Išsamus echogeninių adatų antgalių akustinės vizualizacijos principo paaiškinimas

Kertinio akmens efektas ir mikroburbuliukų sklaidos mechanizmas

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

Kodėl ultragarsu „dingsta“ paprastos nerūdijančio plieno adatos? Tai prasideda nuo akustinės varžos ir veidrodinio atspindžio. Tarp žmogaus minkštųjų audinių ir metalo yra didžiulis akustinės varžos skirtumas; teoriškai metalas turėtų pasirodyti labai "ryškus". Tačiau lygus cilindrinisadatapaviršius veikia kaip išgaubtas veidrodis,{0}}kai ultragarso spindulys (dažniausiai krentantis statmenai odai) sudaro nedidelį kampą su adatos ašimi (pvz., 15–30 laipsnių į -iš-plokštumos punkciją), atspindžio banga nukrypsta nuo zondo priėmimo sektoriaus, o ekranas yra tuščias. Tai žinoma kaip „Spekuliarinio atspindžio gedimas“.

Echogeninių adatų sprendimas yra paversti veidrodinį atspindį difuzine sklaida. Yra du pagrindiniai įgyvendinimo būdai:

① Geometrinės mikrostruktūros modifikavimas (mikro{0}}graviravimas / įdubimas / kampinio akmens efektas)

Gamintojai naudoja nanosekundžių lazerius arba precizinį cheminį ėsdinimą, kad apdorotų tūkstančius mikronų- mastelio duobių, griovelių arba 90 laipsnių vidinių kampų (Cornerstone / Corner Cube matricos) adatos paviršiuje. Kai ultragarsas patenka į šiuos stačiojo kampo griovelius, jis patiria du stačiakampius atspindžius, kurie atlenkia energiją išilgai pradinio kelio į zondą (arba šalia jo)-tai yra „kampinio akmens efektas“, panašus į eismą atspindinčių katės akių principą. Korinio mikro{6}}tinklelio matricos gali išlaikyti nuolatinį stiprų aidą ±40 laipsnių kritimo kampo diapazone, todėl tai yra pagrindinis sprendimas aukštos-galybės nervų bloko adatoms. Šis apdorojimas nekeičia išorinio adatos skersmens ir nekelia pavojaus, kad gali atsiskirti danga, tačiau reikia didelių investicijų į įrangą, o didžiausias apdorojimo sunkumas adatos nuožulniojo galiuko srityje.

② Polimerinė danga, kurioje yra mikroburbuliukų (echogeninė polimerinė danga)

Medicininiai poliuretano / siloksano polimerai sumaišomi su uždarais mikroburbulais (oru arba inertinėmis dujomis) arba legiruojami didelės varžos dalelėmis, pvz., cinko oksidu / titano dioksidu, tada padengiami adatos korpusu panardinimo ir džiovinimo būdu. Patekus į audinį, tarp audinių skysčio ir dangos susidaro daugybė mažų akustinės varžos sąsajų; mikroburbuliukai veikia kaip stiprūs sklaidos šaltiniai, todėl visas adatos kotas ryškiai šviečia skenavimo plokštumoje. Cook Medical EchoTip® serijoje naudojama ši technologija. Jo pranašumas yra viso ilgio aprėptis, net virš biopsijos įpjovų, su ypač matoma vizualizacija; trūkumas yra tas, kad pakartotinis valymas, dezinfekavimas alkoholiu arba sterilizavimas aukštoje temperatūroje{6}}gali pažeisti burbulų sluoksnį, o kai kurie produktai yra skirti tik vienkartiniam naudojimui.

③ Smėliavimas / Anodavimo šiurkštinimas

Korundo oro srauto smūgio naudojimas siekiant sudaryti sub{0}}mikronų-lygio netolygumus-mažiausios kainos variantas, tačiau aido intensyvumas labai skiriasi priklausomai nuo kampo, o giluminio-audinio vizualizacija yra silpnesnė nei pirmieji du metodai, dažniausiai naudojami pradinio-lygio gaminiuose.

Kiti veiksniai, darantys įtaką vizualizacijos kokybei, yra šie: ultragarso dažnis (aukšto{0}}dažnio linijinės matricos zondai užtikrina gerą paviršinių nervų blokų vizualizaciją; žemo dažnio išgaubtos matricos tinka giliems organams, bet mažesnės skiriamosios gebos), stiprinimo nustatymai (per didelis stiprinimas paskandina adatos šešėlį triukšme; lengviau identifikuoti adatos galiuką ir tinkamai sumažinus adatos galiuką. (-plokštumoje leidžia sekti visą veleną, o iš-iš-plokštumos rodomas tik galiuko taškas, todėl antgalį būtina sustiprinti).

Naujausi tyrimai taip pat bandė integruoti pjezoelektrinius jutiklius arba impedanso jutiklį adatos antgalyje, kad būtų galima žymėti aktyvią padėtį, tačiau tai dar nebuvo komercializuota. Apskritai supratimas apie dvi pagrindines „mikrostruktūros difuzinio sklaidos ir dangos burbuliukų sklaidos“ mokyklas padeda klinikinei atrankai pagal scenarijų-paviršinius nervų blokus teikti pirmenybę išgraviruotiems tipams (tvarūs, aiškūs galiukai), o gilios biopsijos ir drenažas linkę į padengtus tipus (viso{3}}ilgio matomumo ryškumas).