Name: 超音波フェイズド アレイ システムを集中超音波ガイド高輝度のフォーカル プレーンでターゲットの精度の評価 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-06T14:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 8 s
Description: 学ぶ超音波ガイド高輝度集束超音波フェイズドアレイシステムにおける治療面での標的精度評価プロトコル。自己集束型トランスデューサと画像再構成法を用い、安全性と有効性を確保する方法を解説します。

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中国の国家自然科学基金 (81402522)、上海キー技術 R & D プログラム (17441907400) から科学と技術委員会の上海市、上海交通大学にこの作品の一部でサポートします。医療工学研究基金 (YG2017QN40、YG2015ZD10)。海中慧医療技術 (上海) 株式会社も USgHIFU システムを提供することを認めています。著者は、ファントムの作製と実験に彼らの支援のため金朱と俊恵東をありがとうございます。

1. マーカーの設計と作製
<ol><li>コンピューター支援設計ソフトウェアを使用して正方形モデルを設計します。40 mm の長さおよび厚さの 2 mm. 位正方形モデルの各コーナーに直径 10 mm のソリッド ボールとスティックとそれぞれの側を設定します。</li>
	<li>アクリロニ トリル ・ ブタジエン ・ スチレンの感光性樹脂を使用して、印刷のための材料として。</li>
	<li>3 D モデルのファイルを製造メーカーに送信します。</li>
</ol>2. ファントムの準備
<ol><li>(直径 8 cm) と高さ 3 cm のプラスチックの筒を室温でファントム ホルダーにシリカゲルとアクリル ベースボードに接続します。1 時間に座ってみましょう。</li>
	<li>正方形 (30 mm × 30 mm、10 mm の厚さで) に新鮮な牛筋をスライスし、水分を蒸発させるために 2 時間換気します。</li>
	<li>ビーカーに脱・脱イオン水 (115 mL) を注ぎ、アクリルアミド、13 g で追加、溶けるまでかき混ぜます。Bis アクリルアミドの 0.24 g を加えて溶けるまでかき混ぜます。追加、0.2 mL の N、N、N'、N'-テトラメチルエチレンジアミンと均一に撹拌します。 注: は、マスクとゴム手袋を置きます。</li>
	<li>5 mL の別のビーカーに脱と脱イオン水を準備、過硫酸アンモニウムの 0.3 g を追加して、溶解する攪拌します。 注意: アクリルアミド、bis アクリルアミド、N、N、N'、N'-テトラメチルエチレンジアミン、過硫酸アンモニウム、有毒。細心の注意を払うし、物理的な接触を避けます。</li>
	<li>引き続いてファントム ホルダーに手順 2.3 と 2.4 からソリューションの 40% を注ぎ、撹拌 5 s。混合物を固めるために 20 分間座ってみましょう。</li>
	<li>凝固のファントムの表面に 3 D プリントの正方形モデルを置き、モデル途中でスライスした牛筋を入れてください。ファントムのホルダーにステップ 2.3 からソリューションの残りの部分を注ぐ。牛筋幻のインターフェイスとスライスの間の空気を除去して前後に移動します。</li>
	<li>5 を使ってかき混ぜるファントム ホルダーに 2.4 をステップで準備ソリューションの残りの部分を注ぐ s。</li>
	<li>横方向に沿ってファントムの中央にスライスした牛筋の位置を微調整します。ファントムを固めるために 20 分間座ってみましょう。</li>
	<li>円筒状のプラスチックやアクリルのベースボード、ドライバーを使用しての間のシリカゲルを削除します。</li>
	<li>ゆっくりと円筒状のプラスチックからアクリルのベースボードをデタッチします。</li>
</ol>3. USgHIFU システムのセットアップ
<ol><li>臨床の USgHIFU システムを起動します。</li>
	<li>水処理モジュールをオンにし、80 発/分で水循環の速度を設定します。</li>
	<li>部屋の温度 (22-25 ° C) で脱水 (直径 30 cm) と高さ 13 cm のアクリル円筒形水槽を入力します。</li>
	<li>ガスを抜かれた水にファントムのホルダーを置き、ホルダーをしっかりと固定します。</li>
	<li>治療ベッドの上に円筒形の水タンクを移動します。治療ベッドを持ち上げて脱水治療ユニットを移動します。</li>
</ol>4. 米国-導かれるターゲット
<ol><li>治療ユニットを徐々 に上がり移動上下治療面の深さは、スライスした牛筋と米国のイメージに透明な幻の上位インタ フェースではあるかどうかを確認します。</li>
	<li>0 ° に米国イメージング用プローブを回転し、回転の軸 (イメージング軸とも呼ばれる) 米国のイメージの 2 つの平行棒の中間点を通過する円筒形貯水タンクを移動します。</li>
	<li>90 ° にイメージング用プローブを回転し、米国のイメージの 2 つの平行棒の中間点を通過する軸方向に円筒形の水タンクを移動します。</li>
	<li>幾何学的な焦点の深さで治療面で米国のイメージを再構築します。</li>
	<li>米国の再生像とターゲットが正方形モデルの中心にあるかどうかで 4 つのボールが明確に表示されますを確認します。 注: ターゲットの中心は、再構成画像のセンター所定です。ボールは、平均グレー値は、15 mm × 15 mm 正方形が最も高く、10 φ の円によって決定されます。正方形モデルの中心は、再構成画像の 4 つのボールの対角線によって決まります。</li>
	<li>ターゲットとスクエア モデル、および繰り返し手順 4.4 と 4.5 の間の相対的な位置によると水タンクを移動します。</li>
	<li>治療ユニットを持ち上げて、幻の上約 30 mm の厚さで豚筋肉を置きます。幾何学的な焦点深度が 3 mm スライスした牛筋の上部の表面の下にまで、治療ユニットを移動します。 注: ビーム パスに沿って 3 mm 焦点距離補正は以前研究19から経験式に基づく豚筋の厚さによると推定されます。</li>
</ol>5. HIFU 超音波処理
<ol><li>次超音波パラメーターを選択: パルス持続時間 (400 ms)、デューティ サイクル (80%)、音響 (400 W) の電源、冷却連続焦点スポットの超音波処理の間の時間 (30 秒)。</li>
	<li>ターゲットの焦点スポット用の露光時間を設定します。<ol>
<li>2.0 の 5.4 mm、9 mm、12.6 mm セットの露出時間のそれぞれ分割した 3 つの同心円正規六角形ターゲットに対して手順を繰り返します s、2.5 s、および 3.0 秒, 内, 中, と外側の六角にある焦点スポット 2.0 で、foc の s。アルは、フェイズド アレイの幾何学的な中心にスポット。</li>
	</ol>
</li>
	<li>超音波処理を開始、HIFU 超音波用フットペダルに片足を置きます。</li>
	<li>Sonications が完了するまでは、米国のイメージの変化を観察します。</li>
</ol>6. USgHIFU フェイズド アレイ システムのターゲットの精度の評価
<ol><li>ファントムのホルダーをフェッチし、スムーズに八つ当たりするファントムを押します。</li>
	<li>ナイフを使用しての治療面に沿ってファントムを分割します。</li>
	<li>スライスした牛筋を含む幻の治療面をスキャンします。</li>
	<li>数学ソフトウェアを使用してスキャンした画像を処理し、ターゲットと病変の境界を抽出します。</li>
	<li>Intercenter 距離dcおよびターゲットの境界dbの最大オーバー シュートを計算します。 注: dcはターゲットのセンターとそのそれぞれの病変との間の距離です。dbは、それぞれのターゲットと病変の境界の間の距離をオーバー シュート最大です。</li>
	<li>Ηは私としてターゲット領域にターゲット外病変の面積の比を計算 = (SA ∩ SP)/ SPとηO = (SA- SA ∩ SP)/ SP、それぞれ。 メモ: SPを対象領域、 SA病変領域を表します。</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>
<li>Tong, S., Downey, D. B., Cardinal, H. N., Fenster, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+three-dimensional+ultrasound+prostate+imaging+system%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">A three-dimensional ultrasound prostate imaging system.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 22 (6), 735-746 (1996).</li>
<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>
<li>Ellens, N. P. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+targeting+accuracy+of+a+preclinical+MRI-guided+focused+ultrasound+system%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">The targeting accuracy of a preclinical MRI-guided focused ultrasound system.</a> Medical Physics. 42 (1), 430-439 (2015).</li>
<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>

翔智は海中慧医療技術 (上海) 雇われたコンサルタント (株)他の作家が何を開示するあります。

ロボット コンポーネントは、体外の USgHIFU システムに使用されています。このようなシステムでは、参照マーカー11,12,18, ターゲットの精度を評価するには、体外組織17、腫瘍模倣モデル、および温度に敏感なファントム使用されている単独で、またはの組み合わせで10,20。これらの研究のプロトコルと比較して、このメソッドより臨床的に関連して、焦点面ターゲット エラーを定量化しやすきます。異機種混在、透明ファントムとリファレンス ・ マーカを組み合わせて、このメソッドは、乳房腫瘍焼灼21を目的とした USgHIFU システムのターゲットの精度評価のための別の研究から変更されています。以前研究22</su...

フェイズド アレイにますます設計、HIFU システム1,2,3,4,5,6,7装備。USgHIFU フェイズド アレイ システムで米国イメージング用プローブは通常球状 HIFU トランスデューサー1,2,8の中央の穴にマウントされます。プローブは、三次元空間9ターゲットと画像再構成のため回転可能。正確にターゲットは、HIFU 治療の有効性と安全性に必要です。ただし、ターゲティング精度の評価のための研究のほとんど HIFU システムの磁気共鳴誘導または自己焦点 HIFU トランスデューサー10、11,で構成された USgHIFU システムに対して実行されて12,13,14,15,16. 下記の方法は USgHIFU フェイズド アレイ システムの焦点面のターゲティング精度を評価します。
臨床的に関連するビームの道牛筋マーカー埋め込まれたファントムは、臨床 USgHIFU フェイズド アレイ システムのターゲットの精度の評価で使用されます。四球四隅を正方形モデルが作製し、透明ファントムに牛筋との組み合わせで、埋め込まれました。正六角形は、治療面に米国像で識別される 4 つのボールの中心の位置に基づく対象として選択されます。HIFU sonications 後幻の治療面がスキャンされ、スキャンしたイメージで、病変の境界だけでなく、4 つのボールの位置を決定できます。ターゲティングの精度は、3 つの派生パラメーターと同様に、ターゲットと病変の中心間の距離を測定することによって評価できます。
メソッドが特定の参照オブジェクト11,17,18とロボットの動きを使用してターゲット エラーの測定よりも単純であり単一焦点に基づいてメソッドと比較してより臨床的に関連します。均質ファントム10スポット アブレーション。このメソッドは、USgHIFU フェイズド アレイ システムのターゲットの精度の評価で使用することができます。自己焦点 HIFU トランスデューサーを搭載した他の USgHIFU システムにも使用できます。

<table><tbody><tr><td>アクリルアミド</td><td>アムレスコ</td><td>D403-2</td><td></td></tr><tr><td>アクリルベースボード</td><td>LAO NIAO STORES</td><td>カスタマイズ</td><td></td></tr><tr><td>アクリル円筒形水タンク&nbsp;</td><td>LAO NIAO STORES</td><td>customized</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium Persulfate</td><td>Yatai United Chemical Co., Ltd (無錫、中国)</td><td>2017-03-01</td><td></td></tr><tr><td>Beaker</td><td>East China Chemical Reagent Instrument Store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bis-acrylamide</td><td>Amresco</td><td>M0172</td><td></td></tr><tr><td>Bovine muscle</td><td>Market</td><td></td><td></td></tr><tr><td>まな板</td><td>JIACHI</td><td>JC-ZB40</td><td></td></tr><tr><td>円筒形プラスチック&nbsp;ファントム</td><td>ホルダーQIYINPAI</td><td>は</td><td></td></tr><tr><td>、USgHIFUシステムによって作られた</td><td>脱気脱イオン水</td><td></td><td></td></tr>をカスタマイズしました電気<tr><td>バランス</td><td>YINGHENG</td><td>11119453359</td><td></td></tr><tr><td>ガラス棒</td>東<td>中国化学試薬機器ストア</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ナイフ</td>SHIBAZISL1210-C<td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>マスク</td><td></td><td>Medicom2498</td><td></td></tr><tr><td>N,N,N',N'&ndash;テトラメチルエチレンジアミン</td><td>Zhanyun化学有限公司(上海、中国)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ゴム手袋</td><td>AMMEX</td><td>YZB / MAL 0587-2018</td><td></td></tr>スキャナー<tr><td></td><td>富士ゼロックス</td><td>DocuPrintM268DW</td><td></td></tr><tr><td>ドライバー</td><td>スタン</td><td>レーT6</td><td></td></tr><tr><td>シリカゲル</td><td></td><td>GE381</td><td></td></tr><tr><td>スクエアモデル</td><td>QIYINPAI</td><td>カスタマイズ</td><td></td></tr><tr><td>ステンレス鋼のスプーン東</td><td>中国化学試薬器具店</td><td></td><td></td>吸</tr><tr><td>盤</td>東<td>中国化学試薬器具店</td><td></td><td></td>豚</tr><tr><td>筋肉</td><td>市場</td><td></td><td></td></tr><tr><td>USgHIFUシステム</td><td>中輝医療技術(上海)有限公司</td><td>SUA-I(スアアイ)</td><td></td></tr></tbody></table>

超音波フェイズド アレイ システムを集中超音波ガイド高輝度のフォーカル プレーンでターゲットの精度の評価

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

フェイズド アレイは、既存の体外超音波ガイド下 HIFU (USgHIFU) システムで高強度集束超音波 (HIFU) トランスデューサーとしてますます使用されます。このようなシステムで HIFU トランスデューサーは、通常球状米国イメージング用プローブがマウントされているし、回転することができます中央の穴で。治療の平面上のイメージは、プローブの回転中に取得イメージ シーケンスを再構築できます。したがって、再構築された画像を治療計画が可能です。このようなシステムでは、ウシを用いたプロトコルのフォーカル プレーンでターゲットの精度を評価するために筋肉とマーカーに埋め込まれたファントム、説明します。幻の正方形樹脂モデルの四隅に 4 つの固体ボール再生像の参照のマーカーとして機能します。そのセンターと正方形モデルの中心の両方ことができます像内の相対位置に応じて一致するようにターゲットを移動させなければなりません。約 30 mm の厚さと豚の筋肉は臨床設定でビーム パスを模倣するファントム上に配置します。超音波処理後、幻に治療面がスキャンされ、関連付けられている病変の境界がスキャンした画像から抽出しました。ターゲティングの精度は、3 つの派生パラメーターと同様に、ターゲットと病変の中心間の距離を測定することによって評価できます。このメソッドはのみ USgHIFU フェイズド アレイ システムの臨床的に関連するビーム パスの単焦点よりもむしろ複数の焦点スポットから成るターゲットのターゲティング精度を評価できませんが、前臨床評価にも使用することができますかフェイズド アレイまたは自己焦点 HIFU トランスデューサーで構成された USgHIFU システムの定期的なメンテナンス。

ファントムは 3 つの異なるサイズのターゲットを持つ臨床 USgHIFU フェイズド アレイ システムのターゲティング精度を評価するため専用としました。図 1は、0 °、90 ° の角度で米国のイメージを表示します。インターフェイスが明確で、US 像の明るい正方形モデルのスティックです。治療面で最大のターゲットの焦点スポット、米国像を図 2に示します。最高平均グレー値と同じサイズの青丸で 4 つのボールの中心を求めた。図 3は、幻の治療面とターゲットと病変の抽出された境界のスキャンされたイメージを示しています。
Dc、 db、 η私のパラメーターに従ってフォ...

本研究では、超音波ガイド下高強度集束超音波フェイズド アレイ システムの焦点面のターゲティング精度を評価するためのプロトコルについて説明します。

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

正確なターゲット設定は、画像誘導、高強度集中超音波システムの安全性と有効性を確保するために不可欠です。当社のプロトコルは、超音波誘導、高強度焦点超音波位相アレイシステムのターゲティング精度で評価することができます。この技術は、臨床的に関連する組織経路を考慮しながら、治療面における標的化精度を評価するために使用することができる。この方法は、異なる超音波画像再構成方法を使用して自己焦点を当てたトランスデューサを備えた超音波誘導、高強度の集中超音波システムに適用することができる。この方法の視覚的なデモンストレーションは、他の人がプロトコル、特に再構成された超音波画像内のターゲットの位置を決定する方法を完全に理解するのに役立ちます。ファントムを作る前に、モデルを製造します。この3Dプリントモデルは、40ミリメートルの側面の長さの正方形です。各コーナーには固体ボールがあります。モデルを手元に、ファントムホルダーを作ります。このためには、アクリルベースボードと高さ3センチメートルの直径8センチメートルのプラスチックシリンダーを手に入れられます。シリカゲルを使用してホルダーを形成するためにそれらを取り付けます。アセンブリを1時間座らせます。今、新鮮な牛の筋肉からファントムを作るために移動します。30ミリメートルと10ミリメートルの厚さの側面を持つ正方形に筋肉をスライスします。ファンで組織を2時間換気して水分を蒸発させる。次に、有害な化学物質を使用する準備をします。脱気した脱イオン水をビーカーに注ぎます。アクリルアミドを加え、溶解するまでかき混ぜます。次いで、ビスアクリルアミドを加え、溶解するまで撹拌する。最後に、テトラメチルエチレンジアミンを加え、溶液が均一になるまで攪拌する。これは解決策です。脱気水と脱イオン水を用いた別のビーカーで、過硫酸アンモニウムを加え、攪拌して溶解させる。これは解決策2です。ファントムが固まったら、3D プリントモデルを取り出し、ファントムサーフェスに配置します。モデルを配置すると、次の手順は、モデルの中央にスライスされた牛の筋肉を配置することです。残りの溶液をファントムホルダーに注ぎます。牛の筋肉を動かして、ファントムとスライスの界面で空気を取り除きます。残りの溶液2をファントムホルダーに注ぎ続けます。その後、5秒間かき混ぜます。ファントムの中心にある筋肉の位置を調整し、すべてが固めるために20分間座らせます。固まったら、スクリュードライバーを使用してシリカゲルを取り外し、シリンダーとベースを一緒に保持し、ゆっくりと2つを取り外します。超音波ガイド、高強度集中超音波システムを開始します。水処理モジュールの電源を入れ、循環速度を設定します。続けるために、室温で脱気水で満たされた円筒形のタンクを持っています。タンクの直径は30センチメートルで、高さは13センチメートルです。ファントムホルダーを取得し、脱気水の中に置きます。ホルダーがしっかりと固定されていることを確認するための措置を講じます。次に、治療用ベッドと治療ユニットを移動させて、ファントムをイメージングできるようにします。治療ユニットのバルーンは、脱気水に浸漬する必要があります。続ける前に豚筋のサンプルで準備してください。サンプルは長さ約100ミリメートル、厚さは約30ミリメートルである必要があります。サンプルを脇に置き、治療ユニットをゆっくりと上下に動かします。目標は、治療平面がスライスされた牛の筋肉とファントムの上部インターフェイスであることを確認することです。超音波画像プローブをゼロ度にして、水タンクを動かして、画像内の2つの平行線の真ん中をイメージング軸が通過するようにします。次に、撮像プローブを90度回転させます。次に、タンクを移動して、画像内の2本の平行線の中央を軸に通るようにします。幾何学的焦点の深さで治療面で超音波画像を再構築します。4つのボールが再構築された画像にはっきりと示されていることを確認してください。また、ターゲットが正方形モデルの中心にあるかどうかも確認してください。準備ができたら、ファントムの上に豚の筋肉を配置するために治療単位を持ち上げます。ここでは、豚の筋肉は位置にあり、次のステップの準備ができています。治療ユニットを画像撮影の位置に戻します。牛の筋肉の上面の下に3ミリメートルに幾何学的な焦点の深さを配置します。パルス持続時間と電力を含む高強度集中超音波超音波処理のパラメータを設定して続行します。選択した六角形仮想ターゲットの露光時間と、位相配列の幾何中心の焦点点の2秒の露光時間を設定します。超音波処理を開始し、超音波処理楽器の足のペダルに足を置きます。超音波処理中に、観察し、異なるサンプルのエコー原性の比較を可能にするために、超音波画像を記録します。他の仮想ターゲットとの超音波処理の手順を繰り返すために同様に準備されたファントムを使用する前にファントムを削除します。これは、ゼロ度の角度での超音波画像です。90度の角度で超音波画像は似ています。両方の画像は、豚の筋肉、ファントム、およびウシの筋肉の間の明確なインターフェイスを示しています。また、正方形モデルのスティックは明るいです。これは、処理面での再構成画像です。青い円は、赤い四角形の最も高い平均グレー値を包含し、モデル内の 4 つのボールの位置を識別します。また、青い円によって、ターゲットの中心である正方形モデルの中心も決まります。茶色の四角は、最大の正六角形ターゲットの焦点スポットを示しています。再構築された超音波画像における4つのボールの位置を決定することは、ターゲットセンターをモデルセンターと一致させる上で重要である。幻の準備に使用される化学材料は少し危険である。マスクと手袋は、手順中に着用する必要があります。

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超音波フェイズドアレイシステムを集中超音波ガイド高輝度のフォーカルプレーンでターゲットの精度の評価

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