntruffet. Det overordnede formålet med dette prosjektet er å utvikle metoder for å analysere ultralydbilder med tanke på å frambringe informasjon som kan supplere diametermålinger og derfor gi et bedre grunnlag for å vurdere faren for ruptur. Det er grunn til å tro at ikke bare aneurismets størrelse, men også formen av aneurismet og beskaffenheten til åreveggen er avgjørende for om ruptur inntreffer eller ikke. For å vurdere elastisiteten i åreveggen har vi utviklet en ultralydbasert metode for å måle tøyning (strain) i veggen. Metoden ble publisert i internasjonal journal (Ultrasound in Medicine and Biology) i 2006. Artikkelen innehold foreløbige resultater fra 10 pasienter, og målingene viste at strainverdiene varierte langs omkretsen av aneurismet. I 2008 publiserte vi resultat av å anvende metoden for å studere forskjell i strain før og etter endovaskulær terapi (Journal of endovascular therapy). Metoden viste reduserte strainverdier etter behandlingen, men også at verdiene varierte mellom pasientene. Videre arbeid inkluderer å studere nøyaktigheten av målingene, og om nødvendig videreutvikle metoden for å bedre nøyaktighet og reproduserbarhet. Vi arbeider også med å sette sammen målinger til 3D modeller av strain og ønsker å sammenligne disse modellene med beregninger av veggspenning som er gjort i andre miljø. Vi presenterte et innledende arbeid angående dette på konferansen SPIE-Medical Imaging i San Diego 2007.

Strain i abdominal aorta aneurisme før og etter innsetting av stentgraftFor bedre å kunne forutsi rupturfare er det ønskelig å kunne måle åreveggens mekaniske egenskaper. I den forbindelse er en ny ultralydbasert metode for å beregne strekk (strain) i AAA utviklet i samarbeid mellom SINTEF Helse og St Olavs Hospital [3].På grunn av den høye dødeligheten (80-90%) forbundet med ruptur av abdominal aorta aneurisme (AAA), er det ønskelig å gi forebyggende behandling til pasienter der risikoen for ruptur overstiger risikoen forbundet med behandling. Generelle retningslinjer for å anbefale behandling av asymptomatisk AAA er at maksimal aneurisme diameter er større enn 5.5cm eller at diameteren er økende (0,5->1cm p. a) [1]. Studier har imidlertid vist at diameter er et unøyaktig beslutningsgrunnlag [2]. Behandling av intakt AAA kan gjøres ved åpen kirurgi eller endovaskulær stentgraft behandling. Fordeler med endovaskulær behandling er mindre blodtap, kortere sykehusopphold og færre komplikasjoner [4]. Noen studier rapporterer også lavere dødelighet (<30 dager) [4], mens andre rapporterer samme dødelighet (<30 dager) for endovaskulær behandling som for åpen operasjon (2-6%) [5]. Overlevelse etter to år er rapportert å være den samme [6]. Langtidsresultatene etter endovaskulær behandling er ukjent, og det har forekommet senruptur av aneurismene og svikt i implantatene. Rupturrisikoen er oppgitt til ca. 1 % pr. år [7]. For å unngå ruptur og dermed redusere dødelighet etter endovaskulær behandling, er det nødvendig med hyppig og langvarig oppfølging (CT) [8],[9]. De viktigste komplikasjonene regnes å være lekkasje (endoleak), og fortsatt voksende aneurisme (også uten lekkasje, endotension) [10], men ruptur forekommer også hos pasienter uten lekkasje og med redusert aneurisme størrelse [11]. Hypotesen i dette studiet var at strain vil bli betydelig redusert etter innsettelse av stentgraft, forutsatt at behandlingen har vært vellykket (det vil si at pulsatilt trykk ikke overføres til aneurismet). 10 pasienter ble fortløpende inkludert fra de som skulle behandles endovaskulært for AAA ved St Olavs Hospital. Reduserte strainverdier ble observert i samtlige pasienter. Resultatene ble publisert i Journal of Endovascular Therapy i august 2008 [12]. Referanser 1. Brewster DC, Cronenwett JL, Hallett JW et al. Guidelines for the Treatment of Abdominal Aortic Aneurysms. J Vasc Surg 2003;37:1106-1117. 2. Fillinger MF, Marra SP, Raghavan ML et al. Prediction of Rupture risk in Abdominal Aortic Aneurysm during observation: Wall stress versus diameter. J Vasc Surg 2003;37:724-732. 3. Brekken R, Bang J, Ødegård A et al. Strain estimation in abdominal aortic aneurysm from 2D ultrasound. (Accepted for publication in Ultrasound Med Biol). 4. Adriaensen, Bosch, Hunink et al. Elective Endovascular versus Open Surgical Repair of Abdominal Aortic Aneurysms: Systematic Review of Short-term Results. Radiology 2002;224:739-747. 5. UKSATP: The UK small aneurysm trial participants. Long-term outcomes of immediate repair compared with surveillance of small abdominal aortic aneurysms. N Engl J Med 2002;346:1445-1452. 6. Matsumura JS, Brewster DC, Makaroun MS, Naftel DC. A multicenter controlled clinical trial of open versus endovascular treatment of abdominal aortic aneurysm. J Vasc Surg 2003;37:262-271. 7. Harris PL, Vallabhanemi SR, Desgranges P, Becquemin JP, Marrewijk C, Laheij RJF. Incidence and risk factors of late rupture, conversion, and death after endovascular repair of infrarenal aortic aneurysms: The EUROSTAR experience. J Vasc Surg 2000;32:739-49 8. Gorham TJ, Taylor J and Raptis S. Endovascular treatment of abdominal aortic aneurysm. Br J Surg 2004;91:815-827. 9. Corriere MA, Feurer ID, Becker SY et al. Endoleak Following Endovascular Abdominal Aortic Aneurysm Repair. Implications for Duration of Screening. Ann Surg 2004;239:800-807 10. Veith FJ, Baum RA, Takao O et al. Nature and significance of endoleaks and endotension: Summary of opinions expressed at an international conference. J Vasc Surg 2002;35:1029-1035. 11. Zarins CK, Bloch DA, Crabtree T et al. Aneurysm enlargement following endovascular aneurysm repair: AneuRx clinical trial. J Vasc Surg 2004;39:109-117. 12. Brekken R, Dahl T, Hernes TAN, Myhre HO. Reduced strain in abdominal aortic aneurysm after endovascular repair. J Endovasc Ther 2008;15:453-461.