초고속 도플러를 가진 혈류 영상

Jerome Baranger; Luc Mertens; Olivier Villemain

doi:10.3791/61838

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방법 논문

초고속 도플러를 가진 혈류 영상

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DOI:

10.3791/61838

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2020년 10월 14일

Jerome Baranger¹^,² , Luc Mertens¹^,² , Olivier Villemain¹^,²^,³

¹Translational Medicine Department, The Hospital for Sick Children, PGCRL Research Institute, ²The Labatt Family Heart Centre, Department of Pediatric, The Hospital for Sick Children, University of Toronto, ³Medical Biophysics Department, University of Toronto

이 논문에서

요약

이 프로토콜은 혈액 흐름을 정량화하기 위해 초고속 초음파 도플러 이미징을 적용하는 방법을 보여줍니다. 1s 긴 획득 후, 실험자는 매 픽셀마다 ≈0.3 ms(비행 의 초음파 시간에 따라)에 대한 축 속도 값을 가진 전체 시야의 영화에 액세스 할 수 있습니다.

초록

펄스 도플러 효과는 혈류를 평가하기 위해 임상 에크로그래피에 사용되는 주요 기술입니다. 기존의 집중 초음파 도플러 모드로 적용, 그것은 몇 가지 제한이 있습니다. 첫째, 혈액 흐름을 주변 이동 조직으로부터 구별하기 위해 미세 조정된 신호 필터링 작업이 필요합니다. 둘째, 연산자는 혈액 흐름을 국소화하거나 정량화하는 것 중에서 선택해야 합니다. 지난 2 년 동안 초음파 이미징은 초점을 맞추지 않은 파도를 사용하여 초고속 초음파가 출현하면서 패러다임 변화를 겪었습니다. 프레임레이트(최대 10000Hz)의 백배 증가 외에도, 이 새로운 기술은 기존의 정량화/국소화 절충안을 깨고, 시야의 완전한 혈류 매핑과 단일 픽셀 수준(50 μm 까지)의 미세 속도 측정에 대한 동시 액세스를 제공합니다. 공간 적 차원과 측두체 모두에서 이 데이터 연속성은 조직/혈액 필터링 과정을 강력하게 향상시키고, 이는 작은 혈류 속도에 대한 민감도가 증가합니다(1mm/s까지). 이 방법 논문에서는 초고속 도플러의 개념과 주요 매개 변수를 소개하는 것을 목표로합니다. 첫째, 우리는 초점을 맞춘 파도 이미징의 물리적 원리를 요약합니다. 그런 다음 도플러 신호 처리 주요 단계를 제시합니다. 특히, 우리는 중요한 조직/혈류 분리 알고리즘의 실질적인 구현과 이러한 필터링된 데이터로부터의 속도 추출에 대해 설명합니다. 이 이론적 설명은 체외 경험에 의해 보충됩니다. 흐르는 혈액 모방 유체와 운하를 포함 하는 조직 유령 연구 프로그래밍 가능한 초음파 시스템으로 이미지. 혈류 영상을 얻고 운하내의 여러 픽셀에 대한 유동 특성이 표시됩니다. 마지막으로, 생체 내 응용 프로그램의 검토가 제안됩니다, 경동맥, 신장, 갑상선, 두뇌 및 심장과 같은 몇몇 기관에 있는 예를 보여주는.

서론

초음파 화상 진찰은 임상 사례 및 연구 활동에서 가장 일반적으로 사용되는 이미징 기술 중 하나입니다. 생물학적 조직에서 초음파 파 방출의 조합과 후산 된 에코의 기록으로 해부학 적 이미지, 소위 "B 모드"의 재구성이 가능합니다. 이 방법은 일반적으로 ≈ 1540 m/s의 전파 속도로, 일반적으로 몇 센티미터에 걸쳐 초음파의 침투를 허용하는 생물학 조직과 같은 연조직 화상 진찰에 완벽하게 적응됩니다. 초음파 프로브의 중심 주파수에 따라 30 μm에서 1mm까지 해상도가있는 이미지가 얻어집니다. 더욱이, 음향소스의 움직임이 연관된 파의 물리적 특성에 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있다. 특히, 소스의 속도에 비해 파도의 주파수 이동 사이의 링크는 도플러 효과^1로설명되며, 가장 간단한 증상은 움직이는 구급차의 변화하는 사이렌 피치입니다. 초음파 화상 진찰은 움직이는 적혈구^2를관찰하기 위하여 이 물리적 효력을 오랫동안 이용하고, 일반적으로 "Doppler 화상 진찰"이라고 표기된 다양한 화상 진찰 모드를 제안합니다. 이 모드는 두뇌, 심혼, 신장 또는 말초 동맥과 같은 아주 다른 응용 프로그램 및 기관에 있는 혈액 흐름의 평가를 가능하게 합니다.

놀랍게도, 현재....