טיפול נסיוני הערכת הביצועים של הגששים סאונד חדש מבוסס על טכנולוגיית CMUT ביישום כדי הדמיה מוחית

Giulia Matrone; Alessandro Ramalli; Alessandro Stuart Savoia; Fabio Quaglia; Gloria Castellazzi; Patrizia Morbini; Marco Piastra

doi:10.3791/55798

מאמר שיטה

טיפול נסיוני הערכת הביצועים של הגששים סאונד חדש מבוסס על טכנולוגיית CMUT ביישום כדי הדמיה מוחית

DOI:

10.3791/55798

⸱

24 בספטמבר 2017

Giulia Matrone¹ , Alessandro Ramalli² , Alessandro Stuart Savoia³ , Fabio Quaglia⁴ , Gloria Castellazzi⁵ , Patrizia Morbini⁶ , Marco Piastra¹

¹Department of Electrical, Computer and Biomedical Engineering, University of Pavia, ²Department of Information Engineering, University of Florence, ³Department of Engineering, Roma Tre University, ⁴FTMTR&D/SPA, STMicroelectronics, ⁵Brain Connectivity Center, BCC, Istituto Neurologico Nazionale Fondazione C. Mondino I.R.C.C.S., ⁶Department of Molecular Medicine - Unit of Pathology, University of Pavia, Foundation IRCCS Policlinico San Matteo

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפיתוח של הגששים אולטרסאונד (לנו) החדש מבוסס על טכנולוגיית קיבולי Micromachined אולטראסוניות מתמר (CMUT) דורש הערכה מציאותית מוקדם של יכולות הדמיה. אנו מתארים עבור ייבוא תמונות ארה ב והשוואה עם תמונות תהודה מגנטית, פרוטוקול נסיוני הדיר משתמש של ex-vivo שור במוח כמו מטרה הדמיה.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

האפשרות לבצע הערכה מוקדמת, הדיר של הדמיה ביצועים הוא מהותי בעיצוב, רגשים תהליך פיתוח חדש אולטראסאונד (לנו). במיוחד, ניתוח יותר מציאותי עם מטרות דימות ייחודית ליישום יכול להיות בעלת ערך רב מאוד להעריך את הביצועים הצפוי של הגששים בארה בתחום הקליני. פוטנציאלי שלהם, היישום.

פרוטוקול נסיוני הציג בעבודה זו תוכננה בכוונה לספק הליך הערכת ליישום עבור פיתח אותנו לחקור טיפוס מבוסס על טכנולוגיית קיבולי Micromachined אולטראסוניות מתמר (CMUT) ביחס הדמיה מוחית.

הפרוטוקול משלב את השימוש מוח שור קבוע בפורמלין כיעד הדמיה, המבטיח ריאליזם והן הדיר של ההליכים המתוארים ושל טכניקות neuronavigation שהושאל נוירוכירורגיה. החללית ארה ב מחובר למעשה תנועה מעקב המערכת אשר רוכשת את הצב נתונים ומאפשר את הסופרפוזיציה של ארה ב תמונות להפנות תהודה מגנטית (MR) תמונות של המוח. זה מספק אמצעי מומחים אנושי כדי לבצע הערכה איכותני חזותי של המכשיר בארה ב הדמיה ביצועים וכדי להשוות רכישות שנעשו עם הגששים שונים. יתר על כן, הפרוטוקול מסתמך על השימוש של מלא ופתוח למחקר ופיתוח מערכת עבור ארה ב ייבוא תמונות, קרי הסורק אולטרסאונד מתקדם לפתוח פלטפורמה (אולה-OP).

כתב היד מתאר בפירוט את המכשירים ואת הנהלים מעורב הפרוטוקול, בפרט כיול, ייבוא תמונות והרשמה של ארה ב ושל מר תמונות. התוצאות שהושג להוכיח את היעילות של פרוטוקול הכולל שהוצגו, אשר פתוחה לחלוטין (בגבולות מכשור מעורב), הדיר, והוא מכסה את כל סידרת פעילויות עיבוד של רכישת לתמונות בארה ב.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

השוק גדל והולך של סורקי אולטראסאונד קטן ונייד (ארה ב) מובילה להתפתחות של הגששים echographic חדש באיזה איזור של האות-מיזוג ו- beamforming אלקטרוניקה משולב בידית המכשיר, במיוחד עבור הדמיה תלת-ממד/4 יח ¹. מתאים במיוחד כדי להשיג רמה גבוהה זו של שילוב טכנולוגיות Emerging כוללים Micromachined אולטראסוניות מתמרים (MUTs)², מחלקה של מערכת אלקטרו-מכני מיקרו (MEMS) מתמרים מפוברק על הסיליקון. בפרט, MUTs קיבולי (CMUTs) סוף סוף הגיעו בשלות טכנולוגית שגורם להם אלטרנטיבה חוקית מתמרים פיזואלקטריים הבא הדור אולטראסאונד הדמיה מערכות³. CMUTs פונים מאוד עקב שלהם תאימות עם טכנולוגיות מיקרואלקטרוניקה, רוחב פס רחב - אשר מניב ברזולוציה גבוהה יותר - יעילות תרמית גבוהה ומעל הכל, רגישות גבוהה⁴. בהקשר של הפרויקט אניאק JU DeNeCoR (התקנים עבור NeuroControl ו- NeuroRehabilitation)⁵, CMUT הגששים מתבצעת מפותחת⁶ עבור ארה ב המוח הדמיה יישומים (לדוגמה: נוירוכירורגיה), שבו באיכות גבוהה תמונות דו-ממדי/תלת-ממד/4 D ו ייצוג מדויק של מבנה המוח נדרשים.

תהליך הפיתוח של הגששים ארה ב החדש, האפשרות של ביצוע הערכות מוקדמת של הדמיה ביצועים הוא מהותי. טכניקות הערכה טיפוסי לערב מדידת פרמטרים ספציפיים כגון רזולוציה וניגודיות, המבוסס על תמונות של מטוסי פאנטום מחקה רקמות עם מטרות מוטבע של הגיאומטריה הידוע, echogenicity. ניתוח יותר מציאותי עם מטרות דימות ייחודית ליישום יכול להיות יקר מאוד עבור הערכה מוקדמת של הביצועים הצפוי של ארה ב הגששים ביישום הפוטנציאליים שלהם לשדה הקליני ספציפי. מצד שני, הדיר מלאה של רכישות הוא יסוד בדיקה השוואתית של תצורות שונות לאורך זמן, דרישה זו ששולל ניסויים ויוו לגמרי.

מספר יצירות הספרות על טכניקות הדמיה אבחון הציע את השימוש שמחוץ דגימות בעלי חיים⁷, נגועה בסרטן המוח⁸או רקמות מחקה פאנטום⁹ עבור מטרות שונות¹⁰, אשר כוללים בדיקה של שיטות הדמיה, רישום אלגוריתמים, רצפים תהודה מגנטית (MR) או את ארה ב הקרן-הדפוס, וכתוצאה מכך איכות התמונה. כך למשל, בהקשר של הדמיה מוחית, לזבניק. et al. ⁷ להשתמש מוח כבשים פורמלין-קבוע כדי להעריך 3D מר רישום שיטה חדשה; באופן דומה, והילדים. et al. ¹¹ חקר הליך הרישום של מר, מיקרוסקופ אור תמונות של מוח הקוף ינשוף קבוע. מוח אלכוהול (PVA) פנטום היה פותח ב⁹ , המשמש לביצוע רכישות תמונה עם מודאלים מרובים (כלומר מר, ארה ב, ו טומוגרפיה שחושב) כדי ליצור את הנתונים (dataset) תמונה משותפת¹² לבדיקה של רישום, הדמיה אלגוריתמים.

באופן כללי, מחקרים אלה לאשר כי השימוש של יעד מציאותי עבור רכישות התמונה הוא אכן צעד חיוני במהלך פיתוח טכניקה הדמיה חדשה. זה מייצג שלב קריטי עוד יותר בעת עיצוב התקן הדמיה חדש, כמו CMUT אותנו המכשיר הציג במאמר זה, אשר עדיין בשלב שטנץ, זקוק לשחזור וחובק בדיקות לאורך זמן, עבור כוונון מדויק של כל עיצוב פרמטרים לפני מימוש הסופי שלה ובדיקת אפשרי ויוו יישומים (כמו¹³^,¹⁴^,¹⁵).

פרוטוקול הניסוי המתואר בעבודה זו תוכנן ובכך לספק חזקות, ליישום הדמיה הערכת הליך עבור ארה ב פיתח הגששים מבוסס על טכנולוגיית CMUT. כדי להבטיח ריאליזם והן הדיר, שור המוח (להשיג דרך שרשרת אספקת מזון מסחרי רגיל) קבוע בפורמלין נבחרו כמו הדמיה מטרות. ההליך קיבוע ערבויות שימור לטווח ארוך של מאפייני הרקמה תוך שמירה משביע רצון מורפולוגי וסגולותיהם ניראות, הן בארה ב והן מר הדמיה¹⁶^,¹⁷.

הפרוטוקול עבור הערכת איכות התמונה ארה ב המתוארים כאן גם מיישמת תכונה שהושאל neuronavigation טכניקות המשמשות עבור נוירוכירורגיה¹⁵. בגישות כאלה, ארה ב הגששים מחוברים על ההצעה מעקב מערכת המספקת המיקום המרחבי ואת הכיוון נתונים בזמן אמת. בדרך זו, תמונות ארה ב רכשה במהלך פעילות כירורגית יכול להיות באופן אוטומטי רשום, דמיינו, להדרכה, סופרפוזיציה לתמונות מר pre-operatory של המוח של המטופל. לצורך הפרוטוקול שהוצגו, הסופרפוזיציה עם תמונות מר (אשר נחשבים תקן הזהב של הדמיה מוחית) הוא בעל ערך רב, היות זה מאפשר מומחים האדם להעריך באופן חזותי אשר מורפולוגי רקמות תכונות מוכר ארה ב ותמונות, סגן להיפך, כדי לזהות הנוכחות של הדמיה חפצים.

אפשרות להשוות תמונות רכשה עם הגששים בארה ב שונה הופך להיות מעניין יותר. פרוטוקול ניסיוני המוצג כולל את האפשרות להגדיר קבוצת התייחסות המרחבי מהווה עבור רכישות בארה ב, התמקדו האזורים נפח הכי עשיר בתכונות שזוהתה בדיקה חזותית ראשוני של מר תמונות. כלי חזותי משולב, שפותחה עבור Paraview קוד פתוח תוכנה מערכת¹⁸, מספק הדרכה למפעילי עבור התאמה כזו מהווה מראש במהלך שלבי רכישת התמונה בארה ב. ההליכים כיול הנדרש על-ידי הפרוטוקול, זה היסוד, כדי לצייד את כל דגימות היעד - ביולוגי או סינתטי - עם ציוני דרך מיקום מוגדר מראש מספקות הפניות מרחבית ברורה וחד משמעית. ציוני דרך כזה חייב להיות גלוי בתמונות הן בארה ב והן מר ונגיש פיזית למדידות שנעשו עם ההצעה מעקב המערכת. הרכיבים ציון שבחרת עבור הניסוי הם כדורים קטנים מזכוכית חלמיש, אשר נראות בתמונות הן בארה ב והן מר הפגינו את הספרות¹⁹ ומאושר על-ידי ראשוני סריקות US ו מר מתבצעות לפני הניסויים שהוצגו.

פרוטוקול שהוצג מסתמך על סאונד מתקדמות לפתוח פלטפורמה (אולה-OP)²⁰, מלא ופתוח למחקר, פיתוח מערכת עבורנו ייבוא תמונות, אשר מציע הרבה ניסיוני רחב יותר אפשרויות מאשר מסחרית זמינים סורקים, משמשת בסיס על ההערכה של הגששים בארה ב שונה.

ראשית, כלי הנגינה המשמשים עבודה זו מתוארים, עם התייחסות מיוחדת החללית CMUT שעוצבו לאחרונה. פרוטוקול נסיוני הוא הקדמהduced בפירוט, עם תיאור מעמיק של כל ההליכים מעורב, משלב התכנון הראשוני כיול המערכת, כדי שלאחר עיבוד של התמונה רכישת. לבסוף שהושג התמונות מוצגות, התוצאות הנזכרים, יחד עם רמזים להתפתחויות עתידיות של עבודה זו.

מכשור

CMUT בדיקה אב טיפוס

הניסויים בוצעו באמצעות פיתח 256-אלמנט CMUT מערך ליניארי אבטיפוס, תוכנן מפוברק, ארוז ב Acoustoelectronics מעבדה (ACULAB) של אוניברסיטת רומא טרה (רומא, איטליה), שימוש (תהליך ייצור הפוך CMUT RFP)⁴. RFP מיקרו-מלאכותית, אריזת טכנולוגיה, במיוחד הגה למימוש MEMS מתמרים עבורנו הדמיה יישומים, לפיה מיקרו CMUT מפוברק על הסיליקון הבא "הפוך" הגישה²¹. לעומת טכנולוגיות ייצור אחרות CMUT, RFP מניב ביצועים משופרים הדמיה בשל אחידות גבוהה של הגיאומטריה התאים CMUT מעל המערך כולו, והשימוש בחומרים המתקפלות מהונדסים בחבילה בראש המכשיר. תכונה חשובה של RFP היא כי הידיות interconnection חשמל ממוקמים על החלק האחורי של ה מת CMUT, אשר מקלה על 3D-השילוב של מערכים דו-מימדית ואלקטרוניקה רב ערוצית החזיתי.

המערך CMUT 256-אלמנט תוכנן לפעול בלהקה בתדירות ממורכז בתדר 7.5 מגה-הרץ. גובה הצליל אלמנט של מיקרומטר 200 נבחרה עבור המערך וכתוצאה מכך רוחב שדה-of-view המרבי של 51.2 מ מ. הגובה של רכיבי המערך CMUT יחיד הוגדרה כדי להשיג ביצועים מתאימים מבחינת רזולוציה לרוחב ויכולת החדירה. גובה אלמנט מערך של 5 מ מ נבחר על מנת לקבל רוחב קרן-3 dB של 0.1 מ מ ועומק-3 dB של המוקד של 1.8 מ- 7.5 מגה-הרץ, כאשר תיקון המוקד העלאת בעומק של 18 מ מ בעזרת עדשת אקוסטית. לרכיבי המערך מיקרומטר ברוחב 195 התקבלו על-ידי סידור וחיבור חשמלית בתאים מקבילים 344 מעגלית CMUT, בעקבות פריסת משושה. כתוצאה מכך, וכתוצאה מכך 5 מיקרומטר רכיב אל-רכיב המרחק, כלומר kerf, תואם את הפרדת ממברנה-כדי-הממברנה. ייצוג סכמטי של המבנה של מערך CMUT הוא דיווח באיור1.

figure-introduction-1
איור 1: מבנה מערך CMUT. ייצוג סכמטי של המבנה של מערך CMUT: מערך אלמנטים מורכב של תאים אחדים קשורים מקבילים (א), הפריסה של CMUT מיקרו (ב); חתך רוחב של תא CMUT (ג). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

CMUT מיקרו-מלאכותית פרמטרים, כלומר לרוחב וממדים אנכי של צלחת, אלקטרודות, הוגדרו באמצעות סימולציות מידול אלמנט סופי (FEM) עם המטרה של השגת מבצע טבילה בפס רחב, המאופיינת על ידי תגובת תדר ממורכז 7.5 מגה-הרץ, עם 100%-6 dB דו-כיווני החלקי רוחב פס. הגובה של החלל, כלומר הפער, הוגדרה להשגת מתח התמוטטות של 260 V כדי למקסם את הרגישות דו-כיווני, מאת ממתח CMUT ב-70% של מתח ' קריסת '⁴, בהתחשב מתח האות עירור המרבי 80 של V. טבלה 1 מסכמת את הפרמטרים גיאומטרי הראשי של microfabricated CMUT.

פרמטרי תכנון מערך CMUT
פרמטר	ערך
מערך
מספר אלמנטים	256
רכיב המגרש	מיקרומטר 200
אלמנט האורך (גובה)	5 מ מ
המיקוד קבועה	15 מ מ
מיקרו CMUT
קוטר תא	50 מיקרומטר
קוטר אלקטרודה	מיקרומטר 34
מרחק לרוחב-לתא	7.5 מיקרומטר
צלחת עובי	2.5 מיקרומטר
גובה הפער	0.25 מיקרומטר

טבלה 1. פרמטרים בדיקה CMUT. פרמטרים גיאומטריים של בדיקה לינארית-מערך CMUT, CMUT תא מיקרו.

בתהליך האריזה בשימוש להשתלב במערך CMUT בראש המכשיר מתואר הפניה⁴. העדשה אקוסטית היה מפוברק באמצעות גומי סיליקון טמפרטורת החדר גופרית (RTV) מסטול עם ננו אבקות מתכת-תחמוצת כדי להתאים את עכבה אקוסטית של מים ולהימנע השתקפויות כדין ממשק²². המתחם שנוצר התאפיינה צפיפות של 1280 ק ג/מ'³ ומהירות של הצליל של 1100 מטר לשנייה. רדיוס עקמומיות של 7 מ מ נבחרה עבור העדשה גלילי, המוביל אל מוקד גיאומטרי של 18 מ מ, עובי מרבי של-0.5 מ מ מעל פני השטח מתמר. תמונה של הראש בדיקה CMUT מוצג איור 2(א).

figure-introduction-2
איור 2: בדיקה CMUT. ראש המכשיר CMUT מפותחת, כולל המערך ליניארי של מתמרים, עדשה אקוסטית (א), והבדיקה CMUT מלא עם מחבר (b). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

בראש המכשיר CMUT היה בשילוב של הידית בדיקה המכילות אלקטרוניקה החזיתי אנלוגי רב-ערוצי הקבלה ואת כבל multipolar בקשר עם הסורק בארה ב. המעגל אלקטרונית ערוץ אחד הוא גבוה קלט-עכבה dB 9-רווח מתח מגבר המספק חשמל הנוכחי הצורך לנהוג על עכבה כבל. האלקטרוניקה רב-ערוצי, תיאר הפניה ⁴, מבוסס על טופולוגיה מעגל של מקלט רעש נמוכה במיוחד-נמוך-כוח כולל מתג משולב עבור בהכפלה אות שידור/קליטה. אלקטרוניקה החזיתי הזרם והמתח הסטייה את CMUT שנוצר על ידי יחידת אספקת כוח מותאם אישית, להאכיל את המכשיר דרך הכבל multipolar. החללית מלאה מוצג איור 2(b).

פיזואלקטריים הגששים בארה ב

לשם השוואה איכותית של התמונות שהושג עם החללית CMUTלעיל, נכללו שני רגשים ארה ב זמין מסחרית פיזואלקטריים בניסויים. הראשון הוא בדיקה לינארית-array עם 192 transducing אלמנטים, זריקה מיקרומטר 245, ורוחב פס החלקי של 110% מרוכזת בשעה 8 מגה-הרץ. המכשיר הזה שימש כדי לרכוש תמונות B-מצב 2D. המכשיר השני הוא בדיקה עבור הדמיה תלת-ממדית עם מערך ליניארי swept מכנית של 180 transducing רכיבים, עם זריקה מיקרומטר 245 ורוחב פס החלקי של 100% ממורכז בתדר 8.5 מגה-הרץ. מנוע stepper ממוקמים בתוך החללית הדיור מאפשר גורף את המערך ליניארי לרכוש מספר מישורים, אשר יכול לשמש כדי לשחזר תמונה תלת-ממדית של אמצעי האחסון שנסרק²³.

אולה-OP מערכת

רכישת תמונות ארה ב בוצע על ידי העסקת את אולה-OP מערכת²⁰, אשר היא מלאה ופתוח בארה ב מחקר ופיתוח מערכת, תוכנן והבנתי במעבדה מיקרואלקטרוניקה מערכות עיצוב של מאוניברסיטת פירנצה, איטליה. אולה-OP המערכת שולטת, שניהם שידור (טי אקס) ומחובר הקבלה (RX), עד 64 ערוצים עצמאיים באמצעות מתג מטריצה בדיקה בארה ב עד 192 פיזואלקטריים או CMUT מתמרים. מערכת ארכיטקטורה תכונות שני עיבוד ראשי הלוחות, של לוח אנלוגי (אלב) ושניהם דיגיטלי לוח (DB), הכיל בארון תקשורת, אשר הושלם על ידי לוח החשמל לוח גב-המטוס המכיל המחבר את המכשיר ואת כל פנימי ניתוב רכיבים. AB מכיל חזיתי החללית מתמרים, בפרט של רכיבים אלקטרוניים עבור מיזוג אנלוגי הערוצים 64 ואת המטריצה מתג לתכנות הממפה באופן דינמי את הערוצים TX-RX אל מתמרים. DB אחראי על beamforming בזמן אמת, סינתזה של אותות שידור ועיבוד של RX מהדהד להפקת הפלט הרצוי (למשל תמונות B-מצב או הבדיקות דופלר). ראוי להדגיש כי מערכת אולה-OP להגדרה במלואה, ומכאן ניתן האות ב- TX waveform שרירותי כלשהו בתוך הפס המערכת (למשל שלוש רמות פולסים, סינוס-התפרצויות, ציוץ ציפורים, קודי האפמן, וכו ') עם מקסימום משרעת של 180 Vpp; בנוסף, ניתן לתכנת את האסטרטגיה beamforming על פי הדפוסים התמקדות האחרון (למשל ממוקד גל, מולטי-שורת-שידור, גל מישורי, מתפצל גלים, קורות עקיפה מוגבל, וכו ')²⁴^,²⁵. ברמת החומרה, משימות אלה משותפים בין חמש שדה לתכנות שער מערכים (FPGAs), מעבד אותות דיגיטלי (DSP) אחד. עם נסחף מכנית 3D הדמיה הגששים, כגון זה המתואר לעיל, מערכת אולה-OP שולט גם המנוע stepper שבתוך המכשיר, לצורך רכישת מסגרות 2D בודדות במיקום כל המערך מתמר מסונכרן.

אולה-OP המערכת יכול להיות מוגדר מחדש בזמן ריצה ומותאמים הגששים בארה ב שונה. זה מתקשר דרך ערוץ USB 2.0 עם מחשב מארח, מאובזר עם כלי תוכנה ספציפית. האחרון יש ממשק גרפי להגדרה מספק בזמן אמת להדמיה של ארה ב תמונות, שיחזר מצבים שונים; עם נפחי הגששים, למשל, שתי תמונות B-מצב של מטוסים בניצב באמצעי האחסון שנסרק ניתן להציג בזמן אמת.

היתרון העיקרי של מערכת אולה-OP למטרות של הפרוטוקול המתואר הוא כי היא מאפשרת כוונון קל של הפרמטרים TX-RX והוא מציע גישה מלאה אות הנתונים שנאספו בכל שלב עיבוד שרשרת²⁶, גם עושה את זה אפשרי כדי לבדוק שיטות הדמיה חדשה ואת beamforming טכניקות²⁷^,²⁸^,²⁹^,³⁰^,³¹^,³²^,³³.

מערכת מעקב תנועה

רשומה בארה ב בדיקה עמדה במהלך ייבוא תמונות, תנועה אופטי מערכת מעקב מועסקים³⁴. המערכת מבוססת על יחידת חיישן הפולטת אור אינפרא אדום באמצעות שני illuminators (אור (נוריות) דיודות פולטות) ומשתמש שני מקלטי (קרי עדשה, עם תשלום מצמידים מכשיר (CCD)) כדי לזהות את האור בא לידי ביטוי מספר פסיבי מטרה ספציפית סמנים מסודרים בצורות נוקשה מוגדרים מראש. מידע על אור המשתקף ואז יעובד על-ידי ה-CPU ב- board כדי לחשב נתונים מיקום וכיוון, אשר ניתן להעביר מחשב מארח מחובר דרך USB 2.0. באותו הקישור יכול לשמש כדי לקבוע את התצורה של היחידה חיישן.

יחידת חיישן ספינות יחד עם סט של כלים, כל אחד ניחן ארבעה סמנים רפלקטיביים מסודרים בתצורה גיאומטרית נוקשה. ההצעה מעקב המערכת באפשרותך לעקוב אחר עד שישה כלים נוקשה שונות בו זמנית, בתדר עבודה של-20 Hz. שני כלים אלה שימשו ניסויים אלה: כלי המצביע, המאפשר רכישת התנוחה התלת-ממד נגע את קצהו, וכן כלי מצויד קלאמפ, כי ניתן לחבר את המכשיר בארה ב תחת מבחן (ראה איור 14).

בצד התוכנה, כולל המעקב תנועה ברמה נמוכה סדרתי ממשק תכנות יישומים (API) עבור שתי יחידות נתונים ובקרה הרכישה, שניתן לגשת אליהם באמצעות כבל USB. כברירת מחדל, מיקום וכיוונים מוחזרים כניסה מרובת פריטים, כלומר ערך אחד בכל כל כלי במעקב. כל ערך מכיל עמדה תלת-ממד (x, y, z) מבוטא במ מ אוריינטציה (q₀, q_x, q_y, q-_z) המבוטא של קווטרניונים. המערכת גם מגיע עם ארגז של כלי תוכנה ברמה גבוהה יותר, אשר כוללת כלי מעקב גרפי להמחיש ומדידת בזמן אמת את העמדות/כיוונים של כלים מרובים בתוך שדה הראייה של היחידה חיישן.

רכיבי המערכת סקירה, אינטגרציה ותוכנות

הדיאגרמה באיור 3 מסכם את המכשור אימצה עבור הפרוטוקול, גם המתאר זרם הנתונים זורם על פני המערכות.

figure-introduction-3
איור 3: דיאגרמת בלוק של השילוב ההתקנה ומערכת החומרה כל. החללית ארה ב מחובר למערכת אולה-OP אשר מתקשר באמצעות כבל USB עם המחברת עבור רכישת התמונה בארה ב. במקביל, המחברת מקושרת גם דרך ה-USB ההצעה מעקב המערכת, עבור רכישת נתוני מיקום, ו באמצעות Ethernet לתחנת העבודה, לעיבוד נתונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

מלבד את הגששים בארה ב, הגשש תנועה, המערכת אולה-OP, אשר תוארו לעיל, ההגדרה כוללת גם שני מחשבים, כלומר מחשב נייד ותחנת עבודה. הראשון הוא הראשי חזיתי אינסטרומנטציה, קבלת וסינכרון של זרמי נתונים של נכנסות הראשי שני: הדימויים בארה ב מגיע למערכת אולה-OP ו 3D מיצוב נתונים ברכיב המעקב תנועה. הוא גם מספק משוב חזותי למפעיל לתמונות להיות רכשה. תחנת העבודה יש קיבולת כוח ואחסון חישובית גבוהה יותר באופן משמעותי. זה מספק תמיכה העורפי שלאחר עיבוד התמונה ואת מאגר datasets הדמיה משולב. תחנת העבודה משמש גםעבור הפריט החזותי של ארה ב ושל מר תמונות, כולל אפשרות סימולטני לוויזואליזציה תלת-ממדית של תמונות ומשולבות רשומים.

דרישה קריטי עבור הניסויים רכישת התמונה הוא הסינכרון של שני הנחלים הנתונים הראשי. ההצעה מעקב ומערכות אולה-OP הם עצמאיים מכשירים שלא תומכים עדיין של סינכרון מפורשת של פעילויות. בגלל זה, נתוני מיקום ונתונים תמונה בארה ב צריך להיות משולב כראוי כדי לזהות את המיקום הנכון 3D של המכשיר בארה בזמן כל פרוסה תמונה נרכשה. למטרה זו, יישום רישום ספציפי פותחה עבור הקלטה של הוספת חותמת זמן בזמן אמת את הנתונים שסופקו על ידי ההצעה מעקב המערכת, על-ידי שינוי רכיב תוכנה C++ זה נכלל, במקרה זה, ברכיב המעקב התנועה עצמה. בדרך כלל, מערכות עקיבת תנועה כוללים API ברמה נמוכה המאפשר לכידת נתונים בזמן אמת ותמלול אותם לקובץ.

שיטת סינכרון המאומץ עובד כדלקמן. כל רשומה בקובץ המופק על-ידי היישום רישום מהסוללות מומר עם חותמת זמן בתבנית "yyyy-MM-ddThh:mm:ss.kkk", שבו: y = שנה, M = חודש, d = יום, h = שעה, m = דקה, s = k השניה, = אלפית שנייה. התוכנה מבוסס מחשב אולה-OP (C++ ו MATLAB שפות תכנות) מחשבת את ההתחלה והסיום זמן של כל רצף רכישת תמונות ומאחסן מידע זה בכל תמונה בתבנית .vtk. לספק הפניה טמפורלית נפוצות במהלך הניסויים, מתבצעות בשני הליכים תוכנה לעיל במחשב חזיתי באיור3. חותמות זמן המופק בדרך זו משמשים לאחר מכן על ידי ההליכים תוכנת עיבוד דפוס, המייצרים את ערכת הנתונים הסופי (ראה פרוטוקול, סעיף 8).

רכיב תוכנה ספציפית אחר הבנתי ולהפעיל בתחנת העבודה לספק משוב בזמן-אמת למפעיל, על-ידי הנוגעות הנוכחי בארה ב בדיקה מיקום לתמונות מר ו, בפרט, כדי להגדיר את תנוחות מוגדרים מראש. רוטינה בצד השרת תוכנת פייתון מעבד את קובץ יומן הרישום של הגשש תנועה, מתרגמת הנוכחי בארה ב בדיקה עמדה לתוך צורה גיאומטרית, ושולח הנתונים לשרת Paraview. לקוח Paraview מתחבר באותו שרת Paraview ועל מציג בזמן אמת את המיקום של הצורה, נקודות המגע המוצגים על תמונת מר וכדי צורות גיאומטריות נוסף המתאר את תנוחות מוגדרים מראש. דוגמה של הפריט החזותי בזמן אמת וכתוצאה מכך מוצג באיור17.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל דגימות ביולוגיות שמוצג בסרטון השגויות שרכש דרך שרשרת אספקת מזון רגיל. דגימות אלה טופלו בהתאם לכללים אתיות ובטיחות של המוסדות המעורבים.

הערה: הדיאגרמה באיור 4 מסכם 8 שלבים עיקריים של פרוטוקול זה. שלבים 1 עד 4 כולל פעילויות ראשוניות, יבוצע רק פעם אחת לפני תחילת ייבוא תמונות ארה ב ועיבוד בשלבים. אלה בשלבים הראשונים הם כדלקמן: 1. עיצוב ראשוני של הגדרת ניסיוני, פנטום אגר (כדי להשתמש בהליכים כיול); 2) הכנת שמחוץ שור המוח; 3. רכישה של מר תמונות של המוח; 4. הגדרה של תנוחות איכותי שישמש כיעד עבור ייבוא תמונות ארה ב. שלבים 5 עד 8 מתייחסים רכישה ומכירה עיבוד תמונות ארה ב. שלבים אלה הם: 5. הגדרת הניסוי, שבו כל הכלים ומחוברים משולב ואת כל היעדים הם מוצבים לאמת; 6. כיול של המכשיר אמריקאי מאובזר עם סמנים פסיביים לניווט; 7. רכישת ארה ב תמונות של המוח שור שקוע במים, בתנוחות מראש והן באופן " modeŔ ביד חופשית 8. עיבוד שלאחר ויזואליזציה של מר משולב / ארה ב תמונת נתונים (dataset). בעוד שלב 5 יכול להתבצע רק פעם אחת, בתחילתו של פעילויות ניסיוני, שלבים 6 ו-7 יש לחזור לכל בדיקה בארה ב כל המעורבים. שלב 8 ניתן לבצע רק פעם אחת כל ערכת הנתונים המשולבים, לאחר השלמת כל רכישות.

figure-protocol-1
איור 4 : נסיוני זרימת. דיאגרמת בלוק ממחיש את השלבים העיקריים של הפרוטוקול, כולל פירוט של הפעולות העיקריות בכל שלב. צעדים 1-5 כולל פעילויות ראשוניות והכנת ההתקנה עבורנו ורכישות; לפיכך, הם יבוצע רק פעם אחת. שלבים 6 ו-7 לערב רכישות בארה ב, יש לחזור על כל בדיקה. צעד 8, שהוא עיבוד שלאחר תמונה, ניתן לבצע רק פעם אחת בסוף. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

1-תכנון ראשוני

אימות של לנדמרק מיצוב ועיצוב
הערה: ההליך הבא מגדיר אסטרטגיה עקבית עבור המיקום של ציוני דרך, שישמש עבור הכיול של ההצעה מעקב המערכת המתוארות בסעיף 6.
1. להכין בובה ראש פוליסטירן על ידי חיתוך צורה כ דומה לזה של המוח שור (גובה = 180 מ מ, רוחב = 144 מ"מ, אורך = 84 מ מ) באמצעות סכין.
2. להוסיף 6 תבניות של הספירות פלינט זכוכית 3 (3 מ מ קוטר) לתוך פוליסטירן המוח, לארגן הקודקודים של משולש שווה צלעות צד כ 15 מ מ, ואני לא. מ-50 1 מ מ המשטח החיצוני (ראה איור 5 ).
3. התחבר ההצעה מעקב המערכת למחברת באמצעות כבל USB. פתח את כלי מעקב, להתחיל מעקב תנועה ולבדוק כי כאשר נוגע למישור הזכוכית במוח פוליסטירן, הכלי מצביע נשאר בתוך מעקב בתחום התצוגה, כדי לוודא נראות ונגישות יעיל במהלך הניסויים.

figure-protocol-2
איור 5 : פוליסטירן דגם של המוח להשתמש בשלב התכנון הראשוני. ראש הבובה פוליסטירן, לחתוך כראוי כדי לחקות את ממדי המוח שור, שימש כדי לבחור את המיקום של הדפוסים כדור זכוכית במוח. שישה משולשים דפוסים של ספירות, בקוטר 3 מ מ, יש כבר מושתל במודל פוליסטירן כפי שמוצג בתמונה, כלומר שלוש תבניות (מימין) שלושה על ההמיספרות של המוח השמאלי. < href="//ecsource.jove.com/files/ftp_ המטרה upload/55798/55798fig5large.jpg"="_ blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

הכנה פנטום אגר
הערה: השלבים אפשר להכין פנטום אגר מעבדה-עשה כדי לשמש להליכי כיול (סעיף 6.1).
1. בגביע, לדלל 100 גרם של גליצרין ו- 30 גרם של אגר בסול 870 של מים מזוקקים. מערבבים את התערובת, תוך הגדלת הטמפרטורה שלו עד 90 מעלות צלזיוס, במשך 10-15 דקות שופכים את התערובת מילוי של 13 x 10 x 10 ס מ מזון המכיל ולשמור אותו במקרר לפחות יום אחד.
2. להסיר את הפאנטום אגר מהמקרר. צבע 6 כדורים זכוכית עם אמייל צהוב (עבור ניראות טובה יותר) ולהוסיף 2 תבניות של 3 זכוכית הספירות כל ב אגר פנטום (כלומר אחד בכל צד העיקריים של הבלוק), לא רחוק יותר פני מ 1 מ"מ ( איור 6).
3. לשימור כאשר אינו בשימוש, לטבול את הפאנטום אגר בתמיסה של מים, בנזלקוניום כלוריד, באמצעות מיכל מזון פלסטיק אטומות, ולשמור אותו במקרר.

figure-protocol-3
איור 6 : אגר פנטום. האיור מציג את הפאנטום אגר, שבו דוגמת מושתל של שלושה כדורים זכוכית הצבועים בצהוב (מסומן בחצים שחור) היא בבירור בציור בקצה התחתון. שתיאור הכלי מצביע, המשמש למדידת את העמדות כדור במהלך שלב כיול, מוצג גם ליד הפנטום. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

2. המוח שור והכנה קיבוע

רכוש שמחוץ שור המוח מן המזון הרגיל שרשרת האספקה. תחבורה זה על קרח (לשימור). בדרך כלל, כמו במקרה זה, המוח שמחוץ זמין לאחר נתקל הוסרה מן החיה.
להסיר את המוח קרח ולמקם אותו מכסה המנוע. שואבת. . לשמור את זה בשכונה עבור הצעדים הכנה עוקבות. לבודד את האונות, על-ידי הפרדת המוח הקטן, mesencephalon, פונס, גזע המוח עם להב כירורגי, חותך המבנים על פני השטח הגחוני של המוח-
בעזרת הבובה פוליסטירן כנקודת התייחסות לצורך מיקום, שתל 6 משולשים דפוסים של 3 כדורים כל בתוך קליפת המוח, באונה המצחית, העורף אונות. ודא כי ימולאו התנאים מוגדרים מראש (קרי מרחקים מפני השטח בין הספירות). עבור ניראות, לסמן את העמדות של כל התחומים על המוח על פני השטח עם טישו הירוק סימון צבע עבור היסטולוגיה ( איור 7).
לטבול המוח ב 10% buffered פתרון פורמלין. השתמש מיכל פלסטיק לחלקים אנטומיים ( איור 8). להשאיר את המוח בתוך המיכל עם פורמלין למשך לפחות 3 שבועות, עד השלמת התהליך קיבעון.
התראה: פורמלין הוא חומר כימי רעיל, יש לטפל בזהירות; תקנות ספציפיות עשוי לחול גם, למשל אותנו OSHA סטנדרטי 1910.1048 כ א

figure-protocol-4
איור 7 : הכנה למוח שור, השרשה של מרחבי זכוכית- המוח שור מוכן על ידי פתולוג מומחה על ידי הסרת החלקים אנטומי עודף אז להשתיל את דפוסי כדור זכוכית, בהתאם (א) לתצורת בעבר מעוצב. העמדות כדור מסומנים ואז צבע ירוק על פני המוח (b). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

figure-protocol-5
איור 8 : המוח שור קיבוע בפורמלין. המוח שור עם הכדורים זכוכית מושתל הוא שקוע 10% buffered פורמלין פתרון בתוך מיכל פלסטיק לחלקים אנטומיים (א). לאחר תקופת זמן של לפחות 3-שבועות, תהליך קיבוע היא מלאה (b), המוח יכול לשמש עבור רכישות התמונה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

3. ייבוא תמונות מר

לחלץ את המוח מהפתרון פורמלין, לשטוף אותו במים למשך הלילה, למקם אותו במיכל פלסטיק נקי, ויסגור את זה
להכניס את הגורם המכיל הגליל הראש מר ולמקם אותו לתוך הסורק מר.
לבצע סריקות העסקת סורק מר T 3 עם סליל ראשי 32 ערוצים ( איור 9). רוכשים שלוש סדרות של תמונות באמצעות T1, T2 ו CISS רצפים עם רזולוציה של 0.7x07x1 מ מ ³ ו- 0.5x0.5x1 מ מ ³ עבור T1/T2, רצפים CISS, בהתאמה. שמור התמונות מר DICOM לעצב באמצעות כלי תוכנה של הסורק מר.
לאחר השימוש, לטבול את המוח בפורמלין 10% באגירה מלאה. להעביר את התמונות מר רכשה הסורק מר תחנת עבודה עיבוד.

figure-protocol-6
איור 9 : ייבוא תמונות מר. המוח שור, ננעל בתוך מיכל פלסטיק נקי, זה לשים הסורק מר T 3 עבור מר התמונה רכישות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

4. ההגדרה של איכותי מהווה עבור רכישות התמונה בארה ב

הערה: הליך זה מגדיר סדרה של תנוחות איכותי, ביחס מר תמונות, שבו התצוגה של אזורים במוח המכילים בבירור אפשר לזהות מבנים אנטומיים ורקמות היטב הבדיל (חומר אפור ולבן במיוחד) מוגדל בתמונות ארה ב.

פתח התמונות מר DICOM לעצב עם כלי תוכנה Paraview (מעתה ואילך, תוכנת ויזואליזציה). מומחה להמחיש את התמונות הן כמו פרוסות תלת-ממדי, כנדרש.
לבדוק כל תמונה מר ב- dataset כדי להעריך את הנראות של מבנים אנטומיים ורקמות (למשל לרוחב החדרים, כפיס המוח האפורים של גרעיני הבסיס).
בחר לאזורי משנה מרחבית תלת-ממד מתוך התמונה מר הפניה הכוללת תכונות חזותיות לזיהוי בצורה הטובה ביותר את ולהגדיר כ המטוסים חיתוך של שקיפות מירבית. לזהות 12 תנוחות מוגדרים מראש עבור רכישת התמונה בארה ב, כל מעורבים אוסף משמעותי של תכונות חזותיות.
לשימוש לכל תנוחה וירטואלי, " מקורות > חרוט " ליצירת קונוס 3D כנקודת ציון ויזואלי. להתאים כל גביע גובה 40 מ מ, הרדיוס 2 מ מ והצב ידנית קונוס בשדה הראייה התלת-ממד ( איור 10). להציל את המתחם של מר התמונה, אזורים תלת-ממד, מטוסים, וציוני כקובץ מדינת Paraview.

figure-protocol-7
איור 10 : מוגדרות מראש מהווה עבור תמונה בארה ב רכישה. סמני ב (א) הצג העמדות של תנוחות שנבחר 12 מר 3D תמונות מסגרת יושג על ידי המפעיל עבור ארה ב תמונה רכישה. (ב') מר מטוסים התואם תנוחות שנבחרו מוצגים; סמן אדום מייצג עמדה (המיוצגת במרחב תמונה של מר) בדיקה בארה ב נע בזמן אמת, עד שאחד סמנים לבנים היא הגיעה ואת הדימוי הרצוי בארה ב ניתן לרכוש באמצעות המערכת. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

5. הגדרת הניסוי

הסביבה לבין מטרות
הערה: שלב זה מתאר את הכנת ההתקנה ואמצעי ניסויים רכישה בארה ב.
1. עמדה 50 x 50 על 30 ס"מ פלסטיק טנק על שולחן, למלא אותה במים degassed עד לגובה של 15 ס מ. עמדה ההצעה מעקב המערכת כך למיכל המים הוא גלוי מלמעלה לחלוטין בתוך שדה הראייה שלו ( איור 11 ) להתחבר הגשש תנועה המחשב הנייד באמצעות כבל USB-
2. ביצוע ההליך הציר כדי לכייל את המצביע באמצעות כלי מעקב של ההצעה מעקב המערכת ³⁴.
3. למקם את המערכת אולה-OP על השולחן וחבר אותו במחברת באמצעות כבל USB, מוודא כי מסך המחשב הוא גלוי בבירור האופרטור בדיקה בארה ב. מיקום תחנת העבודה על השולחן. וודא כי המסך שלו הוא נראה בבירור למפעיל.
4. לחלץ את המוח מהפתרון פורמלין, לשטוף אותה במים. לשתק אותו לצלחת של שרף סינתטי, באמצעות מקטעים של תפירה חוט, דבק פסים ( איור 12).
5. לטבול את הצלחת עם המוח לתוך המיכל וודא כי מרחב העבודה כולו סביב המוח מתאים בתוך שדה הראייה של החיישן תנועה, באמצעות המצביע ותוכנות מעקב כלי.

figure-protocol-8
איור 11 : התקנה של רכישות ניסיוני עם תנועה מערכת המעקב. ההצעה מעקב חיישן ממוקם מעל מיכל המים שבו המוח שור הוא שקוע, כך המטרה. והבדיקה עם סמנים המשקף בחוזקה לגמרי שיתאים המדידה שלו שדה ראייה. < href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55798/55798fig11large.jpg" המטרה = "_ blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

figure-protocol-9
איור 12 : מיצוב של המוח שור ב- מיכל המים. המוח שור ותשמרו על צלחת שרף סינתטי באמצעות שני חוטי תפירה (ממוקם לאורך פיסורה האורך), קבוע בצלחת עם פסים דבק. את הצלחת והמוח שור שקועים ואז במיכל מים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

חיבור המכשיר בארה ב והגדרה של אולה-OP לבצע הסריקות.
1. לחבר את המכשיר בארה ב למערכת אולה-OP.
2. תצורת המערכת אולה-OP דרך קבצי התצורה שלה, ממשק התוכנה שלה מהמחשב ( איור 13).
  1. הגדר דופלקס במצב המורכב של שניים משולב B-מצבי העסקת שני תדרים הפעלה שונות (7 מגה-הרץ ו- 9 מגה-הרץ). הגדר התפרצות הפרעה דו קוטבית 1-מחזור עבור כל מצב. כוון את הפוקוס שידור-25 מ מ עומק ומיקוד דינמי בקבלה עם F #= 2 פונקציה apodization sinc.
  2. להגדיר את מערכת beamformed ולהקליט בשלב quadrature (אני / Q) מפוענח נתונים.
3. לבצע מספר בדיקות רכישה כדי להבטיח operativity מלאה.
  1. להקפיא את המערכת, על ידי לחיצה על " ההקפאה " לחצן דו-מצבי בתוכנה אולה-OP. לאפשר את מצב שמירה אוטומטית על ידי לחיצה על הלחצן הדו-מצבי מופיע שלוש תקליטונים. בחלון מוקפץ, המופיע בסוף שנת הרכישה, לכתוב את שם הקובץ ולחץ " להציל ".

figure-protocol-10
איור 13 : הגדרת הניסוי עבורנו תמונה רכישת. אולה-OP המערכת מחוברת למחברת ממוקם בסמוך למיכל המים, כך התצוגה שלה היא בבירור למפעיל המכשיר בארה ב במהלך רכישות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

מחבר חובק למעקה את סמני רפלקטיביים פסיבית על גבי המכשיר בארה ב
הערה: בעקבות הליך זה, אסיפה מוצק של המכשיר בארה ב וסמנים רפלקטיביים פסיבי נוצר עבור רכישות עוקבות של התמונה והמיקום נתונים. ידית
1. למצוא תנוחה המתאימה המלחציים על החללית בארה ב. מהדק את סמני רפלקטיביים פסיבית על הידית בדיקה בארה ב ( איור 14).
2. לבצע מספר בדיקות רכישה (ראה שלב 5.2.3) כדי להבטיח המלחציים יציב, הסימנים הם נראים בבירור על ידי ההצעה מעקב המערכת, בעוד המכשיר בארה ב נערך לתנוחות העבודה הצפוי.

figure-protocol-11
איור 14 : כלי פסיבי עם המשקף סמני כשכרטיס על החללית פיזואלקטריים 3D הדמיה- הכלי עם סמנים כראוי כשכרטיס, קבוע על הידית בדיקה פיזואלקטריים הדמיה תלת-ממד, כך הם יוצרים אסיפה יונייטד שישמש עבור ארה ב התמונה והמיקום נתוני הרכישה באותו זמן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

6. כיול

הערה: סעיף זה מתאר את החלק ניסיוני של פרוטוקול שאוסף את המידע לחישוב העתקות הנדרש בין המסגרות התייחסות המרחבי אחרת מעורב. ראה סעיף 9 לפרטים מתמטית על שיטת חישוב. רוטינות התוכנה ב- MATLAB שפת לכיול תכנות זמינים כמו קוד-פתוח ב- https://bitbucket.org/unipv/denecor-transformations.

של ארה ב מסגרת תמונה למסגרת כלי פסיבי להדק על המכשיר בארה ב
הערה: ההליך הבא כיול משמש לחישוב הטרנספורמציה נוקשה המאפשר כדי להקצות תפקידים מרחבי ארה ב voxels התמונה המקומית מסגרת ההתייחסות של הכלי פסיבי כשכרטיס על החללית. זה יש לחזור על כל הרכבה של כלי פסיבי על בדיקה ארה ב. מיכל
1. עמדה אגר דמה של טבילה מלאה בתוך המים. הפעל את היישום רישום כי רשומות מקם נתונים ולאסוף את העמדות של כל אחד הכדורים זכוכית 6 באגר דמה עם הכלי מצביע, תוך מעקב בתנועה.
2. רוכשים תמונה אחת בארה ב כל לכל דפוס של 3 כדורים באגר פנטום ( איור 15) (שלב 5.2.3). מקם את המכשיר בארה ב באמצעות הזרוע מכני באמצעות הפונקציה קדם ויזואליזציה של המערכת אולה-OP, כך תבנית מלאה של שלושה כדורים היא בתוך שדה הראייה. לרכוש ולשמור את התמונה המתאימה בארה ב.
3. להעביר את כל התמונות ארה בתבנית אולה-OP, יחד עם היומן המעקב תנועה-הקבצים, תחנת העבודה.
4. לפתוח כל תמונה בארה בתוכנת ויזואליזציה ידנית לסמן את המיקום של מרחבי זכוכית 3 בכל אחד מהם, לתמלל את העמדות תלת-ממד לקובץ. csv.
5. לחשב את השינוי נוקשה של ארה ב--לסמן בין שתי המסגרות הפניה (ראה את קוד פתוח שסופק ואת סעיף 9).

figure-protocol-12
באיור 15 : רכישה של ארה ב תמונות של אגר הפאנטום לכיול. המפעיל מזיז את המכשיר בארה ב (החללית CMUT) הפאנטום אגר לרכוש שני לנו תמונות המכיל את דפוסי מוטבעת הספרה 2, כפי שמוצג בזמן אמת על ידי התוכנה אולה-OP על צג המחשב. הדימויים רכשה משמשות לאחר מכן לחשב את השינוי מן המרחב התמונה ארה ב מרחב של הכלי פסיבית עם סמנים כשכרטיס על החללית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

מן המרחב המעקב תנועה למרחב תמונה מר
הערה: פעולות כיול הבאות משמשות כדי לחשב את השינוי נוקשה מן ההצעה מעקב המערכת מסגרת התייחסות למסגרת התייחסות התמונה מר יש לחזור על כל מיקום של המוח בתוך הטווח מבצעית של רכיב המעקב תנועה. יש לחזור על שני השלבים האחרונים בהליך זה עבור כל תמונה ברורה של מר. מיכל
1. המוח בעמדה טבילה מלאה בתוך המים. הפעל את היישום רישום ולאסוף את העמדות של כל אחד הכדורים 18 זכוכית עם הכלי מצביע ( באיור 16). להעביר את קבצי יומן רישום של מעקב תנועה אל תחנת העבודה.
2. לפתוח כל תמונה מר של המוח בתוכנת ויזואליזציה, באופן ידני לסמן את המיקום של כל אחד הכדורים 18 זכוכית ולשמור את קואורדינטות תלת-ממד המתאימים כמו קבצי csv.
3. לחשב את תנועה. המעקב כדי-מר השינוי נוקשה בין שתי המסגרות הפניה (ראה את קוד מקור פתוח ושל סעיף 9).

figure-protocol-13
באיור 16 : רכישת עמדות של מרחבי זכוכית מושתל במוח שור לכיול. שתיאור הכלי מצביע משמש כדי לרכוש, אחד אחד, העמדות של מרחבי זכוכית 18 מושתל לתוך המוח שור הושקע במים. תפקידים אלה משמשים לחישוב את צדדיormation מן ההצעה מעקב מערכת החלל למרחב תמונה מר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

7. אולטרסאונד רכישת

הערה: רוטינות התוכנה פייתון עבור Paraview, שהפרוצדורה חזותיים בזמן אמת, זמינים כמו קוד-פתוח ב- https://bitbucket.org/unipv/denecor-tracking.

רכישה של ארה ב תמונות של תנוחות מראש
1. תהדק את הסמנים על גבי המכשיר בארה ב ובצע את הליך הכיול (סעיפים 5.3 ו- 6.1). מקם את המוח וביצוע הליך הכיול (סעיפים 5.1 ו- 6.2).
2. לאסוף את שני הפרמטרים טרנספורמציה נוקשה (ארה ב--לסמן ותנועה המעקב-אל-מר) שחושב בשלבים 6.1.5 ו 6.2.3 ולהעביר קבצים אלה לתוך התיקיה של ההליך חזותיים בזמן אמת מיושם פיתון והדמיה תוכנה ( איור 10 ב').
3. להתחיל את ההליך חזותיים בזמן אמת באמצעות התוכנה להדמיה (ראה את קוד פתוח), ודא כי המיקום בפועל של המכשיר בארה ב מוצגת כראוי ( איור 17).
4. הפעל את היישום רישום עבור הקלטת את המיקום של המכשיר. ידנית להתאים לכל תפקיד איכותית מראש, כפי שהוא מוצג ביישום התוכנה ויזואליזציה, עם המכשיר בארה ב ולרכוש את התמונה המתאימה עם מערכת אולה-OP (שלב 5.2.3). לעצור שני היישומים, להעביר את כל התמונות ארה בתבנית אולה-OP ותנועה קבצי יומן המעקב לתחנת העבודה.

figure-protocol-14
איור 17 : רכישה של ארה ב תמונות של תנוחות מראש. המפעיל מעביר את המכשיר בארה ב כדי להגיע את תנוחות מוגדרים מראש; ההליך נתמך בזמן אמת על ידי שיגרה פיתון, אשר מציג את מיקום המכשיר על תמונת מר התלת-ממד של המוח על התצוגה של תחנת עבודה, שימוש בתוכנת הדמיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

רכישת ביד חופשית, הזזת תנוחות עם ארה ב ליניארי, זונדי שחזור תמונה תלת-ממדית
הערה: השלבים הבאים הם מיועד הגששים ארה ב ליניארי בלבד ולאפשר הרכישה של רצפים של 2D מישורי ארה ב תמונות אשר , יחד עם מיקום הנתונים מן ההצעה מעקב המערכת, יש צורך שחזור תלת-ממדי.
1. תהדק את הסמנים על גבי המכשיר בארה ב ובצע את הליך הכיול (סעיפים 5.3 ו- 6.1). מקם את המוח וביצוע הליך הכיול (סעיפים 5.1 ו- 6.2).
2. מיקום ידנית את המכשיר בארה לתנוחה הראשונית המיועד (למשל סוף האונה כל פרונטלי). להתחיל הרכישה של רצף תמונות בכל ארה עם מערכת אולה-OP (שלב 5.2.3) לבין היישום רישום עבור בדיקה עמדה הקלטת.
3. חלות תנועה איטית, ביד חופשית המכשיר בארה ב לקראת התנוחה הסופית המיועד (למשל בקצה הדיסטלי של האונה כל של המוח). להפסיק רכישת לנו תמונות עם מערכת אולה-OP ולהפסיק את המעקב אחר של בדיקה. העברת כל ארה ב תמונות בתבנית אולה-OP ותנועה קבצי יומן המעקב לתחנת העבודה.

8. עיבוד דפוס והדמיה

עיבוד דפוס של רצפי ביד חופשית מאיתנו התמונה
הערה: הליך זה מיושם ב- MATLAB שפת תכנות וחל על כל רצף ביד חופשית של תמונות דו-ממד בארה באולה-OP לעצב, לייצר מלא תמונות תלת-ממד.
1. טען הרצף של ארה ב תמונות בתבנית אולה-OP. להתאים את רצף תמונות ארה עם קבצי יומן רישום מעקב תנועה. לחלץ את רצף של תנוחות מתוזמן של קבצי יומן הרישום כלולים במרווח הזמני הולך מההתחלה לסוף תהליך רכישה, כפי שנרשם על ידי מערכת אולה-OP.
2. לחשב התזמון המדויק של כל תמונה בארה ב לפי הרצף באמצעות הפרמטרים נרשם על ידי מערכת אולה-OP.
3. לחשב את המיקום הקשורות לכל תמונה ארה ברצף, על-ידי אינטרפולציה בין העמדות מתוזמן שני הקרוב ביותר שהוקלט על ידי ההצעה מעקב המערכת. השתמש האינטרפולציה הלינארית בין וקטורים תרגום האינטרפולציה הלינארית כדורית (SLERP) בין סבבים, המבוטא קווטרניונים.
  הערה: להניח את התמונה ארה ב החציוני ברצף - דהיינו התמונה במיקום הטוב ביותר מחיצות הרצף לשני חצאים באורך שווה (בערך) - כנקודת התייחסות הגדרת המסגרת תמונה תלת-ממד של ארה ב.
4. להחיל דחיסת לוגריתמי לנרמל את התמונה כמקסימום, סף (בדרך כלל-60 dB) חלות על כל מטוס בתמונה ארה ב.
5. ביחס למסגרת התייחסות, לחשב ולהחיל המרה המרחבי יחסית לכל אחת מהתמונות ארה ב אחרים ברצף כדי לקבל חבילה של מטוסים ממוקם במרחב.
6. להחיל שיגרה האינטרפולציה הלינארית של מבנה הממוקם במרחב מטוסים כדי לייצר מערך 3D קרטזית voxels. לשמור קרטזית תלת-ממד מערך voxels כקובץ .vtk ולהקליט חותמות הזמן מרווח התואמים תזמון רכישת.
עיבוד דפוס של תמונות אחרות בארה ב (לא ביד חופשית רצפים)
הערה: ההליך הבא מוחל על כל תמונה ארה בתבנית אולה-OP חוץ כדי רצפים ביד חופשית (סעיף 8.1).
1. טען ארה ב תמונה בתבנית אולה-OP. להחיל על דחיסת לוגריתמי, לנרמל את התמונה כמקסימום ולהחיל לסף מסוים (בדרך כלל-60 dB) כל מטוס בתמונה ארה ב.
2. עבור תלת-ממד ארה ב תמונות, חלות רק שגרה האינטרפולציה הלינארית (כלומר המרה סריקה) המבנה של מטוסים ממוקם במרחב לייצר מערך 3D קרטזית voxels.
3. להציל את המטוס תמונה או המערך 3D קרטזית של voxels בתור קובץ .vtk, הקלטה מרווח חותמות הזמן המקבילים של תזמון רכישת.
רישום של ארה ב תמונות
הערה: סעיף זה מתאר את ההליכים כדי לבצע את הרישום הסופי של ארה ב ושל מר תמונות, באמצעות העתקות שני שחושב במהלך השלבים הקודמים כיול, ונתוני מיקום של המכשיר בארה ב שנרשם במהלך רכישות. רוטינות התוכנה ב- MATLAB שפת תכנות עבור רישום מאיתנו תמונות זמינות בתור קוד-פתוח ב- https://bitbucket.org/unipv/denecor-transformations.
1. לטעון את התמונה ארה בתבנית .vtk.
2. תואם את התזמון של התמונה בארה עם קבצי יומן רישום של מעקב תנועה. לחלץ את רצף של תנוחות מתוזמן של קבצי יומן הרישום כלולים במרווח הזמני הולך מההתחלה לסוף תהליך רכישה, כפי שנרשם בתמונה .vtk.
3. חשב עמדה הממוצע עבור התמונה בארה ב. להשתמש בממוצע לינארי של וקטורים תרגום ולהחיל את האלגוריתם המתואר הפניה ³⁵ עבור סיבובים, המבוטא קווטרניונים.
4. טען הטרנספורמציה ארה ב--לסמן שמתאים לתמונה ארה ב ספציפיים. לטעון את הטרנספורמציה. המעקב כדי-מר תנועה המתאים בתמונה ארה ב ספציפיים לבין הדימוי מר של הבחירה.
5. להשתמש המיקום הממוצע יחד עם שתי הטרנספורמציות לעיל כדי לחשב את השינוי רישום נוקשה. ארה למר, ולשמור לאחרון בתבניות שונות, כולל תרגום, זוויות אוילר לאפשר להמחיש את התמונה בארה במסגרת התמונה מר של הבחירה.
ויזואליזציה של תמונות ארה ב רשומים
הערה: אלו הם השלבים הסופיים כדי להמחיש את ארה ב רכשה ותמונות מר וכדי להראות אותם לאחר הסופרפוזיציה בתוכנת הדמיה, שימוש מחושב בעבר המרות.
1. להפעיל את תוכנת ויזואליזציה, לטעון את התמונה מר של בחירה. לטעון תמונות בארה ב כל רלוונטיות. עבור כל תמונה בארה ב, ליצור המרה Paraview ולהחיל הטרנספורמציה רישום ארה למר מחושב ( איור 18) על נתוני התמונה.

9. כיול המודלים והעתקות

הערה: סעיף זה מתאר את הפרטים המתמטיים של טכניקות כיול וטרנספורמציה בשימוש בפרוטוקול שהוצגו. פרוטוקול הניסוי כרוך ארבעה שונים מסגרות ההתייחסות צריכה להיות משולב כראוי: 1) מסגרת התמונה בארה ב, אשר תלויה בשני המאפיינים הפיזיים של המכשיר בארה ב, את התצורה סורק, מקורביו קואורדינאטות מרחביות (x y, z) כדי כל voxel בתמונה בארה ב (על אחידות, כל התמונות מישורי דו-ממדי מנועות יש y = 0); 2) מסגרת סמן (ז), שהוא טבוע על הכלי סימון פסיבי הוא כשכרטיס את המכשיר בארה ב (סעיף 6.1); 3 מסגרת מערכת מעקב (TS)) תנועה, שהוא טבוע מכשיר המעקב; 4) מר תמונה (MRI) המסגרת, אשר מוגדר על ידי הסורק, שבו associates המרחבי נקודות הציון (x, y, z) כל voxel בתמונה מר. עבור הנוחות והפשטות של סימון, ההליכים בסעיף זה מתוארים באמצעות מטריצות סיבוב (כלומר כיוון קוסינוס מטריצות) לא חוג הקווטרניונים ³⁶.

של ארה ב מסגרת מ'
הערה: ההליך כיול ניסיוני המפורטים בסעיף 6.1 מייצרת את הפרטים הבאים: 1) תפקידים תלת-ממד (p-₁, …, p ₆) _TS דפוסי 2 3 כדורים כל אחד, כלול את הפאנטום אגר, נמדד במסגרת המעקב תנועה; 2) עמדות 3D של כל אחד בין שני הדפוסים אותו (p ₁, …, p ₃) _אותנו ואת (p ₄, …, p ₆) _{ארה ב} שנמדד בכל השניים רכשה ארה ב תמונות; 3) שינוי אחד (R _{M > TS}, t _{M > TS}), שם R היא מטריצה הסיבוב והוא t וקטור תרגום, נמדדת מיקום כלי הנגינה אשר מאמר זה מתאר את המיקום היחסי של הכלי סימון פסיבי (סיבובים כל נמדדת ההצעה מעקב המערכת מדווחים כמו חוג הקווטרניונים, אשר חייב להיות מתורגם מטריצות סיבוב).
1. החל האלגוריתם בהפניה ³⁷ לכל אחד שני זוגות של רשימות (p-₁, …, p ₃) _אותנו, (p-₁, …, p ₃) _TS ו (p ₄, …, p ₆) _אותנו, (p ₄, …, p ₆) _TS, כדי לקבל שניים המרות של הסוג (R _{ארה ב > TS}, t _{ארה ב > TS}), בכל המתייחס ספציפית אחת לנו תמונת שטח. טרנספורמציה
  1. מחשוב הערכה של הרצוי (R _{ארה ב > M}, t _{ארה ב > מ'}) מכל העתקות לעיל באופן הבא:
    R _{ארה ב > M} = R ^T _{M > TS} R _{ארה ב > TS}
    t _{ארה ב > M} = R ^T _{M > TS} (t _{ארה ב > TS -} t _{M > TS})
    הערה: שתי ההערכות משולבים על-ידי חישוב ממוצע אריתמטי של הווקטורים t _{ארה ב > M}, ממוצע של מטריצות סיבוב R _{ארה ב > M} באמצעות שיטת הפניה ³⁵, לאחר נתקל לראשונה מתורגם מטריצות חוג הקווטרניונים, חוג הקווטרניונים וכתוצאה מכך בחזרה לתוך מטריצה סיבוב.
מן ההצעה מעקב המערכת למסגרת MRI
הערה: ההליך המפורטים בסעיף 6.2 מייצרת את הפרטים הבאים: 1) תפקידים תלת-ממד (p-₁, …, p ₁₈ ) _TS דפוסי 6 3 כדורים כל כלול במוח שור, נמדד ההצעה מעקב המערכת מסגרת; 2) עמדות תלת-ממד של מרחבי 18 באותו (p-₁, …, p ₁₈) _MRI נמדד בתמונת מר היעד.
1. ישירות לחשב את השינוי הרצוי (R _{TS > MRI}, t _{TS > MRI}) על-ידי החלת האלגוריתם ³⁷ שתי רשימות של תפקידים.
של ארה ב MRI במסגרת
הערה: ארה התמונה רכישה ההליך המתואר בסעיף 7 מייצרת תמונות אשר, לאחר פתרון חותמות הזמן הקשורים נגד תנועה המעקב היומן, קבצים, הטרנספורמציה ( R _{ז > TS}, t _{M > TS}) מחושב ישירות.
1. מחשוב השינוי הרצוי באופן הבא:
  R _{ארה ב > MRI} = R _{TS > MRI} R _{M > TS} R _{ארה ב > ז}
  t _{ארה ב > MRI} = R _{TS > MRI}(R_M>TSt_US>M + t_M>TS) + t _{TS > MRI}

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

התוצאה העיקרית מושגת באמצעות פרוטוקול המתואר האימות ניסיוני של הליך הערכת הדיר ויעילים עבור דו-ממדי, יכולות הדמיה 3D מאיתנו לחקור טיפוס מבוסס על טכנולוגיית CMUT, ביישום פוטנציאליים למוח הדמיה. לאחר יישום כל השלבים המתוארים פרוטוקול, מומחה ניתן להחיל ויזואליזציה פונקציות התוכנה (למשל אוריינטציה חינם עם פרוסות, ערכה החילוץ, נפח אינטרפולציה, וכו ') כדי להשוות בין תוכן ויזואלי רשום תמונות ארצות הברית עם תמונת מר היעד. בפרט, האיכות של התמונות שהושג, לשם השוואה ישירה תקן הזהב ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יצירות אחדות הוצגו בספרות המתארת את הטכניקות דומים או קשורים בפרוטוקול שהוצגו. טכניקות אלה מבוססים על השימוש של יעדים, כולל חיים קבוע או המוח גווייה, אבל הם בעיקר מתהוות עבור בדיקות של שיטות רישום דיגיטלי מסוגים שונים.

הפרוטוקול המתואר כאן, עם זאת, יש מטרה ספציפית של בדיקות ארה ב הגששים בתצורות שונות בשלבים המוקדמים של פיתוח, בגלל זה, זה ממלאת את הדרישה הבסיסית של הפארמצבטית של רכישות, כלומר על אותו דגימה ביולוגית עם תנוחות דומות. פרוטוקול שהוצג במחילות היבטים רבים של הטכניקות הקיימות מעל ומרכ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים שיש להם אינטרסים כלכליים אין מתחרים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכו באופן חלקי על ידי ממשלות הלאומי והאיחוד האירופי באמצעות הפרויקט אניאק JU DeNeCoR תחת גרנט מספר הסכם 324257. המחברים רוצה להודות Magenes ג'ובאני פרופסור, פרופסור פיירו Tortoli, ד ר Giosuè Caliano על תמיכתם היקר, פיקוח, להערות תובנה שהרשה לזה לעבוד. אנו אסירי תודה גם פרופסור אג'ידיו ד'אנג'לו וחבורתו (עותק מוסתר במעבדה), יחד עם דל'אנג'לו Istituto Neurologico ג Mondino, על מתן ההצעה מעקב ומכשור מר, וכדי ג'אנקרלו Germani לרכישות מר. לבסוף, ברצוננו להודות ד ר Nicoletta Caramia, ד ר אלסנדרו Dallai, גב' ברברה Mauti לתמיכה טכנית שלהם יקר, מר וולטר Volpi למתן את המוח שור.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
ULA-OP	אוניברסיטת פירנצה	N/A	מערכת מחקר הדמיית אולטרסאונד
בדיקה פיזאואלקטרית הדמיה תלת מימדית	Esaote s.p.a.	9600195000	בדיקת אולטרסאונד תלת מימדית נסחפת מכנית, דגם BL-433
בדיקה פיזואלקטרית במערך ליניארי	Esaote s.p.a.	122001100	בדיקת מערך ליניארי אולטרסאונד, דגם LA-533
CMUT בדיקה	ליניארית אוניברסיטת רומא Tre	N/A	בדיקת מערך ליניארי אולטרסאונד המבוססת על טכנולוגיית CMUT
סורק MAGNETOM Skyra 3T MR סורק	סימנס Healthcare	N/A	MR סורק
ראש סליל	סימנס Healthcare	N/A	סליל ראש 32 ערוצים להדמיית MR
NDI Polaris Vicra	NDI רפואי		8700335001 מערכת מעקב תנועה
אופטית כלי מצביע	NDI רפואי	8700340	כלי מצביע פסיבי עם 4 סמנים מחזירי אור
כלי מצויד מהדק	NDI	Medical 8700399	גוף קשיח עם 4 סמנים מחזירי אור ומהדק לחיבור לידית בדיקה בארה"
מוח בקר	N/A	N/A	מוח של בקר בוגר, מספקי מזון
פתרון פורמלין	N/A	N/A	תמיסת פורמלין חוצצת 10% לקיבוע מוח בקר - זהירות, פורמלין הוא חומר כימי רעיל ויש לטפל בו בזהירות; תקנות ספציפיות עשויות לחול גם (ראה למשל תקן OSHA 1910.1048 US App A)
מיכל פלסטיק לחלקים אנטומיים	N/A	N/A	מיכל פלסטיק גלילי עם מכסה
כדורי זכוכית	N/A	N/A	כדורי זכוכית בקוטר 3 מ"מ של זכוכית צור
אגר	N/A	N/A	30 גרם, להכנת פנטום
גליצרין	AEFFE Farmaceutici	A908005248	100 גרם, להכנת
פנטום מים מזוקקים	Solbat Gaysol	8027391000015	870 גרם, להכנת פנטום
	N/A	N/A	המשמשת לדילול גליצרין ואגר במים מזוקקים
מנוף		ליזופורם8000680500014	שימוש בתמיסת בנזלקוניום כלוריד ומים לשימור אגר פנטום
ראש בובת פוליסטירן	N/A	N/A	דגם פוליאסטירן שנחתך ושימש לעיצוב תצורת דפוסי הכדורים
צבע סימון רקמות ירוק להיסטולוגיה	N/A	N/A	צבע המשמש לסימון מיקומי כדורי הזכוכית על פני מוח הבקר
אמייל צהוב	N/A	N/A	המשמש לצביעת כדורי הזכוכית המושתלים במיכל המים אגר פנטום
	N/A N	/A	50x50x30 ס"מ מיכל פלסטיק מלא במים נטולי גז עד לגובה 15 ס"מ
זרוע מכנית	Esaote s.p.a.	N/A	זרוע מכנית מהודקת לגבול מיכל המים ומשמשת להחזקת הגשושית במיקומים קבועים
צלחת של שרף סינטטי	N/A	N/A	צלחת המשמשת כתמיכה למיקום מוח הבקר במיכל המים
חוטי תפירה	N/A	N/A	קטעי חוט תפירה המשמשים לשיתוק המוח על צלחת השרף
סרט דבק	N/A	N/A	סרט דבק המשמש לקיבוע קצוות חוט התפירה על צלחת השרף
מיכל מזון מפלסטיק	N/A	N/A	מיכל מזון אטום המשמש למחשב הפנטום אגר
	Lenovo	Z50-70	Lenovo Z50-70, Intel(R) Core i7-4510U @ 2.0 GHz, 8 GB RAM
תחנת עבודה	Dell Inc.	T5810	מעבד Intel(R) Xeon(R) E3-1240v3 @ 3.40 GHz, 16 GB RAM
Matlab	כלי התוכנה MathWorks	R2013a	, המשמש לחישוב טרנספורמציה בחלל ושחזור תלת מימד ממטוסי תמונה
Paraview	Kitware Inc.	v. 4.4.1	תוכנת קוד פתוח לעיבוד והדמיה של תמונה תלת מימדית
NDI Toolbox - ToolTracker Utility	NDI Medical	v. 4.007.007	תוכנה להדמיה ומעקב אחר מיקום סמן בתוכנת רישום נתונים של נפח מדידה NDI Polaris Vicra
	NDI Medical	v. 4.007.007	תוכנה לרישום מיקום סמן בקובץ יומן טקסט
תוכנת ULA-OP	אוניברסיטת פירנצה	תוכנה	לתצוגה ובקרה בזמן אמת של מערכת ULA-OP

ב נעשה אמייל

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Matrone, G., Savoia, A. S., Terenzi, M., Caliano, G., Quaglia, F., Magenes, G. A Volumetric CMUT-Based Ultrasound Imaging System Simulator With Integrated Reception and µ-Beamforming Electronics Models. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 61 (5), 792-804 (2014).
Pappalardo, M., Caliano, G., Savoia, A. S., Caronti, A. Micromachined ultrasonic transducers. Piezoelectric and Acoustic Materials for Transducer Applications. , Springer. 453-478 (2008).
Oralkan, O. Capacitive micromachined ultrasonic transducers: Next-generation arrays for acoustic imaging? IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 49 (11), 1596-1610 (2002).
Savoia, A., Caliano, G., Pappalardo, M. A CMUT probe for medical ultrasonography: From microfabrication to system integration. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 59 (6), 1127-1138 (2012).
ENIAC JU project DeNeCoR website. , http://www.denecor.info (2017).
Ramalli, A., Boni, E., Savoia, A. S., Tortoli, P. Density-tapered spiral arrays for ultrasound 3-D imaging. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 62 (8), 1580-1588 (2015).
Lazebnik, R. S., Lancaster, T. L., Breen, M. S., Lewin, J. S., Wilson, D. L. Volume registration using needle paths and point landmarks for evaluation of interventional MRI treatments. IEEE Trans. Med. Imag. 22 (5), 653-660 (2003).
Dawe, R. J., Bennett, D. A., Schneider, J. A., Vasireddi, S. K., Arfanakis, K. Postmortem MRI of human brain hemispheres: T2 relaxation times during formaldehyde fixation. Magn. Reson. Med. 61 (4), 810-818 (2009).
Chen, S. J., et al. An anthropomorphic polyvinyl alcohol brain phantom based on Colin27 for use in multimodal imaging. Mag. Res. Phys. 39 (1), 554-561 (2012).
Farrer, A. I. Characterization and evaluation of tissue-mimicking gelatin phantoms for use with MRgFUS. J. Ther. Ultrasound. 3 (9), (2015).
Choe, A. S., Gao, Y., Li, X., Compton, K. B., Stepniewska, I., Anderson, A. W. Accuracy of image registration between MRI and light microscopy in the ex vivo brain. Magn. Reson. Imaging. 29 (5), 683-692 (2011).
PVA brain phantom images website. , http://pvabrain.inria.fr (2017).
Gobbi, D. G., Comeau, R. M., Peters, T. M. Ultrasound probe tracking for real-time ultrasound/MRI overlay and visualization of brain shift. Int. Conf. Med. Image Comput. Comput. Assist. Interv (MICCAI) n. 920, 927(1999).
Ternifi, R. Ultrasound measurements of brain tissue pulsatility correlate with the volume of MRI white-matter hyperintensity. J. Cereb. Blood Flow. Metab. 34 (6), 942-944 (2014).
Unsgaard, G. Neuronavigation by Intraoperative Three-dimensional Ultrasound: Initial Experience during Brain Tumor Resection. Neurosurgery. 50 (4), 804-812 (2002).
Pfefferbaum, A. Postmortem MR imaging of formalin-fixed human brain. NeuroImage. 21 (4), 1585-1595 (2004).
Schulz, G. Three-dimensional strain fields in human brain resulting from formalin fixation. J. Neurosci. Meth. 202 (1), 17-27 (2011).
Ahrens, J., Geveci, B., Law, C. ParaView: An End-User Tool for Large Data Visualization. Visualization Handbook. , Elsevier. (2005).
Cloutier, G. A multimodality vascular imaging phantom with fiducial markers visible in DSA, CTA, MRA, and ultrasound. Med. Phys. 31 (6), 1424-1433 (2004).
Boni, E. A reconfigurable and programmable FPGA-based system for nonstandard ultrasound methods. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 59 (7), 1378-1385 (2012).
Bagolini, A. PECVD low stress silicon nitride analysis and optimization for the fabrication of CMUT devices. J. Micromech. Microeng. 25 (1), (2015).
Savoia, A. Design and fabrication of a cMUT probe for ultrasound imaging of fingerprints. Proc. IEEE Int. Ultrasonics Symp. , 1877-1880 (2010).
Fenster, A., Downey, D. B. Three-dimensional ultrasound imaging. Annu. Rev. Biomed. Eng. 2, 457-475 (2000).
Matrone, G., Ramalli, A., Savoia, A. S., Tortoli, P., Magenes, G. High Frame-Rate, High Resolution Ultrasound Imaging with Multi-Line Transmission and Filtered-Delay Multiply And Sum Beamforming. IEEE Trans. Med. Imag. 36 (2), 478-486 (2017).
Matrone, G., Savoia, A. S., Caliano, G., Magenes, G. Depth-of-field enhancement in Filtered-Delay Multiply and Sum beamformed images using Synthetic Aperture Focusing. Ultrasonics. 75, 216-225 (2017).
Boni, E., Cellai, A., Ramalli, A., Tortoli, P. A high performance board for acquisition of 64-channel ultrasound RF data. Proc. IEEE Int. Ultrasonics Symp. , 2067-2070 (2012).
Matrone, G., Savoia, A. S., Caliano, G., Magenes, G. The Delay Multiply and Sum beamforming algorithm in medical ultrasound imaging. IEEE Trans. Med. Imag. 34, 940-949 (2015).
Savoia, A. S. Improved lateral resolution and contrast in ultrasound imaging using a sidelobe masking technique. Proc. IEEE Int. Ultrasonics Symp. , 1682-1685 (2014).
Gyöngy, G., Makra, A. Experimental validation of a convolution- based ultrasound image formation model using a planar arrangement of micrometer-scale scatterers. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 62 (6), 1211-1219 (2015).
Shapoori, K., Sadler, J., Wydra, A., Malyarenko, E. V., Sinclair, A. N., Maev, R. G. An Ultrasonic-Adaptive Beamforming Method and Its Application for Trans-skull Imaging of Certain Types of Head Injuries; Part I: Transmission Mode. IEEE Trans. Biomed. Eng. 62 (5), 1253-1264 (2015).
Salles, S., Liebgott, H., Basset, O., Cachard, C., Vray, D., Lavarello, R. Experimental evaluation of spectral-based quantitative ultrasound imaging using plane wave compounding. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 61 (11), 1824-1834 (2014).
Alessandrini, M. A New Technique for the Estimation of Cardiac Motion in Echocardiography Based on Transverse Oscillations: A Preliminary Evaluation In Silico and a Feasibility Demonstration In Vivo. IEEE Trans. Med. Imag. 33 (5), 1148-1162 (2014).
Ramalli, A., Basset, O., Cachard, C., Boni, E., Tortoli, P. Frequency-domain-based strain estimation and high-frame-rate imaging for quasi-static elastography. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 59 (4), 817-824 (2012).
NDI Polaris Vicra optical tracking system website. , http://www.ndigital.com/medical/polaris-family (2017).
Markley, F. L., Cheng, Y., Crassidis, J. L., Oshman, Y. Averaging quaternions. J. Guid. Cont. Dyn. 30 (4), 1193-1197 (2007).
Dorst, L., Fontijne, D., Mann, S. Geometric Algebra for Computer Science. An Object-oriented Approach to Geometry. , A Volume in the Morgan Kaufmann Series in Computer Graphics (2007).
Horn, B. K. P. Closed-form solution of absolute orientation using unit quaternions. J. Opt. Soc. Am. A. 4 (4), 629-642 (1987).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

CMUT Registration MR Pose

טיפול נסיוני הערכת הביצועים של הגששים סאונד חדש מבוסס על טכנולוגיית CMUT ביישום כדי הדמיה מוחית

במאמר זה

סיכום

תקציר

מבוא

פרוטוקול

תוצאות

דיון

גילויים

תודות

חומרים

מקורות

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

מאמרים קשורים