복부 대동맥의 고주파 초음파 영상

초음파는 일반적인 임상 이미징 양식입니다. 초음파의 기본 원칙은 음향 파의 전파, 조직과의 상호 작용 및 반사 및 산란 된 파도기록 (즉, 에코)을 포함합니다. 최근에 개발 된 고주파 트랜스듀서는 약 13-70 MHz 사이의 음향 파를 방출 할 수 있습니다. 예를 들어 22~55MHz 사이의 주파수 범위를 가진 트랜스듀서는 40MHz의 중심 주파수를 갖는다. 이 범위는 초음파 빔 방향으로 50 μm의 순서에 대한 공간 해상도를 가능하게하여 밀리미터 척도의 이미징 구조에 적합합니다. 스캔을 위해 트랜스듀서가 먼저 어쿠스틱 웨이브 빔을 방출합니다. 이러한 파도 중 일부는 서로 다른 음향 임피던스를 가진 두 조직 사이의 경계와 충돌할 때 트랜스듀서에 다시 반영됩니다. 웨이브의 이동 시간(즉, 방출과 감지 사이의 시간)은 이미지의 개별 수평 선을 결정하는 데 사용됩니다. 음향 파의 산란, 즉 파장보다 훨씬 작은 구조와 상호 작용할 때 여러 방향으로 파도의 편향이 대부분의 초음파 이미지 정보를 담당합니다. 이 음향 파 산란의 일부는 트랜스듀서에 의해 기록되어 초음파 이미지 내에서 미세한 세부 사항을 제공합니다. 고주파 음향파는 조직에서 음이 더 많이 감쇠되어 심도 침투가 낮습니다. 이러한 이유로 고주파 트랜스듀서는 최대 15-30mm깊이까지 이미징에만 실용적입니다. 혈관 화상 진찰에서, 초음파 화상 대비는 혈관 벽을 따라 나타납니다. 적혈구와 혈소판은 또한 혈액 내의 반점 대비를 제공합니다. 속도(cm/s v)는 도플러 효과의 원리에 따라 측정할 수 있습니다.

v = c × δF / (2 × F_o × 코스피)

여기서 c = 조직의 소리 속도 (154cm /s); ΔF = 도플러 시프트 주파수(1/s); F_o = 전송 주파수 (1/s); 및 θ = 초음파 빔과 혈류 방향 사이의 각도. 혈관의 도플러 이미징은 건강하고 병들게 된 상태에서 혈류 역학을 평가하는 데 사용됩니다.

이 절차는 복부 대오르자의 해부학적 및 기능적 화상 진찰을 허용했습니다. B 모드, M 모드 및 도플러 초음파에 의해 짧은 축 및 긴 축에서 실시간 이미지를 획득하는 데는 적어도 30 분이 걸리므로 마취 된 동물의 주의 깊은 모니터링이 필요합니다. 일부 데이터는 2차원 B 모드 스캔(도 1)과 같은 즉석에서 쉽게 분석됩니다. 이러한 데이터는 대동맥 직경 또는 단면 면적 측정을 제공할 수 있습니다. 3차원 B모드(도 2), M-모드(도 3), 컬러 도플러(도4), PW 도플러 이미지(도 5)와 같은 다른 데이터는 대동맥 부피, 둘레 순환균주 및 혈류 속도를 결정하기 위해 오프라인으로 분석된다. 이러한 데이터 세트는 함께 3차원 형태뿐만 아니라 복부 대어장의 혈역학 및 맥동성에 대한 정량적 및 질적 정보를 제공합니다.

그림 1: 마우스에서 대동맥류를 해부합니다. 체강 동맥과 우수한 장간 동맥은 선박의 상단에서 분기 볼 수 있습니다. 마우스의 심전도 신호(녹색 선)와 호흡 신호(노란색 선)가 이미지 아래에 표시됩니다.

그림 2: 건강한 마우스로 수레날 대어의 동작 모드(M-모드) 추적. B 모드 정찰 이미지는 전방 방향으로 획득되는 1차원 M 모드 데이터 위에 표시됩니다. M 모드 데이터는 특히 전방 벽에서 맥동 모션을 보여줍니다. 이것은 선박 균주의 측정이 정상일 것이라는 점을 시사합니다.

그림 3: 마우스 수퍼레날 대동맥(왼쪽)이 있고(오른쪽) 해부복부 대동맥류의 볼륨 렌더링(시안 메쉬). 관상 비행기의 초음파 데이터가 표시되고 동물의 머리가 화면 의 상단을 향하고 있습니다. 동맥류는 왼쪽으로 확장되었으며 부피 및 최대 대동맥 직경은 확장 이전보다 특히 큽합니다.

그림 4: 건강한 수플레아날 대어장의 컬러 도플러 이미지. 마우스의 머리는 왼쪽에, 꼬리는 오른쪽에, 동물은 supine위치된다. 마우스의 EKG(녹색) 및 호흡기(노란색) 신호는 이미지 아래에 표시됩니다. 왼쪽의 축척은 혈액 흐름의 속도를 색상별로 정량화합니다. 빨간색 흐름은 트랜스듀서쪽으로, 파란색 흐름은 트랜스듀서에서 멀리 떨어져 있습니다. 오른쪽의 축척은 mm의 깊이를 나타냅니다.

그림 5: 건강한 수플레인 대어의 펄스 웨이브(PW) 이미지. 노란색 커서는 대오르타 중앙의 혈관 벽에 평행하게 배치됩니다. 색상 도플러 모드는 사용자가 강력한 신호를 선택할 위치를 결정하는 데 도움이 됩니다. 속도 파 형태는 이미지 아래에 표시됩니다. 봉우리 오른쪽에 있는 규모는 mm/s의 혈류 속도입니다. 날카로운 피크는 동맥 흐름을 나타냅니다.

최근에 개발 된 고주파 초음파 트랜스듀서는 최대 3cm깊이의 작은 구조를 시각화하는 데 적합합니다. 여기서 작은 동물 초음파 시스템의 다재다능함은 마우스 대오르트의 역학의 생체 내 이미징 데이터를 획득하는 것이 입증되었다. 이 기술은 복부 그림자 및 Doppler 검사 정렬과 같은 일반적인 어려움의 연습 그리고 인식이 필요합니다. 이러한 제한에도 불구하고 비침습적 이미징 데이터를 신속하게 얻기위한 강력하고 다재 다능한 기술입니다. 중요한 것은, 이 기술은 질병 진행 또는 처리의 종방향 연구를 위한 동일 동물의 연쇄 화상 진찰에 잘 빌려준다.

작은 동물 고주파 초음파는 다양한 심혈관 응용 분야에서 사용될 수 있습니다. 혈관 응용 프로그램은 대동맥 질환 (대동맥류 및 해부와 같은) 선별, 죽상 경화성 플라크 검출, 말초 동맥 질환 환자의 혈류 측정을 포함한다. 경동맥, 일강 동맥 및 열등한 베나 카바는 초음파로 쉽게 이미지화 할 수 있습니다. 심장 화상 진찰은 또한 이 기술의 중요한 응용이고 마우스 또는 쥐 심혼의 심실및 심실을 시각화할 수 있는 이용됩니다. 심장 초음파 이미징은 해부학 적 치수, 수축도, 강성, 심장 출력, 흐름 패턴, 밸브 기능 및 /또는 혈전 형성을 포함하여 심장에 대한 많은 정보를 사용자에게 줄 수 있습니다. 초음파는 또한 생식 계통 화상 진찰 (자궁 과 자궁 경부와 같은) 또는 방광에 사용될 수 있습니다. 생식 시스템 이미징은 자궁, 자궁 경부 및 / 또는 질의 구조를보고 크기를 얻는 데 유용할 것입니다. 새끼는 또한 임신한 마우스 또는 쥐에서 시각화하고 측정될 수 있었습니다. 트랜스듀서 기술의 발전과 초음파 기술의 혁신으로 인해 이러한 응용 분야는 작은 동물에서 잘 작동하며 피상적 인 인간 이미징에 적용 할 수도 있습니다.