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腹部大オルタの高周波超音波イメージング
 

腹部大オルタの高周波超音波イメージング

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超音波は、臨床イメージングおよび診断において一般的に使用される非侵襲的イメージング技術である。

超音波は、音波を放出し、解剖学的構造や器官のライブ画像を生成するために、その反射を測定します。CT、MRI、NIRFスキャンなどの他のイメージングモダリティに比べて、比較的安価でポータブルで汎用性があり、造影剤を必要としないため、優れています。ただし、解像度と浸透深さには制限があります。

このビデオでは、超音波技術の背後にある主要な原則を説明し、げっ歯類の血管を画像化するための高周波超音波システムの有用性を実証し、超音波画像診断アプリケーションの例を提供します。

超音波画像は、トランスデューサから音響波のビームを放出し、体内の異種組織間の境界に波が反射する際に作成されたエコーを記録することによって生成されます。波はまた、血液細胞のような小さな物体によって屈折、吸収、あるいは散乱することができる。

反射波の量は、組織間の音響インピーダンスの差に比例します。音響インピーダンス、Zは、組織密度および音波の速度に依存する。骨などの差が大きければ、音波は完全に反射します。オルガンと同様に差が低い場合、音波は部分的にしか反射的です。

トランスデューサで受け取った反射波の強度と、トランスデューサから組織境界までの距離を使用して、解剖学的画像を作成します。これらの距離は、体組織を通る音の平均伝搬速度(毎秒約1540メートル)と、波が組織に伝播して戻るのにかかる時間を使用して決定されます。

超音波は、ユニークなアプリケーションに対応する特別なモードを利用して、画像の異なるタイプを収集するために使用することができます。最も一般的なモードは、組織の 2 次元スライスの音響インピーダンスを表示する明るさまたは B モードです。あるいは、運動またはMモードイメージングは、心臓機能を有するような組織における急速な動きを見提供する。最後に、ドップラーモードは血流を評価するために使用されます。

超音波の仕組みについて説明したので、小さな動物と異なる超音波画像モードを使用して画像をキャプチャする方法を見てみましょう。

まず、背面のスイッチを使用して超音波システムをオンにします。次に、システムの左側にあるスイッチを使用して、モニタとコンピュータの電源を入れます。次に、トランスデューサをシステムの専用アクティブポートに差し込みます。次に、プローブマウントの上にあるプラスチックホルダーを通してトランスデューサケーブルを通します。

トランスデューサの片側の上げ線に注意してください。モニターに表示される画像を参照する際の基準点として使用します。画像のグレースケールバーの上には、画像被写体を表す小さな円と、トランスデューサ上の浮き出た線を表す垂直線があります。まず、トランスデューサをクランプに固定し、動物に90度に置く必要があります。

生理学的監視ユニットが接続されていることを確認し、心拍数と温度ボタンを押してこれらのモニタの電源を入れます。次に、ゲルウォーマーをオンにし、インジケータライトが点灯していることを確認します。

動物麻酔の場合は、まず気化器のアイソフルランレベルを確認し、レベルが空のラインより下にある場合は補充します。次に、酸素タンクをオンにし、流量計の気流を毎分約1リットルに調整します。

次に、動物段階を取り付け、VGAコードを差し込んで心電図と呼吸信号を収集します。動物の鼻コーンを所定の位置に固定し、黒いアイソフルランチューブと青い廃ガスチューブが鼻コーンに正しく接続されていることを確認してください。動物は麻酔を受け、イメージングのために準備することができます。動物が安全な麻酔室に入ったら、気化器のダイヤルを2~3%に回します。

動物が深く麻酔されているように見えたら、ステージ上の鼻コーンに移動し、イソフルランの流れを切り替えることを確認します。つま先のピンチを実行して、動物がすぐに目を覚まさないことを確認し、眼の軟膏を眼に塗布します。次に、接着剤を使用してステージ電極に足を固定し、脱毛クリームを使用して腹部の毛を取り除きます。直腸プローブに潤滑剤を塗布し、体温測定のために動物の直腸に挿入します。腹部は、その後、温められた超音波トランスデューシングゲルで覆われています。

開始するには、ソフトウェアを開き、「新しいスタディ」を選択します。新しいシリーズに入ったら、メニューからユーザーを選択し、シリーズに適切な名前を付けます。シリーズを作成したら、キーボードから明るさモードを表す B モードを選択します。すべてのイメージングモダリティキーは、黒いキーボードの一番下の行にあります。

これで、イメージングを開始する準備ができました。トランスデューサを動物の腹部に転がします。呼吸数を監視するために画面を見ます。トランスデューサが動物にあまりにも多くの圧力をかけている場合、速度の低下が観察されます。ステージ上のX軸とY軸ノブをゆっくりと回して、トランスデューサの配置を調整します。腹部大オルタの鮮明な画像が見つかるまでそうしてください。画面上の目的の画像が表示されたら、画像の下部にある白いバーが塗りつぶされるのを待ってから、画像ラベルボタンを押して画像を保存します。モダリティはイメージ ラベルと共に自動的に保存され、保存された名前に含める必要はありません。

M モードまたはモーション モードのイメージをキャプチャするには、キーボードを使用して M モードを選択します。SV歩行を調整して黄色のバーを狭くまたは広げ、カーソルを位置合わせして腹部大動脈のセクションにカーソルを合わせます。正しく配置されたら、M モードをもう一度押します。バーの配置は、Mモード中に調整することができます。B モードと同様に、画像の下部にある白いバーが塗りつぶされるのを待ってから、イメージ ラベル ボタンを押します。

EKVまたは心電図ゲートキロヘルツの可視化イメージングを行うには、まずキーボードでBモードを選択し、腹部大動脈のセクションの上にトランスデューサを配置し、クリーンな心電図信号があることを確認します。次に、EKV を押し、目的の集録タイプ、ライン密度、フレームレートを選択して、スキャンを開始します。取得後、画像データが表示されます。

カラードップラーを使用するには、まずBモードを選択し、トランスデューサが腹部大腸の上にあることを確認し、[色]を選択します。[更新]を押し、トラックボールを移動してスキャンする領域に合わせてボックスサイズを調整し、もう一度[更新]を押してサイズをロックします。次に、カーソルを使用してボックスを移動します。速度ノブを上に回して、速度しきい値を上げ、バックグラウンド信号を下げます。

血流速度を定量するために、パルス波ドップラーモードが使用される。カラードップラーモードで起動し、PWを押します。黄色の斜線が 2 本画面に表示されます。ビーム角度を調整し、PW角度ノブを回して、前部および後方の容器の壁に平行な短い点線を持って来ます。角度が遠く曲がると、黄色い点線が青色に変わります。位置合わせが完了したら、PW キーを押し、ベースライン、速度、およびドップラーのゲームコントロールを調整して波形を中央に配置し、明るくします。以前に取得した画像は、スタディ管理を押しながら目的の画像を選択することで、イメージング中にいつでも表示できます。

シリーズに必要なすべての画像を取得したら、スタディ管理画面から[シリーズを閉じる]を選択します。別のコンピュータで詳細な分析のためにデータを転送するには、スタディ管理画面に移動し、スタディまたは個々の系列のチェックボックスをオンにします。[コピー先]をクリックし、目的のファイルの場所を選択して[OK]を押します。最後に、気化器のダイヤルをゼロに回し、ステージから動物を取り除き、麻酔から回復できるようにします。

各手順の後、超音波セットアップをきれいにし、動物段階と直腸プローブを拭き取ります。消毒剤をステージに直接スプレーしないでください。トランスデューサは、ホルダーに戻す前にペーパータオルに70%のエタノールで拭き取る必要があります。酸素タンクをオフにし、流量計の空気の流れをゼロにすることを忘れないでください。

すべてのイメージングとエクスポートが完了したら、スタディ管理画面の電源ボタンをクリックし、モニタとコンピュータがシャットダウンするのを待ちます。モニタが完全にオフになったら、システム背面のオンオフボタンを「オフ」に切り替えます。ファンが正しくシャットダウンされると、ファンが停止する音が聞こえます。

イメージング セッションが完了し、システムがシャットダウンされたら、結果を分析できます。

この処置により、腹部大腸の解剖学的および機能的イメージングが行われた。B モード スキャンなどの一部のデータは、データ収集中または直後に容易に分析されますが、他のモードでのスキャンは、ソフトウェアを使用して分析するためにデータをコピーした後に分析するのが最適です。

2次元Bモードスキャンは大動脈直径または断面積の測定を提供できる。直径は、距離測定ツールの長さと面積測定ツールを使用して測定できます。Mモードは、容器上の円周環状ひずみを決定するために使用することができる。大動脈のMモードスキャンを見ると、明るい線が前および後部血管壁に対応している場所を見ることができます。前壁は後壁よりも動きが多い。

円周環状ひずみは、ピーク収縮期、DS、末端拡張期の間の内大動脈直径値から決定され、DD.ピーク収縮期は大動脈が最大サイズまで延長されると発生し、最も小さいサイズの場合には期末端が生じる。したがって、円周環状ひずみは、この式を使用して計算されます。

カラードップラーは、血流方向と速度を決定するために使用することができます。カラードップラー画像は、ユーザーに血液ダイナミクスの定性的評価を提供します。赤と青のカラースケールは、検出された血流の速度の方向と大きさを示します。赤はトランスデューサに向かって流れ、青い流れを示します。暗い色は、低速度の流れと明るい色の高い速度の流れを表します。

超音波イメージングの一般的な原則と手順が見直されたので、このイメージングモダリティが使用されるいくつかのアプリケーションを見てみましょう。

ヒト胎盤は、子宮内にいる間、研究のために非常にアクセス不能である。高周波超音波は、臍静脈および子宮動脈を視覚化するために使用することができる。これは、胎盤の両側の血管径および血流の最大速度を測定するために行われる。これは、循環に放出される栄養素および物質の動静脈濃度を計算するために胎盤の母方および胎児の側面から採取された血液サンプルからのデータと結合される。本研究は、ヒト胎盤機能に関する洞察を提供する。

頭蓋超音波は、先天性異常または脳病変を有する新生児のための信頼できるツールである。この方法は非侵襲的であり、新生児集中治療室のベッドサイドで行うことができる。超音波画像は、新生児の脳の可視化を支援するために、冠状動脈および矢状面の両方で収集される。これらの画像は、脳内に存在する病変を視覚化するのに役立ちます。カラードップラーモードは、通常、脳内血管の可視化に使用されます。横副鼻腔は画像化され、任意の血栓を検出することができます。

あなたはちょうどJoVEの超音波イメージングの紹介を見ました。ここで、超音波イメージングの原理、画像収集と解析の一般的な方法、およびいくつかのアプリケーションを理解する必要があります。見ていただきありがとうございます!

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