三次元超音波針の先端光ファイバー超音波受信機と追跡

この方法は、針がイメージング面の外側にある場合でも、超音波針追跡に関する主要な臨床上の質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、ニードルパンチの追跡不良から生じる可能性のある合併症や怪我を排除するのに役立つことです。私と一緒に手順を実演するのは、UCLの研究員であるSunish Mathewsです。

遠位端にファブリペロー光共振器を備えたシングルモード光ファイバーで構成された光ファイバー超音波ハイドロフォンを選択することから始めます。メスを使用して、光ファイバーハイドロフォンの遠位端に近い長さに沿って900マイクロメートルのジャケットを部分的に取り外して、ハイドロフォンが針カニューレ内に収まるまでバッファー層を露出させます。次に、手動の水平平行移動ステージに医療用針を水平に取り付け、実体顕微鏡を使用して、顕微鏡の光学アクセスが針に対して水平および垂直に整列した針先を視覚化し、必要に応じて針をその軸を中心に回転させます。

針の遠位端を視野に入れて、光ファイバー超音波レシーバーをTuohy-Borst Sidearmアダプターのカニューレに挿入し、続いて針のルアーコネクタを介して、ハイドロフォンの検出領域が針の斜角面にちょうど近位になるまで挿入します。ハイドロフォンをポリイミドテープで翻訳ステージに貼り付けて、針内でデバイスが動かないようにします。20マイクロリットルのピペットを先端を下に向けて垂直並進ステージに垂直に取り付け、水平並進ステージと垂直並進ステージの両方を使用して、マイクロピペットの先端が光ファイバーハイドロフォンに隣接し、遠位端の検出領域に約0.5ミリメートル近位になるまでマイクロピペットの先端を配置します。

マイクロピペットの近位端に光学接着剤を一滴垂らし、マイクロピペットの先端から光ファイバー超音波レシーバーへの直接経路が得られるように針を調整します。次に、10ミリリットルの注射器を使用して、マイクロピペットの遠位端から光ファイバー超音波レシーバーに接着剤をゆっくりと注入し、検出領域に接着剤を塗布したり、カニューレを閉塞したりしないように注意し、光学接着剤が硬化するまで針先を紫外線で照らします。ハイドロフォンをイメージングシステムに統合するには、ハイドロフォンを光学コンソールに接続し、カスタム超音波イメージングプローブを超音波コンソールに接続します。

ハイドロフォンが臨床使用の準備ができていることを確認するには、超音波イメージングプローブで操作モードを選択し、プローブに超音波ゲルを追加します。次に、胎児超音波ファントムに水を追加して羊水を模倣し、プローブでBモードイメージングを選択します。ファントム内の羊水を挿入ターゲットとして特定します。

次に、カスタムプローブのスイッチを使用して挿入ターゲットに向かって針を挿入し、イメージング操作モードとトラッキング操作モードを連続的に切り替えます。この代表的な実験では、子宮腔内に針を刺し、面外距離15mm、深さ38mmの軌道に沿って先端を追跡しました。Golay符号化により、信号対雑音比が向上し、従来のバイポーラ励起と比較して7.5倍増加しました。

次に、3D追跡された針先の位置を、面外距離を示す幅とイメージング面を示す色の十字を使用して、2D超音波画像にオーバーレイしました。超音波追跡は、多くの臨床分野の准看護師が、超音波画像診断計画と比較して、体内の医療機器を正確に特定できるようにする技術です。このビデオを見た後、超音波追跡を可能にするために光ファイバーハイドロフォンを臨床針に統合することに関連する主要な手順をよく理解しているはずです。

メインイメージングアレイに隣接するトランスデューサーエレメントを備えたコンパクトな超音波プローブと直感的なユーザーインターフェースは、臨床ワークフローとの互換性を維持するのに役立ちます。