基于光纤超声接收器的三维超声针尖追踪技术

该方法有助于解答有关超声针头追踪的关键临床问题，即使针头位于成像平面之外时亦能提供有效信息。该技术的主要优势在于有助于消除因针头追踪不良而导致的并发症和损伤。与我共同演示该操作的是伦敦大学学院的研究助理 Sunish Mathews。

首先选择一种由单模光纤构成的光纤超声水听器，其远端带有法布里-珀罗光学谐振腔。使用手术刀沿光纤水听器远端附近的长度方向部分去除900微米的护套，以暴露缓冲层，直至水听器能够装入针管套管内。接下来，将医用针头水平固定在手动水平平移台上，并使用体视显微镜观察针尖，调整显微镜的光学通路使其与针头水平且垂直对齐，必要时绕针轴旋转针头，直到能够观察到针头斜面为止。

在观察到针头远端的情况下，将光纤超声接收器通过Tuohy-Borst侧臂接头的套管，再经由针头的鲁尔接头插入，直至水听器的传感区域刚好位于针尖斜面近端。使用聚酰亚胺胶带将水听器固定在平移台上，以防止装置在针头内移动。将一支20微升移液器垂直固定在垂直平移台上，使其尖端朝下，并利用水平和垂直平移台调整微移液器尖端的位置，使其紧邻光纤水听器，并位于远端传感区域近端约0.5毫米处。

在微移液管的近端滴加一滴光学胶，调整针头位置，使微移液管尖端与光纤超声接收器之间形成直接通路。然后使用10毫升注射器从微移液管的远端缓慢将胶体注入光纤超声接收器中，注意避免将胶体涂布至传感区域或堵塞套管，并用紫外光照射针尖直至光学胶完全固化。为将水听器集成至成像系统，需将水听器连接至光学控制台，并将定制的超声成像探头连接至超声控制台。

为确认水听器已准备好用于临床，选择超声成像探头的工作模式，并在探头上涂抹超声耦合剂。接着，向胎儿超声模拟体模中加入水以模拟羊水，并在探头上选择B模式成像。在体模中识别羊水区域作为穿刺目标。

然后，使用定制探头上的开关在成像和跟踪操作模式之间持续切换，将针头朝向插入目标推进。在此代表性实验中，将一根针头插入子宫腔，并沿轨迹跟踪其尖端，达到15毫米的平面外距离和38毫米的深度。Golay编码提高了信噪比，相较于传统的双极激励，信号强度提升了7.5倍。

然后将三维追踪的针尖位置叠加到二维超声图像上，使用十字标记表示，十字的宽度反映针尖与成像平面的垂直距离，颜色则表示对应的超声成像平面。超声追踪是一种技术，可帮助临床多个领域的护理人员相对于超声成像平面准确定位体内的医疗器械。观看本视频后，您应能充分理解将光纤水听器集成至临床用针头以实现超声追踪的关键步骤。

一种紧凑型超声探头，其换能器元件位于主成像阵列附近，并配备直观的用户界面，有助于保持与临床工作流程的兼容性。