복부 대동맥의 고주파 초음파 영상

초음파는 임상 영상 및 진단에서 일반적으로 사용되는 비침습적 영상 기술입니다.

초음파는 음파를 방출하고 그 반사를 측정하여 해부학적 구조와 기관의 실시간 이미지를 생성합니다. CT, MRI 및 NIRF 스캔과 같은 다른 이미징 방식에 비해 상대적으로 저렴하고 휴대가 간편하며 다재다능하고 조영제가 필요하지 않기 때문에 장점이 있습니다. 그러나 해상도와 침투 깊이에 제한이 있습니다.

이 비디오는 초음파 기술의 핵심 원리를 설명하고, 설치류의 혈관 이미징을 위한 고주파 초음파 시스템의 유용성을 보여주며, 초음파 이미징 응용 분야의 예를 제공합니다.

초음파 이미지는 변환기에서 음파 빔을 방출하고 파동이 신체의 서로 다른 조직 사이의 경계에서 반사될 때 생성되는 에코를 기록하여 생성됩니다. 파동은 또한 굴절, 흡수 또는 혈액 세포와 같은 더 작은 물체에 의해 흩어질 수 있습니다.

반사파의 양은 조직 간의 음향 임피던스 차이에 비례합니다. 음향 임피던스 Z는 조직 밀도와 음파의 속도에 따라 달라집니다. 뼈와 같이 차이가 크면 음파가 완전히 반사됩니다. 오르간과 같이 차이가 더 낮으면 음파는 부분적으로만 반사됩니다.

변환기에서 받은 반사파의 강도와 변환기에서 조직 경계까지의 거리는 해부학적 이미지를 생성하는 데 사용됩니다. 이 거리는 신체 조직을 통한 소리의 평균 전파 속도(초당 약 1540미터)와 파동이 조직으로 전파되고 다시 전파되는 데 걸리는 시간을 사용하여 결정됩니다.

초음파는 고유한 응용 분야에 맞는 특수 모드를 활용하여 다양한 유형의 이미지를 수집하는 데 사용할 수 있습니다. 가장 일반적인 모드는 밝기 또는 B 모드로, 2차원 조직 슬라이스의 음향 임피던스를 표시합니다. 또는 모션 또는 M 모드 이미징을 통해 심장 기능과 같은 조직의 빠른 움직임을 볼 수 있습니다. 마지막으로 도플러 모드는 혈류를 평가하는 데 사용됩니다.

초음파의 작동 원리에 대해 논의했으므로 이제 작은 동물에게 다양한 초음파 이미징 모드를 사용하여 이미지를 캡처하는 방법을 살펴보겠습니다.

먼저 뒷면의 스위치를 사용하여 초음파 시스템을 켭니다. 그런 다음 시스템 왼쪽에 있는 스위치를 사용하여 모니터와 컴퓨터를 켭니다. 그런 다음 변환기를 시스템의 전용 활성 포트에 꽂습니다. 그런 다음 프로브 마운트 위의 플라스틱 홀더를 통해 변환기 케이블을 연결합니다.

변환기의 한쪽에 돌출된 선에 주목하십시오. 모니터에 표시된 이미지를 참조할 때 참조 지점으로 사용하십시오. 이미지의 회색조 막대 위에는 이미지 피사체를 나타내는 작은 원과 변환기의 돌출된 선을 나타내는 수직선이 있습니다. 시작하려면 변환기를 클램프에 고정하고 동물에 대해 90도로 배치해야 합니다.

생리학적 모니터링 장치가 연결되어 있는지 확인하고 심박수 및 온도 버튼을 눌러 이러한 모니터를 켭니다. 그런 다음 젤 워머를 켜고 표시등이 켜져 있는지 확인합니다.

동물 마취의 경우 먼저 기화기의 이소플루란 수치를 확인하고 수치가 빈 선 미만이면 다시 채웁니다. 그런 다음 산소 탱크를 켜고 유량계의 공기 흐름을 분당 약 1리터로 조정합니다.

이제 동물 스테이지를 부착하고 VGA 코드를 연결하여 ECG 및 호흡 신호를 수집합니다. 동물의 노즈콘을 제자리에 고정하고 검은색 이소플루란 튜브와 파란색 폐가스 튜브가 노즈콘에 제대로 연결되어 있는지 확인합니다. 이제 동물을 마취하고 이미징을 준비할 수 있습니다. 동물이 안전한 마취실에 들어가면 기화기 다이얼을 2-3%로 돌립니다.

동물이 완전히 마취된 것처럼 보이면 무대의 콧방울로 옮겨 이소플루란의 흐름을 전환해야 합니다. 동물이 즉시 깨어나지 않는지 확인하기 위해 발가락 꼬집기를 수행한 다음 눈에 안과 연고를 바릅니다. 그런 다음 접착제를 사용하여 발을 스테이지 전극에 고정하고 제모 크림을 사용하여 복모를 제거합니다. 직장 프로브에 윤활제를 바르고 동물의 직장에 삽입하여 체온 측정을 수행합니다. 그런 다음 복부를 데운 초음파 변환 젤로 덮습니다.

시작하려면 소프트웨어를 열고 "새 연구"를 선택하십시오. 새 시리즈에 들어가면 메뉴에서 사용자를 선택하고 시리즈 이름을 적절하게 지정합니다. 시리즈가 생성되면 키보드에서 밝기 모드를 나타내는 B 모드를 선택합니다. 모든 이미징 영상 키는 검은색 키보드의 맨 아래 줄에 있습니다.

이제 이미징을 시작할 준비가 되었습니다. 변환기를 동물의 복부 아래로 굴립니다. 화면을 보고 호흡수를 모니터링하십시오. 변환기가 동물에게 너무 많은 압력을 가하는 경우 속도의 감소가 관찰됩니다. 스테이지의 X축 및 Y축 손잡이를 부드럽게 돌려 변환기의 위치를 조정합니다. 복부 대동맥의 명확한 이미지가 발견될 때까지 이 작업을 수행합니다. 원하는 이미지가 화면에 표시되면 이미지 하단의 흰색 막대가 채워질 때까지 기다렸다가 이미지 레이블 버튼을 눌러 이미지를 저장합니다. 모달리티는 이미지 레이블과 함께 자동으로 저장되며 저장된 이름에 포함할 필요가 없습니다.

M 모드 또는 모션 모드 이미지를 캡처하려면 키보드를 사용하여 M 모드를 선택합니다. SV 보행을 조정하여 노란색 막대를 좁히거나 넓히고 커서를 조정하여 복부 대동맥 부분에 막대를 정렬합니다. 올바르게 배치되면 M 모드를 다시 누릅니다. 바의 배치는 M 모드에 있는 동안 조정될 수 있습니다. B 모드와 마찬가지로 이미지 레이블 버튼을 누르기 전에 이미지 하단의 흰색 막대가 채워질 때까지 기다립니다.

EKV 또는 ECG 게이트 킬로헤르츠 시각화 이미징을 수행하려면 먼저 키보드에서 B 모드를 선택하고 복부 대동맥 부분에 변환기를 배치한 다음 깨끗한 ECG 신호가 있는지 확인합니다. 그런 다음 EKV를 누르고 원하는 획득 유형, 라인 밀도 및 프레임 속도를 선택하고 스캔을 시작합니다. 획득 후 이미지 데이터가 표시됩니다.

컬러 도플러를 사용하려면 먼저 B-모드를 선택하고 변환기가 복부 대동맥 위에 있는지 확인한 다음 색상을 선택합니다. Update를 누르고 트랙볼을 움직여 스캔할 영역에 맞게 상자 크기를 조정한 다음 Update를 다시 눌러 크기를 잠급니다. 그런 다음 커서를 사용하여 상자를 이동합니다. 벨로시티 노브를 위로 돌려 벨로시티 임계값을 높이고 배경 신호를 줄입니다.

혈류 속도를 정량화하기 위해 펄스파 도플러 모드가 사용됩니다. 컬러 도플러 모드에서 시작한 다음 PW를 누릅니다. 두 개의 노란색 각진 선이 화면에 나타납니다. 빔 각도를 조정하고 PW 각도 손잡이를 돌려 더 짧은 점선을 전방 및 후방 혈관 벽과 평행하게 만듭니다. 각도가 너무 멀리 돌면 노란색 점선이 파란색으로 바뀝니다. 정렬이 완료되면 PW를 누른 다음 기준선, 속도 및 도플러 게임 컨트롤을 조정하여 파형을 중앙에 배치하고 밝게 합니다. 이미징 중 언제든지 Study Management를 누르고 원하는 이미지를 선택하여 이전에 획득한 이미지를 볼 수 있습니다.

시리즈에 필요한 모든 이미지를 획득한 후 스터디 관리 화면에서 시리즈 닫기를 선택합니다. 추가 분석을 위해 다른 컴퓨터에서 데이터를 전송하려면 연구 관리 화면으로 이동하여 연구 또는 개별 계열에 대한 확인란을 클릭합니다. 복사 대상을 클릭하고 원하는 파일 위치를 선택한 후 확인을 누릅니다. 마지막으로 기화기 다이얼을 0으로 돌리고 무대에서 동물을 제거한 다음 마취에서 회복되도록 합니다.

각 절차가 끝나면 초음파 설정을 청소하고 동물 스테이지와 직장 프로브를 닦아냅니다. 소독제를 s에 직접 뿌리지 마십시오.tage. 변환기는 홀더에 다시 넣기 전에 종이 타월에 70% 에탄올을 묻혀 닦아내야 합니다. 산소 탱크를 끄고 유량계의 공기 흐름이 0으로 줄어들도록 하는 것을 잊지 마십시오.

모든 이미징 및 내보내기가 완료되면 연구 관리 화면의 전원 버튼을 클릭하고 모니터와 컴퓨터가 종료될 때까지 기다립니다. 모니터가 완전히 꺼진 후 시스템 뒷면의 켜기/끄기 버튼을 "끄기"로 전환합니다. 팬이 제대로 종료되면 팬이 멈추는 소리를 들어야 합니다.

이미징 세션이 완료되고 시스템이 종료된 후 결과를 분석할 수 있습니다.

이 절차를 통해 복부 대동맥의 해부학적 및 기능적 영상이 수행되었습니다. B 모드 스캔과 같은 일부 데이터는 데이터 수집 중 또는 직후에 쉽게 분석되는 반면, 다른 모드의 스캔은 소프트웨어로 분석을 위해 데이터를 복사한 후에 가장 잘 분석됩니다.

2차원 B-모드 스캔은 대동맥 직경 또는 단면적 측정을 제공할 수 있습니다. 지름은 length over distance 측정 도구를 사용하여 측정할 수 있으며 면적 측정 도구를 사용하여 면적을 측정할 수 있습니다. M-모드는 혈관의 원주 순환 변형을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 대동맥의 M-모드 스캔을 통해 사용자는 밝은 선이 전방 및 후방 혈관 벽에 해당하는 위치를 확인할 수 있습니다. 전벽은 후벽보다 더 많은 움직임을 보입니다.

원주 순환 변형은 최대 수축기, DS 및 말단 이완기, DD 동안의 내부 대동맥 직경 값에서 결정됩니다. 최대 수축기는 대동맥이 가장 큰 크기로 확장될 때 발생하고, 끝 이완기는 가장 작은 크기일 때 발생합니다. 따라서 원주 순환 변형률은 이 공식을 사용하여 계산됩니다.

컬러 도플러는 혈류의 방향과 속도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 컬러 도플러 이미지는 사용자에게 혈액 역학에 대한 정성적 평가를 제공합니다. 빨간색과 파란색 눈금은 감지된 혈류 속도의 방향과 크기를 나타냅니다. 빨간색은 변환기를 향한 흐름을 나타내고 파란색은 멀리 흐른다는 것을 나타냅니다. 어두운 색상은 낮은 속도의 흐름을 나타내고 밝은 색상은 높은 속도의 흐름을 나타냅니다.

이제 초음파 영상에 대한 일반적인 원리와 절차를 검토했으므로 이 이미징 방식이 사용되는 몇 가지 응용 분야를 살펴보겠습니다.

인간의 태반은 자궁에 있는 동안에는 연구를 위해 접근하기가 매우 어렵습니다. 고주파 초음파를 사용하여 제대 정맥과 자궁 동맥을 시각화할 수 있습니다. 이것은 혈관 직경과 태반 양쪽의 최대 혈류 속도를 측정하기 위해 수행됩니다. 이것은 태반의 모계와 태아에서 채취한 혈액 샘플의 데이터와 결합되어 순환으로 방출되는 영양소와 물질의 동정맥 농도를 계산합니다. 이 연구는 인간의 태반 기능에 대한 통찰력을 제공합니다.

두개골 초음파는 선천적 기형 또는 뇌 병변이 있는 신생아를 위한 신뢰할 수 있는 도구입니다. 이 방법은 비침습적이며 신생아 집중 치료실의 침대 옆에서 수행할 수 있습니다. 초음파 이미지는 신생아 뇌의 시각화를 돕기 위해 관상면과 시상면 모두에서 수집됩니다. 이러한 이미지는 뇌에 존재하는 모든 병변을 시각화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 컬러 도플러 모드는 일반적으로 뇌내 혈관의 시각화에 사용됩니다. 횡방향 부비동이 영상화되고 모든 혈전을 감지할 수 있습니다.

방금 JoVE의 초음파 이미징 소개를 시청했습니다. 이제 초음파 영상의 원리, 이미지 수집 및 분석을 위한 일반적인 방법, 여러 응용 프로그램을 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!