Obrazowanie ultrasonograficzne aorty brzusznej o wysokiej częstotliwości

Ultrasonografia jest powszechnie stosowaną nieinwazyjną technologią obrazowania w obrazowaniu klinicznym i diagnostyce.

Ultradźwięki emitują fale dźwiękowe i mierzą ich odbicie w celu wygenerowania na żywo obrazów struktur anatomicznych i narządów. Ma przewagę nad innymi metodami obrazowania, takimi jak tomografia komputerowa, rezonans magnetyczny i skany NIRF, ponieważ jest stosunkowo niedrogi, przenośny i wszechstronny oraz nie wymaga środków kontrastowych. Ma jednak ograniczenia w rozdzielczości i głębokości penetracji.

Ten film zilustruje kluczowe zasady stojące za technologią ultradźwiękową, zademonstruje użyteczność systemu ultrasonograficznego o wysokiej częstotliwości do obrazowania naczyń krwionośnych u gryzoni oraz przedstawi przykłady zastosowań obrazowania ultradźwiękowego.

Obrazy ultrasonograficzne są wytwarzane poprzez emisję wiązki fal akustycznych z przetwornika i rejestrowanie echa powstającego, gdy fale odbijają się na granicy między różnymi tkankami w ciele. Fale mogą być również załamywane, pochłaniane, a nawet rozpraszane przez mniejsze obiekty, takie jak krwinki.

Ilość odbitych fal jest proporcjonalna do różnicy impedancji akustycznej między tkankami. Impedancja akustyczna, Z, zależy od gęstości tkanki i prędkości fali dźwiękowej. Jeśli różnica jest duża, na przykład w przypadku kości, fale dźwiękowe są całkowicie odbite. Jeśli różnica jest mniejsza, jak w przypadku narządu, fale dźwiękowe są odbijane tylko częściowo.

Intensywność odbitych fal odbieranych na przetworniku wraz z odległością od przetwornika do granicy tkanki służy do stworzenia obrazu anatomicznego. Odległości te określa się na podstawie średniej prędkości rozchodzenia się dźwięku przez tkankę ciała, która wynosi około 1540 metrów na sekundę, oraz czasu potrzebnego na rozejście się fali do tkanki iz powrotem.

Ultradźwięki mogą być używane do zbierania różnych rodzajów obrazów za pomocą specjalnych trybów, które są przeznaczone do unikalnych zastosowań. Najpopularniejszym trybem jest jasność lub tryb B, który wyświetla impedancję akustyczną dwuwymiarowego wycinka tkanki. Alternatywnie, obrazowanie w trybie ruchu lub M zapewnia wgląd w szybki ruch w tkance, podobnie jak w przypadku funkcji serca. Wreszcie, tryb Dopplera służy do oceny przepływu krwi.

Teraz, gdy omówiliśmy, jak działa ultradźwięk, przyjrzyjmy się, jak rejestrować obrazy przy użyciu różnych trybów obrazowania ultrasonograficznego z małym zwierzęciem.

Najpierw włącz system ultrasonograficzny za pomocą przełącznika z tyłu. Następnie włącz monitor i komputer za pomocą przełącznika po lewej stronie systemu. Następnie podłącz przetwornik do dedykowanego aktywnego portu systemu. Następnie przeprowadź kabel przetwornika przez plastikowe uchwyty nad mocowaniem sondy.

Zwróć uwagę na wypukłą linię po jednej stronie przetwornika. Użyj tego jako punktu odniesienia w odniesieniu do obrazu wyświetlanego na monitorze. Nad paskiem skali szarości obrazu znajduje się mały okrąg reprezentujący temat obrazu i pionowa linia reprezentująca wypukłą linię na przetworniku. Na początek przetwornik należy zamocować w zacisku i ustawić pod kątem 90 stopni do zwierzęcia.

Upewnij się, że jednostka monitorowania fizjologicznego jest podłączona i naciśnij przyciski tętna i temperatury, aby włączyć te monitory. Następnie włącz podgrzewacz do żelu i upewnij się, że świeci się jego lampka kontrolna.

W przypadku znieczulenia zwierzęcego najpierw sprawdź poziom izofluranu w waporyzatorze i uzupełnij, jeśli poziom jest poniżej pustej linii. Następnie włącz zbiornik tlenu i wyreguluj przepływ powietrza na przepływomierzu na około jeden litr na minutę.

Teraz podłącz stolik dla zwierząt i podłącz przewód VGA, aby odbierać sygnały EKG i oddechowe. Zamocuj stożek nosa zwierzęcia na miejscu i sprawdź, czy czarna rurka izofluranu i niebieska rurka gazów odlotowych są prawidłowo podłączone do stożka nosowego. Zwierzę można teraz znieczulić i przygotować do obrazowania. Przekręć pokrętło waporyzatora na dwa do trzech procent, gdy zwierzę znajdzie się w zabezpieczonej komorze anestezjologicznej.

Gdy zwierzę wydaje się być głęboko znieczulone, przenieś je do stożka nosowego na scenie, upewniając się, że przełączyłeś przepływ izofluranu. Uszczypnij palec u nogi, aby upewnić się, że zwierzę nie budzi się od razu, a następnie nałóż maść okulistyczną na oczy. Następnie przymocuj łapy do elektrod scenicznych za pomocą kleju i usuń włosy na brzuchu za pomocą kremu do depilacji. Nałóż smar na sondę doodbytniczą i włóż ją do odbytnicy zwierzęcia w celu pomiaru temperatury ciała. Brzuch jest następnie pokryty podgrzanym żelem do transdukcji ultradźwiękowej.

Aby rozpocząć, otwórz oprogramowanie i wybierz "Nowe badanie". W nowej serii wybierz użytkownika z menu i odpowiednio nazwij swoją serię. Po utworzeniu serii wybierz z klawiatury tryb B, który oznacza tryb jasności. Wszystkie klawisze modalności obrazowania znajdują się w dolnym rzędzie czarnej klawiatury.

Jesteś teraz gotowy do rozpoczęcia obrazowania. Przetocz przetwornik w dół brzucha zwierzęcia. Obserwuj ekran, aby monitorować częstość oddechów. Spadek szybkości zostanie zaobserwowany, jeśli przetwornik wywiera zbyt duży nacisk na zwierzę. Delikatnie obróć pokrętła osi X i Y na stoliku, aby wyregulować położenie przetwornika. Rób to, aż zostanie znaleziony wyraźny obraz aorty brzusznej. Po wyświetleniu żądanych obrazów na ekranie poczekaj, aż biały pasek u dołu obrazu wypełni się, zanim naciśniesz przycisk etykiety obrazu, aby zapisać obraz. Modalność zostanie automatycznie zapisana z etykietą obrazu i nie musi być uwzględniona w zapisanej nazwie.

Aby przechwytywać obrazy w trybie M lub w trybie ruchu, wybierz tryb M za pomocą klawiatury. Dostosuj chód SV, aby zwęzić lub poszerzyć żółte paski, a kursor aby wyrównać paski nad sekcją aorty brzusznej. Po prawidłowym umieszczeniu ponownie naciśnij tryb M. Rozmieszczenie prętów można regulować w trybie M. Podobnie jak w przypadku trybu B, poczekaj, aż biały pasek u dołu obrazu wypełni się przed naciśnięciem przycisku etykiety obrazu.

Aby wykonać obrazowanie kilohercowe bramkowane EKV lub EKG, najpierw wybierz tryb B na klawiaturze, ustaw głowicę na odcinku aorty brzusznej i upewnij się, że sygnał EKG jest czysty. Następnie naciśnij EKV, wybierz żądany typ akwizycji, gęstość linii i liczbę klatek na sekundę, a następnie rozpocznij skanowanie. Po akwizycji zostaną wyświetlone dane obrazu.

Aby użyć kolorowego Dopplera, najpierw wybierz tryb B, sprawdź, czy głowica znajduje się nad aortą brzuszną, a następnie wybierz Kolor. Naciśnij Aktualizuj, przesuń trackball, aby dostosować rozmiar pola do skanowanego obszaru, a następnie ponownie naciśnij Aktualizuj, aby zablokować rozmiar. Następnie użyj kursora, aby przesunąć pole. Przekręć pokrętło prędkości w górę, aby zwiększyć próg prędkości i zmniejszyć sygnał tła.

Aby określić ilościowo prędkość przepływu krwi, stosuje się tryb Dopplera z falą pulsacyjną. Uruchom w trybie kolorowego Dopplera, a następnie naciśnij PW. Na ekranie pojawią się dwie żółte linie pod kątem. Wyreguluj kąt wiązki i przekręć pokrętło kąta PW, aby krótsza przerywana linia była równoległa do przedniej i tylnej ściany naczynia. Przerywana żółta linia zmieni kolor na niebieski, jeśli kąt zostanie zbyt daleko obrócony. Po wyrównaniu naciśnij PW, a następnie dostosuj linię bazową, prędkość i sterowanie grą Dopplera, aby wyśrodkować i rozjaśnić przebiegi. Poprzednio uzyskane obrazy można wyświetlić w dowolnym momencie podczas obrazowania, naciskając przycisk zarządzania badaniem i wybierając żądane obrazy.

Po uzyskaniu wszystkich obrazów potrzebnych do wykonania serii, wybierz opcję Zamknij serię na ekranie zarządzania badaniem. Aby przenieść dane do dalszej analizy na inny komputer, należy przejść do ekranu zarządzania badaniem i kliknąć pola wyboru przy badaniach lub poszczególnych seriach. Kliknij przycisk Kopiuj do, wybierz żądaną lokalizację pliku i naciśnij przycisk OK. Na koniec przekręć pokrętło waporyzatora na zero, usuń zwierzę ze sceny i pozwól mu dojść do siebie po znieczuleniu.

Po każdym zabiegu wyczyść zestaw ultrasonograficzny i wytrzyj stadium zwierzęce i sondę doodbytniczą. Nigdy nie rozpylaj środka dezynfekującego bezpośrednio na scenę. Przetwornik należy wytrzeć 70% etanolem na ręczniku papierowym przed ponownym umieszczeniem w uchwycie. Pamiętaj, aby wyłączyć butlę tlenu i pozwolić, aby przepływ powietrza na przepływomierzu zmniejszył się do zera.

Po zakończeniu obrazowania i eksportu naciśnij przycisk zasilania na ekranie zarządzania badaniem i poczekaj, aż monitor i komputer się wyłączą. Po całkowitym wyłączeniu monitora przełącz przycisk włączania/wyłączania z tyłu systemu na "wyłączony". Powinieneś usłyszeć, jak wentylatory zatrzymują się po prawidłowym wyłączeniu.

Po zakończeniu sesji obrazowania i wyłączeniu systemu można przeanalizować wyniki.

Przy tym zabiegu wykonano obrazowanie anatomiczne i czynnościowe aorty brzusznej. Niektóre dane, takie jak skanowanie w trybie B, są łatwo analizowane w trakcie lub bezpośrednio po zebraniu danych, podczas gdy skany w innych trybach najlepiej analizować po skopiowaniu danych do analizy za pomocą oprogramowania.

Dwuwymiarowe skany w trybie B mogą zapewnić pomiary średnicy aorty lub pola przekroju poprzecznego. Średnicę można zmierzyć za pomocą narzędzia do pomiaru długości na odległość, a powierzchnię za pomocą narzędzia do pomiaru powierzchni. Tryb M może być używany do określania obwodowego cyklicznego naprężenia naczynia. Patrząc na skan aorty w trybie M, użytkownik może zobaczyć, gdzie jasne linie odpowiadają przedniej i tylnej ścianie naczynia. Ściana przednia wykazuje większy ruch niż ściana tylna.

Obwodowe odkształcenie cykliczne określa się na podstawie wartości wewnętrznej średnicy aorty podczas skurczu szczytowego, DS i rozkurczu końcowego, DD. Skurcz szczytowy występuje, gdy aorta jest przedłużona do największego rozmiaru, a rozkurcz końcowy, gdy ma najmniejszy rozmiar. Obwodowe odkształcenie cykliczne oblicza się zatem przy użyciu tego wzoru.

Kolorowy Doppler może być używany do określania kierunku i prędkości przepływu krwi. Obrazy z kolorowym dopplerem zapewniają użytkownikowi jakościową ocenę dynamiki krwi. Czerwona i niebieska skala kolorów wskazuje kierunek i wielkość wykrywanej prędkości przepływu krwi. Kolor czerwony oznacza przepływ w kierunku przetwornika, a niebieski odpływ. Ciemniejszy kolor reprezentuje przepływ o niskiej prędkości, a jaśniejszy kolor o wyższej prędkości.

Teraz, gdy ogólne zasady i procedura obrazowania ultrasonograficznego zostały przejrzane, przyjrzyjmy się niektórym zastosowaniom, w których stosowana jest ta metoda obrazowania.

Ludzkie łożysko jest wysoce niedostępne do badań, gdy jest jeszcze w macicy. Ultradźwięki o wysokiej częstotliwości mogą być używane do wizualizacji żyły pępowinowej i tętnicy macicznej. Wykonuje się to w celu zmierzenia średnicy naczynia i maksymalnej prędkości przepływu krwi po obu stronach łożyska. Jest to łączone z danymi z próbek krwi pobranych od strony matczynej i płodowej łożyska w celu obliczenia stężeń składników odżywczych i substancji uwalnianych do krążenia w tętniczo-żylnych. Badanie to dostarcza informacji na temat funkcji łożyska u człowieka.

USG czaszki jest niezawodnym narzędziem dla noworodków z wadami wrodzonymi lub zmianami w mózgu. Metoda jest nieinwazyjna i może być wykonywana przy łóżku pacjenta na oddziałach intensywnej terapii noworodków. Obrazy ultrasonograficzne są zbierane zarówno w płaszczyźnie czołowej, jak i strzałkowej, aby pomóc w wizualizacji mózgu noworodka. Obrazy te mogą pomóc w wizualizacji wszelkich zmian chorobowych obecnych w mózgu. Tryb kolorowego Dopplera jest zwykle używany do wizualizacji naczyń śródmózgowych. Obrazowane są zatoki poprzeczne i można wykryć wszelkie skrzepy.

Właśnie obejrzałeś Wprowadzenie do obrazowania ultrasonograficznego JoVE. Powinieneś teraz zrozumieć zasady obrazowania ultradźwiękowego, ogólne metody zbierania i analizy obrazów oraz kilka zastosowań. Dzięki za oglądanie!