הדמיית אולטרסאונד בתדר גבוה של אב העורקים בבטן

אולטראסאונד הוא אודל הדמיה קלינית נפוצה. עקרונות היסוד של אולטרסאונד כוללים התפשטות של גלים אקוסטיים, אינטראקציה שלהם עם רקמות, והקלטה של גלים משתקפים ומפוזרים (כלומר, הדים). מתמרים בתדר גבוה שפותחו לאחרונה יכולים לפלוט גלים אקוסטיים בין כ 13-70 MHz. לדוגמה, מתמר עם טווח תדרים בין 22 ל- 55 מגה-הרץ כולל תדר מרכזי של 40 מגה-הרץ. טווח זה מאפשר רזולוציה מרחבית בסדר גודל של 50 מיקרומטר לכיוון קרן האולטרסאונד, מה שהופך אותו מתאים למבני הדמיה בקנה מידה מילימטרי. כדי לסרוק, מתמר פולט תחילה קרן של גלים אקוסטיים. חלק מהגלים האלה משתקפים בחזרה אל המתמר כאשר הם מתנגשים עם גבול בין שתי רקמות, אשר יש עכומים אקוסטיים שונים. זמן המעבר של גל (כלומר, הזמן שבין פליטה לזיהוי) משמש לקביעת קווים אופקיים בודדים בתמונה. פיזור של גלים אקוסטיים, כלומר, הסטת גלים בכיוונים רבים כאשר הם אינטראקציה עם מבנים קטנים בהרבה מאורך הגל, אחראי על רוב המידע על תמונת האולטרסאונד. חלק מנפזור גל אקוסטי זה נרשם על ידי המתמר, מתן הפרטים הקטנים בתוך תמונת אולטרסאונד. גלים אקוסטיים בתדר גבוה יש חדירת עומק נמוכה יותר בגלל ההפחתה הגבוהה יותר של קול ברקמה. מסיבה זו, מתמרים בתדר גבוה הם מעשיים רק להדמיה עד לעומק של 15-30 מ"מ. בהדמיית כלי דם, ניגודיות תמונת אולטרסאונד מופיעה לאורך קירות כלי הדם. תאי דם אדומים וטסיות דם מספקים גם ניגודיות כתמים בתוך הדם. המהירות (v בס"מ/s) ניתן למדוד על פי העיקרון של אפקט דופלר:

v = c × ΔF / (2 × F_o × cosθ)

כאשר c = מהירות הקול ברקמה (154 ס"מ/s); ΔF = תדירות הסטת דופלר (1/s); F_o = תדר משודר (1/s); ו θ = זווית בין קרן אולטרסאונד ואת הכיוון של זרימת הדם. הדמיית דופלר של כלי הדם משמשת להערכת דינמיקת זרימת הדם במצבים בריאים וחולים.

הליך זה אפשר הדמיה אנטומית ותפקודית של אבי העורקים בבטן. רכישת תמונות בזמן אמת בציר קצר וציר ארוך על ידי B-מצב, מצב M, ואולטרסאונד דופלר לוקח לפחות שלושים דקות ולכן דורש ניטור זהיר של החיה המנשמת. נתונים מסוימים מנותחים בקלות תוך כדי תנועה, כגון סריקות דו-ממדיות במצב B (איור 1). נתונים אלה יכולים לספק מדידות קוטר או אזור חתך. נתונים אחרים, כגון מצב B תלת-ממדי (איור 2), מצב M (איור 3), דופלר צבע (איור 4) ותמונות דופלר PW (איור 5), מנותחים בדרך כלל במצב לא מקוון כדי לקבוע נפח העורקים, זן מחזורי היקפי ומהירות זרימת הדם. יחד ערכות נתונים אלה מספקות מידע כמותי ואיכותי על המורפולוגיה התלת מימדית, כמו גם את ההמודינמיקה והפולסטיליות של אב העורקים בבטן.

איור 1: לנתח מפרצת בוני העורקים בעכבר. ניתן לראות את עורק הצליאק ואת העורק המסטרי המעולה מסתעף מהחלק העליון של הכלי. אות האק"ג (קו ירוק) ואות הנשימה של העכבר מוצגים מתחת לתמונה.

איור 2: מעקב אחר מצב תנועה (מצב M) של בתחום בתחום השוברת בעכבר בריא. תמונת סקאוט של מצב B מוצגת מעל הנתונים החד-ממדיים של מצב M, הנרכשים בכיוון האנטרופוסטריור. נתוני מצב M מראים תנועה פועמת, במיוחד בקיר הימני. זה מצביע על כך שהמדידות של זן כלי הדם יהיו נורמליות.

איור 3: עיבודי עוצמת קול (רשת ציאן) של אב העורקים של העכבר עם (משמאל) וללא (מימין) מפרצת באבי העורקים של הבטן. נתוני אולטראסאונד ממישור קורונלי מוצגים וראש החיה נמצא לכיוון החלק העליון של המסך. המפרצת התרחבה שמאלה והנפח וקוטר בוני העורקים המקסימלי גדולים במיוחד מאשר לפני ההתרחבות.

איור 4: תמונת דופלר צבעונית של בורה העורקים על-עורית בריאה. ראש העכבר הוא משמאל, הזנב הוא ימינה, והחיה ממוקמת על-גבית. האותות האק"ג (ירוק) והנשימה (צהוב) של העכבר מוצגים מתחת לתמונה. קנה המידה משמאל לכמת את מהירות זרימת הדם לפי צבע. זרימה אדומה היא לכיוון המתמר בעוד הזרימה הכחולה היא הרחק המתמר. קנה המידה מימין מייצג את העומק במ"מ.

איור 5: תמונת גל פעמו (PW) של בורה העורקים על-שופרנאל בריא. הסמן הצהוב ממוקם במקביל לקירות כלי השיט במרכז העורקים. מצב דופלר צבע עוזר למשתמש להחליט היכן הוא קולט אות חזק. צורות גלי המהירות מוצגות מתחת לתמונה. קנה המידה מימין לפסגות הוא מהירות זרימת הדם במ"מ/ש'. הפסגות החדות מייצגות את זרימת העורקים.

לאחרונה שפותחו מתמרים אולטרסאונד בתדר גבוה מתאימים היטב לדמיין מבנים קטנים לעומק של עד 3 ס"מ. כאן הרבגוניות של מערכת אולטרסאונד בעלי חיים קטנה הודגמה לרכוש בנתוני הדמיה של הדינמיקה של ביש"ש העכבר. טכניקה זו דורשת תרגול והכרה בקשיים נפוצים, כגון צללי בטן ויישור סריקת דופלר. למרות מגבלות אלה, זוהי טכניקה רבת עוצמה ורב-תכליתית להשגת נתוני הדמיה לא פולשניים במהירות. חשוב לציין, טכניקה זו משאילה את עצמה היטב להדמיה סדרתית של אותה חיה למחקרים אורכיים של התקדמות המחלה או הטיפול.

אולטרסאונד בתדר גבוה בעלי חיים קטן ניתן להשתמש במגוון רחב של יישומים לב וכלי דם. יישומי כלי דם כוללים הקרנה למחלות בוני העורקים (כגון מפרצות בוני העורקים וריצוצים), זיהוי פלאק תרמית ומדידת זרימת הדם בחולים עם מחלת עורקים היקפית. עורקי הראש, עורקי הכסל, ואת הווריד הנפיח נחות, ניתן לדמיין בקלות עם אולטרסאונד. הדמיית לב היא גם יישום מרכזי של טכניקה זו והוא משמש כדי להיות מסוגל לדמיין את אטריה ואת החדרים של עכברים או לבבות חולדה. הדמיית אולטרסאונד לב יכול לתת למשתמש הרבה מידע על הלב כולל ממדים אנטומיים, התכווצות, נוקשות, פלט לב, דפוסי זרימה, תפקוד שסתום, ו / או היווצרות פקקת, אם להזכיר כמה. אולטראסאונד עשוי לשמש גם להדמיית מערכת הרבייה (כגון הרחם וצוואר הרחם) או על שלפוחית השתן. הדמיית מערכת הרבייה תהיה שימושית להסתכל על המבנים של ולקבל ממדים עבור הרחם, צוואר הרחם, ו /או הנרתיק. גורים יכולים גם להיות דמיינו ונמדדים בעכבר או בחולדה בהריון. בשל ההתקדמות בטכנולוגיית מתמר וחידושים בטכנולוגיית אולטרסאונד, יישומים אלה עובדים היטב בבעלי חיים קטנים וייתכן שיש להם גם ישימות להדמיה אנושית שטחית.