Ehogeensete nõelaotste akustilise visualiseerimise põhimõtte üksikasjalik seletus

Nurgakiviefekt ja mikromullide hajumise mehhanism

https://www.nature.com/articles/s41598-024-72620-8

Miks tavalised roostevabast terasest nõelad ultraheli all "kaovad"? See algab akustilise impedantsi ja peegeldumisega. Inimese pehmete kudede ja metalli vahel on tohutu akustilise impedantsi erinevus; teoreetiliselt peaks metall olema väga "särav". Samas sile silindrilinenõelpind toimib nagu kumer peegel,{0}}kui ultrahelikiir (tavaliselt nahaga risti langev) moodustab nõela teljega väikese nurga (nt 15–30 kraadi tasapinnalisest punktsioonist väljapoole-), peegelduslaine kaldub sondi vastuvõtusektorist kõrvale ja ekraan läheb nulli vastuvõtva sektori lähedale. Seda tuntakse kui "spekulaarse peegelduse ebaõnnestumist".

Ehogeensete nõelte lahendusviis on muuta peegeldus hajusaks hajumiseks. On kaks peamist rakendusviisi:

① Geomeetrilise mikrostruktuuri muutmine (mikro-söövitus / lohutamine / nurgakiviefekt)

Tootjad kasutavad nanosekundeid lasereid või täppiskeemilist söövitamist, et töödelda nõela pinnal tuhandeid mikroni{0}}sooneid, sooni või 90-kraadiseid sisenurki (nurgakivi/nurgakuubiku massiivid). Kui ultraheli siseneb nendesse täisnurksesse-soontesse, peegeldub see kaks ortogonaalset peegeldust, mis pööravad energia tagasi piki algset rada sondini (või selle lähedale).-See on "nurgakivi efekt", mis sarnaneb liiklust peegeldavate kassisilmade põhimõttega. Kärgstruktuuriga mikro{6}}võrestiku massiivid suudavad säilitada pidevat tugevat kaja ±40-kraadise langemisnurga vahemikus, muutes need peavoolulahenduseks kõrgekvaliteediliste-närviploki nõelte jaoks. See töötlemine ei muuda nõela välisläbimõõtu ja sellega ei kaasne katte eraldumise ohtu, kuid see nõuab märkimisväärseid investeeringuid seadmetesse, kusjuures kõige suurem töötlemisraskus on nõela kaldotsa piirkonnas.

② Mikromulle sisaldav polümeerkate (echogeenne polümeerkate)

Meditsiinilised polüuretaan-/siloksaanpolümeerid segatakse suletud mikromullidega (õhk või inertgaas) või legeeritakse suure-takistusega osakestega, nagu tsinkoksiid/titaandioksiid, ning seejärel kaetakse nõela korpusele kastmis- ja kuivatamisprotsesside kaudu. Koesse sattudes moodustub koevedeliku ja katte vahel lugematu arv pisikesi akustilise impedantsi liideseid; mikromullid toimivad tugevate hajutavate allikatena, pannes kogu nõela võlli kogu skaneerimistasandil eredalt helendama. Cook Medicali EchoTip® seeria kasutab seda tehnoloogiat. Selle eeliseks on täispikk katvus isegi biopsia sälkude kohal ja väga nähtav visualiseerimine; Puuduseks on see, et korduv pühkimine, alkoholiga desinfitseerimine või kõrgel temperatuuril{6}}sterileerimine võib mullikihti kahjustada ja mõned tooted on ette nähtud ainult ühekordseks kasutamiseks.

③ Liivapritsiga töötlemine / anodeerimine karestamine

Korundi õhuvoolu mõju kasutamine sub-mikroni-taseme ebaühtluse- moodustamiseks on madalaima kuluga valik, kuid kaja intensiivsus varieerub suuresti sõltuvalt nurgast ja sügava-koe visualiseerimine on nõrgem kui kahel esimesel meetodil, mida kasutatakse enamasti algtaseme-taseme toodetes.

Muud tegurid, mis mõjutavad visualiseerimise kvaliteeti, on järgmised: ultraheli sagedus (kõrge sagedusega lineaarmassiivi sondid annavad hea visualiseerimise pindmiste närviplokkide jaoks; madala sagedusega kumerad massiivid sobivad sügavale elunditele, kuid madalama eraldusvõimega), võimenduse sätted (liiga suur võimendus uputab nõela varju mürasse; nõelaotsa õige vähendamine muudab võimenduse tuvastamiseks lihtsamaks). (tasand -tasand võimaldab jälgida kogu võlli, väljaspool-tasapinda- näitab ainult tipupunkt, seega on otsaku tugevdamine hädavajalik).

Hiljutised uuringud on samuti püüdnud integreerida piesoelektrilisi andureid või impedantsi tuvastamist nõela otsas aktiivse positsiooni märgistamiseks, kuid seda pole veel laialdaselt turustatud. Üldiselt aitab kahe peamise koolkonna „mikrostruktuuri difuusne hajumine vs kattemullide hajumine” mõistmine kliinilist valikut stsenaariumi-põhiselt pindmistest närviplokkidest eelistada söövitatud tüüpe (vastupidavad, selged otsad), samas kui sügavad biopsiad ja drenaaž kalduvad kaetud tüüpide poole (täielik{3}}nähtavus, ebapiisav heledus).