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Methodenartikel

Bewertung der Targeting-Genauigkeit in der Brennebene für eine Ultraschall-geführte hochintensivem konzentriert Ultraschall Phased-Array-System

4.6K Aufrufe

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DOI:

10.3791/59148

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6. März 2019

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Diese Studie beschreibt ein Protokoll, um die targeting-Genauigkeit in der Brennebene eines Ultraschall-geführte hochintensiven fokussierten Ultraschall phased Array Systems zu bewerten.

Zusammenfassung

Phased-Arrays werden zunehmend als hochintensiven fokussierten Ultraschall (HIFU) Wandler in den bestehenden extrakorporalen Ultraschall-geführte HIFU (USgHIFU) Systemen eingesetzt. Die HIFU-Wandler in solchen Systemen sind in der Regel kugelförmig mit einem zentralen Loch, wo eine US-Image-Sonde ist montiert und kann gedreht werden. Das Bild auf der Ebene der Behandlung kann durch die Bildsequenz erworben während der Rotation der Sonde rekonstruiert werden. Daher kann der Behandlungsplan auf die rekonstruierten Bilder erfolgen. Für die Beurteilung der targeting-Genauigkeit in der Brennebene solcher Systeme, das Protokoll einer Methode ein Rind mit wird Muskel- und Marker eingebettet Phantom beschrieben. Im Phantom dienen vier feste Kugeln an den Ecken eines quadratischen Harz-Modells als Verweissymbole in das rekonstruierte Bild. Das Ziel sollte verschoben werden, so dass das Zentrum und die Mitte des quadratischen Modells entsprechend ihrer relativen Positionen in das rekonstruierte Bild übereinstimmen können. Schweine-Muskel mit einer Dicke von ca. 30 mm wird über das Phantom zu imitieren den Strahlengang im klinischen Umfeld platziert. Nach Beschallung die Behandlung Flugzeug im Phantom wird gescannt und die Begrenzung der damit verbundenen Läsion ist das gescannte Bild entnommen. Die targeting-Genauigkeit kann durch Messen des Abstands zwischen den Zentren der Ziel- und Läsion sowie drei abgeleitete Parameter ausgewertet werden. Diese Methode kann nicht nur die targeting-Genauigkeit des Ziels bestehend aus mehrere Schwerpunkte stellen, anstatt eine einzelne Brennfleck in eine klinisch relevante Strahlengang des USgHIFU-phased-Array-System bewerten, aber es kann auch verwendet werden, in die präklinische Evaluierung oder regelmäßige Wartung der USgHIFU Systeme mit phased Array oder selbst konzentriert HIFU-Wandler konfiguriert.

Einleitung

Die Phased-Array ist zunehmend entworfen und HIFU Systeme1,2,3,4,5,6,7ausgestattet. In USgHIFU-phased-Array-Systemen ist eine US-Image-Sonde in der Regel in der Mittelbohrung des sphärischen HIFU Wandler1,2,8montiert. Die Sonde ist drehbar für targeting und Bild Wiederaufbau im dreidimensionalen Raum9. Präzise Ausrichtung ....

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Protokoll

(1) Marker Konstruktion und Fertigung

  1. Entwerfen Sie eine quadratische Modell mit CAD-Software. Jede Seite als sticks mit Längen von 40 mm und dicken von 2 mm. Platz eine feste Kugel mit einem Durchmesser von 10 mm an jeder Ecke des quadratischen Modells eingestellt.
  2. Verwenden Sie Acrylnitril-Butadien-Styrol-lichtempfindliche Harz als das Material für den Druck.
  3. Senden Sie die 3D Modelldatei an einen Hersteller für die Fertigung.

(2) Phantom Vorbereitung

  1. Befestigen Sie einen Kunststoff-Zylinder (Durchmesser 8 cm) mit einer Höhe von 3 cm ein Acryl Fußleiste mit Silica-Gel bei Raumtemperatur zu ein....

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Ergebnisse

Wir haben Phantome gewidmet bewerten die targeting-Genauigkeit eines klinischen USgHIFU phased Array Systems mit den Zielen von drei verschiedenen Größen. Abbildung 1 zeigt das US-Bild in einem Winkel von 0 ° und 90°. Die Schnittstellen sind klar, und die Stöcke des quadratischen Modells sind hell in den US-Bildern. Abbildung 2 zeigt die rekonstruierte US-Bild in der Behandlung-Ebene und den fokalen Plätzen das größte Ziel. Die Z.......

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Diskussion

Roboter-Komponenten wurden für extrakorporale USgHIFU Systeme verwendet. Um die targeting-Genauigkeit solcher Systeme, Referenz Marker11,12,18, bewerten haben in-vitro-Gewebe17, Tumor-Mimic-Modelle und temperaturempfindliche Phantome allein oder in Kombination verwendet worden 10,20. Verglichen mit den Protokollen in diesen Studien, diese Methode .......

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Offenlegungen

Xiang Ji ist ein bezahlter Berater für Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd. Die anderen Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde teilweise von der National Natural Science Foundation of China (81402522), die Shanghai Key Technology R & D-Programm (17441907400) aus der Wissenschaft und Technologie Kommission der Shanghai Municipality und Shanghai Jiao Tong University unterstützt Medizintechnik-Forschungsfonds (YG2017QN40, YG2015ZD10). Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd. ist auch für die Bereitstellung des USgHIFU-Systems anerkannt. Die Autoren danken Wenzhen Zhu und Junhui Dong für die phantom Vorbereitung und ihre Unterstützung in den Experimenten.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
AcrylamidAmrescoD403-2
Acryl-FußleisteLAO NIAO STORESkundenspezifischer
zylindrischer Wassertank aus AcrylLAO NIAOSTORES kundenspezifische
AmmoniumpersulfatYatai United Chemical Co., Ltd (Wuxi, China)2017-03-01
BecherOstchina Chemisches Reagenz Instrument Store
Bis-AcrylamidAmrescoM0172
RindermuskelMarkt
SchneidebrettJIACHIJC-ZB40
Zylindrischer Kunststoff PhantomhalterQIYINPAIkundenspezifisch
Entgastes deionisiertes Wasserhergestellt durch das USgHIFU-System
Elektrische WaageYINGHENG11119453359
GlasstabOstchina Chemisches Reagenz Instrument Store
MesserSHIBAZISL1210-C
MaskeMedicom2498
N,N,N',N' – TetramethylethylendiaminZhanyun Chemical Co., Ltd (Shanghai, China)
GummihandschuhAMMEXYZB/MAL 0587-2018
ScannerFuji XeroxDocuPrint M268dw
SchraubendreherStanleyT6
KieselgelGE381
Quadratisches ModellQIYINPAIangepasst
EdelstahllöffelOstchina Chemisches Reagenz Instrument Store
SuckerOstchina Chemisches Reagenz Instrument Store
SchweinemuskelMarkt
USgHIFU SystemZhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd.SUA-I
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Referenzen

  1. Wang, S. B., He, C. C., Li, K., Ji, X. Design of a 112-channel phased-array ultrasonography-guided focused ultrasound system in combination with switch of ultrasound imaging plane for tissue ablation. 2014 Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications (SPAWDA). , 134-137 (2014).
  2. Choi, J....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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