Name: Bewertung der Targeting-Genauigkeit in der Brennebene für eine Ultraschall-geführte hochintensivem konzentriert Ultraschall Phased-Array-System (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-06T14:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 8 s
Description: Lernen Sie ein Protokoll zur Bewertung der Targeting-Genauigkeit in der Brennebene eines ultraschallgeführten hochintensiven fokussierten Ultraschall-Phased-Array-Systems. Diese Methode unterstützt Forscher bei der Sicherstellung von Sicherheit und Wirksamkeit.

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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.

(1) Marker Konstruktion und Fertigung
<ol><li>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.</li>
	<li>Verwenden Sie Acrylnitril-Butadien-Styrol-lichtempfindliche Harz als das Material für den Druck.</li>
	<li>Senden Sie die 3D Modelldatei an einen Hersteller für die Fertigung.</li>
</ol>(2) Phantom Vorbereitung
<ol><li>Befestigen Sie einen Kunststoff-Zylinder (Durchmesser 8 cm) mit einer Höhe von 3 cm ein Acryl Fußleiste mit Silica-Gel bei Raumtemperatur zu einem phantom Halter. Lassen Sie es für 1 h.</li>
	<li>Schneiden Sie frische bovine Muskel in eine quadratische Form (30 mm x 30 mm, mit einer Dicke von 10 mm) und lüften sie für 2 h Feuchtigkeit verdunsten.</li>
	<li>Gießen Sie entgast und deionisiertes Wasser (115 mL) in ein Becherglas, in 13 g Acrylamid fügen Sie hinzu und rühren Sie, bis aufgelöst. 0,24 g von biz-Acrylamid zugeben und rühren Sie, bis aufgelöst. Fügen Sie 0,2 mL N, N, N', N'-Tetramethylethylenediamine und gleichmäßig rühren. Hinweis: Setzen Sie auf eine Maske und Gummihandschuhe.</li>
	<li>Bereiten Sie 5 mL entgast und deionisiertes Wasser in ein weiteres Becherglas vor, geben Sie 0,3 g Ammonium bleichen hinzu und rühren Sie, sich aufzulösen. Achtung: Acrylamid, BIZ-Acrylamid, N, N, N', N'-Tetramethylethylenediamine und Ammonium bleichen sind giftig. Aufmerksamkeit schenken, und vermeiden Sie Körperkontakt.</li>
	<li>Sukzessive 40 % der Lösungen von Treppe 2.3 und 2.4 in den phantom Halter, und rühren, für 5 s. Lassen Sie die Mischung für 20 min zu verfestigen sitzen.</li>
	<li>Das 3D-gedruckten quadratische Modell auf der Oberfläche des erstarrten Phantom, legen Sie und den in Scheiben geschnittenen bovinen Muskel in der Mitte des Modells. Gießen Sie den Rest der Lösung aus Schritt 2.3 in den phantom Halter. Bewegen Sie die bovinen Muskel hin und her, um die Luft zwischen der Oberfläche des Phantoms und die Scheibe zu entfernen.</li>
	<li>Gießen Sie der Rest der Lösung vorbereitet das phantom Halter 2.4 betreten und rühren für 5 s.</li>
	<li>Optimieren Sie die Position des geschnittenen bovine Muskels in die Mitte des Phantoms in der transversalen Richtung. Lassen Sie es 20 Minuten, das Phantom zu festigen.</li>
	<li>Entfernen Sie die Silica-Gel zwischen den zylindrischen Kunststoff und Acryl Fußleiste, mit Hilfe eines Schraubenziehers.</li>
	<li>Lösen Sie langsam die Acryl Fußleiste aus dem zylindrischen Kunststoff.</li>
</ol>3. Aufbau des USgHIFU Systems
<ol><li>Starten Sie das klinische USgHIFU System.</li>
	<li>Schalten Sie das Wasser-Processing-Modul, und stellen Sie die Geschwindigkeit der Zirkulation des Wassers bei 80 Schuss/min.</li>
	<li>Füllen Sie eine Acryl zylindrische Wassertank mit (Durchmesser 30 cm) und einer Höhe von 13 cm mit entgastem Wasser bei Raumtemperatur (22-25 ° C).</li>
	<li>Die phantom Platzhalter in entgastem Wasser und befestigen Sie die Halterung fest.</li>
	<li>Bewegen Sie den zylindrischen Tank auf der Behandlungsliege. Heben Sie die Behandlungsliege und bewegen Sie die therapeutische Einheit in entgastem Wasser.</li>
</ol>(4) U.S.-geführte targeting
<ol><li>Bewegen Sie das therapeutische Gerät langsam und nach unten Sie, um sicherzustellen, dass die Tiefe der Behandlung Ebene an der oberen Grenzfläche des geschnittenen bovine Muskel und transparente Phantom in das US-Bild befindet.</li>
	<li>Drehen Sie die US-Image Sonde auf 0° und verschieben Sie den zylindrischen Wassertank die Drehachse (auch bezeichnet als bildgebende Achse) durchlaufen, der mittlere Punkt der zwei parallelen Sticks in das US-Bild zu machen.</li>
	<li>Drehen Sie die bildgebende Sonde um 90° und verschieben Sie den zylindrischen Wassertank zu der Drehachse durch den mittleren Punkt von zwei parallelen Stöcken in das US-Bild verläuft.</li>
	<li>Das US-Bild in der Ebene der Behandlung auf die geometrische Schärfentiefe zu rekonstruieren.</li>
	<li>Überprüfen Sie, ob die vier Kugeln sind deutlich in der rekonstruierten US-Bild und ob das Ziel in der Mitte des quadratischen Modells befindet. Hinweis: Die Mitte des Ziels ist in der Mitte des rekonstruierten Bildes vorgegeben. Der Ball wird durch einen Kreis mit einem Durchmesser von 10 mm bestimmt durchschnittlichen Grauwert von denen in einem 15 x 15 mm Quadrat am höchsten ist. Der Mitte des quadratischen Modells richtet sich nach der Diagonalen der vier Kugeln in das rekonstruierte Bild.</li>
	<li>Bewegen Sie den Wassertank nach den relativen Positionen zwischen dem Ziel und der quadratische Modell, und wiederholen Sie Schritte 4.4 und 4.5.</li>
	<li>Heben Sie das therapeutische Gerät und setzen Sie die Schweinegrippe Muskel mit einer Dicke von ca. 30 mm über das Phantom. Dann bewegen Sie die therapeutische Einheit geometrische Schärfentiefe 3 mm unter der oberen Oberfläche des geschnittenen bovine Muskels. Hinweis: Die 3 mm Brennweite Korrektur entlang der Strahlengang ist abhängig von der Dicke des Schweine-Muskels basierend auf die empirische Formel aus einer früheren Studie19geschätzt.</li>
</ol>5. HIFU Beschallung
<ol><li>Wählen Sie die folgenden Parameter Beschallung: Impulsdauer (400 ms), Einschaltdauer (80 %), akustische Leistung (400 W) und Abkühlzeit zwischen die Beschallung der aufeinander folgenden fokalen Spots (30 s).</li>
	<li>Legen Sie die Belichtungszeit für die fokale Spots im Ziel.<ol>
<li>Wiederholen Sie den Vorgang für drei konzentrischen regelmäßigen sechseckigen Ziele mit entsprechenden Diagonalen von 5,4 mm, 9 mm und 12,6 mm. Set Belichtungszeiten von 2.0 s, 2,5 s und 3.0 s für die fokalen Flecken befindet sich in der inneren, mittleren und äußeren Sechsecks, bzw. und 2.0 s für das BAK Al in der geometrischen Mitte des Phased-Array vor Ort.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Starten Sie die Anwendung von Ultraschall und setzte einen Fuß auf das Pedal für HIFU-Beschallung.</li>
	<li>Beobachten Sie die Veränderung der Echogenicity im US-Bild, bis die Sonications abgeschlossen sind.</li>
</ol>6. Beurteilung der targeting-Genauigkeit der USgHIFU-phased-Array-system
<ol><li>Holen Sie phantom Halter zu, und drücken Sie sanft das Phantom, es zu nehmen.</li>
	<li>Teilen Sie das Phantom entlang der Behandlung-Ebene mit einem Messer.</li>
	<li>Scannen Sie die Behandlung Flugzeug des Phantoms, die in Scheiben geschnittenen bovinen Muskel enthält.</li>
	<li>Das gescannte Bild mithilfe mathematischen Software zu verarbeiten und die Grenzen des Ziels und Läsion zu extrahieren.</li>
	<li>Intercenter Distanz dc und die maximale Überschreitung der Ziel Grenze dbzu berechnen. Hinweis: dc ist der Abstand zwischen den Zentren des Ziels und ihrer jeweiligen Läsion. d b ist die maximale Überschreitung Abstand zwischen der Begrenzung der Läsion und ihrem jeweiligen Ziel.</li>
	<li>Berechnen Sie das Verhältnis der Bereiche der Läsion innerhalb und außerhalb des Ziels in den Zielbereich als ηich = (SA ∩ SP) / SP und ηO = (SA - SA ∩ SP) / SP, beziehungsweise. Hinweis: SP zeigt den Zielbereich, SA Läsion Bereich darstellt.</li>
</ol>

<ol><li>Wang, S. B., He, C. C., Li, K., Ji, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+a+112-channel+phased-array+ultrasonography-guided+focused+ultrasound+system+in+combination+with+switch+of+ultrasound+imaging+plane+for+tissue+ablation%5BTitle%5D)+AND+%222014+Symposium+on+Piezoelectricity%2C+Acoustic+Waves%2C+and+Device+Applications+%28SPAWDA%29%22%5BJournal%5D)">Design of a 112-channel phased-array ultrasonography-guided focused ultrasound system in combination with switch of ultrasound imaging plane for tissue ablation.</a> 2014 Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications (SPAWDA). , 134-137 (2014).</li>
<li>Choi, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Portable+high-intensity+focused+ultrasound+system+with+3D+electronic+steering%2C+real-time+cavitation+monitoring%2C+and+3D+image+reconstruction+algorithms%3A+a+preclinical+study+in+pigs%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonography%22%5BJournal%5D)">Portable high-intensity focused ultrasound system with 3D electronic steering, real-time cavitation monitoring, and 3D image reconstruction algorithms: a preclinical study in pigs.</a> Ultrasonography. 33 (3), 191-199 (2014).</li>
<li>Hand, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+random+phased+array+device+for+delivery+of+high+intensity+focused+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">A random phased array device for delivery of high intensity focused ultrasound.</a> Physics in Medicine and Biology. 54 (19), 5675-5693 (2009).</li>
<li>Khokhlova, V. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+HIFU+transducers+to+generate+specific+nonlinear+ultrasound+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Procedia%22%5BJournal%5D)">Design of HIFU transducers to generate specific nonlinear ultrasound fields.</a> Physics Procedia. 87, 132-138 (2016).</li>
<li>Melodelima, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+ablation+by+high-intensity-focused+ultrasound+using+a+toroid+transducer+increases+the+coagulated+volume+results+of+animal+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Thermal ablation by high-intensity-focused ultrasound using a toroid transducer increases the coagulated volume results of animal experiments.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 35 (3), 425-435 (2009).</li>
<li>McDannold, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uterine+leiomyomas%3A+MR+imaging-based+thermometry+and+thermal+dosimetry+during+focused+ultrasound+thermal+ablation%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Uterine leiomyomas: MR imaging-based thermometry and thermal dosimetry during focused ultrasound thermal ablation.</a> Radiology. 240 (1), 263-272 (2006).</li>
<li>Köhler, M. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+HIFU+ablation+under+3D+guidance+of+rapid+MRI+thermometry%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Volumetric HIFU ablation under 3D guidance of rapid MRI thermometry.</a> Medical Physics. 36 (8), 3521-3535 (2009).</li>
<li>Lu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image-guided+256-element+phased-array+focused+ultrasound+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Magazine%22%5BJournal%5D)">Image-guided 256-element phased-array focused ultrasound surgery.</a> IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine. 27 (5), 84-90 (2008).</li>
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<li>Sakuma, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Navigation+of+high+intensity+focused+ultrasound+applicator+with+an+integrated+three-dimensional+ultrasound+imaging+system%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Image+Computing+and+Computer-Assisted+Intervention%22%5BJournal%5D)">Navigation of high intensity focused ultrasound applicator with an integrated three-dimensional ultrasound imaging system.</a> Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. , 133-139 (2002).</li>
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<li>Li, K., Bai, J. F., Chen, Y. Z., Ji, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+calibration+of+targeting+errors+for+an+ultrasound-guided+high-intensity+focused+ultrasound+system%5BTitle%5D)+AND+%222017+IEEE+International+Symposium+on+Medical+Measurements+and+Applications+%28MeMeA%29%22%5BJournal%5D)">The calibration of targeting errors for an ultrasound-guided high-intensity focused ultrasound system.</a> 2017 IEEE International Symposium on Medical Measurements and Applications (MeMeA). , 10-14 (2017).</li>
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<li>McDannold, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quality+assurance+and+system+stability+of+a+clinical+MRI-guided+focused+ultrasound+system%3A+Four-year+experience%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Quality assurance and system stability of a clinical MRI-guided focused ultrasound system: Four-year experience.</a> Medical Physics. 33 (11), 4307-4313 (2006).</li>
<li>Gorny, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MR+guided+focused+ultrasound%3A+technical+acceptance+measures+for+a+clinical+system%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">MR guided focused ultrasound: technical acceptance measures for a clinical system.</a> Physics in Medicine and Biology. 51 (12), 3155-3173 (2006).</li>
<li>Kim, Y. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MR+thermometry+analysis+of+sonication+accuracy+and+safety+margin+of+volumetric+MR+imaging-guided+high-intensity+focused+ultrasound+ablation+of+symptomatic+uterine+fibroids%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">MR thermometry analysis of sonication accuracy and safety margin of volumetric MR imaging-guided high-intensity focused ultrasound ablation of symptomatic uterine fibroids.</a> Radiology. 265 (2), 627-637 (2012).</li>
<li>Chauhan, S., ter Haar, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FUSBOTUS%3A+empirical+studies+using+a+surgical+robotic+system+for+urological+applications%5BTitle%5D)+AND+%22AIP+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">FUSBOTUS: empirical studies using a surgical robotic system for urological applications.</a> AIP Conference Proceedings. 911, 117-121 (2007).</li>
<li>An, C. Y., Syu, J. H., Tseng, C. S., Chang, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+ultrasound+imaging-guided+robotic+HIFU+ablation+experimental+system+and+accuracy+evaluations%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Bionics+and+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">An ultrasound imaging-guided robotic HIFU ablation experimental system and accuracy evaluations.</a> Applied Bionics and Biomechanics. 2017, 5868695(2017).</li>
<li>Li, D. H., Shen, G. F., Bai, J. F., Chen, Y. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Focus+shift+and+phase+correction+in+soft+tissues+during+focused+ultrasound+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Focus shift and phase correction in soft tissues during focused ultrasound surgery.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 58 (6), 1621-1628 (2011).</li>
<li>N'Djin, W. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utility+of+a+tumor-mimic+model+for+the+evaluation+of+the+accuracy+of+HIFU+treatments.+results+of+in+vitro+experiments+in+the+liver%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Utility of a tumor-mimic model for the evaluation of the accuracy of HIFU treatments. results of in vitro experiments in the liver.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 34 (12), 1934-1943 (2008).</li>
<li>Tang, T. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+method+for+absolute+accuracy+evaluation+of+a+US-guided+HIFU+system+with+heterogeneous+phantom%5BTitle%5D)+AND+%222016+IEEE+International+Ultrasonics+Symposium+%28IUS%29%22%5BJournal%5D)">A new method for absolute accuracy evaluation of a US-guided HIFU system with heterogeneous phantom.</a> 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS). , 1-4 (2016).</li>
<li>Li, K., Bai, J. F., Chen, Y. Z., Ji, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+evaluation+of+targeting+accuracy+of+an+ultrasound-guided+phased-array+high-intensity+focused+ultrasound+system%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Acoustics%22%5BJournal%5D)">Experimental evaluation of targeting accuracy of an ultrasound-guided phased-array high-intensity focused ultrasound system.</a> Applied Acoustics. 141, 19-25 (2018).</li>
</ol>

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

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 ...

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 ist für die Sicherheit und Wirksamkeit von HIFU-Behandlung erforderlich. Jedoch wurden die meisten Studien zur Bewertung der Genauigkeit targeting für Magnet-Resonanz-geführte HIFU oder USgHIFU Systeme konfiguriert mit einem selbst konzentriert HIFU Wandler10,11, durchgeführt 12 , 13 , 14 , 15 , 16. der unten beschriebenen Methode soll die targeting-Genauigkeit in der Brennebene für USgHIFU-Phased-Array-Systeme zu bewerten.
Eine bovine Muskel/Marker-embedded Phantom entlang der klinisch relevanten Strahlengang wird bei der Bewertung der targeting-Genauigkeit von einer klinischen USgHIFU phased-Array-System verwendet. Eine quadratische Modell mit vier Kugeln an den Ecken ist hergestellt und in Kombination mit bovinen Muskel, in den transparenten Phantom eingebettet. Einem regelmäßigen Sechseck ist als das Ziel, basierend auf den Positionen der Zentren der vier Kugeln in das rekonstruierte US-Bild auf der Ebene der Behandlung identifiziert ausgewählt. Nach HIFU Sonications Behandlung Flugzeug des Phantoms gescannt, und die Grenze der Läsion sowie die Positionen der vier Kugeln im gescannten Bild ermittelt werden. Die targeting-Genauigkeit kann durch Messen des Abstands zwischen den Zentren der Ziel- und Läsion sowie drei abgeleitete Parameter ausgewertet werden.
Die Methode ist einfacher als die Messung des targeting Fehlers mit Roboter-Bewegung mit einer bestimmten Referenz Objekt11,17,18 und mehr klinisch relevante im Vergleich zu der Methode basierend auf einzelne Schwerpunkte vor Ort Ablation in einer homogenen phantom10. Diese Methode kann bei der Bewertung der targeting-Genauigkeit von USgHIFU Phased-Array-Systemen verwendet werden. Es kann auch für andere USgHIFU-Systeme ausgestattet mit selbst konzentriert HIFU-Wandler verwendet werden.

<table><tbody><tr><td>Acrylamid</td><td>Amresco</td><td>D403-2</td><td></td></tr><tr><td>Acryl-Fußleiste</td><td>LAO NIAO STORES</td><td>kundenspezifischer</td><td></td></tr><tr><td>zylindrischer Wassertank aus Acryl</td><td>LAO NIAO</td><td>STORES kundenspezifische</td><td></td></tr><tr><td>Ammoniumpersulfat</td><td>Yatai United Chemical Co., Ltd (Wuxi, China)</td><td>2017-03-01</td><td></td></tr><tr><td>Becher</td><td>Ostchina Chemisches Reagenz Instrument Store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bis-Acrylamid</td><td>Amresco</td><td>M0172</td><td></td></tr><tr><td>Rindermuskel</td><td>Markt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schneidebrett</td><td>JIACHI</td><td>JC-ZB40</td><td></td></tr><tr><td>Zylindrischer Kunststoff Phantomhalter</td><td>QIYINPAI</td><td>kundenspezifisch</td><td></td></tr><tr><td>Entgastes deionisiertes Wasser</td><td></td><td></td>, <td>hergestellt durch das USgHIFU-System</td></tr><tr><td>Elektrische Waage</td><td>YINGHENG</td><td>11119453359</td><td></td></tr><tr><td>Glasstab</td><td>Ostchina Chemisches Reagenz Instrument Store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Messer</td><td>SHIBAZI</td><td>SL1210-C</td><td></td></tr><tr><td>Maske</td><td>Medicom</td><td>2498</td><td></td></tr><tr><td>N,N,N',N' &ndash; Tetramethylethylendiamin</td><td>Zhanyun Chemical Co., Ltd (Shanghai, China)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gummihandschuh</td><td>AMMEX</td><td>YZB/MAL 0587-2018</td><td></td></tr><tr><td>Scanner</td><td>Fuji Xerox</td><td>DocuPrint M268dw</td><td></td></tr><tr><td>Schraubendreher</td><td>Stanley</td><td>T6</td><td></td></tr><tr><td>Kieselgel</td><td>GE</td><td>381</td><td></td></tr><tr><td>Quadratisches Modell</td><td>QIYINPAI</td><td>angepasst</td><td></td></tr><tr><td>Edelstahllöffel</td><td>Ostchina Chemisches Reagenz Instrument Store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sucker</td><td>Ostchina Chemisches Reagenz Instrument Store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schweinemuskel</td><td>Markt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>USgHIFU System</td><td>Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd.</td><td>SUA-I</td><td></td></tr></tbody></table>

bewertung der targeting-genauigkeit in der brennebene für eine ultraschall-geführte hochintensivem konzentriert ultraschall phased-array-system

Evaluating Targeting Accuracy in the Focal Plane for an Ultrasound-guided High-intensity Focused Ultrasound Phased-array System

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.

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...

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

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

Phased arrays are increasingly used as high-intensity focused ultrasound (HIFU) transducers in the existing extracorporeal ultrasound-guided HIFU ...

Präzises Targeting ist unerlässlich, um Sicherheit und Wirksamkeit für bildgeführte, hochintensive Ultraschallsysteme zu gewährleisten. Unser Protokoll kann die Zielgenauigkeit von ultraschallgeführten, hochintensiven Ultraschall-Phase-Array-Systemen bewerten. Diese Technik kann verwendet werden, um die Targeting-Genauigkeit in der Behandlungsebene unter Berücksichtigung der klinisch relevanten Gewebepfade zu bewerten.Diese Methode kann auf Ultraschall-geführte, hochintensive fokussierte Ultraschallsysteme mit einem selbstfokussierten Messumformer mit verschiedenen Ultraschallbildrekonstruktionsmethoden angewendet werden. Eine visuelle Demonstration dieser Methode kann anderen helfen, das Protokoll vollständig zu verstehen, insbesondere wie der Standort des Ziels im rekonstruierten Ultraschallbild bestimmt wird. Bevor Sie das Phantom herstellen, fertigen Sie das Modell.Dieses 3D-gedruckte Modell ist ein Quadrat mit Seitenlängen von 40 Millimetern. An jeder Ecke ist ein fester Ball. Mit dem Modell zur Hand, machen Sie den Phantomhalter.Dazu erhalten Sie eine Acryl-Basisplatte und einen drei Zentimeter hohen Kunststoffzylinder mit acht Zentimetern Durchmesser. Verwenden Sie Kieselgel, um sie zu einem Halter zu befestigen. Lassen Sie die Baugruppe eine Stunde sitzen.Nun, gehen Sie weiter, um das Phantom aus frischen Rindermuskel zu machen. Schneiden Sie den Muskel in ein Quadrat mit Seiten von 30 Millimetern und 10 Millimeter Dicke. Belüften Sie das Gewebe mit einem Ventilator für zwei Stunden, um Feuchtigkeit zu verdampfen.Als nächstes bereiten Sie sich auf die Arbeit mit gefährlichen Chemikalien vor. Gießen Sie entgastes und entionisiertes Wasser in ein Becherglas. Acrylamid zugeben und rühren, bis es gelöst ist.Dann Bis-Acrylamid hinzufügen und rühren, bis es gelöst ist. Schließlich Tetramethylethylendiamin hinzufügen und rühren, bis die Lösung gleichmäßig ist. Das ist Lösung eins.In einem anderen Becher mit entgastem und entionisiertem Wasser Ammoniumpersulfat hinzufügen und rühren, um sich aufzulösen. Das ist Lösung zwei. Wenn sich das Phantom verfestigt hat, rufen Sie das 3D-gedruckte Modell ab, und platzieren Sie es auf der Phantomoberfläche.Mit dem Modell an Ort und Stelle, ist der nächste Schritt, um die geschnittenen Rindermuskel in der Mitte des Modells zu setzen. Gießen Sie den Rest der Lösung eins in den Phantomhalter. Bewegen Sie den Rindermuskel, um Luft an der Schnittstelle des Phantoms und der Scheibe zu entfernen.Fahren Sie fort, indem Sie den Rest der Lösung zwei in den Phantomhalter gießen. Dann fünf Sekunden rühren. Passen Sie die Position des Muskels in der Mitte des Phantoms an, und lassen Sie alles 20 Minuten sitzen, um sich zu erstarren.Sobald es verfestigt ist, verwenden Sie einen Schraubendreher, um das Kieselgel zu entfernen, halten Sie den Zylinder und die Basis zusammen, und lösen Sie die beiden langsam. Starten Sie das ultraschallgeführte, hochintensive Ultraschallsystem. Schalten Sie das Wasseraufbereitungsmodul ein und stellen Sie die Zirkulationsgeschwindigkeit ein.Um fortzufahren, lassen Sie einen zylindrischen Tank mit entgastem Wasser bei Raumtemperatur gefüllt. Der Tankdurchmesser beträgt 30 Zentimeter und seine Höhe 13 Zentimeter. Holen Sie sich den Phantomhalter und legen Sie ihn in das entgaste Wasser.Ergreifen Sie Maßnahmen, um sicherzustellen, dass der Halter fest an Ort und Stelle befestigt ist. Als nächstes bewegen Sie das Behandlungsbett und die therapeutische Einheit, um die Bildgebung des Phantoms zu ermöglichen. Der Ballon der therapeutischen Einheit sollte in das entgaste Wasser getaucht werden.Seien Sie mit einer Probe von Schweinemuskel vorbereitet, bevor Sie fortfahren. Die Probe sollte etwa 100 Millimeter lang und etwa 30 Millimeter dick sein. Legen Sie die Probe beiseite, und bewegen Sie die therapeutische Einheit langsam nach oben und unten.Das Ziel ist es, sicherzustellen, dass sich die Behandlungsebene an der oberen Schnittstelle des geschnittenen Rindermuskels und des Phantoms befindet. Bewegen Sie mit der Ultraschall-Bildsonde bei null Grad den Wassertank, damit die Bildachse durch die Mitte der beiden parallelen Linien im Bild verläuft. Drehen Sie als Nächstes die Bildsonde auf 90 Grad.Bewegen Sie dann den Tank, damit die Achse durch die Mitte der beiden parallelen Linien im Bild verläuft. Rekonstruieren Sie das Ultraschallbild in der Behandlungsebene in der Tiefe des geometrischen Fokus. Überprüfen Sie, ob die vier Kugeln im rekonstruierten Bild deutlich dargestellt sind.Überprüfen Sie außerdem, ob sich das Ziel in der Mitte des quadratischen Modells befindet. Wenn Sie bereit sind, heben Sie die therapeutische Einheit an, um den Schweinemuskel über das Phantom zu stellen. Hier ist der Schweinemuskel in Position und bereit für die nächsten Schritte.Bewegen Sie die therapeutische Einheit wieder in Position für die Bildgebung. Ordnen Sie die Tiefe des geometrischen Fokus drei Millimeter unter der oberen Oberfläche des Rindermuskels an. Setzen Sie die Parameter für eine hochintensive Ultraschall-Beschallung, einschließlich pulsierender Dauer und Leistung, unter anderem.Legen Sie die Belichtungszeit für das gewählte sechseckige virtuelle Ziel und eine Belichtungszeit von zwei Sekunden für den Brennpunkt im geometrischen Mittelpunkt des Phasenarrays fest. Starten Sie die Beschallung, und setzen Sie einen Fuß auf das Fußpedal des Beschallungsinstruments. Während der Beschallung beobachten und aufzeichnen Sie das Ultraschallbild, um die Echoogenität verschiedener Proben zu vergleichen.Entfernen Sie das Phantom, bevor Sie ähnlich vorbereitete Phantome verwenden, um die Beschallungsschritte mit den anderen virtuellen Zielen zu wiederholen. Dies ist ein Ultraschallbild in einem Winkel von null Grad. Ein Ultraschallbild in einem Winkel von 90 Grad ist ähnlich.Beide Bilder zeigen klare Schnittstellen zwischen Schweinemuskel, Phantom und Rindermuskel. Darüber hinaus sind die Stöcke des quadratischen Modells hell. Dies ist das rekonstruierte Bild in der Behandlungsebene.Die blauen Kreise umfassen den höchsten durchschnittlichen Grauwert in den roten Quadraten und identifizieren die Positionen der vier Kugeln im Modell. Die blauen Kreise bestimmen auch die Mitte des quadratischen Modells, das die Mitte der Ziele ist. Die braunen Quadrate zeigen die Brennpunkte im größten regulären sechseckigen Ziel an.Die Bestimmung der Position der vier Kugeln im rekonstruierten Ultraschallbild ist wichtig, um das Zielzentrum mit dem Modellzentrum abzustimmen. Die chemischen Materialien, die für die Phantomvorbereitung verwendet werden, sind leicht gefährlich. Eine Maske und Handschuhe sollten während des Eingriffs getragen werden.

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Bewertung der Targeting-Genauigkeit in der Brennebene für eine Ultraschall-geführte hochintensivem konzentriert Ultraschall Phased-Array-System (Video) | JoVE Journal

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

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