יוניברסל כף היד תלת ממדי Optoacoustic הדמיה בדיקה לרקמות עמוקות אנגיוגרפיה אדם ופונקציונליים פרה-קליניים מחקרים בזמן אמת

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא להמחיש את יכולות ההדמיה של מערכת אקוסטית אופטו כף יד שפותחה לאחרונה להדמיה תלת מימדית, פונקציונלית ומולקולרית בזמן אמת. זה מושג באמצעות בדיקה עם מערך מטריצה כדורי של פיזו, מתמרים חשמליים סביב צרור סיבים המנחה את פולסי האור כאשר הם מוחזקים כנגד רקמה. משך ננו-שניות, פולסים של אור מעוררים תגובות אולטרסאונד שנלכדות על ידי הגשושית.

לאחר מכן, הנתונים משמשים לביצוע שחזור תמונה בזמן אמת, המאפשר סריקות במצב כף יד. התוצאות מראות את ההיתכנות של הדמיית רקמות עמוקות של מורפולוגיה של כלי הדם, כמו גם פרמטרים המודינמיים וזלוף חשובים עם מערכת ניידת. המוקד המיוחד של כל המעבדות הוא פיתוח כלי הדמיה ביו-רפואיים חדשניים המבוססים על אקוסטיקה אופטית, אופטיקה מפוזרת, אולטרסאונד וגישות מולטי-מודאליות.

מערכת הטומוגרפיה האקוסטית האופטית שפותחה לאחרונה יכולה למעשה לספק יכולת הדמיה חמשת מימדית באמת. המשמעות היא שהוא יכול לספק הדמיה נפחית מועשרת ספקטרלית ברזולוציה גבוהה של מורפולוגיה ותפקוד של רקמות בזמן אמת. גישת הדמיית היד הנפחית בשילוב עם פונקציה בזמן אמת, ביטול הקיבולת מגיע עם יתרונות חשובים לאבחון קליני.

לדוגמא, במחלות כלי דם היקפיות, הפרעות במערכת הלימפה, סרטן השד, נגעי עור, דלקת, דלקת פרקים. בשילוב עם טכנולוגיית לייזר לכוונון אורכי גל מהירים, המערכת מאפשרת הדמיה בזמן אמת של הפצה ביולוגית של חומרים סופגי תמונות. זו הסיבה שאפשרויות חדשות עשויות להופיע באותה מידה ביישומי הדמיה מולקולרית של בעלי חיים קטנים.

לדוגמה, חקר המודינמיקה של רקמות במעקב אחר תאי vivo, הדמיה של פרמקוקינטיקה, זלוף איברים או הדמיה נוירולוגית התחל בהכנת החומרה. הפעל את מקור הלייזר האינפרא אדום הקרוב המתכוונן לתקופת חימום של כרבע שעה. כדי לייצב את הפלט שלו, פלט הלייזר יחובר לבדיקה הידנית.

הגשושית מורכבת ממערך מטריצה של אלמנטים חשמליים פיסו המסודרים לכסות חלק מכדור עם פתח לצרור סיבים. במרכז, חבר צרור סיבים כדי להנחות את קרן הלייזר מיציאת הלייזר לבדיקה הידנית. לאחר מכן, חבר את מערך זיהוי המטריצה הכדורית של הגשושית כף היד למערכת רכישת הנתונים המקבילה, המופעלת על ידי מתג Q פלט הלייזר המשך על ידי הכנת הצימוד האקוסטי לבדיקה.

למתמר מעטפת תואמת המכוסה בקרום פוליאתילן שקוף אופטית ואקוסטית, אשר ייצור מגע עם העור ויסגור את משטח המתמר הפעיל עם המעטפת. המיקום היחסי של משטח הזיהוי הפעיל ביחס למשטח הרקמה קובע את עומק ההדמיה האפקטיבי. חבר משאבה בין המיכל לבדיקה.

לאחר מכן השתמש בו כדי למלא את הנפח של כ-100 מיליליטר בין המתמר לממברנה. לאחר השלמת השאיבה, נתק את המשאבה. בדוק את הגשושית כדי לוודא שאין בועות אוויר או נזילות.

עכשיו למען הבטיחות, הרכיבו משקפי מגן, המתאימים לאורכי גל אינפרא אדום קרובים. המשך על ידי הגדרת אורכי גל ההדמיה וקצב החזרה על דופק הלייזר. בתוכנת הבקרה, טווח אורכי הגל הוא 690 עד 900 ננומטר עם הבחירה האופטית, תלוי ברקמה הספציפית, הכרומו, הרביעיות והחומרים החיצוניים המעניינים.

קצב החזרה על הדופק הוא בטווח של 10 עד 50 הרץ ותלוי בקצב הפריימים הרצוי של הדמיה נפחית, אך מוגבל גם על ידי מגבלות החשיפה ללייזר. כמו כן, הגדר את מערכת רכישת הנתונים האקוסטיים כך שתהיה לה עכבת כניסה של מגה אוהם אחת עם קצב דגימה של 40 מגה דגימות לשנייה ורזולוציה אנכית של 12 סיביות. לפעולות בטוחות.

מדוד את רמות החשיפה באזור הספקטרלי הקרוב לאינפרא אדום באמצעות מד כוח לייזר. הנח את מד הכוח בקרום הפוליאתילן של הגשושית לצורך המדידה. העבירו קרינת לייזר דרך הגשושית והתאימו את עוצמת הלייזר וקצב החזרה.

אז כדי לעמוד ברמות חשיפה בטוחות בממברנה בעת ביצוע התאמות, הסר את מד הכוח. הגשושית מוכנה לשימוש. השלב הבא הוא הכנת המטופל להליך.

ספק למטופל משקפי מגן המתאימים לאורכי גל אינפרא אדום קרובים. בדוק את האזור שיש לצלם. אם קיים שיער, מרחו קרם דלדול כדי להסיר אותו ולהימנע מרקע לא רצוי בתמונות.

נקה את האזור עם טישו רטוב. לאחר שהאזור נקי, יש למרוח ג'ל אולטרסאונד על העור באזור המיועד לצילום. כדי לספק צימוד אקוסטי יעיל.

שמור את הגשושית במקומה והפעל את תוכנת התצוגה המקדימה, המאפשרת פלט לייזר ומאפשרת הדמיה של תמונות תלת מימדיות. קצב הפריימים של התמונות האקוסטיות האופטו תואם את קצב החזרה על דופק הלייזר ומוצג בזמן אמת. כאשר מיושם שחזור טומוגרפי על יחידת עיבוד גרפית, הזז בעדינות את הגשושית כדי לייעל את ההדמיה ולאתר את המבנה המעניין.

המשך להשתמש בתוכנת התצוגה המקדימה והעביר את החומרה למצב רכישת נתונים על המטופל. הזיזו בעדינות את הגשושית כמה מילימטרים לשנייה סביב האזור המצולם כדי לעקוב אחר המבנים המעניינים. עם השלמת איסוף הנתונים, עצור את התוכנה, שגם עוצרת את הלייזר.

זרועו של מתנדב בריא נמצאת משמאל. הקופסה הלבנה מייצגת את האזור המוצג עם הגשושית. מימין מופיעות תמונות ההקרנה בעוצמה המקסימלית של האזור שנבדק.

כאשר הגשושית נסרקת באיטיות מעל האמה, הושגה הדמיה בזמן אמת של כלי השיט עבור כל עמדות הסריקה. התמונות השתמשו באור של 800 ננומטר עם קצב חזרת פולס לייזר של 10 הרץ. הדמיה מולטי-ספקטרלית בוצעה על ידי סריקת הגשושית לאורך פרק כף היד של מתנדב בריא.

נעשה שימוש בקצב חזרת פולס לייזר של 50 הרץ בשילוב עם כוונון אורך גל לכל פולס. אורכי הגל ששימשו היו בין 730 ננומטר ל-850 ננומטר בצעדים של 30 ננומטר. בפינה הימנית התחתונה יש תמונות לא מעורבות ספקטרלית המציגות את התפלגות ההמוגלובין המחומצן באדום, המוגלובין לא מחומצן בכחול ומלנין בצהוב.

בהנחה שרק רכיבים אלה אחראים לספיגה כאשר הגשושית סורקת את פרק כף היד, ניתן לעקוב אחר התפלגות שלושת כרומופורי הרקמה הללו בזמן אמת. סרט זה מדגים את יכולתה של הגשושית לעקוב אחר תהליכים דינמיים. זרימת הדם באצבע האמצעית נחסמה באמצעות גומייה ושוחררה במהלך איסוף הנתונים.

מראה המספריים מעיד על הרגע בו הוסרה הגומייה. הנתונים נאספו במהירות של 10 פריימים לשנייה באורך גל של 900 ננומטר. ניתן לשלוט בהליך ההדמיה הידני תוך זמן קצר מאוד, ומכיוון ששיטות הדמיה קליניות אחרות אינן מסוגלות לספק נפח ברזולוציית זמן דומה, אנו בטוחים שהמערכת המוצגת תשיג ערך חדש לאבחון מדויק וניטור טיפול חפצי תנועה עדיין עשויים להשפיע קשות על הביצועים ואיכות התמונה בעת שימוש בבדיקה במצב כף היד.

ככלל אצבע, מהירות התנועה לא תעלה על שלושה מילימטרים לשנייה. אם משתמשים בקצב חזרות לייזר של 10 הרץ בשילוב עם רכישת נתונים מרובים, כמובן שמותר תנועה מהירה יותר. אם נעשה שימוש בלייזר בקצב חזרות גבוה יותר עם גישת הדמיה חדשה, אנו מקווים לאפשר תגליות ביולוגיות חדשות.

כמו כן, ברצוננו להציע לרופאים כלי חדש לאבחון קליני במספר אינדיקציות. לדוגמא, הפרעות במחלות לב וכלי דם היקפיות הקשורות למערכת הלימפה, נגעים בשד, דלקת פרקים ודלקת.