Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Biomedical Engineering

This content is Free Access.

Chinese
 

腹大塔的高频超声成像

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

超声是临床成像和诊断中常用的非侵入性成像技术。

超声波发射声波并测量其反射,以生成解剖结构和器官的实时图像。它比其他成像模式(如 CT、MRI 和 NIRF 扫描)具有优势,因为它相对便宜、便携且用途广泛,并且不需要造影剂。然而,它在分辨率和穿透深度上有局限性。

本视频将说明超声技术背后的关键原理,展示高频超声系统对啮齿动物血管成像的效用,并提供超声成像应用的例子。

超声波图像是通过从传感器发出一束声波并记录当波反射在体内不同组织之间的边界时产生的回波而生成的。波也可以折射,吸收,甚至分散的较小的物体,如血细胞。

反射波的数量与组织之间的声阻抗差异成正比。声阻抗 Z 取决于组织密度和声波速度。如果差异很大,如骨骼,则声波将完全反射。如果差异较低,就像器官一样,那么声波只会部分反射。

传感器接收的反射波的强度以及从传感器到组织边界的距离用于创建解剖图像。这些距离是使用声音通过身体组织的平均传播速度(约为每秒 1540 米)以及波传播到组织和返回所需的时间来确定的。

超声波可用于利用特殊模式收集不同类型的图像,以满足独特的应用。最常见的模式是亮度或 B 模式,它显示二维组织切片的声学阻抗。或者,运动或M模式成像提供一个快速运动在组织,如心脏功能。最后,使用多普勒模式评估血流量。

现在,我们已经讨论了超声波的工作原理,让我们来看看如何使用不同的超声波成像模式捕捉图像与小动物。

首先,使用背面的开关打开超声波系统。然后,使用系统左侧的开关打开显示器和计算机。接下来,将传感器插入系统的专用有源端口。然后,通过探头支座上方的塑料支架运行传感器电缆。

注意传感器一侧的凸起线。在引用监视器上显示的图像时,请使用它作为参考点。图像的灰度条上方是一个小圆圈,表示图像主体,垂直线表示传感器上的凸起线。首先,传感器应固定到夹具中,并放置在动物的 90 度处。

确保已插入生理监测单元,然后按下心率和温度按钮打开这些监视器。接下来,打开凝胶加热器并确保其指示灯亮起。

对于动物麻醉,首先检查蒸发器中的异二角液水平,如果液位低于空线,则重新填充。接下来,打开氧气罐,将流量计的气流调整到大约每分钟一升。

现在,连接动物阶段并插入 VGA 线,以收集心电图和呼吸信号。将动物鼻锥固定到位,并检查黑色异胶管和蓝色废气管是否正确连接到鼻锥体。动物现在可以麻醉和成像准备。一旦动物进入安全的麻醉室,将蒸发器表盘调到2%到3%。

一旦动物出现深度麻醉,移动它到舞台上的鼻子锥,确保切换异胶的流动。进行脚趾捏,以确认动物不会立即醒来,然后对眼睛应用眼部膏。接下来,使用粘合剂将爪子固定到舞台电极上,并使用脱毛霜去除腹部毛发。将润滑剂涂抹在直肠探头上,并将其插入动物的直肠,以测量体温。腹部然后覆盖加热的超声波转导凝胶。

首先,打开软件并选择"新学习"。进入新系列后,从菜单中选择一个用户并相应地命名您的系列。创建系列后,从键盘中选择 B 模式(代表亮度模式)。所有成像模式键都在黑色键盘的下一行。

现在,您已准备好开始成像。将传感器滚下动物的腹部。观看屏幕以监测呼吸速率。如果传感器对动物施加过大的压力,则观察到速率下降。轻轻地转动舞台上的 X 和 Y 轴旋钮,以调整传感器的位置。这样做,直到找到腹部主塔的清晰图像。在屏幕上获得所需图像后,请等待图像底部的白条填充,然后按下图像标签按钮以保存图像。模式将自动与图像标签一起保存,并且不需要包含在保存的名称中。

要捕获 M 模式或运动模式图像,请使用键盘选择 M 模式。调整 SV 步态以缩小或加宽黄色条形,将光标对齐腹部主塔的一部分。正确放置后,再次按下 M 模式。在 M 模式下,可以调整条形的位置。与 B 模式一样,在按下图像标签按钮之前,请等待图像底部的白条填充。

要执行 EKV 或 ECG 门级千赫兹可视化成像,请先在键盘上选择 B 模式,将传感器置于腹部主数的一部分,并确保有干净的 ECG 信号。然后按 EKV,选择所需的采集类型、线路密度和帧速率,然后开始扫描。采集后,将显示图像数据。

要使用彩色多普勒,首先选择 B 模式,检查传感器是否位于腹部主数上,然后选择"颜色"。按"更新",移动轨迹球以将框大小调整为要扫描的区域,然后再次按"更新"以锁定大小。接下来,使用光标移动框。向上转动速度旋钮可增加速度阈值并减小背景信号。

为了量化血流速度,使用脉冲波多普勒模式。以彩色多普勒模式开始,然后按 PW。屏幕上将显示两条黄色斜线。调整光束角度并转动 PW 角度旋钮,使较短的虚线平行于前和后容器壁。如果角度转动得太远,虚线黄色线将变为蓝色。校准后,按 PW,然后调整基线、速度和多普勒游戏控件以居中并照亮波形。在成像过程中,您可以随时通过按算例管理和选择所需的图像来查看以前获取的图像。

获取系列所需的所有图像后,从学习管理屏幕中选择"关闭系列"。要传输数据以在不同计算机上进行进一步分析,请转到研究管理屏幕,然后单击研究或单个系列的复选框。单击"复制到"并选择所需的文件位置,然后按"确定"。最后,将蒸发器表盘变为零,将动物从舞台上移走,让它从麻醉中恢复。

每次手术后,清洁超声波设置,并擦去动物阶段和直肠探头。切勿将消毒剂直接喷洒在舞台上。传感器应在放回支架之前,先用纸巾上的 70% 乙醇擦去传感器。记得关闭氧气罐,让流量表上的气流减少到零。

完成所有成像和导出后,将学习管理屏幕上的电源按钮拼成,等待显示器和计算机关闭。显示器完全关闭后,关闭系统背面的开机按钮以"关闭"。一旦风扇已正确关闭,您应该听到风扇停止。

映像会话完成且系统关闭后,可以分析结果。

通过这个程序,对腹部主义进行解剖和功能成像。某些数据(如 B 模式扫描)在数据收集期间或之后很容易进行分析,而其他模式下的扫描最好在复制数据后进行分析,以便使用软件进行分析。

二维 B 模式扫描可提供主动脉直径或横截面面积测量。可以使用距离测量工具进行直径测量,使用面积测量工具测量面积。M 模式可用于确定容器上的圆周循环应变。查看主动脉的 M 模式扫描,用户可以看到明亮的线条与前和后容器壁相对应的位置。前墙比后墙表现出更多的运动。

周长循环应变由峰值斜面、DS 和端斜面、DD 的端面直径值确定。当主动脉扩展至其最大尺寸时发生峰值斜面,当它位于最小尺寸时,则发生端斜面。因此,使用此公式计算圆周循环应变。

彩色多普勒可用于确定血液流动方向和速度。彩色多普勒图像为用户提供血液动力学的定性评估。红色和蓝色色阶指示检测到血流速度的方向和大小。红色表示流向传感器,蓝色流离开。较深的颜色表示低速流,较浅的颜色表示较高的速度流。

现在,已经审查了超声成像的一般原则和程序,让我们来看看一些应用这种成像模式。

人类胎盘在子宫内时,很难用于研究。高频超声可用于可视化脐带和子宫动脉。这是为了测量胎盘两侧的血管直径和血流的最大速度。这与从胎盘的母体和胎儿两侧采集的血液样本数据相结合,以计算释放到循环的营养物质和物质的动脉浓度。这项研究提供了对人类胎盘功能的洞察。

颅内超声是先天性异常或脑损伤新生儿的可靠工具。该方法是非侵入性的,可以在新生儿重症监护病房的床边进行。超声图像在日冕和下垂平面上收集,以帮助新生儿大脑的可视化。这些图像可以帮助可视化大脑中存在的任何病变。彩色多普勒模式通常用于脑内血管的可视化。横窦被成像,任何血块都可以被检测出来。

您刚刚观看了 JoVE 的超声成像入门。现在,您应该了解超声成像的原理、图像收集和分析的一般方法以及多种应用。感谢您的收看!

Read Article

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

Waiting X
simple hit counter