Articolo metodologico

Imaging vascolare Doppler ultraveloce per il monitoraggio fisiologico intraoperatorio del midollo spinale umano

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DOI:

10.3791/68260

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29 agosto 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1College of Biomedical Engineering, Fudan University, 2Department of Neurosurgery, Huashan Hospital, Fudan University, 3Poda Medical Technology Co., Ltd., 4State Key Laboratory of Integrated Chips and Systems, Fudan University

In questo articolo

Sommario

Questo studio presenta l'applicazione dell'imaging vascolare Doppler ultraveloce per il monitoraggio fisiologico durante la chirurgia del midollo spinale umano.

Abstract

Il monitoraggio dei parametri fisiologici è essenziale per valutare le condizioni del paziente durante gli scenari intraoperatori. Le informazioni emodinamiche, come la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca, possono essere derivate da segnali Doppler a ultrasuoni, che riflettono la funzione vascolare e indicano i rischi patologici in tempo reale. Rispetto all'oscillometria, alla risonanza magnetica (MRI), al Doppler convenzionale e ai metodi piezoelettrici, il Doppler ultraveloce offre una risoluzione temporale superiore e un'elevata sensibilità per i piccoli vasi. In questo studio, viene descritta un'applicazione intraoperatoria dell'imaging Doppler ultraveloce nel midollo spinale di un paziente con malformazione di Chiari. Post-elaborazione dei dati generati immagini power Doppler della vascolarizzazione del midollo spinale e dei parametri fisiologici, inclusa la mappatura dettagliata dell'indice di resistività (RI) e dell'indice di pulsatilità (PI). Sia l'RI che il PI hanno mostrato riduzioni significative dopo l'intervento chirurgico (RI media: 0,47 → 0,32; media PI: 0,63 → 0,39; p < 0,001), con tendenze coerenti osservate nelle mediane, indicando un miglioramento dell'emodinamica del midollo spinale. La valutazione delle variazioni dei parametri PI/RI utilizzando questo metodo può offrire una comprensione più ampia della progressione della malattia e dell'efficacia del trattamento, guidando potenzialmente le strategie chirurgiche e gli approcci terapeutici.

Introduzione

La dinamica della pressione sanguigna, come importante indicatore fisiologico intraoperatorio, fornisce una guida preziosa per la strategia chirurgica e garantisce la sicurezza operativa1. Le onde del polso, generate dalla contrazione e dal rilassamento periodici del cuore, si propagano attraverso il sistema vascolare arterioso dall'aorta come onde di pressione2. Queste onde possono essere considerate come una manifestazione diretta della funzione cardiovascolare, offrendo informazioni critiche per comprendere la dinamica della pressione sanguigna e l'emodinamica generale3. Nella pratica clinica, le onde del polso sono ampiamente utilizzate per la valutazione continua dello stato emodinamico4.

In quanto stazione di trasmissione e centro riflesso all'interno del sistema nervoso centrale, il midollo spinale svolge un ruolo fondamentale nella trasmissione di informazioni motorie e sensoriali. La stabilità del suo afflusso di sangue è fondamentale per il mantenimento e il ripristino della funzione neurologica6. Il segnale del flusso sanguigno pulsatile del midollo spinale è strettamente associato all'onda del polso, contiene informazioni sull'elasticità vascolare e sull'emodinamica, riflettendo così i cambiamenti fisiologici e patologici del midollo spinale. Il monitoraggio di questi segnali deve affrontare sfide considerevoli a causa delle piccole dimensioni del midollo spinale, dell'intricata architettura vascolare7 e dei complessi modelli di flusso sanguigno8, che complicano una valutazione efficace delle onde del polso del midollo spinale.

Sono state proposte diverse tecniche per la valutazione delle onde del polso. Il metodo di analisi oscillometrica è facile da usare e fornisce misurazioni rapide. Tuttavia, l'accuratezza dei risultati può essere influenzata da fattori quali artefatti, postura del paziente e dimensioni e posizionamento appropriati del bracciale 9,10. Alcuni sensori piezoelettrici a biosegnale, come i sensori a impulsi piezoelettrici, sono in grado di rilevare in modo efficiente le onde del polso, ma la loro precisione può essere compromessa da vibrazioni meccaniche o fluttuazioni di temperatura; nel frattempo, i sensori ottici come la fotopletismografia (PPG) sono suscettibili alla luce ambientale e agli artefatti del movimento11. Inoltre, queste tecniche possono catturare solo segnali di onde pulsate localizzate e non sono in grado di fornire informazioni di imaging della struttura osservata contemporaneamente12.

Essendo una potente modalità di imaging, la risonanza magnetica (MRI) offre una risoluzione spaziale relativamente elevata delle pareti arteriose del midollo spinale, ma è costosa e ha un'accessibilità limitata13. L'imaging con tomografia computerizzata (TC) offre tempi di scansione più rapidi e una disponibilità più ampia, ma emette radiazioni ionizzanti, che ne limitano l'uso per valutazioni ripetute14. L'ecografia Doppler convenzionale consente la valutazione in tempo reale della dinamica del flusso sanguigno attraverso due modalità di imaging complementari: color Doppler e Pulse wave Doppler (PWD). Il color Doppler fornisce una panoramica qualitativa delle velocità del flusso nel campo visivo scansionando il fluido riga per riga, ma soffre di frame rate bassi e scarsa sensibilità ai flussi lenti o profondi. La PWD offre informazioni temporali quantitative sulle forme d'onda del flusso sanguigno, ma è limitata a una singola regione di interesse definita dall'utente. Di conseguenza, è applicabile per una forte emodinamica nelle arterie e nelle vene e quantifica le forme d'onda istantanee degli impulsi all'interno di un piccolo campo visivo15. Gli ultrasuoni con mezzo di contrasto migliorano la visualizzazione del flusso sanguigno attraverso l'uso di agenti a microbolle; Tuttavia, il requisito dell'iniezione di mezzo di contrasto solleva problemi di sicurezza in ambito intraoperatorio, rendendolo meno adatto per la valutazione in tempo reale della pulsatilità vascolare16. Le tecniche di imaging fotoacustico e ottico forniscono un contrasto elevato e una risoluzione spaziale per l'imaging vascolare, in particolare nei tessuti superficiali. Tuttavia, la loro forte dipendenza dall'accesso ottico limita significativamente la loro applicabilità a strutture profonde come il midollo spinale17.

Negli ultimi anni, l'ecografia ultraveloce è progredita rapidamente con un grande potenziale nell'imaging vascolare18. A differenza della tradizionale scansione a fascio focalizzato, il Doppler ultraveloce utilizza tecniche a onde piane composte multi-angolo, che migliorano la sensibilità dell'imaging a ultrasuoni di circa 50 volte e migliorano notevolmente il rilevamento di piccoli vasi 15,19,20. Per ogni pixel dell'immagine è possibile ottenere uno spettro Doppler completo, facilitando l'acquisizione di informazioni complete sulla velocità e la direzione del flusso sanguigno21. Questo può essere utilizzato per stimare indici vascolari come l'indice di resistività (RI) e l'indice di pulsatilità (PI) in tutta l'area di imaging. In particolare, nel 2014, Demene et al.22 hanno applicato la tecnologia Doppler ultraveloce all'imaging del flusso sanguigno cerebrale neonatale, presentando una mappa di distribuzione dettagliata dell'RI vascolare cerebrale nei neonati. Questo progresso fornisce un nuovo strumento per comprendere i meccanismi dell'autoregolazione del flusso sanguigno cerebrale e la patogenesi delle malattie correlate nei neonati pretermine e a termine. Nel 2020, Bourquin et al.23,24 hanno proposto la microscopia dinamica di localizzazione ecografica (DULM) basata sulla tecnologia degli ultrasuoni ultraveloci per ottenere misurazioni in vivo della microcircolazione pulsatile nel cervello dei roditori e hanno esteso questa tecnica all'imaging tridimensionale, offrendo una nuova dimensione per l'analisi quantitativa.

Per quanto riguarda l'imaging vascolare del midollo spinale, nel 2021, Zang et al.25 hanno ottenuto l'imaging microvascolare del midollo spinale senza agenti di contrasto utilizzando il Doppler ultraveloce, con una risoluzione di imaging paragonabile alla lunghezza d'onda trasmessa. Sui et al.26. ha impiegato un metodo di campionamento casuale basato su una robusta analisi delle componenti principali (RPCA) per ottenere un imaging Doppler ultraveloce della microcircolazione nel cervello e nel midollo spinale. Pezet et al.27 hanno osservato la ricostruzione vascolare a seguito di lesione cronica del midollo spinale. Nel 2022, Yu et al.28 hanno ottenuto una microscopia ultraveloce a ultra-risoluzione della microcircolazione del midollo spinale nei ratti basata su RPCA, con una risoluzione di imaging che raggiunge i 13-16 μm, significativamente più piccola della lunghezza d'onda di 100 μm. Ulteriori studi hanno riguardato l'osservazione continua e l'analisi quantitativa della microcircolazione nella penombra del midollo spinale dopo una lesione del midollo spinale29. Nel 2023, Yan et al.30 hanno utilizzato il vettore Doppler a ultrasuoni ultraveloce per eseguire l'imaging vettoriale del flusso sanguigno dei piccoli vasi nei tumori del midollo spinale umano e hanno valutato in dettaglio la sicurezza correlata alla sequenza sulla base di parametri di sequenza sperimentali. Nel 2024, Agyeman et al.31 hanno condotto la prima ecografia funzionale del midollo spinale nell'uomo, che ha dimostrato l'integrazione delle risposte funzionali del midollo spinale alla stimolazione elettrica. Khaing et al.32 hanno convalidato la correlazione tra gli indicatori di imaging di perfusione e la gravità della lesione sia nei ratti che nell'uomo a seguito di lesione traumatica acuta del midollo spinale. Tuttavia, il rilevamento e l'analisi degli indici emodinamici nelle onde del polso del midollo spinale richiedono ancora ulteriori indagini.

La malformazione di Chiari rappresenta una malattia significativa e prevalente che colpisce il midollo spinale. Induce alterazioni dinamiche nel liquido cerebrospinale e nella compressione del midollo spinale, interrompendo il flusso sanguigno del midollo spinale e la regolazione vascolare, che possono causare un drenaggio venoso anomalo33, un aumento della resistenza vascolare34 e una potenziale ischemia del midollo spinale35. L'osservazione delle onde del polso del midollo spinale facilita una comprensione più profonda dei cambiamenti emodinamici del midollo spinale, offrendo preziose informazioni per la diagnosi e il trattamento della malformazione di Chiari e di altri disturbi del midollo spinale36.

Questo studio presenta un protocollo completo per l'utilizzo dell'imaging vascolare Doppler ultraveloce per monitorare intraoperatoriamente i parametri fisiologici del midollo spinale nell'uomo, con un focus specifico sulla sua applicazione in un paziente con malformazione di Chiari. Questo metodo consente l'acquisizione in tempo reale di dati Doppler ultraveloci ad alta frequenza di fotogrammi durante l'esposizione del midollo spinale, seguita dalla post-elaborazione per generare mappe pixel di RI e PI.

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Protocollo

Questo studio ha coinvolto soggetti umani e tutte le procedure sono state condotte in conformità con i protocolli approvati dal Comitato etico per la ricerca umana, Ospedale Huashan affiliato all'Università Fudan (2021-065). Il consenso informato è stato ottenuto da tutti i partecipanti. L'implementazione è stata destinata esclusivamente a scopi di ricerca e convalida preliminari, non alla diagnosi clinica. Sono stati valutati gli indici di sicurezza raccomandati dalla FDA per garantire la conformità agli standard di sicurezza stabiliti. Ai pazienti inclusi in questo studio è stata diagnosticata la malformazione di Chiari. I criteri di inclusione, esclusione e ritiro per i partecipanti sono forniti nel File supplementare 1. I reagenti e le attrezzature utilizzate sono elencati nella Tabella dei Materiali.

1. Preparazione dello strumento

  1. Preparare il sistema di imaging a ultrasuoni.
    1. Collegare l'array lineare a 128 canali al sistema a ultrasuoni programmabile.
      NOTA: Proteggi la sonda a ultrasuoni utilizzando un alloggiamento progettato su misura, modellato con software 3D e fabbricato mediante stampa 3D. La sonda utilizzata in questo studio era una versione personalizzata miniaturizzata piuttosto che una versione commerciale. La piattaforma del sistema a ultrasuoni impiegata in questo studio è stata precedentemente applicata in diversi studi per l'indagine dell'imaging vascolare umano 37,38,39,40.
    2. Impostare la frequenza centrale del trasduttore su 15,625 MHz, corrispondente a una risoluzione spaziale di 100 μm.
    3. Assicurarsi che il passo tra gli elementi adiacenti sia configurato come 0,1 mm.
  2. Calibrare il dispositivo, testare il codice e assicurarsi che il sistema funzioni correttamente.
  3. Configura una piattaforma per l'imaging stabile.
    1. Posizionare il braccio robotico accanto al letto chirurgico e bloccarlo saldamente in posizione per il successivo fissaggio della sonda.
    2. Assicurarsi che la sonda rimanga fissa per tutta la sessione di imaging.
      NOTA: Questa configurazione riduce al minimo le vibrazioni e gli spostamenti di posizione causati dal funzionamento manuale, migliorando la stabilità e la coerenza del posizionamento della sonda durante l'imaging.

2. Preparazione della sequenza di ultrasuoni

  1. Impostare una profondità di imaging appropriata in base all'ecografia B-mode.
  2. Impostate la frequenza fotogrammi composta su 1000 Hz.
  3. Impostare il tempo di acquisizione su 0,4 s.
  4. Trasmetti 11 onde piane inclinate uniformemente distanziate tra -10° e +10°, con una frequenza di ripetizione degli impulsi di 11.000 Hz.
    NOTA: Le onde piane inclinate vengono emesse a vari angoli rispetto all'asse laterale della sonda. In questo studio, 11 onde piane sono state distribuite uniformemente da -10° a +10°.

3. Posizionamento della sonda

  1. Coprire la sonda ecografica con una custodia protettiva sterile per strumenti medici (Figura 1A).
    1. Applicare una generosa quantità di gel per ultrasuoni all'interno della sacca sterile.
    2. Inserire la sonda nel sacchetto.
    3. Fissare la sonda all'interno della borsa con un elastico.
      NOTA: L'accoppiamento acustico è stato ottenuto applicando gel sterile per ultrasuoni sulla superficie interna della sacca sterile, che racchiudeva la sonda. La sacca stessa è stata posta direttamente a contatto con il tessuto umano, consentendo un'efficace trasmissione degli ultrasuoni senza contatto diretto tra il mezzo di accoppiamento e il tessuto.
  2. Fissare la sonda con il braccio robotico (Figura 1B).
    1. Posizionare la sonda con precisione sulla superficie esposta del midollo spinale dopo la laminectomia.
    2. Stabilizzare la sonda utilizzando il braccio robotico per mantenere un posizionamento coerente durante l'imaging.
      NOTA: Il braccio robotico pneumatico è stato utilizzato per stabilizzare la sonda a ultrasuoni. Sebbene non disponga di funzionalità di scansione automatica, il braccio consente un posizionamento manuale preciso e stabilità durante tutto il processo di acquisizione dei dati. Il braccio, attrezzato in sala operatoria, è stato controllato manualmente e fissato dal chirurgo primario. In un primo momento, tutti i giunti principali sono stati fissati, seguiti da una regolazione fine del giunto terminale che tiene la sonda sotto guida ecografica B-mode.

4. Acquisizione dati

  1. Impostare una profondità di imaging appropriata in base all'ecografia B-mode.
  2. Utilizzare l'ecografia B-mode in tempo reale per identificare il piano di imaging appropriato.
  3. Localizzare l'ernia delle tonsille cerebellari e il midollo spinale.
    NOTA: Confermare il corretto allineamento quando sia il midollo spinale che le tonsille cerebellari sono chiaramente visualizzati all'interno dello stesso piano di imaging, con confini distinguibili e orientamento anatomico appropriato. Nel piano di imaging B-mode, assicurarsi che le tonsille cerebellari appaiano superiori al midollo spinale e che il margine dorsale del midollo sia chiaramente definito con simmetria sinistra-destra. Dopo aver confermato il piano di imaging corretto, acquisire una singola immagine Doppler ultraveloce per verificare la presenza e la stabilità dei segnali del flusso sanguigno.
  4. Terminare la sequenza B-mode e avviare la sequenza ultraveloce per l'acquisizione dei dati.
    NOTA: Eseguire la procedura in condizioni di temperatura ambiente normali. La durata dell'imaging è breve e la sonda non ha mostrato alcun aumento di temperatura evidente durante l'acquisizione. Questo metodo fornisce una chiara visualizzazione delle strutture del midollo spinale durante l'intervento chirurgico, consentendo regolazioni precise della sonda per ottenere un imaging vascolare ottimale e consente il confronto con le immagini MRI preoperatorie. Nel caso presentato in questo studio, l'intervallo di profondità di imaging originale era compreso tra 0,5 e 9,5 mm. La profondità effettiva dell'immagine è stata mantenuta costante su tutti i pannelli.

5. Analisi del segnale del flusso sanguigno pulsatile del midollo spinale prima della terapia (Figura 2)

  1. Genera immagini power Doppler della vascolarizzazione del midollo spinale. (Figura 3)
    NOTA: La stabilità della sonda è stata valutata attraverso l'analisi di imaging power Doppler. La visualizzazione coerente di vasi spazialmente distinti privi di artefatti di sbavatura dimostra l'efficacia del braccio robotico nel preservare una finestra acustica stabile durante l'acquisizione.
    1. Eseguire il beamforming sui dati a radiofrequenza acquisiti.
    2. Applicare il metodo di filtraggio spazio-temporale basato sulla decomposizione a valori singolari (SVD) per separare i segnali tissutali dai segnali del flusso sanguigno e rimuovere il rumore ad alta frequenza. Impostare soglie appropriate per estrarre i componenti del flusso sanguigno desiderati.
      NOTA: Il segnale dell'immagine ecografica comprende componenti dei tessuti molli, del flusso sanguigno e del rumore casuale. Il filtraggio spaziotemporale basato su SVD separa questi componenti in base alle loro caratteristiche spaziotemporali41. Questo metodo scompone i dati dell'immagine ecografica in vettori singolari e i loro corrispondenti valori singolari. Impostando una soglia di filtraggio dei valori singolari, i valori singolari grandi sono associati agli autovettori che rappresentano componenti tissutali con una forte correlazione spaziotemporale, i valori singolari medi corrispondono a segnali dinamici del flusso sanguigno e i valori singolari piccoli rappresentano principalmente il rumore. In questo studio, le soglie SVD sono state impostate per mantenere i singoli componenti 80-380 prima del trattamento di elettrocauterizzazione e 50-380 dopo l'intervento chirurgico. Questa soglia è stata determinata empiricamente sulla base dell'esperienza precedente (Figura 7 supplementare).
    3. Demodula il segnale del flusso sanguigno filtrato in segnali figure-protocol-1complessi in fase/quadratura (IQ). Calcola l'intensità media del segnale ad ogni pixel per ottenere l'immagine Power Doppler PW (x,z) (Equazione 1)15. Nt è il numero di fotogrammi acquisiti.
      figure-protocol-2 (1)
      NOTA: I dati Doppler idonei sono caratterizzati da una chiara rappresentazione vascolare e da un elevato rapporto segnale/rumore. Se la visualizzazione vascolare non è ottimale, rivedere il passaggio 5.1.2 e regolare di conseguenza l'intervallo di soglia SVD.
  2. Eseguire l'analisi tempo-frequenza del segnale Doppler (Figura 4).
    1. Segmentare il segnale del flusso sanguigno utilizzando una finestra temporale breve (Figura 4A).
    2. Applicare la trasformata di Fourier veloce (FFT) per stimare la densità spettrale di potenza a ciascun pixel (Figura 4B).
      NOTA: La lunghezza della finestra è stata scelta per coprire sufficientemente almeno un ciclo cardiaco, garantendo che le componenti della frequenza sistolica e diastolica potessero essere identificate in modo affidabile. Una finestra di Hann è stata utilizzata per ridurre la dispersione spettrale e le finestre adiacenti sono state sovrapposte per migliorare la risoluzione temporale. In questo studio, la FFT è stata applicata utilizzando una finestra di Hann di lunghezza 80 con una sovrapposizione del 70%.
    3. Far scorrere la finestra continuamente per ottenere la frequenza Doppler media variabile nel tempo.
  3. Calcola le mappe RI e PI (Figura 4C e Figura 5A-D).
    1. Analizzare la frequenza Doppler media dei segnali del flusso sanguigno nel tempo a pixel specifici (Figura 4C).
      NOTA: La validità dell'analisi di frequenza può essere confermata osservando fluttuazioni periodiche della frequenza Doppler media che corrispondono al ciclo cardiaco.
    2. Determinare la velocità del flusso sanguigno e le sue variazioni per calcolare RI (equazione 2)15 e PI (equazione 3)15. VPSV è la velocità sistolica di picco, VEDV è la velocità telediastolica e Vmedia è la velocità media del flusso.
      figure-protocol-3 (2)
      figure-protocol-4 (3)
    3. Semplifica il calcolo di RI e PI utilizzando la frequenza Doppler. Calcola l'RI (equazione 4) e il PI (equazione 5) su tutto il midollo spinale. fmean(x,z,t) è la frequenza Doppler media all'interno di una finestra temporale definita15.
      figure-protocol-5 (4)
      figure-protocol-6 (5)
      NOTA: A causa del flusso sanguigno, il segnale ultrasonico subisce una deviazione di frequenza nota come spostamento Doppler, che è correlata alla velocità del flusso sanguigno V (Equazione 6). fDoppler rappresenta lo spostamento di frequenza Doppler, c0 denota la velocità del suono nei tessuti molli umani, fpulse è la frequenza trasmessa della sonda ecografica ed è l'angolo tra il fascio di ultrasuoni e la direzione del flusso sanguigno15.
      figure-protocol-7 (6)
    4. La frequenza Doppler media rappresenta il valore medio dello spostamento all'interno di una specifica finestra temporale. Poiché V è proporzionale allo spostamento Doppler, può essere approssimato valutando la frequenza Doppler media di ciascun pixel nel tempo.
  4. Analisi statistica di RI e PI
    1. Utilizza maschere logiche per estrarre valori RI e PI validi dalle regioni di interesse ed escludi i valori anomali utilizzando il metodo dell'intervallo interquartile (IQR).
    2. Eseguire un t-test di Student ponderato per valutare le differenze tra le condizioni pre e post-chirurgiche, tenendo conto della struttura dei dati in pixel.
      NOTA: Le analisi statistiche di RI e PI sono state condotte a livello di pixel e le differenze di gruppo sono state visualizzate utilizzando boxplot con livelli di significatività indicati da asterischi (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001).

6. Gestione del paziente e sicurezza dei protocolli di imaging

  1. Monitorare attentamente i segni vitali. Monitora continuamente la frequenza cardiaca, la pressione sanguigna, la frequenza respiratoria, la saturazione di ossigeno e la temperatura corporea durante l'imaging. Garantire la sicurezza e il comfort del paziente durante tutta la procedura.
    NOTA: Viene condotto anche il monitoraggio neurofisiologico intraoperatorio (come i potenziali evocati somatosensoriali e i potenziali evocati motori), considerando che durante l'intervento chirurgico possono verificarsi danni ai nervi.
  2. Assicurarsi che la pressione della sonda sia appropriata. Utilizzare il braccio robotico per mantenere una pressione stabile e adeguata sulla sonda. Evitare una forza eccessiva che potrebbe danneggiare la superficie del midollo spinale.
  3. Mantenere la comunicazione con l'équipe chirurgica. Comunicare chiaramente con l'équipe chirurgica durante tutto il processo di imaging. Rispondere prontamente a qualsiasi disagio del paziente o situazione imprevista.

7. Acquisizione e analisi del segnale del flusso sanguigno pulsatile del midollo spinale dopo la terapia

  1. Ripetere i passaggi descritti al punto 5 per analizzare il segnale del flusso sanguigno del midollo spinale dopo il trattamento.
    NOTA: Dopo il trattamento di elettrocauterizzazione, le tonsille cerebellari si sono ritratte con volume ridotto, bordi smussati e ripristinato le relazioni anatomiche con le strutture tissutali circostanti (Figura 6). L'acquisizione dei dati è stata eseguita in due momenti intraoperatori distinti: prima del trattamento di elettrocauterizzazione e dopo l'intervento chirurgico. Attualmente, l'esplorazione di RI e PI rimane in una fase preliminare e non è stata implementata per la guida chirurgica in tempo reale. Di conseguenza, poco dopo la rapida acquisizione dei dati, la procedura chirurgica è proseguita senza interruzioni significative. Quindi, i dati raccolti sono stati elaborati offline (circa 5-10 minuti, i dettagli delle fasi di elaborazione e dei tempi sono forniti nel file supplementare 2), garantendo l'assenza di impatto sul flusso di lavoro chirurgico. In futuro, se RI e PI possono essere utilizzati per assistere il processo decisionale intraoperatorio, ci si aspetta che vengano integrati senza interrompere la tempistica chirurgica.

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Risultati

Il Doppler ultraveloce offre un'elevata sensibilità, consentendo l'imaging ad alta risoluzione temporale della rete vascolare del midollo spinale. Rispetto al color Doppler, il power Doppler offre un rapporto segnale/rumore (SNR) più elevato42. Per il filtro spazio-temporale basato su SVD è stato utilizzato un intervallo di soglia appropriato, che consente l'identificazione di segnali di flusso sanguigno validi e l'imaging della direzione del flusso sanguigno. La Figura 3E,F

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Discussione

In questo studio, l'imaging Doppler ultraveloce è stato impiegato intraoperatoriamente per estrarre il flusso sanguigno del midollo spinale umano. L'analisi spettrale e il calcolo dell'RI e del PI sono stati successivamente eseguiti sui segnali del flusso sanguigno, fornendo immagini power Doppler della vascolarizzazione del midollo spinale e le corrispondenti mappe RI e PI del paziente con malformazione di Chiari. Nel contesto degli ultrasuoni ultraveloci, i piccoli vasi si riferiscono ...

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Dichiarazioni

Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse finanziari concorrenti.

Ringraziamenti

Questo lavoro è stato sostenuto dal National Key Research and Development Program of China (n. 2023YFC2410900), dalla National Natural Science Foundation of China (n. 12274093) e dallo Shanghai International Science and Technology Cooperation Program (sovvenzione n. 23490713500).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
MATLAB  Anno 2022bMathWorksN/APer la post-elaborazione dei dati
MicroscopioZEISSPENTERO 8O0 SPer l'osservazione microscopica intraoperatoria
Ecografo programmabileVerasonicsVantage 256Per l'ecografia dei vasi spinali
Braccio roboticoEsculap RT060RPer il fissaggio della sonda
Trasduttori lineari ad alta frequenza a cristallo singoloVerasonicsL22-14vX Per l'ecografia dei vasi spinali
Gel per ultrasuoniDivertimento per bambiniTipo MElimina il traferro tra la sonda e la superficie di contatto

Riferimenti

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