מחט אולטרה סאונד תלת מימדי עצה מעקב עם מקלט אולטרסאונד סיבים אופטיים
21 באוגוסט 2018
ויזואליזציה מדויק ויעיל של מכשור רפואי פולשני חשוב מאוד הליכים פולשנית מונחה אולטרה סאונד רבים. כאן, מוצגת שיטת המיקום המרחבי של קצה המחט ביחס החללית אולטרסאונד הדמיה ביצעה התאמה לשפות אחרות.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות קליניות מרכזיות לגבי מעקב אחר מחטי אולטרסאונד, גם כאשר המחט נמצאת מחוץ למישור ההדמיה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא עוזרת לחסל סיבוכים ופציעות שיכולים לנבוע מאגרופי מחט במעקב גרוע. מי שידגים איתי את ההליך יהיה סוניש מת'יוז, עמית מחקר ב-UCL.
התחל בבחירת הידרופון אולטרסאונד סיבים אופטיים המורכב מסיב אופטי במצב יחיד עם חלל אופטי Fabry-Perot בקצה הדיסטלי. בעזרת אזמל, הסר חלקית את מעיל ה-900 מיקרומטר לאורך ההידרופון של הסיבים האופטיים קרוב לקצה הדיסטלי שלו כדי לחשוף את שכבת החיץ, עד שההידרופון יכול להיכנס לתוך צינורית המחט. לאחר מכן, הצמד מחט רפואית אופקית לשלב תרגום אופקי ידני, והשתמש במיקרוסקופ סטריאו כדי לדמיין את קצה המחט כאשר הגישה האופטית של המיקרוסקופ מיושרת אופקית ומאונכת למחט, וסובב את המחט סביב צירה לפי הצורך, עד שניתן יהיה לצפות בשיפוע.
כשהקצה הדיסטלי של המחט נראה לעין, הכנס את מקלט האולטרסאונד הסיב האופטי דרך הצינורית של מתאם Tuohy-Borst Sidearm ולאחר מכן דרך מחבר הפיתוי של המחט עד שאזור החישה של ההידרופון הוא רק קרוב למשטח השיפוע של המחט. הצמד את ההידרופון לשלב התרגום עם סרט פולימיד כדי למנוע תנועה של המכשיר בתוך המחט. הצמד אנכית פיפטה של 20 מיקרוליטר לשלב התרגום האנכי כשהקצה פונה כלפי מטה, והשתמש הן בשלבי התרגום האופקיים והן בשלבי התרגום האנכיים כדי למקם את קצה המיקרופיפטה עד שהוא צמוד להידרופון הסיב האופטי וכ-0.5 מילימטר קרוב לאזור החישה בקצה הדיסטלי.
הניחו טיפת דבק אופטי בקצה הפרוקסימלי של המיקרופיפטה, והתאימו את המחט כדי לאפשר נתיב ישיר מקצה המיקרופיפטה למקלט האולטרסאונד של הסיבים האופטיים. לאחר מכן השתמש במזרק של 10 מיליליטר כדי להזריק לאט את הדבק מהקצה הדיסטלי של המיקרופיפטה לתוך מקלט האולטרסאונד של הסיבים האופטיים, הקפד להימנע ממריחת דבק על אזור החישה, או חסימת הצינורית, ולהאיר את קצה המחט באור אולטרה סגול, עד לריפוי. כדי לשלב את ההידרופון במערכת ההדמיה, חבר את ההידרופון לקונסולה האופטית, ובדיקת הדמיית אולטרסאונד מותאמת אישית לקונסולת האולטרסאונד.
כדי לאשר שההידרופון מוכן לשימוש קליני, בחר את מצב הפעולה בבדיקת הדמיית האולטרסאונד, והוסף ג'ל אולטרסאונד לבדיקה. לאחר מכן, הוסף מים לפנטום אולטרסאונד עוברי כדי לחקות מי שפיר, ובחר הדמיה במצב B על הגשושית. זהה את מי השפיר בפנטום כיעד ההחדרה.
לאחר מכן, הכנס את המחט לכיוון יעד ההחדרה באמצעות המתג בבדיקה המותאמת אישית כדי לעבור ברציפות בין מצבי פעולת ההדמיה והמעקב. בניסוי מייצג זה, מחט הוחדרה לחלל הרחם ועקבו אחר הקצה לאורך מסלול שהגיע למרחק מחוץ למישור של 15 מילימטרים, ועומק של 38 מילימטרים. קידוד גולאי שיפר את יחס האות לרעש, עם עלייה של פי 7.5 ביחס לעירור הדו-קוטבי הקונבנציונלי.
מיקומי קצה המחט במעקב תלת-ממדי הונחו לאחר מכן על תמונת האולטרסאונד הדו-ממדית, תוך שימוש בצלבים עם רוחבים המעידים על המרחקים מחוץ למישור, וצבעים המעידים על מישור ההדמיה. מעקב אולטרסאונד הוא טכניקה המאפשרת לאחות מעשית בתחומים קליניים רבים לאתר במדויק מכשירים רפואיים בתוך הגוף, ביחס לתוכנית הדמיית אולטרסאונד. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב את השלבים העיקריים הכרוכים בשילוב הידרופון סיב אופטי במחט קלינית כדי לאפשר מעקב קולי.
בדיקת אולטרסאונד קומפקטית עם רכיבי מתמר הסמוכים למערך ההדמיה הראשי, וממשק משתמש אינטואיטיבי שימושיים לשמירה על תאימות לזרימת העבודה הקלינית.
סקירה כללית
מאמר זה מציג שיטה לאיתור מדויק של המיקום המרחבי של קצה מחט ביחס למ probe של דימות אולטרסאונד, דבר שהוא קריטי להליכים פולשניים מינימליים המודרכים על ידי אולטרסאונד. הטכניקה שואפת לשפר את מעקב המחט, גם כאשר המחט נמצאת מחוץ למישור הדימות, ובכך להפחית סיבוכים הקשורים להחדרת מחט שאינה מנוטרת כראוי.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- דימות באולטרסאונד
- הליכים זעיר-פולשניים
- מעקב אחר מכשירים רפואיים
רקע
- ויזואליזציה מדויקת של מכשירים רפואיים פולשניים היא חיונית במסגרות קליניות.
- מעקב באמצעות אולטרסאונד אחר מחטים יכול למנוע סיבוכים במהלך פרוצדורות.
- שיטות קיימות עשויות להתקשות במעקב אחר מחטים שנמצאות מחוץ למישור ההדמיה.
- טכניקות מעקב משופרות יכולות להגביר את בטיחות המטופל ואת תוצאות הפרוצדורה.
מטרת המחקר
- פיתוח שיטה לאיתור מדויק של קצה המחט באמצעות אולטראסאונד.
- הדגמת שילוב של הידרופון מסיב אופטי בתוך מחט קלינית.
- שיפור יחס האות לרעש בדימות אולטראסאונד של מיקומי מחטים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הכנה של הידרופון אולטרה-סאונד מסיב אופטי לשילוב עם מחט רפואית.
- שימוש במיקרוסקופ סטריאוסקופי להדמיה של קצה המחט.
- הזרקת דבק אופטי לקיבוע ההידרופון בתוך המחט.
- יישום של הדמיית B-mode למעקב אחר החדרת המחט במודל פנטום.
תוצאות עיקריות
- השיטה אפשרה מעקב אחר קצה מחט במרחק חוץ-מישורי של 15 mm.
- יחס אות לרעש שופר פי 7.5 באמצעות קידוד Golay.
- מיקומי קצה המחט בתלת-ממד הונחו בדיוק על גבי תמונות אולטרסאונד דו-ממדיות.
- הטכניקה הדגימה ישימות מעשית במסגרות קליניות.
מסקנות
- שילוב של הידרופון סיב אופטי משפר את המעקב האולטרסאונדי אחר מחטים.
- שיטה זו עשויה להפחית משמעותית סיבוכים במהלך פרוצדורות זעיר-פולשניות.
- יישומים עתידיים עשויים להתרחב לתחומים קליניים שונים הדורשים לוקליזציה מדויקת של מכשירים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מיקום מהימן של מכשיר במהלך התערבויות מונחות אולטרסאונד הוא קריטי למזעור הסיכון הפרוצדורלי ולהבטחת בטיחות הרקמה במחקרים תרגומיים ופר-קליניים. מעקב תלת-ממדי אחר קצה המחט באולטרסאונד באמצעות מקלט סיב אופטי נותן מענה לאתגר של ויזואליזציה של המכשיר מחוץ למישור (out-of-plane), ובכך תומך בביטחון חיזוי בנקודות תפנית מרכזיות בזרימות עבודה מבוססות מכשירים. יכולת זו מגבירה את ערך הפורטפוליו על ידי הפחתת עמימות ביולוגית ותמיכה במיקום עמיד וניתן לשחזור של המכשיר במודלים רלוונטיים למחלה.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר מיקום מדויק של המכשיר עבור מחקרים מונחי-השערה במודלי רקמות.
- מפחית עמימות מכניסטית על ידי אישור הדיוק המרחבי של ההתערבויות.
- תומך בתיקוף פונקציונלי של אסטרטגיות דגימה או הולכה המופעלות על ידי המכשיר.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מקל על הכנת מערכות ביולוגיות עוברות תיקוף לצורך אנליזות המשך.
- משפר את השחזוריות והסטנדרטיזציה של הליכים המונחים על ידי מכשירים.
- מאפשר הערכה כמותית של מיקום המכשיר לצורך בדיקת מוכנות לסריקה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה את מעקב המכשיר עם שיטות דימות רלוונטיות קלינית לצורך המשכיות תרגומית (translational continuity).
- תומכת בקידום מותאם סיכונים של גישות טיפוליות או אבחנתיות מבוססות-מכשיר.
- מספקת הפחתת סיכונים חיזויה עבור התערבויות במודלים פרה-קליניים הדורשות דיוק מרחבי.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד (Pipeline)
שיטה זו משתלבת ברצף השלב של הגילוי ועד למחקר הפרה-קליני על ידי כך שהיא מאפשרת מיקום ומעקב מדויקים של המכשיר הן בהקשרים בתוך המישור (in-plane) והן בהקשרים מחוץ למישור (out-of-plane), ובכך תומכת בזיהוי מובילים (lead identification) ובמחקר תרגומי.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת היפותזות ובבירור מסלולים על ידי הבטחת דיוק המכשיר במערכות מודל.
- סריקה: מספקת תוצאות כמותיות הניתנות לשחזור לצורך לוקליזציה של המכשיר בפיתוח בדיקות.
- אנליטיקה: מספקת קריאות מרחביות ושכבות מידע (overlays) לצורך ניתוח השוואתי של מסלולי המכשיר.
- מחקר תרגומי: שומרת על רציפות עם סטנדרטים של דימות קליני לצורך תיקוף פרה-קליני.
- שימוש חוזר ארגוני: מציעה יכולת מעקב הניתנת לשימוש חוזר וניתנת להתאמה לזרימות עבודה מגוונות המבוססות על מכשירים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית את הסיכון להשפעות חוץ-מטרה במחקרים מבוססי מכשירים.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה, השחזוריות והיכולת להרחבה של פרוצדורות מונחות אולטרסאונד.
- ערך אסטרטגי: משפר את איכות קבלת ההחלטות לגבי המשך התקדמות (go/no-go) ואת יעילות ההון על ידי מזעור אי-ודאות פרוצדורלית.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכון של תוכניות מבוססות מכשירים ומודלים תרגומיים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בשילוב התקני סיבים אופטיים ובדימות אולטרסאונד.
- נדרשת גישה למתמירי אולטרסאונד מותאמים אישית ולקונסולות דימות תואמות.
- דורש סטנדרטיזציה בין-צוותית עבור פרוטוקולים של הכנת התקנים ומעקב.
- ניתן להתאמה למערכות מודלים שונות, תוך התחשבות בהבדלים אנטומיים ופרוצדורליים.
- תלוי בשמירה על תאימות לזרימת העבודה הקלינית ובצמצום מורכבות ממשק המשתמש.
