基于光纤超声接收机的三维超声针尖跟踪

1. 系统硬件 临床自定义超声成像探头 为自定义探测器中包含中央和侧面阵列的传感器元素的布局创建草稿设计。将设计提交到此探测器的制造商。 通过制造商的反馈, 为自定义探头创建详细的设计, 包括改进传感器频率特性和几何图形 (图 2)。注意: 通常, 自定义探头的制造商可以设计电子系统、探头外壳和探头连接器, 以兼容特定类型的超声波成像系统。制造商还可以包括一个操作模式开关 (硬件), 以确定哪一套128元素是由超声成像系统解决。在成像模式中, 对中心阵列进行了处理;在跟踪模式中, 将对侧面数组进行寻址。 跟踪针 选择一种光纤超声水听器, 其包括 Pérot 腔的单模光纤, 其远端 (外径): 150 µm)。注: 水听器, 包括一个单模光纤与法 Pérot 腔在远端 (OD: 150 µm), 是可利用的商业。近端到远端, 通常用于电信的光纤有一个包覆层 (od: 125 µm), 缓冲层 (od: 250 µm) 和夹克 (od: 900 µm)。 使用手术刀, 部分删除900微米夹克沿长度的光纤水听器, 接近其远端, 以暴露的缓冲层, 直到水听器可以适合针套管内。注: 对于机械鲁棒性, 在鲁尔连接器的光纤电缆的截面上保留保护缓冲层/护套是很有用的。注意处理后的纤维易碎的部分后, 夹克被删除, 之前, 它是由针套管保护。 将医用针水平贴到手动水平平移阶段, 用立体显微镜可视化针尖, 显微镜的光轴水平和垂直对准针。如有必要, 旋转针的轴线, 使针的斜角表面可以看到与显微镜。 随着针的远端, 显微镜, 插入光纤超声接收机通过套管的杜希-Borst 手枪适配器, 随后通过鲁尔连接器的针, 直到传感区的水听机只是针的斜角表面的近端。在这个阶段, 手枪适配器不应该连接到针。将水听器贴到翻译阶段 (聚酰亚胺胶带工作良好), 以避免其在针内运动。 用聚酰亚胺胶带将水听器贴到翻译阶段, 以避免设备在针内移动。 将20微升的吸管垂直贴在垂直平移阶段, 尖端朝下向下, 同时使用水平和垂直平移阶段定位微尖端, 直到它与光纤水听器相邻, 大约0.5 毫米近端到远端的传感区。 在微的近端放置一滴光学粘合剂, 并调整针, 允许从微尖端到光纤超声接收机的直接路径。 然后使用10毫升注射器在微的近端施加压力, 逐渐将粘合剂从远端剥离到光纤超声接收机中, 注意避免将胶粘剂应用于传感区或阻断套管, 并用紫外线照射针尖, 直到光学粘合剂固化。 2. 系统集成 将水听器连接到其光学控制台。注: 提供模拟电压信号与所接收压力成正比的光学控制台可在商业上使用。 将自定义超声波成像探头连接到超声波控制台。 执行交叉收购 B 型超声图像和编码超声脉冲跟踪10,14。对于 B 型超声图像采集, 对中心阵元进行脉冲回波发射接收序列。使用硬件开关控制是否访问侧面阵列元素或中央数组元素。 将水听器信号和定时信号数字化, 同时使用数据采集 (数据采集) 卡同时进行超声波传输。 处理并显示从脉冲回波发送接收序列获取的信号, 获得 B 型超声图像。此外, 处理和显示水听器信号, 以本地化光纤超声接收机相对于自定义探头。对于后一个任务, 这些算法被描述为夏et al。12,14 将针尖位置覆盖到 B 型超声图像上。要将3D 跟踪信息显示在2D 超声图像显示上, 可以用十字表示针尖 (横向和深度坐标) 的位置;成像平面的平面距离和侧面, 其大小和颜色分别为这个十字。 3. 临床前验证 使用超声波成像探头上的开关选择操作模式。 在自定义超声成像探头中添加超声波凝胶。 通过添加水模拟羊水, 制备胎儿超声幻影。 采用 B 型超声成像技术, 将幻影中的羊水识别为插入靶。注: 插入目标将取决于上下文;它可以包括一个特定区域的组织用于诊断或治疗在临床过程中, 或指定的位置在成像幻影模仿组织区域。 向插入目标插入针。在插入过程中, 在操作模式 (成像和跟踪) 之间交替使用自定义探测器上的开关。