Dreidimensionale Ultraschall Nadel Tipp Tracking mit einem Glasfaser-Ultraschall-Empfänger

Diese Methode kann dazu beitragen, wichtige klinische Fragen zur Ultraschall-Nadelverfolgung zu beantworten, selbst wenn sich die Nadel außerhalb der Bildgebungsebene befindet. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, Komplikationen und Verletzungen zu vermeiden, die durch schlecht verfolgte Nadelpunches entstehen können. Sunish Mathews, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am UCL, wird mir das Verfahren vorführen.

Beginnen Sie mit der Auswahl eines faseroptischen Ultraschall-Hydrophons, das aus einer Singlemode-Glasfaser mit einem optischen Fabry-Perot-Hohlraum am distalen Ende besteht. Entfernen Sie mit einem Skalpell den 900-Mikrometer-Mantel entlang der Länge des faseroptischen Hydrophons in der Nähe seines distalen Endes, um die Pufferschicht freizulegen, bis das Hydrophon in die Nadelkanüle passt. Befestigen Sie als nächstes eine medizinische Nadel horizontal an einem manuellen horizontalen Translationstisch und verwenden Sie ein Stereomikroskop, um die Nadelspitze zu visualisieren, wobei der optische Zugang des Mikroskops horizontal und senkrecht zur Nadel ausgerichtet ist, wobei Sie die Nadel nach Bedarf um ihre Achse drehen, bis die Fase beobachtet werden kann.

Mit dem distalen Ende der Nadel im Blick, führen Sie den faseroptischen Ultraschallempfänger durch die Kanüle eines Tuohy-Borst Sidearm-Adapters und anschließend durch den Köderanschluss der Nadel ein, bis der Erfassungsbereich des Hydrophons genau proximal zur abgeschrägten Oberfläche der Nadel liegt. Befestigen Sie das Hydrophon mit Polyimidband an der Translationsstufe, um eine Bewegung des Geräts in der Nadel zu vermeiden. Befestigen Sie eine 20-Mikroliter-Pipette vertikal mit der Spitze nach unten auf dem vertikalen Translationstisch und positionieren Sie die Mikropipettenspitze sowohl mit dem horizontalen als auch mit dem vertikalen Translationstisch so, dass sie an das faseroptische Hydrophon angrenzt und etwa 0,5 Millimeter proximal zum Sensorbereich am distalen Ende liegt.

Geben Sie einen Tropfen optischen Klebstoff auf das proximale Ende der Mikropipette und stellen Sie die Nadel so ein, dass ein direkter Weg von der Mikropipettenspitze zum faseroptischen Ultraschallempfänger möglich ist. Verwenden Sie dann eine 10-Milliliter-Spritze, um den Klebstoff langsam vom distalen Ende der Mikropipette in den faseroptischen Ultraschallempfänger zu injizieren, wobei darauf zu achten ist, dass kein Klebstoff auf den Sensorbereich aufgetragen oder die Kanüle verschlossen wird, und beleuchten Sie die Nadelspitze mit ultraviolettem Licht, bis der optische Klebstoff ausgehärtet ist. Um das Hydrophon in das Bildgebungssystem zu integrieren, schließen Sie das Hydrophon an die optische Konsole und eine benutzerdefinierte Ultraschallsonde an die Ultraschallkonsole an.

Um zu bestätigen, dass das Hydrophon für den klinischen Einsatz bereit ist, wählen Sie den Betriebsmodus an der Ultraschallsonde aus und fügen Sie der Sonde Ultraschallgel hinzu. Geben Sie als Nächstes Wasser in ein fötales Ultraschallphantom, um Fruchtwasser nachzuahmen, und wählen Sie die B-Modus-Bildgebung auf der Sonde aus. Identifizieren Sie das Fruchtwasser im Phantom als Einführziel.

Führen Sie dann die Nadel mit dem Schalter an der benutzerdefinierten Sonde in Richtung des Einstichziels ein, um kontinuierlich zwischen den Bildgebungs- und Tracking-Betriebsmodi zu wechseln. In diesem repräsentativen Experiment wurde eine Nadel in die Gebärmutterhöhle eingeführt und die Spitze entlang einer Flugbahn verfolgt, die einen Abstand von 15 Millimetern außerhalb der Ebene und eine Tiefe von 38 Millimetern erreichte. Die Golay-Codierung verbesserte das Signal-Rausch-Verhältnis mit einer 7,5-fachen Steigerung im Vergleich zur herkömmlichen bipolaren Anregung.

Die in 3D verfolgten Positionen der Nadelspitzen wurden dann mit Kreuzen auf das 2D-Ultraschallbild überlagert, wobei Kreuze mit Breiten verwendet wurden, die die Abstände außerhalb der Ebene angaben, und Farben, die die Bildgebungsebene anzeigten. Die Ultraschallverfolgung ist eine Technik, die es praktischen Krankenschwestern in vielen klinischen Bereichen ermöglicht, medizinische Geräte im Körper in Bezug auf den Ultraschallbildgebungsplan genau zu lokalisieren. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis für die wichtigsten Schritte haben, die bei der Integration eines faseroptischen Hydrophons in eine klinische Nadel erforderlich sind, um die Ultraschallverfolgung zu ermöglichen.

Eine kompakte Ultraschallsonde mit Schallkopfelementen, die an das Hauptbildgebungsarray angrenzen, und eine intuitive Benutzeroberfläche sind nützlich, um die Kompatibilität mit dem klinischen Arbeitsablauf zu gewährleisten.