Non-invasive Vascular Structure and Pathology Using Very-high Resolution Ultrasound

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5425-5
Title: Non-invasive Vascular Structure and Pathology Using Very-high Resolution Ultrasound
Author: Sundholm, Johnny
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine
Doctoral Program in Clinical Research
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-10-11
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5425-5
http://hdl.handle.net/10138/305377
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Very-high resolution ultrasound (VHRU, 25-55MHz) is a recently developed method for non-invasive assessment of vascular structures. With its increased ultrasound frequency, the method allows for noninvasive examination of the vascular wall in vivo with an axial resolution in the range of tens of micrometers. These characteristics make it a feasible method to determine vascular dimensions of superficial arteries and arteries in the pediatric population. The aim of this thesis was the following: 1. To study the application of a semi-automatic border detection software to improve measurement characteristics of the arterial wall layers, 2. To assess accuracy, precision and feasibility of the VHRU method in assessing superficial arterial wall layers in preterm and term neonates, 3. To validate the VHRU method to assess age-related intimal thickening of the arterial wall, and 4. To determine the potential to implement the method as a noninvasive tool in the bedside diagnosis of giant-cell arteritis of the temporal artery. This Thesis shows that there is no significant difference in the technical precision or bias of arterial wall layer dimension measurements using a semi-automated border detection software compared to electronical calipers, but time of analysis is significantly shorter using the automated border detection software. VHRU is feasible, accurate and precise in the measurement of arterial layer thickness (intima-media and intima-media-adventitia thickness) of proximal conduit arteries, such as carotid, brachial and femoral, in preterm and term neonates. The resolution of VHRU is insufficient in the assessment of more peripheral conduit arteries such as the radial artery. VHRU is feasible and able to detect a thickened intimal layer, seen as a four-line pattern of the arterial far wall in the ultrasound image, in superficial peripheral muscular conduit arteries with intima thickness >0.06mm. Measurements leading-to-leading edge of the intimal layer are accurate compared with histological thickness. VHRU is feasible, accurate and precise in assessing transmural inflammation related intimal thickening in patients with giant-cell arteritis of the temporal artery. The method was however not useful in patients with inflammation limited to the adventitia or without inflammation on histology. In conclusion, very-high resolution ultrasound is an emerging method for the assessment of superficial vascular wall layer structures. The harmless and non-invasive method can detect near-microscopical changes in the vascular wall in human subjects from the newborn stage to old age. Very-high resolution ultrasound has a clinical potential in the non-invasive assessment of vascular health and disease related pathology.Kajoamaton korkeataajuusultraääni (VHRU, very-high resolution ultrasound, 25-55MHz) on 2000-luvulla kehitetty ultraäänimenetelmä valtimonseinämän kuvantamiseen. Korkeammilla ultraäänitaajuuksilla kuvan erottelukyky on parempi, lähes mikroskooppitasoa, mutta kuvausalue on rajoittunut lähellä anturia oleviin rakenteisiin. Tässä väitöskirjassa arvioidaan puoliautomaattisen analyysiohjelman käyttöä valtimoseinämän eri kerrosten mittaamisessa. Lisäksi kirjassa selvitetään menetelmän soveltuvuutta vastasyntyneiden lasten valtimoseinämän arvioinnissa, menetelmän käyttöä valtimon sisäkalvon (tunica intima) paksuuden mittauksessa ikääntyneillä, sekä menetelmän hyötyjä jättisoluarteriitin diagnostiikassa. Tutkimme puoliautomaattisen ohjelmankäyttöä kymmenen henkilön eri verisuonista otettujen kuvien arvioinnissa vertailemalla analyysiaikaa ja mittauksien luotettavuutta käsin tehtyihin yksittäismittauksiin. Emme löytäneet eroa menetelmien luotettavuudessa, mutta puoliautomaattisen menetelmän analyysiaika oli merkittävästi lyhyempi. VHRU-menetelmä pystyi luotettavasti ja tarkasti mittaamaan suurten ja keskisuurten valtimoiden seinämän kerrospaksuudet. VHRU-menetelmällä tutkittiin 78 ikääntynyttä potilasta, jotka oli lähetetty ohimovaltimon koepalan ottoon jättisoluarteriittiepäilyn takia. Niiden potilaiden joukossa, joilla ei ollut tulehdusmuutoksia suonen seinämässä, 76 %:lla oli histologisesti paksuuntunut valtimon sisäkalvo joka oli tarkasti ja luotettavasti mitattavissa VHRU-menetelmällä. Jättisoluarteriittipotilailla ohimovaltimon seinämä oli histologiassa selkeästi paksuntunut. VHRU-menetelmällä mitattu yli 0,3 mm:n valtimon sisäkalvo oli tarkka ja herkkä mittari jättisoluarteriitille. Kajoamaton korkeataajuusultraääni on uusi menetelmä, jolla pinnallisten valtimoiden seinämän kerrosten paksuudet voidaan tarkasti ja luotettavasti mitata. Puoliautomaattisella ohjelmalla valtimoseinämän kerroksen paksuuden mittaamista voidaan nopeuttaa. Menetelmän parempi erottelukyky mahdollistaa pienten vastasyntyneiden valtimoseinämän kuvantamisen ja ikääntyvien valtimon sisäkalvon paksuuden mittaamisen. Ohimovaltimon jättisoluarteriitissa suonenseinämä turpoaa tulehduksen seurauksena ja tämä näkyy VHRU-kuvissa paksuuntuneena sisäkalvona. Menetelmä voisi tulevaisuudessa soveltua kliiniseen käyttöön pinnallisten verisuonisairauksien tutkimuksessa ja diagnostiikassa.
Subject: Medicine
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
NON-INVA.pdf 1.607Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record