عالمية باليد ثلاثي الأبعاد بصري سمعي التصوير دقق في الأنسجة العميقة تصوير الأوعية الدموية الإنسان والدراسات ما قبل السريرية وظيفية في الوقت الحقيقي

الهدف العام من التجربة التالية هو توضيح قدرات التصوير لنظام صوتي بصري محمول حديثا للتصوير ثلاثي الأبعاد والوظيفي والجزيئي في الوقت الفعلي. يتم تحقيق ذلك باستخدام مسبار مع مصفوفة كروية من محولات الطاقة الكهربائية البيزو حول حزمة ألياف توجه نبضات الضوء عند تثبيتها على الأنسجة. مدة النانو ثانية ، تثير نبضات الضوء الاستجابات فوق الصوتية التي يتم التقاطها بواسطة المسبار.

بعد ذلك ، يتم استخدام البيانات لإجراء إعادة بناء الصورة في الوقت الفعلي ، مما يسمح بعمليات المسح في الوضع المحمول باليد. تظهر النتائج جدوى تصوير الأنسجة العميقة لمورفولوجيا الأوعية الدموية ، بالإضافة إلى معلمات ديناميكية الدم والتروية المهمة بنظام محمول. ينصب التركيز الخاص لجميع المختبرات على تطوير أدوات تصوير طبية حيوية جديدة تعتمد على الصوتيات البصرية والبصريات المنتشرة والموجات فوق الصوتية وأساليب الوسائط المتعددة.

يمكن لنظام التصوير المقطعي البصري المحمول حديثا أن يوفر بشكل أساسي قدرة تصوير خماسية الأبعاد. هذا يعني أنه يمكن أن يقدم تصويرا حجميا عالي الدقة وغني طيفيا لمورفولوجيا الأنسجة ووظيفتها في الوقت الفعلي. يأتي نهج التصوير اليدوي الحجمي جنبا إلى جنب مع الوظيفة في الوقت الفعلي ، والقضاء على السعة مع مزايا مهمة للتشخيص السريري.

على سبيل المثال ، في أمراض الأوعية الدموية الطرفية ، واضطرابات الجهاز اللمفاوي ، وسرطان الثدي ، والآفات الجلدية ، والالتهابات ، والتهاب المفاصل. إلى جانب تقنية الليزر لضبط الطول الموجي السريع ، يتيح النظام التصوير في الوقت الفعلي للتوزيع الحيوي لعوامل امتصاص الصور. هذا هو السبب في أن إمكانيات جديدة قد تظهر بالتساوي في تطبيقات التصوير الجزيئي للحيوانات الصغيرة.

على سبيل المثال ، دراسة ديناميكا الدم للأنسجة في تتبع الخلايا في الجسم الحي ، أو تصور الحركية الدوائية ، أو نضح الأعضاء ، أو التصوير العصبي ابدأ بإعداد الأجهزة. قم بتشغيل مصدر الليزر القريب من الأشعة تحت الحمراء القابل للضبط لفترة إحماء تبلغ حوالي 15 دقيقة. لتحقيق الاستقرار في إخراجه ، سيتم توصيل إخراج الليزر بالمسبار المحمول.

يتكون المسبار من مصفوفة من عناصر البيزو الكهربائية مرتبة لتغطية جزء من كرة بفتحة لحزمة ألياف. في المنتصف ، قم بتوصيل حزمة ألياف لتوجيه شعاع الليزر من إخراج الليزر إلى المسبار المحمول باليد. بعد ذلك ، قم بتوصيل مصفوفة الكشف عن المصفوفة الكروية للمسبار المحمول باليد بنظام الحصول على البيانات المتوازي ، والذي يتم تشغيله بواسطة مفتاح Q يستمر إخراج الليزر عن طريق إعداد الاقتران الصوتي للمسبار.

محول الطاقة على غلاف مطابق مغطى بغشاء بولي إيثيلين شفاف بصريا وصوتيا ، والذي سيلامس الجلد ويغلق سطح محول الطاقة النشط بالغلاف. يحدد الموضع النسبي لسطح الكشف النشط فيما يتعلق بسطح الأنسجة عمق التصوير الفعال. قم بتوصيل مضخة بين الخزان والمسبار.

ثم استخدمه لملء حجم 100 مل تقريبا بين محول الطاقة والغشاء. بمجرد اكتمال الضخ ، افصل المضخة. افحص المسبار للتأكد من عدم وجود فقاعات هواء أو تسريبات.

الآن من أجل السلامة ، ارتد نظارات واقية مناسبة للأطوال الموجية القريبة من الأشعة تحت الحمراء. تابع عن طريق ضبط الأطوال الموجية للتصوير ومعدل تكرار نبضة الليزر. في برنامج التحكم ، يتراوح نطاق الطول الموجي من 690 إلى 900 نانومتر مع الاختيار البصري ، اعتمادا على الأنسجة المعينة ، والكروم ، والأربعة ، والعوامل التي يتم إدارتها خارجيا ذات الأهمية.

يتراوح معدل تكرار النبض من 10 إلى 50 هرتز ويعتمد على معدل إطارات التصوير الحجمي المطلوب ، ولكنه محدود أيضا بحدود التعرض للليزر. أيضا ، قم بتعيين نظام الحصول على البيانات الصوتية بحيث يحتوي على مقاومة إدخال ميجا أوم واحدة بمعدل أخذ عينات يبلغ 40 ميجا عينة في الثانية ودقة رأسية 12 بت. لعمليات آمنة.

قم بقياس مستويات التعرض في المنطقة الطيفية القريبة من الأشعة تحت الحمراء باستخدام مقياس طاقة الليزر. ضع عداد الطاقة عند غشاء البولي إيثيلين الخاص بالمسبار للقياس. تمرير إشعاع الليزر عبر المسبار وضبط قوة الليزر ومعدل التكرار.

لذلك لتلبية مستويات التعرض الآمنة عند الغشاء عند إجراء التعديلات ، قم بإزالة عداد الطاقة. المسبار جاهز للاستخدام. الخطوة التالية هي إعداد المريض لهذا الإجراء.

تزويد المريض بنظارات واقية مناسبة للأطوال الموجية القريبة من الأشعة تحت الحمراء. افحص المنطقة المراد تصويرها. في حالة وجود شعر ، ضعي غسول استنفاد لإزالته وتجنب الخلفية غير المرغوب فيها في الصور.

نظف المنطقة بمنديل مبلل. بمجرد أن تصبح المنطقة صافية ، ضع جل الموجات فوق الصوتية على الجلد في المنطقة المراد تصويرها. لتوفير اقتران صوتي فعال.

احتفظ بالمسبار في مكانه وابدأ تشغيل برنامج المعاينة ، والذي يتيح إخراج الليزر ويسمح بتصور الصور ثلاثية الأبعاد. يتوافق معدل الإطارات للصور الصوتية البصرية مع معدل تكرار نبضة الليزر ويتم عرضه في الوقت الفعلي. عندما يتم تنفيذ إعادة البناء المقطعي على وحدة معالجة الرسومات ، حرك المسبار برفق لتحسين التصور وتحديد الهيكل محل الاهتمام.

استمر في استخدام برنامج المعاينة وقم بتبديل الجهاز إلى وضع الحصول على البيانات على المريض. حرك المسبار برفق بضعة ملليمترات في الثانية حول المنطقة المصورة لتتبع الهياكل ذات الأهمية. عند الانتهاء من الحصول على البيانات ، أوقف البرنامج ، مما يوقف الليزر أيضا.

المتطوع السليم على اليسار. يمثل المربع الأبيض المنطقة التي تم تصورها باستخدام المسبار. على اليمين توجد صور الإسقاط القصوى للمنطقة التي تم فحصها.

نظرا لأن المسبار تم مسحه ببطء على الساعد ، تم تحقيق تصور في الوقت الفعلي للأوعية لجميع أوضاع المسح. استخدمت الصور ضوءا بحجم 800 نانومتر مع معدل تكرار نبضة الليزر يبلغ 10 هرتز. تم إجراء التصوير متعدد الأطياف عن طريق مسح المسبار على طول معصم متطوع سليم.

تم استخدام معدل تكرار نبضة الليزر 50 هرتز جنبا إلى جنب مع ضبط الطول الموجي لكل نبضة. كانت الأطوال الموجية المستخدمة بين 730 نانومتر و 850 نانومتر في خطوات 30 نانومتر. في أسفل اليمين توجد صور غير مختلطة طيفيا تظهر توزيع الهيموجلوبين المؤكسج باللون الأحمر ، والهيموجلوبين غير المؤكسج باللون الأزرق ، والميلانين باللون الأصفر.

على افتراض أن هذه المكونات فقط هي المسؤولة عن الامتصاص حيث يقوم المسبار بمسح الرسغ ، يمكن تتبع توزيع كروموفورات الأنسجة الثلاثة هذه في الوقت الفعلي. يوضح هذا الفيلم قدرة المسبار على متابعة العمليات الديناميكية. تم إعاقة الدورة الدموية في الإصبع الأوسط بشريط مطاطي وتم إطلاقها أثناء الحصول على البيانات.

يشير مظهر المقص إلى اللحظة التي تمت فيها إزالة الشريط المطاطي. تم جمع البيانات بمعدل 10 إطارات في الثانية بطول موجي 900 نانومتر. يمكن إتقان إجراء التصوير المحمول باليد في وقت قصير جدا ، وبما أن طرق التصوير السريري الأخرى غير قادرة على تقديم حجمي بدقة زمنية مماثلة ، فنحن على ثقة من أن النظام المقدم سيحقق قيمة جديدة للتشخيص الدقيق ومراقبة العلاج ، فقد لا تزال القطع الأثرية للحركة تؤثر بشدة على الأداء وجودة الصورة عند استخدام المسبار في الوضع المحمول باليد.

كقاعدة عامة ، يجب ألا تتجاوز سرعة الحركة ثلاثة ملليمترات في الثانية. إذا تم استخدام معدل تكرار ليزر يبلغ 10 هرتز مع الحصول على بيانات متعددة ، بالطبع ، يسمح بحركة أسرع. إذا تم استخدام ليزر معدل تكرار أعلى مع نهج تصوير جديد ، نأمل في تمكين اكتشافات بيولوجية جديدة.

أيضا أن نقدم للأطباء أداة جديدة للتشخيص السريري في مؤشرات متعددة. على سبيل المثال ، اضطرابات أمراض القلب والأوعية الدموية الطرفية المتعلقة بالجهاز اللمفاوي وآفات الثدي والتهاب المفاصل والالتهابات.