Głowice do aparatu USG typu IQ Probes
Głowice do urządzenia, jakim jest aparat usg są podstawowym komponentem w łańcuchu przetwarzania sygnałów który prowadzi do uzyskania ostatecznego obrazu generowanego przez ultrasonograf. Co prawda wiele wysiłku wkłada się w optymalizację konwertowania obrazu, algorytmy postprocessingu i wysublimowane technologie redukcji szumów, ale pomimo tego to wciąż głowice pozostają pierwszymi skanerami i głównymi łącznikami pomiędzy pacjentem a operatorem aparatu usg.
Głowice ultrasonograficzne. Pierwszy element łańcucha
Projekt głowic ultrasonograficznych, materiały i technologie ich produkcji są fundamentalnymi determinantami jakości systemów ultrasonograficznych. Dzięki innowacyjności, głowice ultrasonograficzne o złotym standardzie – iQProbes stają się najnowszą technologią firmy ESAOTE.
Aktywne materiały kompozytowe matrycy
Materiały z odpowiednią domieszką piezoelektryków są stosowane w celu uzyskania wysokiej skuteczności konwertowania zarówno w odniesieniu do przesyłania jak i odbioru. Wprowadzenie Aktywnych matryc w materiałach kompozytowych stanowi wielki przełom dla polepszenia efektywności przesyłania której celem jest:
- Redukcja wysokoelektrycznej impedancji,
- eliminacja problemów jakie występują pomiędzy czołem głowicy a transduktorem USG wraz z ich konsekwencjami jakimi są utrata mocy transmisyjnej,
- zminimalizowanie ekstremalnie wysokiej akustycznej impedancji materiału PZT (20 razy większej niż ta powodowana przez tkankę ludzką)
- poprawienie propagacji fali ultrasonograficznej materiału PZT poprzez tkanki.
Aktywny materiał kompozytowy wykonany jest z PZT oraz żywicy. Jest to skonsolidowany blok który jako całość zapewnia mniejszą impedancję akustyczną oraz zwiększenie propagacji sygnału. To ostatnie dostarcza ekstremalnie wysokiej jakości która z kolei skutkuje niezrównaną wrażliwością dzięki niezwykle szerokim pulsom (więcej niż 100% szerokopasmowości -6 dB).
Wielokrotne warstwy adaptacyjne
W celu zapewnienia coraz większej poprawy akustycznej impedancji, technologia iQProbe zaadoptowała projekt wielorazowych warstw adaptacyjnych. Te wielokrotnie dopasowane (bardzo cienkie) warstwy umieszczone są pomiędzy aktywnymi matrycami w materiałach kompozytowych dzięki czemu tkanki pacjenta mają inny stopień akustycznej impedancji wraz ze zmniejszającą się wartością w elementach matryc kompozytowych. Technologia wielokrotnych warstw adaptacyjnych wzmacnia docelowe osiągnięcia poprzez dalsze ulepszenie czułości opartej na niezwykle czystym sygnale pulsacyjnym.
Płat promieniowania
Technologia głowic do aparatu usg iQProbe jest wspierana przez wyspecjalizowane wyposażenie do cięcia siatki (zlokalizowane we Florencji we Włoszech) zdolne do działania z niesamowitą precyzją i tolerancją (2 mikrony) aby zapewnić większą redukcję rozmiaru adaptując ją do istotnego rozmiaru obszarów międzyprzestrzennych między elementami. Aby zapewnić niezbędne akustyczne odłączenie, obecnie dostępne technologie produkcji pozostawiają obszary międzyprzestrzenne puste, zakładając w ten sposób, że pozostają one wolne jakichkolwiek niepożądanych elementów. Technologia iQProbe wprowadza w proces produkcji materiał wypełniający strukturę [Structure Filling Material] który zapewnia większą stabilność struktury szeregowej, maksymalizując w ten sposób poziom oddzielenia pomiędzy strukturami szeregowymi.
Te dwa zdjęcia wyraźnie pokazują rezultaty jakie wywołuje ta technologia oraz efekt jaki został osiągnięty w ciągu źródła promieniowania pojedynczego elementu poprzez użycie konwencjonalnej i najnowszej technologii produkcji.
Właściwie aktywowane w ciągu łańcucha transmisyjnego źródło promieniowania jest kluczowe dla skupienia wiązki a w konsekwencji dla stworzenia doskonałego obrazu, koloru, Dopplera spektralnego oraz wrażliwości CEUS.
Soczewki geometryczne Bi-Con
Projekt transduktora odgrywa kluczową rolę we wspierania procesu skupiania wiązki. Do tej pory powszechnie używane były materiały „konwertujące kształt” [converse shape effect materials]. W oparciu o ostatnie badania prowadzone przez dział badań i rozwoju firmy ESAOTE, wprowadzono innowacyjny design używając więcej niż pojedynczej soczewki które oddziałują ze sobą wzajemnie. Ten pomysł reprezentuje innowacyjne rozwiązanie które zapewnia niezwykle skupioną wiązkę w całości pola skanowania.
Materiał użyty do produkcji soczewki geometrycznej jest decydujący dla skuteczności transduktora i stopnia jego częstotliwości. Użycie konwencjonalnych materiałów może być obarczone wysokim współczynnikiem absorpcji, co zagraża osiągnięciu wysokiej częstotliwości oraz rozdzielczości w przypadku badań naczyniowych.
Aby zapewnić wysoką homogeniczną czułość na całej szerokości transduktora, technologia iQProbe używa w procesie produkcji soczewek geometrycznych jedynie materiałów o niezwykle niskim współczynniki absorpcji.
CEUS (Contrast Enhanced Ultrasound [ultrasonografia wzmocniona kontrastem]) jest bardzo istotnym dodatkowym narzędziem w rękach lekarzy, które wspiera ich diagnostyczną pewność oraz poprawia jakość opieki nad pacjentem. Oświetlenie wiązki oraz bardzo szerokie pasmo są kluczowymi elementami dla jak najlepszej insonacji ultrasonografii z użyciem pęcherzyków środka kontrastowego co skutkuje niezwykłym rozróżnieniem ich istotnych sygnałów poprzez początkowe algorytmy CnTI.
Przeprowadzenie badania w głębokich strukturach jamy brzusznej może stanowić dość duży problem zwłaszcza w przypadku tzw. „trudnych pacjentów”. Technologia iQProbe oferuje połączenie kluczowych czynników które wzmacniają obrazowanie „głębokich obszarów u trudnych pacjentów” w oparciu o wysoko adaptacyjną impedancję oraz szerokie pasmo. To pozwala na wykonanie prawidłowego badania z użyciem fundamentalnych i harmonicznych częstotliwości poprzez specjalne algorytmy obrazowania.
Wkład jaki niesie ze sobą technologia iQProbe w wykrywaniu przepływów w tętnicy wieńcowej jest głównie wynikiem użycia materiałów kompozytowych oraz wielokrotnych warstw adaptacyjnych. Technologia iQProbe zapewnia wzmocnienie zarówno Dopplera kolorowego jak i spektralnego dla szybkiej łatwej diagnozy, jak również precyzyjnych obliczeń ilościowych i prędkości przepływu.
CW Doppler (Doppler fali ciągłej) jest fundamentalny dla wykrycia i dokonania pomiarów przepływów o dużej prędkości. Proces wytwarzania iQProbe oferuje wiarygodne zapewnienie maksymalizacji efektu oddzielenia elementów sektorowych i oferuje niezwykle skupioną wiązkę by zapewnić najlepsze obrazowanie w Dopplerze spektralnym oraz jak najwyższą czułość na przepływ.
Posiadanie dostatecznie szerokiego transduktora jest bardzo istotne dla właściwej analizy sygnału częstotliwości radiowej. Technologia iQProbe dzięki aktywnym matrycom i technologii wielokrotnych warstw zapewnia poszerzoną szerokopasmowość, większą niż 100% .
Po zastosowaniu kompresji mechanicznej lub wibracji, niektóre tkanki mogą deformować się mniej niż inne. Różnica w odpowiedzi tkanek jest wykryta i wyświetlona podczas obrazowania w czasie rzeczywistym poprzez algorytmy działające w elastografii używające różnych form graficznej reprezentacji. Technologia iQProbe (wraz z jej aktywnymi matrycami kompozytowymi) oferuje niezwykłą czułość pokrywające najszersze spektrum częstotliwości połączone z właściwościami elastycznymi tkanek.
Charakterystyka (częstotliwość, rozmiar, format itp.) transduktorów używanych do wykonywania badań powierzchownych różni się bardzo od tych które używane są w badaniach struktur położonych głęboko. Dzięki większemu spektrum częstotliwości, istnieje możliwość polepszenia rozdzielczości osiowej, podczas gdy konkretne zarządzanie oświetleniem wiązki jest wymagane w przypadkach krótkiego pola widzenia. Technologia iQProbe stosowana w głowicach liniowych zapewnia bardzo dobre wyniki dzięki swojej szeregowej charakterystyce, elektronicznym skupieniu wiązki i geometrycznych soczewkach Bi-Con.
Nowoczesne metody ultrasonografii wykorzystywanej w położnictwie nastawione są na uzyskanie wyjątkowo wczesnej możliwości diagnozy podczas skanów wykonywanych w pierwszym trymestrze ciąży. Poprzez połączenie zarówno penetracji jak i rozdzielczości obrazowania, technologia iQProbe oferuje dużo większą szerokopasmowość w porównaniu do tradycyjnych głowic liniowych i sektorowych. Dzięki tym cechom technologicznym (aktywne matryce materiałów kompozytowych, wielokrotne warstwy itp.) ta platforma jest zdolna do skupienia się na obrazowaniu wykraczającym poza normalne widzenie w celu odkrycia nowych klinicznych informacji nawet milimetr po milimetrze.
Transduktory często są przedmiotem przegrzewania się z uwagi na wysoką transmisję mocy wymaganej do obrazowania struktur dalekich lub w przypadku zastosowania ich u „trudnych pacjentów”. Przegrzanie często pojawia się również w przypadku obrazowania powierzchniowego gdzie im wyższy stopień wskaźnika PRF tym bardziej moc transmisyjna jest używana częściej w o wiele krótszym czasie. Dzięki technologii maksymalizacji efektywności grzania się sektorów, iQProbes są w stanie zaoferować niezwykłe korzyści płynące z otrzymania zarówno optymalnych rezultatów obrazowania oraz przedłużyć okres żywotności głowicy.
Wysokoczęstotliwościowe głowice wolumetryczne są najnowszą technologią naszych czasów. Głowice iOProbes oferują niesamowitą charakterystykę zarówno ich technologii jak i wolumetryczny design, wyposażając operatora w szybkie i łatwe narzędzie do badania objętości, kilka nowych formatów obrazowania oraz pakiety pomiarowe.
Ergonomiczna innowacja: praca z naturalnym dostosowaniem
Jesteśmy świadomi wszystkich kwestii zdrowotnych związanych z głowicami i użytkownikami aparatów USG i wierzymy, że nowy projekt głowic jest w stanie te kwestie rozwiązać.
W naszych badaniach znaleźliśmy dane które potwierdzają nasze stanowisko dotyczące konieczności zmiany sposobu chwytania głowic usg. Jedno z takich badań zostało przeprowadzone na Uniwersytecie Wisconsin-Madison począwszy od 8 grudnia 2004. Wyjaśniło ono problem prawidłowego chwytania, kwestie zdrowotne związane z tradycyjnym chwytaniem głowicy jak długopisu i jakie działania powinny zostać podjęte by temu zapobiec.
Jednym z najbardziej interesujących faktów jest to, że badania podkreśliły ryzyko zawodowe związane z używaniem głowic. „Około 80% użytkowników aparatów USG zgłasza różnego typu problemy związane z układem kostno-mięśniowych dłoni i nadgarstka, a także szyi i pleców z uwagi na użytkowanie w pracy głowicy oraz niektóre problemy kończyn używanych do wykonania badania pacjenta”.
Badania pokazały również że poza personalnymi problemami zdrowotnymi lekarzy, kwestie zdrowotne związane z użytkowaniem głowic dotykają również szpitale jako takie i wpływają na opiekę nad pacjentem.
„Wielu pracowników zgłaszało zranienia twierdząc jednocześnie, że musieli wykorzystywać swój czas urlopowy czy przebywać na zwolnieniach lekarskich oraz korzystać z różnego rodzaju rekompensat z uwagi na czas stracony w związku z uszczerbkiem na zdrowiu. Koszty przebywania pracowników na zwolnieniach lekarskich oraz koszty rekompensat dla pracowników w 13 miejscach gdzie wykonuje się badania USG osiągnęły poziom 180,000 $ z uwagi na zranienia do których doszło w latach 2001-2002 […]”.
Ostatecznie, jasny przekaz badań wyraźnie wskazywał co musi się zmienić w sposobie trzymania głowic przez operatorów. „Podczas gdy producenci w głównej mierze skupiają się na ergonomicznych modyfikacjach aparatu USG jako takiego, klienci liczą również na dokonanie zmian w projekcie głowic, które pozwolą im na możliwość prawidłowego uchwytu głowicy. Design głowicy musi dokładnie wskazywać sposób chwytania i przesuwania głowicy w związku z jej używaniem przez operatorów. Projekt głowicy powinien zmniejszać nacisk jaki operatorzy wkładają w chwytanie głowicy i dociśnięcie jej do ciała pacjenta. Największym celem jest poprawa stanu zdrowia i bezpieczeństwa operatorów – zwłaszcza ich nadgarstków, łokci i ramion.
Obrazowanie jakiego dokonuje aparat USG w dużej mierze zależy od prawidłowego dopasowania czoła głowicy; co za tym idzie nowy wygląd głowicy powinien dawać operatorowi swobodę w poruszaniu nią. Dodatkowo, dobrze wykonane badanie to również umiejętności operatora i jego kwalifikacje jakie zdobył w pracy tak więc drastyczna zmiana całej procedury chwytania głowicy nie jest tutaj wskazana. Projekt który umożliwi długoczasową pracę z głowicą również byłby pożądany z uwagi na różny czas pracy z głowicą (od 30 minut do aż 8 godzin).
Czasami głowica do aparatu usg musi być trzymana tylko w jednym punkcie utrzymując jednocześnie stały nacisk podczas całego badania a to może być dla lekarza dość wyczerpujące. Tradycyjne badania są również wykonywane o wiele dłużej niż ma to miejsce w przypadku najnowszych technik skanowania i często lekarze pracują pod dość dużym obciążeniem.
Wierzymy, że stworzyliśmy nowy sposób trzymania głowicy poprzez stworzenie nowego wzoru jej chwytania ale respektując również tradycyjne przyzwyczajenia dzięki czemu wielu lekarzy zdoła się do niego przystosować. Jest nasza nadzieją, że pomoże to w pracy lekarzy, uczyni ją mniej bolesną i pozwoli im skupić się na pacjentach.
Appleprobe: nowa droga.
Esaote na przestrzeni lat stworzyło niezliczoną ilość głowic, za każdym razem próbując uczynić je bardziej wygodnymi i ergonomicznymi, a pomimo to niektóre drastyczne zmiany powinny być dokonane. Design głowicy musi dokładnie wskazywać sposób chwytania i przesuwania głowicy w związku z jej używaniem przez operatorów. Projekt głowicy powinien zmniejszać nacisk jaki operatorzy wkładają w chwytanie głowicy i dociśnięcie jej do ciała pacjenta. Po przejrzeniu kilku zmian jakie mogły być dokonane stało się jasne, że sposób chwytania głowicy mógłby być ponownie przeprojektowany.
Chwytanie głowicy jak długopisu było do tej pory akceptowanym sposobem trzymania głowicy chociaż powoduje to nacisk na dłoń i nadgarstek. Podjęto decyzję o znalezieniu nowego sposobu operowania głowicą w bardziej naturalny sposób. Poprzez różne badania, próby i modele nasz zespół współpracował z operatorami USG i lekarzami w celu jak najlepszego zrozumienia jaki sposób chwytania byłby dla nich najbardziej komfortowy i naturalny dla dłoni i nadgarstka oraz pozwolił na dopasowanie głowicy do przeprowadzenia badania przy użyciu aparatu USG. Podczas badań odkryto sposób chwytania wyglądem zbliżony do palmy. Jest to nowe podejście do trzymania głowicy a jednocześnie bardzo intuicyjne.
Uchwyt przypominający palmę osiąga się poprzez trzymanie końca przewodu pomiędzy palcem wskazującym a środkowym i nakrycie głowicy jak palmy. Pozwala to użytkownikowi na przesuwanie palców i nadgarstka podczas badania bez uszczerbku dla obrazu ultrasonograficznego. W przypadku tego nowego chwytu nacisk potrzebny do stworzenia obrazu ultrasonograficznego pochodzi z górnej części ręki i łokcia co automatycznie zmniejsza nacisk na nadgarstek. Nowe głowice pozwalają na stosowanie tego nowego chwytu tak samo jak można w stosunku do nich s tosować konwencjonalny sposób trzymania. Daje to każdemu operatorowi możliwość własnego wyboru jaki sposób jest dla niego najbardziej komfortowy.
Mając do dyspozycji dwa różne sposoby trzymania głowicy, użytkownik może zmienić jeden sposób na drugi, redukując w ten sposób ucisk spowodowany ciągłym trzymaniem głowicy w tylko jeden sposób. Uchwyt przypominający palmę oszczędza nadgarstek oraz dłoń i pozwala użytkownikowi na uniknięcie ucisku związanego z operowaniem głowicą. Wciąż kleszczowy chwyt może być bardziej komfortowy dla pewnych badań. Zmiana sposobu trzymania głowicy zwiększa możliwość wykonywania ruchów i zmniejsza czas trzymania głowicy w jednej pozycji. Doktorzy i operatorzy aparatu USG już od dłuższego czasu stosują chwyt przypominający palmę i póki co informacja zwrotna na jego temat jest jak najbardziej pozytywna. Uważają oni ten sposób za bardziej komfortowy i naturalny. Czasami coś najbardziej innowacyjnego jest jednocześnie rozwiązaniem najbardziej intuicyjnym.
Redakcja KOSMED
