Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Tredimensionellt ultraljud nål spets spårning med en fiberoptisk ultraljud mottagare

Published: August 21, 2018 doi: 10.3791/57207
Automatic Translation
1,2, 3, 2,4, 5,6, 1,2, 7, 1,2,6, 1,5,8,9, 1,2
1Wellcome/EPSRC Centre for Interventional and Surgical Sciences, University College London, 2Department of Medical Physics and Biomedical Engineering, University College London, 3Department of Anaesthesia, University College Hospital, 4St Bartholomew's Hospital and Queen Mary University of London, 5Institute for Women's Health, University College London, 6Centre for Medical Imaging Computing, University College London, 7GePaSud, University of French Polynesia, 8Department of Development and Regeneration, KU Leuven (Katholieke Universiteit), 9NIHR University College London Hospitals Biomedical Research Centre

Summary

Korrekt och effektiv visualisering av invasiva medicintekniska produkter är oerhört viktigt i många ultraljud-guidad minimalt invasiva ingrepp. Här presenteras en metod för att lokalisera en nålspetsen i förhållande till den imaging ultraljudssond rumsliga position.

Abstract

Ultraljud används ofta för vägledande minimalt invasiva ingrepp, men visualisera medicintekniska produkter är ofta utmanande med denna bildframställning modalitet. När visualisering är förlorad, kan den medicinska enheten orsaka trauma till kritiska vävnad strukturer. Här presenteras en metod att spåra kanylspetsen under ultraljud bild-guidad förfaranden. Denna metod innebär användning av en fiberoptisk ultraljud-mottagare som är fastsatt i kanylen av en medicinsk nål att kommunicera ultraljud med extern ultraljud sonden. Denna anpassade sond består av en matris med centrala givaren i element och sida element matriser. Förutom konventionella tvådimensionell (2D) B-läge ultraljudsundersökningar som tillhandahålls av centrala matrisen, tillhandahålls tredimensionella (3D) nålspetsen spårning av de side arrayer. För B-läge ultraljudsundersökningar utförs en standard transmit-receive sekvens med elektroniska strålformning. För ultraljud spårning, Golay-kodad ultraljud överföringar från de 4 sida arrayer tas emot av hydrofon sensorn, och därefter de mottagna signalerna är avkodad att identifiera nålspetsens rumsliga läge med avseende på ultraljudsundersökningar sonden. Som en preliminär validering av denna metod utfördes införanden av paret nål/hydrofon i kliniskt realistiska sammanhang. Denna roman ultraljud avbildning/spårning metod är kompatibel med nuvarande kliniska arbetsflödet, och det ger tillförlitlig anordning spårning under i-planet och out-av-plane nål infogningar.

Introduction

Korrekt och effektiv lokalisering av invasiva medicintekniska produkter är mycket önskvärt i många ultraljud-guidad minimalt invasiva ingrepp. Dessa procedurer påträffas i kliniska sammanhang såsom regional anestesi och interventionell pain management1, interventionell onkologi2och fostermedicin3. Visualisering av medicintekniska spetsen kan vara utmanande med ultraljudsundersökningar. Under-plane infogningar har nålar ofta dålig sikt när insättningspunkten vinklar är branta. Dessutom under ute-av-plane infogningar, kan nål axeln misstolkas som nålspetsen. När injektionsnålens spets inte syns ultraljud, kan det orsaka komplikationer genom att skada kritisk vävnad strukturer.

Det finns många metoder för att lokalisera medicintekniska produkter under ultraljudsundersökningar, men en pålitlig en som är kompatibel med nuvarande kliniska arbetsflödet är mycket önskvärt. Echogenic ytor kan användas för att förbättra sikten under brant vinkel i-plane infogningar4. Elektromagnetiska tracking system kan användas under ute-av-plane infogningar, men elektromagnetiska fält störningar kan allvarligt försämra deras noggrannhet. 3D ultraljud kan förbättra sikten av medicintekniska produkter i vissa hjärt- och fostrets förfaranden när de är omgivna av vätska5. Men, 3D ultraljudsundersökningar inte används allmänt för nål vägledning, delvis på grund av svårigheterna som förknippas med bild tolkning.

Ultraljud spårning är en metod som har visat stor potential för att förbättra medicinska enheten synbarheten6,7,8,9,10,11,12 ,13,14. Med ultraljud spårning har den medicinska enheten en inbäddad ultraljud sensor eller sändare som aktivt kommunicerar med externa Ultraljudet imaging sonden. Medicinska enheten position kan identifieras från de uppmätta ultraljud tid-av-flyg mellan inbäddade ultraljud sensor/sändare och olika givare delar av sonden. Hittills har ultraljud spårning begränsats till-plane spårning, som kraftigt har begränsat dess kliniska användning.

Här, en demonstration av hur 3D ultraljud spårning kan utföras med en anpassad ultraljud imaging sond och en fiberoptisk hydrofon anbringas inom kanylen ett nålsöga tillhandahålls (figur 1). Denna anpassade sond, som ritades av författarna och tillverkade externt, består av en central uppsättning givare element och fyra sida matriser. Centrala matrisen används för 2D ultraljudsundersökningar; de side arrayer, nål för 3D spets spårning i konsert med fiberoptiska ultraljud mottagaren. Det visas hur fiberoptisk ultraljud mottagaren kan placeras och anbringas inom nål kanylen, hur spårning riktigheten av systemet kan vara mätt på bänkmonterade och hur klinisk validering kan utföras.

Protocol

1. system hårdvara

  1. Kliniska anpassade Ultraljudet imaging sond
    1. Skapa en utkastet design för layouten av givaren element i anpassade sonden som omfattar centrala och sida matriser. Lämna in designen till tillverkaren av denna sond.
    2. Med feedback från tillverkaren, skapa en detaljerad design för anpassade sonden som innehåller förbättringar av givaren frekvensen egenskaper och geometrier (figur 2).
      Obs: Vanligtvis tillverkaren av anpassade sonden kan utforma de elektroniska system, den sonden bostäder och sonden kontakten för kompatibilitet för en viss typ av ultraljud imaging system. Tillverkaren kan också inkludera en operation lägesväljaren (hårdvara) för att avgöra vilken uppsättning 128 element åtgärdades genom Ultraljudet imaging system. I imaging läge riktar arrayen centrala; i spårningsläge behandlas de sida-arrayer.
  2. Spårning nålen
    1. Välj en fiberoptisk ultraljud hydrofon som består av en enda-läge optisk fiber med en Fabry-Pérot hålighet på den distala änden (ytterdiameter (OD): 150 µm).
      Obs: Hydrofoner som utgör en enda-läge optisk fiber med en Fabry-Pérot hålighet på den distala änden (OD: 150 µm), finns kommersiellt. Proximalt distala änden, optiska fibrer som ofta används för telekommunikation har ett lager som beklädnad (OD: 125 µm), en buffertlager (OD: 250 µm), och en jacka (OD: 900 µm).
    2. Med en skalpell, delvis bort 900 mikrometer jackan längs längden av den fiber optic hydrofon, nära dess distala änden, att exponera buffert lagret tills hydrofon ryms inom nål kanylen.
      Obs: För mekanisk robusthet är det lämpligt att behålla den skyddande buffert lager/jackan på delen av den fiberkabel som är proximalt i luerfattningen. Ta hand med hantering avsnittet bräckliga i fibern efter jackan avlägsnas, innan det skyddas av nålen kanylen.
    3. Anbringa medicinsk nålen vågrätt till en manuell horisontell översättning scenen och visualisera nålspetsen med stereo Mikroskop, med den optiska axeln av mikroskopet justerad horisontellt och vinkelrätt mot nålen. Om nödvändigt, rotera nålen runt sin axel så att nålen avfasningens yta kan ses med Mikroskop.
    4. Med den distala änden av nålen med tanke på mikroskopet, sätter du i fiberoptiska ultraljud mottagaren genom kanylen en Tuohy-Borst Sidearm adapter och därefter i luerfattningen av nålen tills hydrofon avkänning regionen är bara proximala till avfasning ytan av nålen. I detta skede bör Sidearm adaptern inte är ansluten till nålen. Anbringa en hydrofon till översättning scenen (Polyimid tejp fungerar bra) för att undvika dess rörelse inom nålen.
    5. Anbringa en hydrofon till översättning scenen med polyimid tejp för att undvika rörelse på enheten inom nålen.
    6. Vertikalt anbringa en 20-mikroliter Pipettera till vertikal översättning scenen med spetsen nedåt och använda både de horisontella och vertikala översättningen arrangerar för att placera mikropipett tips tills det är angränsande till den fiberoptiska hydrofon och ca 0,5 mm proximalt avkänning regionen på den distala änden.
    7. Placera en droppe av optiska lim på den proximala änden av en mikropipett och justera nålen för att möjliggöra en direkt väg från mikropipett spets till fiberoptisk ultraljud mottagaren.
    8. Sedan använda en 10 mL spruta för att utöva påtryckningar på den proximala änden av en mikropipett att gradvis fördela limmet från den distala i fiberoptiska ultraljud mottagaren, försiktig och Undvik att applicera lim till avkänning regionen eller occluding kanylen, och belysa nålspetsen med ultraviolett ljus förrän optiska limmet är härdat.

2. system Integration

  1. Ansluta hydrofon till dess optiska konsol.
    Obs: Optisk konsoler som ger en analog spänningssignal som är proportionell mot mottagna trycket finns kommersiellt.
  2. Ansluta anpassade Ultraljudet imaging sond till konsolen ultraljud.
  3. Utföra interfolierade förvärv av B-läge ultraljudsbilder och kodade ultraljud pulser för att spåra10,14. För B-mode ultraljud bild förvärv, utföra puls-echo överföra-ta emot sekvenser med centrala matriselementen. Använd växeln maskinvara till kontroll om side matriselementen eller centrala matriselementen nås.
  4. Digitalisera hydrofon signalerna och timing signaler enligt börjar av ultraljud växellådor samtidigt med ett datakort för förvärvet (DAQ).
  5. Processen och display signalerna förvärvats från puls-ekot mottagning sändning--sekvenser, för att få B-läge ultraljudsbilder. Dessutom, bearbeta och Visa hydrofon signalerna att lokalisera fiberoptiska ultraljud mottagaren i förhållande till anpassade sonden. För sistnämnda uppgiften beskrivs algoritmer av Xia et al. 12 , 14
  6. Överlagra nål spets platserna på de B-läge ultraljudsbilder. Om du vill visa 3D tracking information på en 2D ultraljud bild display, kan positionen för nålspetsen (laterala och djup koordinater) anges med ett kryss. out-av-plane avståndet och sidan av imaging planet, med storlek och färg av detta kors, respektive.

3. pre-klinisk validering

  1. Välja driftsläge med växeln på ultraljud avbildning sonden.
  2. Lägg till ultraljud gel till anpassade ultraljud avbildning sonden.
  3. Förbereda ett foster ultraljud phantom genom att lägga till vatten för att efterlikna fostervatten.
  4. Med hjälp av B-mode ultraljud imaging, identifiera fostervatten i Fantomen som insättningspunkten mål.
    Obs: Målet för införande beror på sammanhang; Det kan omfatta en viss region av vävnad för diagnos eller behandling under en klinisk förfarande eller en anvisad plats i en tänkbar phantom att efterlikna en vävnad region.
  5. Stick in nålen mot införande målet. Under införande, växla mellan olika driftlägen (imaging och spårning) kontinuerligt använder växeln på anpassade sonden.

Representative Results

I djurförsök har utförts i enlighet med UK Home Office föreskrifter och vägledning för drift av djur (vetenskapliga förfaranden) Act (1986). Fåren var inrymt i enlighet med UK Home Office riktlinjer avseende djurskydd. experimenten utfördes under Home Office Project licens 70/7408 rätt ”Prenatal terapi med stamceller och genöverföring”. Etik godkännande för fåren experiment lämnades av University College London, Förenade kungariket och i djur välfärd etik i styrelserna för Royal Veterinary College.

Med etik godkännande på plats användes ett gravida får för prekliniska i vivo validering. Efter att ha mottagit intravaginal progesteron stolpiller för 2 veckor, var tackor tid-parat att framkalla ägglossning, som beskrivs av David et al. 34 på 130 dagar av dräktigheten, en gravid ewe var svalt över natten med en gravid följeslagare ewe. Tackan sedan genomgick generell anestesi induceras med tiopental natrium 20 mg kg-1 intravenöst och underhölls med 2-2,5% isofluran i syre efter intubation via en ventilator. Korrekt intubation bekräftades genom att lyssna på lungorna bilateralt. Anestesi bekräftades av bedömning av hornhinnans reflexen. Syremättnad mättes kontinuerligt använder en mättnad monitor på tunga eller örat. Tackan placerades på ryggen i semi-recundancy och en magsond antogs för att underlätta passagen av maginnehåll. En okulär smörjmedel tillämpades på ögonen för att hålla dem fuktiga. Efter klippning av fleece var magen av tackan dubbel skrubbas med ett desinfektionsmedel som huden. Sterila kopplingsgel tillämpades på buken och ultraljudsundersökning användes att bekräfta de ewe34 graviditetsdiabetes ålder och bedöma fostrets lögn. I slutet av operationen djuret var avlivas med hjälp av en överdos av tiopental natrium (40 mg kg-1 intravenöst).

Utövaren (A.L.D.) identifierade navelsträngen som mål. En nål sattes in in i livmoderhålan och spetsen var spåras längs en bana som uppnått en ute-av-plane avstånd av 15 mm och ett djup på 38 mm (figur 3). GOLAY kodning förbättras SNR, med en 7.5-fold ökning i förhållande till konventionella bipolär excitation (figur 3B). De 3D spårade nålpositioner tip var överlastad på 2D ultraljudsbilden med kors med bredder vägledande av ute-av-plane avstånd och färger vägledande för imaging (steg 2,6) (figur 3 c).

Figure 1
Figur 1: Systemöversikt. Ett ultraljud (oss) imaging/spårning sonden möjliggör både 2D US bildbehandling och 3D nål spårning. Det drivs av en USA-scanner som ger kontroll över spårning element överföringar. En switch kan för elektroniska val av givare element att alternera mellan två arbetslägen: imaging med centrala matrisen och spårning med sida matriser. Fiber optic hydrofon (FOH) ultraljud mottagare placerade inom lumen av 20G nål, tar emot överföringar från de sida-arrayer. T/R: överföra/ta emot; LT: linje avtryckaren. FT: ram utlösa; PC: persondator; DAQ: förvärv datakort. Denna figur och bildtexten återges med tillstånd från Xia, W. o.a. 14. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: givaren element layout anpassade Ultraljudet imaging sond. En central matris med 128 element och en akustisk lins gör det möjligt för oss imaging. Sida-matriser, med 32 element per rad och 128 element totalt, aktivera 3D nål spårning. Denna figur och bildtexten återges med tillstånd från Xia, W. o.a. 14. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3: Nål införande med 3D tracking i vivo. (A) spårade nålpositioner tip (cirklar: P1-P6) erhållits under ett införande i livmoderhålan av en gravid får. (B) Signal-brus-förhållanden (SNRs) av spårning signaler (bildplanen: X = 0). (C) överlagring av 3 av de spåra positionerna på en 2D USA-bild som förvärvades med centrala matrisen. End-to-end längden för varje cross motsvarade out-av-plane avståndet; färg (röd/gul) motsvarade sidan av bildplanen. Viktiga anatomiska funktioner skildras med konturer (höger). S: hud; PF: perkutan fett; UW: livmoder väggen; AF: fostervatten; UC: navelsträngen; FA: fostrets mage. Denna figur och bildtexten återges med tillstånd från Xia, W. o.a. 14. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Discussion

Här visar vi hur 3D ultraljud spårning kan utföras med en anpassad ultraljud imaging sond och en fiberoptisk hydrofon integreras inom en nål. Från en översättning av kliniska synvinkel är flera aspekter av anpassade sonden utvecklades i denna studie attraktiva. Dess kompakta storlek är väl lämpad för användning i små utrymmen såsom axill där manövrering skrymmande 3D imaging sonder är utmanande. En begränsning av genomförandet av 3D ultraljud spårning presenteras här är att manuell växling var skyldig att alternera mellan imaging och spårning lägen. Implementeringar, denna övergång i framtiden kunde ske direkt av Ultraljudet imaging system.

Den fiberoptiska hydrofon är väl lämpad för ultraljud nål spårning. Hög grad av miniatyrisering och flexibilitet möjliggör dess integrering i medicintekniska produkter med små laterala dimensioner. Dess breda frekvens bandbredd16 möjliggör kompatibilitet med olika kliniska ultraljud sonder. Dessutom ger dess omnidirectionality16 för att spåra nålar som sätts på en mängd olika vinklar. Slutligen, dess immunitet mot störningar från EM fält och metallföremål gör det lämpligare att kliniska inställningar i motsats till EM spårning. För att uppnå större ultraljud upptäckt känslighet, skulle en plano-konkav Fabry-Pérot hålighet kunna användas i framtida17. Slutändan, ultraljud spårning kan kombineras med andra modaliteter i en enda optisk fiber, såsom reflektans spektroskopi18,19,20,21,22, 23, Raman spektroskopi24, optisk koherens tomografi25,26och photoacoustic imaging27,28,29,30 , 31 , 32 , 33.

Ultraljud spårning har begränsningar som delas med ultraljudsundersökningar. Först, vävnad heterogeneitiesna negativt kommer att påverka ultraljud spårning; rumsliga variationer i hastigheten av solitt av vävnad kommer minska spårning precision, vilket framgår av numeriska simuleringar i en tidigare studie14. Andra, anatomiska strukturer som är starkt reflekterande till ultraljudsvågor, såsom benstrukturer eller luft håligheter, förmodligen inte är kompatibla med ultraljud spårning. Studier, nål spets position erhålls med andra avbildningsmetoder, såsom 3D roterande C-arm datortomografi röntgen, kan i framtiden användas för att bedöma riktigheten av 3D ultraljud spårning i heterogena vävnader i vivo.

Trots senaste framsteg inom ultraljudsundersökningar förblir noggrann avläsning samt effektiv manipulation av medicintekniska produkter under ledning av denna stödform utmanande, även för expert utövare. Aktiv kommunikation mellan extern ultraljud sonder och medicintekniska produkter, kan som visas här, förbättra processuella säkerhet och effektivitet. Dessa förbättringar kunde underlätta antagandet av ultraljudsundersökningar i stället för röntgen genomlysning i flera kliniska sammanhang, såsom spinal infogningar för interventionell smärtbehandling. Systemet utvecklas i denna studie gör 3D ultraljud spårning och 2D ultraljud med en kompakt ultraljud sonden. Det skulle förbättra ultraljud-guidad minimalt invasiva ingrepp genom att tillhandahålla exakt lokalisering av nålens spets inom nuvarande kliniska arbetsflödet.

Disclosures

Författarna förklarar att det inte finns några intressekonflikter.

Acknowledgments

Detta arbete stöds av en Innovative Engineering för hälsa award av Wellcome Trust (nr. WT101957) och verkstads- och Physical Sciences forskningsrådet (EPSRC) (nr. NS/A000027/1), av ett Wellcome/EPSRC Center award [203145Z/16/Z & NS/A000050/1], av en Starting Grant från European Research Council (Grant No. ERC-2012-STG, förslag 310970 MOPHIM), och av en EPSRC första Grant (nr. EP/J010952/1). A.L.D. stöds av UCL/UCLH NIHR omfattande Biomedical Research Centre. Författarna är tacksam för personal vid Royal Veterinary College för deras värdefulla hjälp med in-vivo -experiment.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ultrasound imaging system BK ultrasound (ultrasonix) SonixMDP
Custom ultrasound probe Vermon
Spinal needle  Terumo 20 gauge
Fibre-optic hydrophone Precision Acoustics
Fibre-optic stripping tool  Thorlabs FTS4
Stereo microscope  Leica Microsystems  Z16APO
Tuohy-Borst Sidearm adapter  Cook Medical PTBYC-RA
Pipette   Eppendorf 100 mL
Micropipette tip  Eppendorf 20 µL
Ultraviolet optical adhesive  Norland Products NOA81
Syringe Terumo  10 mL
Ultraviolet light source  Norland Products Opticure 4 Light Gun
Data acquisiton card  National Instruments USB-5132
Articulated arm  CIVCO 811-002
Thiopental sodium  Novartis Animal Health UK  Thiovet
Isoflurane Merial Animal Health Isoflurane-Vet
Ocular lubricant Allergan, Marlow, UK Lacri-Lube
Skin lubricant Adams Healthcare, Garforth, UK Hibitane 2%

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chin, K., Perlas, A., Chan, V., Brull, R. Needle visualization in ultrasound-guided regional anesthesia: challenges and solutions. Reg. Anesth. Pain Med. 33 (6), 532-544 (2008).
  2. Sridhar, A. N., et al. Image-guided robotic interventions for prostate cancer. Nat. Rev. Urol. 10, 452-462 (2013).
  3. Daffos, F., Capella-Pavlovsky, M., Forestier, F. Fetal blood sampling during pregnancy with use of a needle guided by ultrasound: A study of 606 consecutive cases. Am. J. Obstet. Gynecol. 153 (6), 655-660 (1985).
  4. Hebard, S., Graham, H. Echogenic technology can improve needle visibility during ultrasound-guided regional anesthesia. Reg. Anesth. Pain Med. 36 (2), 185-189 (2011).
  5. Abayazid, M., Vrooijink, G. J., Patil, S., Alterovitz, R., Misra, S. Experimental evaluation of ultrasound-guided 3D needle steering in biological tissue. Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 9 (6), 931-939 (2014).
  6. Nikolov, S. I., Jorgen, A. J. Precision of needle tip localization using a receiver in the needle. IEEE Int Ultrason Symp. , (2008).
  7. Mung, J., Vignon, F., Jain, A. A non-disruptive technology for robust 3D tool tracking for ultrasound-guided interventions. MICCAI 2011. , 153-160 (2011).
  8. Guo, X., Tavakoli, B., Kang, H. J., Kang, J. U., Etienne-Cummings, R., Boctor, E. M. Photoacoustic active ultrasound element for catheter tracking. Proc. SPIE. 8943, 89435M (2014).
  9. Xia, W., et al. In-plane ultrasonic needle tracking using a fiber-optic hydrophone. Med. Phys. 42 (10), 5983-5991 (2015).
  10. Xia, W., et al. Coded excitation ultrasonic needle tracking: An in vivo study. Med. Phys. 43 (7), 4065-4073 (2016).
  11. Xia, W., et al. Interventional photoacoustic imaging of the human placenta with ultrasonic tracking for minimally invasive fetal surgeries. MICCAI 2015. , 371-378 (2015).
  12. Xia, W., et al. 3D Ultrasonic Needle Tracking with a 1.5D Transducer Array for Guidance of Fetal Interventions. MICCAI 2016. , 353-361 (2016).
  13. Xia, W., et al. Fiber optic photoacoustic probe with ultrasonic tracking for guiding minimally invasive procedures. Proc. SPIE. 9539 95390K. 9539, 95390K (2015).
  14. Xia, W., et al. Looking beyond the imaging plane: 3D needle tracking with a linear array ultrasound probe. Sci. Rep. 7, 3674-3682 (2017).
  15. Xia, W., et al. Ultrasonic Needle Tracking with a Fibre-Optic Ultrasound Transmitter for Guidance of Minimally Invasive Fetal Surgery. MICCAI 2017. , 637-645 (2017).
  16. Morris, P., Hurrell, A., Shaw, A., Zhang, E., Beard, P. C. A Fabry-Pérot fiber-optic ultrasonic hydrophone for the simultaneous measurement of temperature and acoustic pressure. J. Acoust. Soc. Am. 125 (6), 3611-3622 (2009).
  17. Zhang, E. Z., Beard, P. C. Characteristics of optimized fiber-optic ultrasound receivers for minimally invasive photoacoustic detection. Proc. SPIE. 9323, 932311 (2015).
  18. Desjardins, A. E., et al. Epidural needle with embedded optical fibers for spectroscopic differentiation of tissue: ex vivo feasibility study. Biomed. Opt. Exp. 2 (6), 1452-1461 (2011).
  19. Desjardins, A. E., et al. Needle stylet with integrated optical fibers for spectroscopic contrast during peripheral nerve blocks. J. Biomed. Opt. 16 (7), 077004 (2011).
  20. Rathmell, J. P., et al. Identification of the Epidural Space with Optical Spectroscopy: An In Vivo Swine Study. Anesthesiology. 113 (6), 1406-1418 (2010).
  21. Balthasar, A., et al. Optical Detection of Vascular Penetration during Nerve Blocks: An in vivo Human. Reg. Anesth. Pain Man. 37 (1), 3-7 (2012).
  22. Brynolf, M., et al. Optical Detection of the Brachial Plexus for Peripheral Nerve Blocks: An in vivo Swine Study. Reg. Anesth. Pain Man. 36 (4), 350-357 (2011).
  23. Soto-Astorga, R. P., West, S. J., Putnis, S., Hebden, J. C., Desjardins, A. E. Epidural catheter with integrated light guides for spectroscopic tissue characterization. Biomed. Opt. Express. 4 (11), 2619-2628 (2013).
  24. Anderson, T. A. Raman Spectroscopy Differentiates Each Tissue From the Skin to the Spinal Cord: A Novel Method for Epidural Needle Placement? Anesthesiology. 125 (4), 793-804 (2016).
  25. Xie, Y., Bonin, T., Löffler, S., Hüttmann, G., Tronnier, V., Hofmann, U. G. Coronal in vivo forward-imaging of rat brain morphology with an ultra-small optical coherence tomography fiber probe. Phys. Med. & Biol. 58 (3), 555-568 (2013).
  26. Xie, Y., Harsan, L. A., Bienert, T., Kirch, R. D., Von Elverfeldt, D., Hofmann, U. G. Qualitative and quantitative evaluation of in vivo SD-OCT measurement of rat brain. Biomed. Opt. Express. 8 (2), 593-607 (2017).
  27. Xia, W., et al. Performance characteristics of an interventional multispectral photoacoustic imaging system for guiding minimally invasive procedures. J. Biomed. Opt. 20 (8), 086005 (2015).
  28. Mari, J. -M., Xia, W., West, S. J., Desjardins, A. E. Interventional multispectral photoacoustic imaging with a clinical ultrasound probe for discriminating nerves and tendons: an ex vivo pilot study. J. Biomed. Opt. 20 (11), 110503 (2015).
  29. Xia, W., et al. An interventional multispectral photoacoustic imaging platform for the guidance of minimally invasive procedures. Proc. SPIE. 9539, 95390D (2015).
  30. Xia, W., West, S. J., Nikitichev, D. I., Ourselin, S., Beard, P. C., Desjardins, A. E. Interventional multispectral photoacoustic imaging with a clinical linear array ultrasound probe for guiding nerve blocks. Proc. SPIE. 9708, 97080C1-97080C6 (2016).
  31. Gandhi, N., Allard, M., Kim, S., Kazanzides, P., Bell, M. A. L. Photoacoustic-based approach to surgical guidance performed with and without a da Vinci robot. J. Biomed. Opt. 22 (12), 121606 (2017).
  32. Bell, M. A. L., Kuo, N. P., Song, D. Y., Kang, J. U., Boctor, E. M. In vivo visualization of prostate brachytherapy seeds with photoacoustic imaging. J. Biomed. Opt. 19 (12), 126011 (2017).
  33. Piras, D., Grijsen, C., Schütte, P., Steenbergen, W., Manohar, S. Photoacoustic needle: minimally invasive guidance to biopsy. J. Biomed. Opt. 18 (7), 070502 (2013).
  34. David, A. L., et al. Clinically applicable procedure for gene delivery to fetal gut by ultrasound-guided gastric injection: toward prenatal prevention of early-onset intestinal diseases. Hum. Gene Ther. 17 (7), 767-779 (2006).

Tags

Ingenjörsvetenskap kodade fråga 138 Ultraljuds-spårning ultraljud imaging excitation fiberoptiska hydrofon minimalinvasiv kirurgi bildrekonstruktion
Tredimensionellt ultraljud nål spets spårning med en fiberoptisk ultraljud mottagare
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Xia, W., West, S. J., Finlay, M. C., … More

Xia, W., West, S. J., Finlay, M. C., Pratt, R., Mathews, S., Mari, J. M., Ourselin, S., David, A. L., Desjardins, A. E. Three-Dimensional Ultrasonic Needle Tip Tracking with a Fiber-Optic Ultrasound Receiver. J. Vis. Exp. (138), e57207, doi:10.3791/57207 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter