小动物超声检测系统

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  该系统为富士公司生产型号为VEVO3100的超声设备,主要由高频宽带电子线阵探头和高频数字信号处理系统所构成。采用超高频超声晶体换能器(晶体阵列内包含多达256个精密切割晶体换能器),最高扫描频率70MHz(最低9MHz),最高影像分辨率为30微米,能够提供高达1000frame/s撷取速度,从而能清晰显示大、小鼠的微小解剖结构(包括胚胎鼠和成年鼠的心脏和血管),实时连续显示动物心动周期内心脏各部位的形态学改变。

  该系统由计算机进行操控。整个系统,包括分辨率,穿透深度,动物操作以及影像的摄取、标示、储存、实时和离线分析等,均是为小动物实验而特别进行优化设计,以大、小鼠为主要观察对象,具有无创性、实时、连续进行小动物活体结构及功能观察、具有精确测量及细微构造分析的特点,可实现心脏、血管、腹部脏器、肿瘤、胚胎的实时观察、量化与评价分析,并提供二维平面影像信息的数据。

  系统整合气体麻醉装置及温控、生理监控设备。动物载台不但可实现温控,维持实验动物生理状况,还可同时监测心跳、呼吸以及体温,并实时显示于屏幕中与实验数据同时输出。

  采集的图像转送到离线工作站,进行离线测量,计算及分析。分析系统按动物实验要求进行设计,充分考虑动物实验的具体需要,数据库管理按研究项目管理,在一个研究项目下可以按动物的批次,动物编号等进行数据库分类和检索。所有的测量及计算结果均可以按研究项目输出到EXCEL表格中,方便进行统计,计算,存档和比较,大大提高了工作效率。

  应用范围

  常见检测指标包括:左心室收缩功能、左心室舒张功能、血管阻力指数、血管搏动指数、肝肾比、右心室每博输出量、右心室心输出量、血管平均流速,血管最高流速、脉搏波传播速度、灌注率、灌注量、达峰时间等。 

  1.  B-Mode

  B-Mode,俗称B超,主要用于结构性的影像观察,提供实时的影像讯号。

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图1:左心室胸骨旁长轴B-Mode。

  2.M-Mode

  运动模式(M-Mode)利用B Mode影像,针对某一扫描线进行该区域随时间变化的量化分析。可应用于心脏或血管管壁运动分析研究。

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图2:左心室胸骨旁短轴M-Mode。

  3.Color Doppler Mode

  彩色多普勒模式(Color Doppler Mode),俗称彩超,进行具有方向性的血流信号探测,提供二维血管分布之图像,辅以血流方向的侦测,及血流速度的粗估。

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图3:四腔心二尖瓣血流Color Doppler Mode,红色代表朝向探头方向的血流。

  4.Pulse-wave Doppler Mode

  脉冲多普勒模式(Pulse-wave Doppler Mode),以波谱的形式对血流信号进行探测,提供血液的精确流速和方向。

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图4:四腔心二尖瓣血流Pulse-wave Doppler Mode。

  5.Tissue Doppler Mode

  组织多普勒模式(Tissue Doppler Mode)是将多普勒频移原理应用于心肌组织,从而获得关于心肌组织运动速度、方向、时间等方面的信息,以便更直观的来分析心脏功能。

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图5:组织多普勒可显示二尖瓣环的速度变化;测量E’和 A’速度可以用于舒张功能评价的计算,如 E/E’。

  6.4D Mode

  四维模式( 4D Mode),3D成像提供体积信息,心电监控(ECG)提供时间信息,EKV负责将体积与时间信息整合。可以在不对称心脏形状或运动做任何假设的情况下,获得一个实时动态的立体影像,用于心脏功能的分析。

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图6.正常小鼠心脏四维模式(4D Mode)