Name: 뇌 이미징 응용 프로그램에서 CMUT 기술에 기반 하는 새로운 초음파 프로브의 성능을 평가 하기 위한 실험 프로토콜 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 1 s
Description: 학습하세요 CMUT 초음파 프로브의 뇌 이미징 성능 평가를 위한 실험 프로토콜을 소 뇌 표본을 사용하여 반복 가능한 방법으로 초음파와 자기공명영상을 비교 분석하는 기술을.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

이 작품은 국가 정부와 부여 계약 번호 324257에서 ENIAC 주 프로젝트 DeNeCoR 통해 유럽 연합에 의해 부분적으로 지원 되었습니다. 저자 교수 지 오 바 니 Magenes, 교수 피에로 Tortoli 박사 Giosuè Caliano 그들의 귀중 한 지원, 감독, 및이 작업을 가능 하 게 하는 통찰력 있는 의견에 감사 하 고 싶습니다. 우리는 또한 감사 교수 Egidio 디 안젤로와 그의 그룹 (숨은 실험실), 피코 Istituto Neurologico C. Mondino 함께 동작 추적 및 미스터 계측을 제공 하 고 지 안 Germani 미스터 인수에 대 한. 마지막으로, 우리는 박사 니콜 Caramia, 박사 알레산드로 Dallai 및 그들의 귀중 한 기술 지원에 대 한 양 바바라 Mauti 씨 월터 Volpi 소 뇌를 제공 하기 위한 감사 하 고 싶습니다.

<ol><li>Matrone, G., Savoia, A. S., Terenzi, M., Caliano, G., Quaglia, F., Magenes, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Volumetric+CMUT-Based+Ultrasound+Imaging+System+Simulator+With+Integrated+Reception+and+%C2%B5-Beamforming+Electronics+Models%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Ultrason.+Ferroelectr.+Freq.+Control%22%5BJournal%5D)">A Volumetric CMUT-Based Ultrasound Imaging System Simulator With Integrated Reception and µ-Beamforming Electronics Models.</a> IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 61 (5), 792-804 (2014).</li>
<li>Pappalardo, M., Caliano, G., Savoia, A. S., Caronti, A. <a target="_blank" href="http://www.springer.com/us/book/9780387765389">Micromachined ultrasonic transducers. Piezoelectric and Acoustic Materials for Transducer Applications</a>. , Springer. 453-478 (2008).</li>
<li>Oralkan, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capacitive+micromachined+ultrasonic+transducers%3A+Next-generation+arrays+for+acoustic+imaging%3F%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Ultrason.+Ferroelectr.+Freq.+Control%22%5BJournal%5D)">Capacitive micromachined ultrasonic transducers: Next-generation arrays for acoustic imaging?</a> IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 49 (11), 1596-1610 (2002).</li>
<li>Savoia, A., Caliano, G., Pappalardo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+CMUT+probe+for+medical+ultrasonography%3A+From+microfabrication+to+system+integration%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Ultrason.+Ferroelectr.+Freq.+Control%22%5BJournal%5D)">A CMUT probe for medical ultrasonography: From microfabrication to system integration.</a> IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 59 (6), 1127-1138 (2012).</li>
<li>ENIAC JU project DeNeCoR website. , 
 <a target="_blank" href="http://www.denecor.info">http://www.denecor.info</a> (2017).</li>
<li>Ramalli, A., Boni, E., Savoia, A. S., Tortoli, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Density-tapered+spiral+arrays+for+ultrasound+3-D+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Ultrason.+Ferroelectr.+Freq.+Control%22%5BJournal%5D)">Density-tapered spiral arrays for ultrasound 3-D imaging.</a> IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 62 (8), 1580-1588 (2015).</li>
<li>Lazebnik, R. S., Lancaster, T. L., Breen, M. S., Lewin, J. S., Wilson, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volume+registration+using+needle+paths+and+point+landmarks+for+evaluation+of+interventional+MRI+treatments%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Med.+Imag%22%5BJournal%5D)">Volume registration using needle paths and point landmarks for evaluation of interventional MRI treatments.</a> IEEE Trans. Med. Imag. 22 (5), 653-660 (2003).</li>
<li>Dawe, R. J., Bennett, D. A., Schneider, J. A., Vasireddi, S. K., Arfanakis, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postmortem+MRI+of+human+brain+hemispheres%3A+T2+relaxation+times+during+formaldehyde+fixation%5BTitle%5D)+AND+%22Magn.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Postmortem MRI of human brain hemispheres: T2 relaxation times during formaldehyde fixation.</a> Magn. Reson. Med. 61 (4), 810-818 (2009).</li>
<li>Chen, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+anthropomorphic+polyvinyl+alcohol+brain+phantom+based+on+Colin27+for+use+in+multimodal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Mag.+Res.+Phys%22%5BJournal%5D)">An anthropomorphic polyvinyl alcohol brain phantom based on Colin27 for use in multimodal imaging.</a> Mag. Res. Phys. 39 (1), 554-561 (2012).</li>
<li>Farrer, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+evaluation+of+tissue-mimicking+gelatin+phantoms+for+use+with+MRgFUS%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Ther.+Ultrasound%22%5BJournal%5D)">Characterization and evaluation of tissue-mimicking gelatin phantoms for use with MRgFUS.</a> J. Ther. Ultrasound. 3 (9), (2015).</li>
<li>Choe, A. S., Gao, Y., Li, X., Compton, K. B., Stepniewska, I., Anderson, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy+of+image+registration+between+MRI+and+light+microscopy+in+the+ex+vivo+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Magn.+Reson.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Accuracy of image registration between MRI and light microscopy in the ex vivo brain.</a> Magn. Reson. Imaging. 29 (5), 683-692 (2011).</li>
<li>PVA brain phantom images website. , 
 <a target="_blank" href="http://pvabrain.inria.fr">http://pvabrain.inria.fr</a> (2017).</li>
<li>Gobbi, D. G., Comeau, R. M., Peters, T. M. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/221402079_Ultrasound_Probe_Tracking_for_Real-Time_UltrasoundMRI_Overlay_and_Visualization_of_Brain_Shift">Ultrasound probe tracking for real-time ultrasound/MRI overlay and visualization of brain shift.</a> Int. Conf. Med. Image Comput. Comput. Assist. Interv (MICCAI) n. 920, 927(1999).</li>
<li>Ternifi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+measurements+of+brain+tissue+pulsatility+correlate+with+the+volume+of+MRI+white-matter+hyperintensity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow.+Metab%22%5BJournal%5D)">Ultrasound measurements of brain tissue pulsatility correlate with the volume of MRI white-matter hyperintensity.</a> J. Cereb. Blood Flow. Metab. 34 (6), 942-944 (2014).</li>
<li>Unsgaard, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronavigation+by+Intraoperative+Three-dimensional+Ultrasound%3A+Initial+Experience+during+Brain+Tumor+Resection%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Neuronavigation by Intraoperative Three-dimensional Ultrasound: Initial Experience during Brain Tumor Resection.</a> Neurosurgery. 50 (4), 804-812 (2002).</li>
<li>Pfefferbaum, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postmortem+MR+imaging+of+formalin-fixed+human+brain%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Postmortem MR imaging of formalin-fixed human brain.</a> NeuroImage. 21 (4), 1585-1595 (2004).</li>
<li>Schulz, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+strain+fields+in+human+brain+resulting+from+formalin+fixation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Meth%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional strain fields in human brain resulting from formalin fixation.</a> J. Neurosci. Meth. 202 (1), 17-27 (2011).</li>
<li>Ahrens, J., Geveci, B., Law, C. ParaView: An End-User Tool for Large Data Visualization. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAhrens%2C+J+%22Visualization+Handbook%22">Visualization Handbook</a>. , Elsevier. (2005).</li>
<li>Cloutier, G. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15259645">A multimodality vascular imaging phantom with fiducial markers visible in DSA, CTA, MRA, and ultrasound.</a> Med. Phys. 31 (6), 1424-1433 (2004).</li>
<li>Boni, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+reconfigurable+and+programmable+FPGA-based+system+for+nonstandard+ultrasound+methods%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Ultrason.+Ferroelectr.+Freq.+Control%22%5BJournal%5D)">A reconfigurable and programmable FPGA-based system for nonstandard ultrasound methods.</a> IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 59 (7), 1378-1385 (2012).</li>
<li>Bagolini, A. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/25/1/015012/meta">PECVD low stress silicon nitride analysis and optimization for the fabrication of CMUT devices.</a> J. Micromech. Microeng. 25 (1), (2015).</li>
<li>Savoia, A. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/5935836/">Design and fabrication of a cMUT probe for ultrasound imaging of fingerprints.</a> Proc. IEEE Int. Ultrasonics Symp. , 1877-1880 (2010).</li>
<li>Fenster, A., Downey, D. B. <a target="_blank" href="http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.bioeng.2.1.457">Three-dimensional ultrasound imaging.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 2, 457-475 (2000).</li>
<li>Matrone, G., Ramalli, A., Savoia, A. S., Tortoli, P., Magenes, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Frame-Rate%2C+High+Resolution+Ultrasound+Imaging+with+Multi-Line+Transmission+and+Filtered-Delay+Multiply+And+Sum+Beamforming%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Med.+Imag%22%5BJournal%5D)">High Frame-Rate, High Resolution Ultrasound Imaging with Multi-Line Transmission and Filtered-Delay Multiply And Sum Beamforming.</a> IEEE Trans. Med. Imag. 36 (2), 478-486 (2017).</li>
<li>Matrone, G., Savoia, A. S., Caliano, G., Magenes, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Depth-of-field+enhancement+in+Filtered-Delay+Multiply+and+Sum+beamformed+images+using+Synthetic+Aperture+Focusing%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonics%22%5BJournal%5D)">Depth-of-field enhancement in Filtered-Delay Multiply and Sum beamformed images using Synthetic Aperture Focusing.</a> Ultrasonics. 75, 216-225 (2017).</li>
<li>Boni, E., Cellai, A., Ramalli, A., Tortoli, P. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/6562417/">A high performance board for acquisition of 64-channel ultrasound RF data.</a> Proc. IEEE Int. Ultrasonics Symp. , 2067-2070 (2012).</li>
<li>Matrone, G., Savoia, A. S., Caliano, G., Magenes, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Delay+Multiply+and+Sum+beamforming+algorithm+in+medical+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Med.+Imag%22%5BJournal%5D)">The Delay Multiply and Sum beamforming algorithm in medical ultrasound imaging.</a> IEEE Trans. Med. Imag. 34, 940-949 (2015).</li>
<li>Savoia, A. S. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6932241/">Improved lateral resolution and contrast in ultrasound imaging using a sidelobe masking technique.</a> Proc. IEEE Int. Ultrasonics Symp. , 1682-1685 (2014).</li>
<li>Gyöngy, G., Makra, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+validation+of+a+convolution-+based+ultrasound+image+formation+model+using+a+planar+arrangement+of+micrometer-scale+scatterers%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Ultrason.+Ferroelectr.+Freq.+Control%22%5BJournal%5D)">Experimental validation of a convolution- based ultrasound image formation model using a planar arrangement of micrometer-scale scatterers.</a> IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 62 (6), 1211-1219 (2015).</li>
<li>Shapoori, K., Sadler, J., Wydra, A., Malyarenko, E. V., Sinclair, A. N., Maev, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Ultrasonic-Adaptive+Beamforming+Method+and+Its+Application+for+Trans-skull+Imaging+of+Certain+Types+of+Head+Injuries%3B+Part+I%3A+Transmission+Mode%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">An Ultrasonic-Adaptive Beamforming Method and Its Application for Trans-skull Imaging of Certain Types of Head Injuries; Part I: Transmission Mode.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 62 (5), 1253-1264 (2015).</li>
<li>Salles, S., Liebgott, H., Basset, O., Cachard, C., Vray, D., Lavarello, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+evaluation+of+spectral-based+quantitative+ultrasound+imaging+using+plane+wave+compounding%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Ultrason.+Ferroelectr.+Freq.+Control%22%5BJournal%5D)">Experimental evaluation of spectral-based quantitative ultrasound imaging using plane wave compounding.</a> IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 61 (11), 1824-1834 (2014).</li>
<li>Alessandrini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+New+Technique+for+the+Estimation+of+Cardiac+Motion+in+Echocardiography+Based+on+Transverse+Oscillations%3A+A+Preliminary+Evaluation+In+Silico+and+a+Feasibility+Demonstration+In+Vivo%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Med.+Imag%22%5BJournal%5D)">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.</a> IEEE Trans. Med. Imag. 33 (5), 1148-1162 (2014).</li>
<li>Ramalli, A., Basset, O., Cachard, C., Boni, E., Tortoli, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency-domain-based+strain+estimation+and+high-frame-rate+imaging+for+quasi-static+elastography%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Ultrason.+Ferroelectr.+Freq.+Control%22%5BJournal%5D)">Frequency-domain-based strain estimation and high-frame-rate imaging for quasi-static elastography.</a> IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 59 (4), 817-824 (2012).</li>
<li>NDI Polaris Vicra optical tracking system website. , 
 <a target="_blank" href="http://www.ndigital.com/medical/polaris-family">http://www.ndigital.com/medical/polaris-family</a> (2017).</li>
<li>Markley, F. L., Cheng, Y., Crassidis, J. L., Oshman, Y. <a target="_blank" href="https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/1.28949">Averaging quaternions.</a> J. Guid. Cont. Dyn. 30 (4), 1193-1197 (2007).</li>
<li>Dorst, L., Fontijne, D., Mann, S. <a target="_blank" href="https://www.elsevier.com/books/geometric-algebra-for-computer-science-revised-edition/dorst/978-0-12-374942-0">Geometric Algebra for Computer Science. An Object-oriented Approach to Geometry</a>. , A Volume in the Morgan Kaufmann Series in Computer Graphics (2007).</li>
<li>Horn, B. K. P. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/josaa/abstract.cfm?uri=josaa-4-4-629">Closed-form solution of absolute orientation using unit quaternions.</a> J. Opt. Soc. Am. A. 4 (4), 629-642 (1987).</li>
</ol>

저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.

여러 작품 유사 하거나 관련 된 프로토콜 제시 하는 기법을 설명 하는 문학에서 제시 되었다. 이 기술은 또한 고정된 동물 또는 시체 두뇌를 포함 하 여 현실적인 목표의 사용에 기반으로 하지만 그들은 주로 다양 한 종류의 디지털 등록 방법의 테스트에 대 한 잉태.
그러나 여기서 설명 하는 프로토콜은, 개발의 초기 단계에서 미국 프로브 다른 구성에서 테스트의 특정 목적을가지고 하 고,이 때문에, 그것은 인수, 즉 동일에 재현성의 기본적인 요구 사항을 충족합니다 생물 표본 및 유사한 포즈. 제시 하는 프로토콜 위에 기존 기술의 여러 측면을 빌려 고이 목적을 위해 다른 배열에서 그들을 조립.
프로토콜 설계 및 실험 하는 동안 배운 수업 중 교정 절차는 지금까지 가장 중요 한 측면. 채택 하는 많은 개선에도 불구 하 고 후 보정에는 변환의 전체 집합의 전반적인 공간 오류 1-1.5 m m 순서 현재. 이러한 오류는 정밀 모션 추적기 (이 ...

<table><tbody><tr><td>ULA-OP</td><td>피렌체 대학교</td><td>N/A</td><td>초음파 이미징 연구 시스템</td></tr><tr><td>3D 이미징 압전 프로브</td><td>Esaote s.p.a.</td><td>9600195000</td><td>기계적으로 휩쓸린 3D 초음파 조사, 모형 BL-433</td></tr><tr><td>선형 배열 압전 조사</td><td>Esaote s.p.a.</td><td>122001100</td><td>초음파 선형 어레이 프로브, 모델 LA-533</td></tr><tr><td>CMUT 프로브</td><td>University Roma Tre</td><td>N/A</td><td>CMUT 기술 기반 초음파 선형 어레이 프로브</td></tr><tr><td>MAGNETOM Skyra 3T MR 스캐너</td><td>Siemens Healthcare</td><td>N/A</td><td>MR 스캐너</td></tr><tr><td>헤드 코일</td><td>Siemens Healthcare</td><td>N/A</td><td>MR 이미징용 32채널 헤드 코일</td></tr><tr><td>NDI Polaris Vicra</td><td>NDI Medical</td><td>8700335001</td><td>광학 모션 추적 시스템</td></tr><tr><td>포인터 도구</td><td>NDI Medical</td><td>8700340</td><td>4 개의 반사 마커가있는 수동 포인터 도구</td></tr><tr><td>클램프 장착 도구</td><td>NDI Medical</td><td>8700399</td><td>4 개의 반사 마커가있는 강체와 클램프 미국 프로브 핸들에 연결할</td></tr> 수 있습니다. <tr><td>소 뇌</td><td>N / A</td> N <td>/ A</td><td>성인 소의 뇌, 식품 공급 업체</td></tr><tr><td>포르말린 솔루션</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>소의 뇌 고정을 위한 10% 완충 포르말린 용액 - 주의, 포르말린은 독성 화학 물질이므로 주의해서 다루어야 합니다. 특정 규정이 적용될 수도 있습니다(예: US OSHA Standard 1910.1048 App A 참조)</td></tr><tr><td>해부학적 부품용 플라스틱 용기</td><td>N/A</td> N<td>/A</td><td>뚜껑이 있는 실린드리컬 플라스틱 용기</td></tr><tr><td>유리 구</td><td>N/A</td> N<td>/A</td><td>플린트 유리</td></tr><tr><td>의 3mm 직경 구체한천</td><td>N</td><td>/A</td><td>30g, 팬텀 제제</td></tr><tr><td>글리세린</td><td>AEFFE Farmaceutici</td><td>A908005248</td><td>100g, 팬텀 제제</td></tr><tr><td>증류수</td><td>Solbat Gaysol</td><td></td><td>8027391000015 870g, 팬텀 제제</td></tr><tr><td>비커</td><td>N/A N/</td><td>A</td><td>증류수에서 글리세린과 한천을 희석하는 데 사용되는 비커</td></tr><tr><td>Lysoform</td><td>레버</td><td>8000680500014</td> 한천 팬텀 보존 폴리스티렌 마네킹 헤드<td>에 염화벤잘코늄 및 수용액이 사용되었습니다.</td></tr><tr><td></td><td>N/A</td> N<td>/A</td><td>폴리에스테렌 모델을 절단하여 구체의 패턴 구성을 설계하는 데 사용되었습니다</td></tr>. <tr><td>조직학을 위한 녹색 조직 마킹 염료</td><td>N/A</td> N<td>/A</td><td>소 뇌 표면의 유리 구체 위치를 표시하는 데 사용되는</td></tr><tr><td>색상 노란색 에나멜</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>아가르 팬텀 물 탱크에 이식된 유리 구체를 색칠하는 데 사용된 에나멜</td></tr><tr><td></td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>50x50x30 cm 플라스틱 탱크는 가스가 제거된 물로 가득 차 있으며 최대 15cm 높이까지&nbsp;</td></tr><tr><td>기계 팔</td><td>Esaote s.p.a.</td><td>N/A</td><td>물탱크 경계에 고정되어 프로브를 고정된 위치에 고정하는 데 사용되는 기계 팔</td></tr><tr><td>합성수지 플레이트</td><td>N/A</td> N<td>/A</td><td>물 탱크에서 소의 뇌 위치를 지지하는 데 사용되는 플레이트</td></tr><tr><td>재봉실</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>수지 플레이트에서 뇌를 고정시키는 데 사용되는 재봉실 세그먼트</td></tr> 접착 <tr><td>테이프</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>수지 플레이트에 재봉실 끝을 고정하는 데 사용되는 접착 테이프</td></tr><tr><td>플라스틱 식품 용기</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>밀봉된 식품 용기는 아가르 팬텀</td></tr><tr><td>노트북</td><td>Lenovo</td><td>Z50-70</td><td>Lenovo에 사용됩니다. Z50-70, Intel(R) Core i7-4510U @ 2.0GHz, 8GB RAM</td></tr><tr><td>워크스테이션</td><td>Dell Inc.</td><td>T5810</td><td>Intel(R) Xeon(R) CPU E3-1240v3 @ 3.40 GHz, 16 GB</td></tr><tr><td>RAM Matlab</td><td>이미지 평면에서 공간 변환 계산 및 3D 재구성에 사용되는</td><td>MathWorks</td><td>R2013a</td> 소프트웨어 도구</tr><tr><td>Paraview</td><td>Kitware Inc.</td><td>v. 4.4.1</td><td>3D 이미지 처리 및 시각화를 위한 오픈 소스 소프트웨어</td></tr><tr><td>NDI Toolbox - ToolTracker Utility</td><td>NDI Medical</td><td>v. 4.007.007</td><td>NDI Polaris Vicra 측정 볼륨에서 마커 위치 시각화 및 추적을 위한 소프트웨어</td></tr><tr><td>C++ 데이터 로깅 소프트웨어</td><td>NDI Medical</td><td>v. 4.007.007</td><td>텍스트 로그 파일에 마커 위치 기록을 위한 소프트웨어</td></tr><tr><td>ULA-OP 소프트웨어&nbsp;</td><td>University of Florence</td><td>N/A</td><td>ULA-OP 시스템의 실시간 표시 및 제어를 위한 소프트웨어</td></tr></tbody></table>

뇌 이미징 응용 프로그램에서 cmut 기술에 기반 하는 새로운 초음파 프로브의 성능을 평가 하기 위한 실험 프로토콜

An Experimental Protocol for Assessing the Performance of New Ultrasound Probes Based on CMUT Technology in Application to Brain Imaging

성능 이미징의 초기 및 반복 가능한 평가 수행할 가능성이 설계에 기본 이며 개발 과정 (미국) 새로운 초음파 프로브. 특히, 응용 프로그램별 이미징 목표 보다 현실적인 분석 응용 프로그램의 그들의 잠재적인 임상 분야에서 미국 프로브의 예상된 성능을 평가 하 매우 유용할 수 있습니다.
이 작품에서 제시 하는 실험 프로토콜 고의로 응용 프로그램별 평가 절차는 새로 개발 된 우리 제공 하도록 설계 되었습니다 관련 용량 성 휘트스톤 초음파 변환기 (CMUT) 기술을 기반으로 하는 프로토 타입 프로브 뇌 이미지입니다.
프로토콜은 리얼리즘과 설명된 절차 그리고 neuronavigation 기술 신경외과에서 빌린의 반복성을 보장 하는 이미징 대상으로 포 르 말린에 고정 하는 소 뇌를 사용 하 여를 결합 합니다. 미국 조사 사실 모션 추적 위치 데이터를 획득 하 고 미국 이미지 참조 뇌의 자기 공명 (MR) 이미지의 중첩을 가능 하 게 하는 시스템에 연결 됩니다. 이 성능 이미징 미국 탐사선의 시각 질적 평가 수행 하 고 인수 다른 프로브로 만든 비교 인간의 전문가 위한 수단을 제공 합니다. 또한, 프로토콜 초음파 플랫폼 오픈 고급 (울 라-OP) 스캐너 미국 이미지 수집, 즉 완전 하 고 개방 연구 및 개발 시스템의 사용에 의존합니다.
악기와 관련 프로토콜, 특히 교정, 이미지 수집 및 미국 및 미스터 이미지의 등록 절차는 원고는 자세하게에서 설명 합니다. 얻은 결과 전적으로 열 (의 한계 내에서 관련 된 계측), 반복, 그리고 미국 이미지 수집 및 처리 활동의 전체 집합을 포함, 전체 프로토콜의 효과 증명.

설명 된 프로토콜을 통해 달성 하는 주요 결과 2D에 대 한 효과적이 고 반복 가능한 평가 절차의 실험 유효성 검사 이며 우리 3D 이미징 기능 프로브 뇌에 미래의 응용 프로그램에서 CMUT 기술을 기반으로 하는 프로토 타입 이미지입니다. 모든 설명된 프로토콜 단계 구현 후 전문가 적용할 수의 시각적 내용을 비교 하 시각화 소프트웨어 기능 (예: 무료 방향 슬 라이 싱, 하위 집합 추출, 볼륨 보간, 등) 등록 미국 대상 씨 이미지와 이미지입니다. 특히, 이미지의 품질과 MRI, 황금 표준에 직접적인 비교에이 필드에 CMUT 기술의 잠재력에 대 한 첫 번째 중요 한 증거를 나타냅니다.
가능한 시각적인 비교의 예를 들어, 그림 18 에서는 두 조각의 체적 이미지 중첩에서 동일한 해...

용량 성 휘트스톤 초음파 변환기 (CMUT) 기술을 기반으로 새로운 (미국) 초음파 프로브 개발 기능 이미징의 초기 현실적인 평가 요구 한다. 우리는 비보 전 소 뇌를 사용 하 여 이미지를 대상으로 미국 이미지 수집 및 자기 공명 이미지 비교에 대 한 반복 실험 프로토콜을 설명 합니다.

뇌 이미징 응용 프로그램에서 CMUT 기술에 기반 하는 새로운 초음파 프로브의 성능을 평가 하기 위한 실험 프로토콜

The possibility to perform an early and repeatable assessment of imaging performance is fundamental in the design and development process of new ...

MEMS 트랜스듀서를 기반으로 하는 새로운 초음파 프로브 제품군이 현재 등장하고 있습니다. CMUT 구성 요소는 실리콘으로 구성되며 광대역 작동, 우수한 열 효율 및 낮은 제조 비용 측면에서 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 이 비디오는 설계 및 개발의 초기 프로토타이핑 단계에서 뇌 이미징에 적용되는 CMUT 초음파 프로브의 기능에 액세스하기 위한 프로토콜에 대한 강력하고 반복 가능한 실험에 대해 설명합니다.정전식 미세 가공 초음파 트랜스듀서 또는 줄여서 CMUT는 각각 2개의 초음파 트랜스듀서로 작동하는 작은 정전기 액추에이터의 미세 제작 어레이입니다. 좀 더 자세히 설명하자면, 각 CMUT 셀에서 전기 여기는 움직이는 플레이트의 기계적 진동을 사용하는 동적 힘을 생성합니다. 이렇게 생성된 음파는 매체를 통해 전파됩니다.효과는 수신 중에 반전됩니다. 조직 산란에 의해 생성된 음파는 CMUT 셀의 커패시턴스를 변화시키는 움직이는 플레이트의 진동을 유발합니다. 이것은 추가로 증폭되어 초음파 시스템으로 전송되는 전기 신호를 생성합니다.이 비디오에 표시된 실험에 사용된 선형 CMUT 프로브입니다. 왼쪽의 프로브 헤드에는 음향 렌즈로 덮인 CMUT 어레이가 포함되어 있습니다. 오른쪽 이미지는 패키징된 프로브 헤드와 이를 초음파 시스템에 연결하는 다중 채널 케이블을 보여줍니다.다음은 표시될 프로토콜의 개요입니다. 예비 설계 단계에서는 랜드마크 유리 구체에 대한 포지셔닝 전략을 정의하고 Agar Phantom을 보정할 준비를 합니다. 샘플 준비 세트에서 소의 뇌는 미리 정의된 위치에 유리 구체를 삽입하고 포르말린에 고정하여 준비됩니다.그런 다음 준비된 소의 뇌를 MR 스캔으로 전달하여 3D 이미지를 획득합니다. 그런 다음 전문가의 도움을 받아 3D MR 이미지에서 질적 포즈를 정의합니다. 실험 환경을 설정하려면 수동 추적 마커를 초음파 프로브에 설치하고 ULOB 스캐너와 모션 추적 시스템을 연결해야 합니다.그런 다음 두 개의 보정 세트가 필요한데, 하나는 초음파 프로브의 클램핑된 마커를 위한 것이고 다른 하나는 모션 트래커 위치를 대상 3D MR 이미지의 위치로 변환하기 위한 것입니다. 초음파 이미지 획득은 사전 정의된 정성적 포즈를 일치시키기 위해 실시간 시각화 도구를 사용하여 수행됩니다. 후처리의 마지막 단계에서는 대상 3D MR 이미지에 초음파 이미지를 등록합니다.자유형 동영상 이미지도 3D 볼륨으로 재구성됩니다. 나중에 보여줄 보정 작업을 위한 예비 작업에는 유리 구체 패턴이 내장된 argala jelly로 만든 팬텀을 사용하는 것이 포함됩니다. 평가 프로토콜의 현실감과 신뢰성을 극대화하기 위해 표준 식품 공급망에서 얻은 소의 뇌를 이미징 대상으로 선택했습니다.표본은 미리 정의된 위치에 유리 구를 삽입하여 준비되었습니다. 그런 다음 표본을 공식 용액에 담그고 완전히 고정될 때까지 최소 3주 동안 이러한 방식으로 보관했습니다. 그런 다음 소 뇌의 여러 자기 공명 스캔을 서로 다른 대기 시퀀스를 사용하여 획득했습니다.보시다시피 유리 구체는 MR 이미지에서 잘 보입니다. 초음파 이미지 획득의 반복성은 12개의 가상 포즈의 정의에 의해 적용됩니다. 이러한 사전 정의된 각 포즈는 형태학적 특징과 조직 이질성이 풍부한 소 뇌의 영역을 가리킵니다.특정 소프트웨어 루틴은 모션 추적 시스템의 데이터를 사용하여 초음파 프로브의 현재 위치와 방향에 대한 실시간 시각적 피드백을 제공합니다. 이것은 완전하고 통합된 초음파 시스템입니다. 기계 암에서 CMUT 프로브는 ULA-OP 시스템에 연결되며, 이 시스템은 제어, 프로그래밍 및 시각화를 위해 USB로 연결된 컴퓨터를 사용합니다.그리고 이 프로토콜에 사용되는 초음파 프로브는 모션 추적 시스템에서 위치와 방향을 기록할 수 있도록 반사 마커 배열에 고정되어야 합니다. 팬텀은 적외선 위치 센서의 시야 내에 있는 물 탱크에 잠기며, 이 센서는 반사 마커의 정격 패턴의 위치와 방향을 기록하고 USB를 통해 가정용 컴퓨터로 전송합니다. 각 유리 구의 위치는 포인터 도구로 기록됩니다.녹음은 작업자가 주도합니다. 보정의 목적은 초음파 이미지에서 추출된 유리 구의 위치를 사용하여 프로브의 고유 이미지 프레임에서 반사 마커의 참조 프레임으로의 기하학적 변환을 찾는 것입니다. 초음파 이미지에서 구체가 보이게 되면 기계 팔이 막히고 이미지가 획득됩니다.그런 다음 교정 초음파 이미지를 시각화 도구로 가져와 구의 위치를 수동으로 표시하고 파일에 저장합니다. 그런 다음 기하학적 변환은 이러한 모든 위치를 모션 추적 시스템에 의해 기록된 해당 위치와 비교하여 자동으로 계산됩니다. 프로토콜의 목적인 초음파 이미지의 위치를 위해 세척을 완료한 후 소의 뇌를 먼저 플라스틱 플레이트에 고정한 다음 모션 추적 시스템의 시야 내에 있는 물 탱크에 담급니다.소의 뇌에 내장된 모든 유리 구체의 위치는 모션 추적 시스템과 포인터 도구를 사용하여 수동으로 기록됩니다. 이러한 방식으로 얻은 모든 위치는 로그 파일에 저장됩니다. 두 번째 보정 활동의 목적은 모션 추적 시스템의 물리적 공간에서 각 MR 이미지의 얼굴에 이르는 기하학적 변환을 찾는 것입니다.이 이미지는 하나의 MR 이미지의 3D 단계 내에 기록된 모든 포인터 위치를 보여줍니다. 여기에서 보정 후 시각적 피드백 루틴이 초기화되는 것을 볼 수 있습니다. 사전 정의된 12개의 가상 포즈는 3D 보기에서 작업자가 볼 수 있습니다.여기서 빨간색 원뿔은 작업자가 휴대하는 초음파 프로브에 해당합니다. 프로브 위치는 모션 추적 시스템에 의해 기록되고 실시간으로 변환되어 시각적 피드백을 제공합니다. 여기서 ULOB 시스템은 두 개의 주파수에서 동시에 이미지를 기록합니다.가장자리가 만족스러운 것으로 간주되면 초음파 이미지가 고정되어 디스크에 저장됩니다. 다른 획득 방식은 ULOB 시스템이 빠르고 반복적인 획득을 순서대로 수행하도록 프로그래밍된 동안 만들어진 초음파 프로브의 자유 스윕에 의한 것입니다. 이런 식으로, 소 뇌의 전체 하위 부피는 각 스윕에서 커버될 수 있습니다.그 결과 일련의 슬라이스가 생성되며, 각 슬라이스는 디스크 전체에 저장되는 bmod 초음파 이미지입니다. 각 시퀀스는 후처리를 위한 것입니다. 각 슬라이스가 모션 트래킹 시스템에 의해 제공되는 순간 위치 및 배향과 연관되고, 해당 서브 볼륨의 3차원 그림을 형성하기 위해 결합될 때.전반적으로 이 프로토콜에서 이미지 후처리의 목적은 특수 등록 후 초음파 이미지와 MR 이미지를 비교하는 시각적 분석을 가능하게 하는 것입니다. 여기서 우리는 공간 등록 후 3D 재구성에 결합된 사전 정의된 포즈에 해당하는 12개의 이미지 데이터 세트를 볼 수 있습니다. 시각화 소프트웨어 도구를 사용하여 사전 정의된 포즈에 해당하는 각 초음파 이미지를 3차원 MR 이미지의 해당 슬라이스에 중첩하여 볼 수 있으며 이미지 내용의 순도를 평가할 수 있습니다.이 최종 애니메이션에서는 자유형 모드에서 한 번의 스윕으로 획득한 슬라이스된 이미지의 전체 시퀀스를 3차원으로 재구성한 결과를 볼 수 있습니다. 몇 가지 재구성 아티팩트를 제외하고, 이러한 이미지의 품질은 뇌 이미징에 대한 기술과 적용으로 달성할 수 있는 성능 수준에 대한 명확한 아이디어를 제공합니다. 설명된 실험으로 달성한 주요 결과는 CMUT 프로브 이미징 성능 평가를 위한 프로토콜과 각 실행을 위한 하드웨어 및 소프트웨어 도구의 통합 시스템에 대한 프로토콜의 효과를 입증하는 것입니다.또한 등록된 초음파 및 MR 이미지의 완전한 데이터 세트가 얻어졌으며 이는 자동화된 이미지 분석에서 더 먼 상태를 지원하는 데 사용할 수 있습니다. 결론적으로, 이 비디오에 제시된 실험 프로토콜은 혁신적인 CMUT 초음파 프로브의 이미징 기능을 평가하기 위한 효과적이고 반복 가능한 방법입니다. 이를 실현하는 과정에서 개방형 하드웨어와 소프트웨어 도구의 통합이 근본적인 것으로 입증되었습니다.이 방법을 통해 허용되는 초음파와 MR 육안 분석의 비교는 보다 정교한 소프트웨어 기술을 통합함으로써 더욱 향상될 수 있습니다.

an-experimental-protocol-for-assessing-performance-new-ultrasound

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

본 연구는 쥐의 뇌에서 비침습적 고주파 초음파 및 광음향 기반 이미징을 수행하여 동물의 두개골에 자연적으로 존재하는 두개골 구멍에 신호를 전달하여 깊은 피질 하 영역과 혈관 패턴을 효율적으로 시각화하는 새로운 프로토콜을 설명합니다.

비 침습적 실질, 혈관 및 대사 고주파 초음파 및 광 음향 쥐 뇌 심부 이미징

이 프로토콜은 혈액-뇌 장벽 투과성을 높이기 위해 집중 된 초음파 및 마이크로 버블 치료 중에 설치류 뇌의 생체 내 다광 형광 이미징에서 실시간으로 가능하게하는 수술 및 기술적 절차를 설명합니다.

혈액-뇌 장벽 투과성을 높이기 위해 집중된 초음파 및 마이크로 버블 치료를 시각화하는 실시간 인트라바이탈 다광원 현미경 검사법

이 프로토콜은 기능성 초음파 (fUS)를 사용하여 마우스 뇌의 체적 뇌 혈역학 적 변이의 정량화를 설명합니다. 감각 자극에 따른 3D 기능 활성화 맵및 휴식 상태 기능적 연결에 대한 절차는 마취 및 깨어 있는 마우스에서 예시적인 예로 제공됩니다.

경두개 기능 적 초음파 이미징을 사용하여 마우스의 전신 뇌 3D 활성화 및 기능 적 연결 매핑

경두개 초음파 자극(TUS)은 음향 및 열 시뮬레이션에 대한 신중한 계획이 필요한 새로운 비침습적 신경 조절 기술입니다. 이 방법론은 인간 TUS 실험을 위한 효율적이고 사용자 친화적이며 간소화된 계획을 위한 이미지 처리 및 초음파 시뮬레이션 파이프라인을 설명합니다.

인간에 대한 경두개 초음파 신경조절 실험의 계획 및 실행을 위한 파이프라인

경두개 초음파는 다양한 신경 질환을 가진 환자를 모니터링하는 데 필수적인 도구입니다. 뇌는 자문 연구에서 프로토콜화된 방식으로 일반적으로 사용되지만, 현장 진료 초음파(PoCUS)를 사용하는 많은 프로토콜에서 간과되어 왔습니다. 본 연구는 PoCUS 이미지 획득 프로토콜을 제안한다.

Point of Care 경두개 색상으로 구분된 이중 초음파 중뇌동맥 초음파

초음파 국소화 현미경(ULM)은 생체 내 미세혈관 구조를 이미징할 때 전례 없는 수준의 해상도를 가능하게 하는 최근 개발된 기술입니다. 이 작업에서 우리는 전임상 연구를 위해 설계된 표준화된 기능적 초음파 이미징 플랫폼을 사용하여 설치류의 뇌 미세혈관 구조의 초해상도 이미지를 얻는 방법을 자세히 설명합니다.

설치류 뇌 미세혈관 구조의 초고해상도 매핑을 위한 초음파 국소화 현미경

경두개신경 초음파 자극(TUS)은 인간의 뇌를 어떤 깊이에서든 자극할 수 있는 유망한 비침습적 기법으로, 다양한 신경학적 질환 치료를 위한 새로운 치료 가능성을 제시합니다. 이 프로토콜은 신경전형성인과 뇌졸중과 같은 신경학적 질환 환자에게 TUS를 적용하기 위한 표준화되면서도 유연한 실증적 틀을 제공합니다.

탐색적 임상 인간 연구에서 경두개 초음파 자극을 위한 방법론적 프로토콜과 고려사항

라이브 셀 마이그레이션 연구에 대한 현미경 챔버의 접착제 및 가용성 그라디언트의 조립 방법이 설명되어 있습니다. 엔지니어링 환경 솔루션 기울기와 antifouling 표면과 접착제 트랙을 결합하기 때문에 하나가지도 단서의 상대적 중요성을 확인할 수 있습니다.

형광 현미경과 영상 셀 마이그레이션을위한 접착제 및 가용성식이 그라디언트를 만들기

TruTip은 다공성, 모 놀리 식 바인딩 행렬 피펫 팁에 삽입 그것에 간단한 핵산 추출 기술입니다. 따라서, 샘플 준비 형식은 대부분의 액체 취급 장비와 호환되며, 높은 처리량 임상 응용 및 샘플 유형에 여러 매체에 사용할 수 있습니다.

일반적인 액체 취급 로봇에 TruTip 기술을 사용하여 임상 샘플에서 DNA와 RNA의 높은 처리량, 자동 추출

입자 추적 미세유변학은 재료의 점탄성을 조사합니다. 여기서 이 기술은 박테리아 생물막의 다양한 매트릭스 구성 요소에 대한 점탄성, 크리프 규정 준수 및 효과적인 가교 역할을 결정하는 데 사용됩니다. 매트릭스는 박테리아가 분비하는 고분자 물질로 구성되며 그 구성 요소는 생물막 구조와 기계적 특성을 결정합니다.

입자 추적 Microrheology에 의한 바이오 필름의 기계적 성질의 제자리 매핑에서

학습하세요 CMUT 초음파 프로브의 뇌 이미징 성능 평가를 위한 실험 프로토콜을 소 뇌 표본을 사용하여 반복 가능한 방법으로 초음파와 자기공명영상을 비교 분석하는 기술을.

뇌 이미징 응용 프로그램에서 CMUT 기술에 기반 하는 새로운 초음파 프로브의 성능을 평가 하기 위한 실험 프로토콜

더 많은 동영상 탐색