Name: Evaluatie van Targeting nauwkeurigheid in het brandvlak voor een echografie-geleide High-intensity gericht echografie geleidelijk-matrix systeem (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-06T14:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 8 s
Description: Leer een protocol om de positioneringsnauwkeurigheid van echografie-geleide high-intensity focused ultrasound systemen te evalueren. Deze methode verbetert de veiligheid en effectiviteit van therapeutische toepassingen.

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

Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door de nationale Natural Science Foundation van China (81402522), het Shanghai sleutel Technology R & D programma (17441907400) van de wetenschap en technologie Commissie van de gemeente van de Shanghai en Shanghai Jiao Tong Universiteit Medische techniek onderzoeksfonds (YG2017QN40, YG2015ZD10). Zhonghui medische technologie (Shanghai) Co., Ltd. wordt ook erkend voor het verstrekken van het USgHIFU-systeem. De auteurs bedanken Wenzhen Zhu en Junhui Dong voor de phantom voorbereiding en hun hulp in de experimenten.

1. de markeringsontwerp en fabricage
<ol><li>Het ontwerp van een vierkante model met behulp van computer aided designsoftware. Stel elke zijkant als sticks met lengtes van 40 mm en een dikte van 2 mm. plaats een solide bal met een diameter van 10 mm op elke hoek van het vierkante model.</li>
	<li>Acrylonitril butadieen styreen lichtgevoelige hars als het materiaal voor afdrukken gebruiken</li>
	<li>Het 3D-modelbestand verzenden naar een fabrikant voor fabricage.</li>
</ol>2. phantom voorbereiding
<ol><li>Bevestig een plastic cilinder met (een diameter van 8 cm) en een hoogte van 3 cm aan een acryl baseboard met silica gel om te maken een phantom houder bij kamertemperatuur. Laat het zitten gedurende 1 uur.</li>
	<li>Snijd verse boviene spier in een vierkant (30 mm x 30 mm, met een dikte van 10 mm) en Ventileer het voor 2 h te verdampen van vocht.</li>
	<li>Giet ontgaste en gedeïoniseerd water (115 mL) in een bekerglas, Voeg in 13 g acrylamide, en roer tot het is opgelost. Voeg 0,24 g bis-acrylamide en roer tot het is opgelost. Voeg vervolgens, 0.2 mL N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine en roer uniform. Opmerking: Zet op een masker en rubberhandschoenen.</li>
	<li>Voorbereiden van 5 mL ontgaste en gedeïoniseerd water in een bekerglas, 0,3 g van ammoniumnitraat persulfate toevoegen en roer te ontbinden. Let op: Acrylamide, bis-acrylamide, N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine en ammonium persulfate zijn giftig. Aandacht schenken en voorkomen van fysiek contact.</li>
	<li>Achtereenvolgens 40% van de oplossingen van stap 2.3 en 2.4 in de phantom houder giet en roer gedurende 5 s. Laat het mengsel zitten voor 20 min te stollen.</li>
	<li>Plaats van het vierkante model met 3D-gedrukt op het oppervlak van de gestolde phantom, en zet de gesneden boviene spier in het midden van het model. Giet de rest van de oplossing van stap 2.3 in de phantom houder. Verplaats de boviene spier heen en weer te verwijderen van de lucht tussen de interface van de phantom en het segment.</li>
	<li>Giet de rest van de oplossing bereid stap 2.4 in de phantom houder, en roer gedurende 5 s.</li>
	<li>De locatie van de gesneden boviene spier naar het midden van de phantom langs de dwarsrichting fine-tunen. Laat het zitten voor 20 min te stollen de phantom.</li>
	<li>Verwijder de silicagel tussen de cilindrische plastic en het acryl baseboard, met behulp van een schroevendraaier.</li>
	<li>Langzaam loskoppelen de acryl plint van de cilindrische plastic.</li>
</ol>3. setup van het systeem van de USgHIFU
<ol><li>Het klinische USgHIFU systeem gestart.</li>
	<li>Zet de water-verwerking-module, en de snelheid van de watercirculatie vastgesteldop 80 rondes/min.</li>
	<li>Vul een acryl cilindrische waterreservoir met (een diameter van 30 cm) en een hoogte van 13 cm met ontgaste water op kamertemperatuur (22-25 ° C).</li>
	<li>De phantom houder in de ontgaste water plaatsen en monteren van de houder strak.</li>
	<li>Verplaats het cilindrische waterreservoir op het bed van de behandeling. Til het bed van de behandeling en de therapeutische eenheid omlaag in de ontgaste water.</li>
</ol>4. U.S.-geleide doelgerichtheid
<ol><li>De therapeutische eenheid langzaam omhoog verplaatsen en omlaag om ervoor te zorgen dat de diepte van het vliegtuig van de behandeling gelegen op de bovenste interface van het gesneden boviene spier- en transparante phantom in de VS-afbeelding is.</li>
	<li>De Amerikaanse imaging sonde tot 0° draaien en verplaatsen van de cilindrische watertank te maken van de roterende as (ook imaging-as genoemd) passeren het middelste punt van de twee parallelle stokken in de VS-afbeelding.</li>
	<li>De imaging sonde tot 90° draaien en verplaatsen van de cilindrische watertank te maken van de roterende as passeren het middelste punt van de twee parallelle stokken in de VS-afbeelding.</li>
	<li>Reconstrueren het Amerikaanse beeld in het vlak van de behandeling op de diepte van de geometrische focus.</li>
	<li>Controleer als de vier ballen worden duidelijk weergegeven in de gereconstrueerde beeld van de VS en of het doelwit zich bevindt in het midden van het vierkant model. Opmerking: Het midden van het doelwit is vooraf bepaald in het midden van het gereconstrueerde beeld. De bal wordt bepaald door een cirkel met een diameter van 10 mm, waarvan de gemiddelde grijze waarde is het hoogst in een 15 mm x 15 mm vierkante. Het midden van het vierkant model wordt bepaald door de diagonaal van de vier ballen in het gereconstrueerde beeld.</li>
	<li>Verplaats het waterreservoir volgens de relatieve posities tussen het doel en de stappen van het vierkant model, en herhaalt 4.4 en 4.5.</li>
	<li>Til de therapeutische eenheid en de varkens spier zetten met een dikte van ongeveer 30 mm boven de phantom. Vervolgens, de therapeutische eenheid omlaag totdat de diepte van de geometrische focus 3 mm onder het bovenoppervlak van de gesneden boviene spier is. Opmerking: De correctie 3 mm focal langs het pad van de lichtbundel wordt geraamd volgens de dikte van de spier van de varkens op basis van de empirische formule van een eerdere studie19.</li>
</ol>5. HIFU ultrasoonapparaat
<ol><li>Selecteer de volgende ultrasoonapparaat parameters: impulstijd (400 ms), taakcyclus (80%), akoestische power (400 W) en koeling van de tijd tussen het ultrasoonapparaat van opeenvolgende focal plekken (30 s).</li>
	<li>De blootstellingstijd instellen voor de focal plekken in het doel.<ol>
<li>Herhaal de procedure voor drie concentrische regelmatige zeshoekige doelen met respectieve diagonalen van 5,4 mm, 9 mm en 12,6 mm. Set belichtingstijden van 2.0 s, 2,5 s en 3.0 s voor de focal plekken liggen op de innerlijke, middelste en buitenste zeshoek, respectievelijk, en 2.0 s voor de foc al ter plaatse in het geometrische centrum van de phased array.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Start de ultrasoonapparaat en zette een voet op het voetpedaal voor HIFU ultrasoonapparaat.</li>
	<li>Observeer de verandering van echogenicity in de VS afbeelding totdat de sonications voltooid zijn.</li>
</ol>6. evaluatie van de targeting nauwkeurigheid van de USgHIFU geleidelijk-matrix systeem
<ol><li>De phantom houder halen en soepel op de phantom te nemen uit.</li>
	<li>Het splitsen van de phantom langs het vliegtuig van de behandeling met behulp van een mes.</li>
	<li>Scannen van het vliegtuig van de behandeling van de phantom waarin de gesneden boviene spier.</li>
	<li>Verwerken van de gescande afbeelding met behulp van wiskundige software en haal de grenzen van de doelgroep en de laesie.</li>
	<li>Bereken de intercenter afstand dc en de maximale overschrijding van het doel grens db. Opmerking: dc is de afstand tussen de centers voor het doel en de respectieve laesie. d b is de maximale afstand tussen de grens van de laesie en haar respectieve doelstelling overschrijding.</li>
	<li>Berekenen van de verhouding van de gebieden van de laesie binnen en buiten de doelstelling naar het doelgebied als ηik = (SA ∩ SP) / SP en ηO = (SA - SA ∩ SP) / SP, respectievelijk. Opmerking: SP geeft het doelgebied, SA vertegenwoordigt de laesie gebied.</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>
<li>Masamune, K., Kurima, I., Kuwana, K., Yamashita, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HIFU+positioning+robot+for+less-invasive+fetal+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Procedia+CIRP%22%5BJournal%5D)">HIFU positioning robot for less-invasive fetal treatment.</a> Procedia CIRP. 5, 286-289 (2013).</li>
<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>

Xiang Ji is een betaalde consultant voor Zhonghui medische technologie (Shanghai) Co., Ltd. De andere auteurs hebben niets te onthullen.

Robotic componenten zijn gebruikt voor extracorporele USgHIFU systemen. Om te evalueren van de targeting juistheid van dergelijke systemen, referentie markeringen11,12,18, zijn in vitro weefsel17, tumor-mimic modellen en temperatuurgevoelige phantoms gebruikt alleen of in combinatie 10,20. Vergeleken met de protocollen in deze studies, deze method...

De phased array is steeds ontworpen en uitgerust in HIFU systemen1,2,3,4,5,6,7. In USgHIFU geleidelijk-array systemen, is een Amerikaanse imaging sonde meestal gemonteerd in het gat in het midden van de sferische HIFU transducer1,2,8. De sonde is draaibare voor targeting en afbeelding wederopbouw in de driedimensionale ruimte9. Precieze targeting is vereist voor de veiligheid en de werkzaamheid van de HIFU-behandeling. Echter zijn het merendeel van de studies voor de beoordeling van gericht op nauwkeurigheid uitgevoerd voor magnetische resonantie-geleide HIFU systemen of USgHIFU systemen die zijn geconfigureerd met een zelf gerichte HIFU transducer10,11, 12 , 13 , 14 , 15 , 16. het doel van de hieronder beschreven methode is om de targeting nauwkeurigheid in het brandvlak voor USgHIFU phased array systemen.
Een boviene spier/marker-embedded phantom langs het pad van klinisch relevante lichtbundel wordt gebruikt bij de evaluatie van de targeting nauwkeurigheid van een klinische USgHIFU geleidelijk-array systeem. Een vierkante model met vier ballen op de hoeken is vervaardigd en ingebed, in combinatie met boviene spier, in de transparante phantom. Een regelmatige zeshoek is geselecteerd als de target op basis van de standpunten van de centra van vier ballen geïdentificeerd in het gereconstrueerde beeld van de VS op het vlak van de behandeling. Na HIFU de sonications, het vliegtuig van de behandeling van de phantom wordt gescand en de grens van de laesie, evenals de standpunten van de vier ballen, kunnen worden bepaald in de gescande afbeelding. De targeting nauwkeurigheid kan worden geëvalueerd door het meten van de afstand tussen de centers van doelgroep en laesie, evenals drie afgeleide parameters.
De methode is eenvoudiger dan de meting van de targeting fout robotic verkeer met een specifieke verwijzing object11,17,18 en meer klinisch relevante in vergelijking met de methode gebaseerd op één focal ter plaatse van het baarmoederslijmvlies in een homogene phantom10. Deze methode kan worden gebruikt bij de evaluatie van de targeting nauwkeurigheid van USgHIFU phased array systemen. Het kan ook worden gebruikt voor andere systemen van de USgHIFU uitgerust met zelf gerichte HIFU omvormers.

<table><tbody><tr><td>Acrylamide</td><td>Amresco</td><td>D403-2</td><td></td></tr><tr><td>Acrylic baseboard</td><td>LAO NIAO STORES</td><td>customized</td><td></td></tr><tr><td>Acrylic cylindrical water tank&nbsp;</td><td>LAO NIAO STORES</td><td>customized</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium persulfate</td><td>Yatai United Chemical Co., Ltd (Wuxi, China)</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>Chopping board</td><td>JIACHI</td><td>JC-ZB40</td><td></td></tr><tr><td>Cylindrical plastic&nbsp;phantom holder</td><td>QIYINPAI</td><td>customized</td><td></td></tr><tr><td>Degassed deionized water</td><td></td><td></td><td>gemaakt door het USgHIFU-systeem</td></tr><tr><td>Electric balance</td><td>YINGHENG</td><td>11119453359</td><td></td></tr><tr><td>Glass rod</td><td>East China Chemical Reagent Instrument Store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Knife</td><td>SHIBAZI</td><td>SL1210-C</td><td></td></tr><tr><td>Mask</td><td>Medicom</td><td>2498</td><td></td></tr><tr><td>N,N,N&rsquo;,N&rsquo;&ndash;Tetramethylethylenediamine</td><td>Zhanyun Chemical Co., Ltd (Shanghai, China)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rubber glove</td><td>AMMEX</td><td>YZB/MAL 0587-2018</td><td></td></tr><tr><td>Scanner</td><td>Fuji Xerox</td><td>DocuPrint M268dw</td><td></td></tr><tr><td>Screwdriver</td><td>Stanley</td><td>T6</td><td></td></tr><tr><td>Silica gel</td><td>GE</td><td>381</td><td></td></tr><tr><td>Square model</td><td>QIYINPAI</td><td>customized</td><td></td></tr><tr><td>Stainless steel spoons</td><td>East China Chemical Reagent Instrument Store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sucker</td><td>East China Chemical Reagent Instrument Store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Swine muscle</td><td>Market</td><td></td><td></td></tr><tr><td>USgHIFU system</td><td>Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd.</td><td>SUA-I</td><td></td></tr></tbody></table>

evaluatie van targeting nauwkeurigheid in het brandvlak voor een echografie-geleide high-intensity gericht echografie geleidelijk-matrix systeem

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

Phased arrays worden steeds meer gebruikt als hoge intensiteit geconcentreerd ultrageluid (HIFU) omvormers in de bestaande Extracorporale echografie-geleide HIFU (USgHIFU) systemen. De HIFU omvormers in dergelijke systemen zijn meestal sferisch in vorm met een gat in het midden waar een Amerikaanse imaging sonde is gemonteerd en kan worden gedraaid. Het beeld op het vlak van behandeling kan worden gereconstrueerd door middel van de Afbeeldingsvolgorde verworven tijdens de rotatie van de sonde. Daarom kan het behandelingsplan op de gereconstrueerde beelden worden gemaakt. Teneinde de targeting nauwkeurigheid in het brandvlak van dergelijke systemen, het protocol van een methode met behulp van een runderen wordt spier en marker-embedded phantom beschreven. In de phantom dienen vier stevige ballen op de hoeken van een vierkant hars model als de referentie-markeringen in het gereconstrueerde beeld. Het doel moet worden verplaatst zodat zowel het centrum als het centrum van het vierkante model volgens hun relatieve positie in het gereconstrueerde beeld kunnen samenvallen. Varkens spier met een dikte van ongeveer 30 mm is boven de phantom na te bootsen de lichtbundel pad in klinische instellingen geplaatst. Na ultrasoonapparaat, het vliegtuig van de behandeling in de phantom wordt gescand en de grens van de bijbehorende laesie wordt gewonnen uit de gescande afbeelding. De targeting nauwkeurigheid kan worden geëvalueerd door het meten van de afstand tussen de centers van doelgroep en laesie, evenals drie afgeleide parameters. Deze methode niet alleen bepalen de targeting nauwkeurigheid van het doel dat bestaat uit meerdere focal vlekken in plaats van een enkele focal plek in een klinisch relevante lichtbundel pad van de USgHIFU geleidelijk-array systeem, maar het kan ook worden gebruikt in de preklinische evaluatie of regelmatig onderhoud van USgHIFU systemen die zijn geconfigureerd met geleidelijk-matrix of zelf gerichte HIFU transducer.

Phantoms maakten we gewijd aan de evaluatie van de targeting nauwkeurigheid van een klinische USgHIFU geleidelijk-array systeem met de doelstellingen van de drie verschillende maten. Figuur 1 toont de VS afbeelding onder een hoek van 0 ° en 90 °. De interfaces zijn duidelijk, en de stokken van het vierkante model zijn helder in de VS-beelden. Figuur 2 toont het gereconstrueerde beeld van de VS in het vliegtuig van de behandeling ...

Deze studie beschrijft een protocol om te evalueren van de targeting nauwkeurigheid in het brandvlak van een echografie-geleide high intensity gerichte echografie geleidelijk-array systeem.

Evaluatie van Targeting nauwkeurigheid in het brandvlak voor een echografie-geleide High-intensity gericht echografie geleidelijk-matrix systeem

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

Nauwkeurige targeting is essentieel om de veiligheid en werkzaamheid te garanderen voor beeldgestuurde, op hoge intensiteit gerichte ultraschoensystemen. Ons protocol kan evalueren in targeting nauwkeurigheid van echografie-geleide, hoge intensiteit gerichte echografie fase-array systemen. Deze techniek kan worden gebruikt om de targetingnauwkeurigheid in het behandelingsvlak te evalueren, waarbij rekening wordt gehouden met de klinisch relevante weefselpaden.Deze methode kan worden toegepast op echografie-geleide, hoge intensiteit gerichte ultrasone systemen met behulp van een self-focused transducer met behulp van verschillende echografie beeld reconstructie methoden. Visuele demonstratie van deze methode kan anderen helpen het protocol volledig te begrijpen, vooral hoe de locatie van het doel in het gereconstrueerde echografiebeeld te bepalen. Voordat u het fantoom maakt, fabriceert u het model.Dit 3D-geprinte model is een vierkant met zijlengtes van 40 millimeter. Een stevige bal is op elke hoek. Maak met het model bij de hand de fantoomhouder.Hiervoor krijg je een acryl baseboard en een acht centimeter diameter plastic cilinder die is drie centimeter hoog. Gebruik silica gel om ze te bevestigen om een houder te vormen. Laat de montage een uur zitten.Nu, ga verder om het fantoom te maken van verse runderspieren. Snijd de spier in een vierkant met zijden van 30 millimeter en 10-millimeter dikte. Ventileer het weefsel twee uur met een ventilator om vocht te verdampen.Bereid je vervolgens voor om met gevaarlijke chemicaliën te werken. Giet ontgast en gedeïoniseerd water in een beker. Voeg acrylamide, en roer tot het is opgelost.Voeg vervolgens bis-acrylamide toe en roer tot het opgelost is. Voeg ten slotte tetramethylethyediamine toe en roer tot de oplossing uniform is. Dit is oplossing één.In een ander bekerglas met ontgast en gedeïoniseerd water, voeg ammonium persulfate, en roer op te lossen. Dit is oplossing twee. Wanneer het fantoom gestold is, haalt u het 3D-geprinte model op en plaatst u het op het fantoomoppervlak.Met het model op zijn plaats, de volgende stap is om de gesneden runderspier in het midden van het model. Giet de rest van de oplossing een in de fantoomhouder. Verplaats de runderspier om lucht te verwijderen op de interface van het fantoom en de slice.Ga verder door de rest van de oplossing twee in de fantoomhouder te gieten. Roer dan vijf seconden. Pas de locatie van de spier aan om in het midden van het fantoom te zijn en laat alles 20 minuten zitten om te stollen.Zodra het is gestold, gebruik maken van een schroevendraaier om de silica gel te verwijderen, het houden van de cilinder en de basis samen, en langzaam los de twee. Start het ultrasone geleide, hoge intensiteit gerichte ultrasone systeem. Schakel de waterverwerkingsmodule in en stel de circulatiesnelheid in.Om verder te gaan, hebben een cilindrische tank gevuld met ontgast water bij kamertemperatuur. De tankdiameter is 30 centimeter, en de hoogte is 13 centimeter. Haal de fantoomhouder en plaats hem in het ontgassen water.Neem maatregelen om ervoor te zorgen dat de houder stevig op zijn plaats wordt bevestigd. Verplaats vervolgens het behandelbed en de therapeutische eenheid om het fantoom te kunnen beeldvorming. De ballon van de therapeutische eenheid moet worden ondergedompeld in het ontgassingswater.Wees voorbereid met een monster van varkensspier voordat u verdergaat. Het monster moet ongeveer 100 millimeter lang zijn en ongeveer 30 millimeter dik zijn. Leg het monster opzij en beweeg de therapeutische eenheid langzaam op en neer.Het doel is om ervoor te zorgen dat het behandelingsvlak zich op de bovenste interface van de gesneden runderspier en fantoom bevindt. Met de ultrasone beeldsonde bij nul graden, beweegt u de watertank om de beeldas door het midden van de twee parallelle lijnen in het beeld te laten gaan. Draai vervolgens de beeldsonde naar 90 graden.Beweeg vervolgens de tank om de as door het midden van de twee parallelle lijnen in de afbeelding te laten gaan. Reconstrueren van de echografie beeld in het behandelingsvlak op de diepte van geometrische focus. Controleer of de vier ballen duidelijk worden weergegeven in het gereconstrueerde beeld.Controleer ook of het doel zich in het midden van het vierkante model bevindt. Til de therapeutische eenheid op om de varkensspier boven het fantoom te plaatsen. Hier is de varkensspier in positie en klaar voor de volgende stappen.Verplaats de therapeutische eenheid terug in positie voor beeldvorming. Schik de diepte van geometrische focus tot drie millimeter onder het bovenoppervlak van de runderspier. Ga verder door de parameters in te stellen voor een hoge intensiteit gerichte ultrasone sonicatie, met inbegrip van de puls duur en macht, onder anderen.Stel de belichtingstijd in voor het gekozen zeshoekige virtuele doel en een belichtingstijd van twee seconden voor de brandpuntsplek in het geometrische centrum van de fasearray. Start de sonicatie, en zet een voet op het voetpedaal van het sonicatie-instrument. Tijdens de sonicatie, observeren en opnemen van de echografie beeld om vergelijking van de echogeniciteit van verschillende monsters mogelijk te maken.Verwijder het fantoom voordat u op dezelfde manier voorbereide fantomen gebruikt om de sonicatiestappen met de andere virtuele doelen te herhalen. Dit is een echografie onder een hoek van nul graden. Een echografie beeld onder een hoek van 90 graden is vergelijkbaar.Beide beelden tonen duidelijke raakvlakken tussen de varkensspier, fantoom en runderspier. Bovendien zijn de stokken van het vierkante model helder. Dit is het gereconstrueerde beeld in het behandelvlak.De blauwe cirkels omvatten de hoogste gemiddelde grijze waarde in de rode vierkanten en identificeren de posities van de vier ballen in het model. De blauwe cirkels bepalen ook het midden van het vierkante model, dat is het centrum van de doelen. De bruine vierkanten geven de brandpuntspunten in het grootste regelmatige zeshoekige doel aan.Het bepalen van de locatie van de vier ballen in de gereconstrueerde echografie beeld is belangrijk voor het afstemmen van het doel centrum met het model centrum. De chemische materialen die worden gebruikt voor fantoombereiding zijn licht gevaarlijk. Een masker en handschoenen moeten worden gedragen tijdens de procedure.

evaluating-targeting-accuracy-focal-plane-for-an-ultrasound-guided

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Dit artikel beschrijft real-time monitoring van HIFU-ablatie in hondenlever met ultrasone beeldvorming met hoge framesnelheid met behulp van divergerende en vlakke golfbeeldvorming. Harmonische bewegingsbeeldvorming voor gefokusde echografie wordt gebruikt om de afname van akoestische stralingskracht geïnduceerde verplaatsing in het afgebrande gebied weer te geven.

Real-time monitoring van High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablation van<em&gt; In Vitro</em&gt; Canine Levers behulp Harmonic Motion Imaging voor Focused Ultrasound (HMIFU)

De ontwikkeling van nieuwe echografie (VS)-sondes gebaseerd op capacitieve Micromachined ultrasone Transducer (CMUT) technologie vereist een vroege realistische inschatting van beeldvormende mogelijkheden. We beschrijven een herhaalbare experimenteel protocol voor Amerikaanse Beeldacquisitie en vergelijking met magnetische resonantie beelden, met behulp van een ex vivo boviene hersenen als een imaging doel.

Een experimenteel Protocol voor de beoordeling van de prestaties van de nieuwe Ultrasound sondes gebaseerd op CMUT technologie in toepassing op Brain Imaging

Nauwkeurig en efficiënt visualisatie van invasieve medische hulpmiddelen is uiterst belangrijk in vele echografie-geleide minimaal invasieve procedures. Hier wordt een methode voor het lokaliseren van de ruimtelijke positie van een naald tip ten opzichte van de echografie imaging sonde gepresenteerd.

Driedimensionale ultrasone naald Tip Tracking met een glasvezel echografie-ontvanger

Hier presenteren we een ablate-en-resect prospectieve studie ter evaluatie van de haalbaarheid, veiligheid, en nauwkeurigheid van intraoperatieve hoge intensiteit gericht ablatie van de echografie in patiënten die een hepatectomy voor de lever metastasen.

Evaluatie van de haalbaarheid, veiligheid en nauwkeurigheid van een intraoperatieve High-intensity gericht echografie apparaat voor de behandeling van lever metastasen

Dit protocol blijkt de controleerbaar nucleatie van cavitatie in gel fantomen, door middel van gelijktijdige blootstelling aan zowel de nabij-infrarood gepulste laser licht en de hoge intensiteit geconcentreerd ultrageluid (HIFU). De activiteit van cavitatie kan vervolgens worden gebruikt voor het verbeteren van de beeldvorming en/of therapeutische toepassingen van HIFU.

Beheersbare nucleatie van cavitatie van Enterprise gouden nanodeeltjes voor het verbeteren van hoge intensiteit gericht echografie toepassingen

Low-Intensity Pulsed echografie stimulatie (LIPUS) is een modaliteit voor niet-invasieve mechanische stimulatie van endogene of gemanipuleerde cellen met hoge ruimtelijke en temporele resolutie. In dit artikel wordt beschreven hoe implementeren van LIPUS om een epi-fluorescentie Microscoop en minimaliseren van akoestische impedantie mismatch langs het pad van de echografie om te voorkomen dat ongewenste mechanische artefacten.

Multiplexing gericht echografie stimulatie met fluorescentie microscopie

De bloed-hersenbarrière (BBB) kan tijdelijk worden verstoord met microbubble-gemedieerde gerichte echografie (FUS). Hier beschrijven we een stapsgewijs protocol voor BBB-opening met hoge doorvoer in vivo met behulp van een modulair FUS-systeem dat toegankelijk is voor niet-echografie-experts.

Een high-throughput beeldgeleide stereotactische neuronavigatie en gericht echografiesysteem voor het openen van bloed - hersenbarrière bij knaagdieren

Dit protocol beschrijft stappen die nodig zijn voor de genafgifte door middel van gerichte ultrasone bloed-hersenbarrière (BBB) opening, evaluatie van de resulterende genexpressie en meting van neuromodulatie-activiteit van chemogenetische receptoren door middel van histologische tests.

Gerichte echografie geïnduceerde bloed-hersenbarrièreopening voor het richten op hersenstructuren en het evalueren van chemogenetische neuromodulatie

Hier wordt een protocol gepresenteerd om gecontroleerde hyperthermie te gebruiken, gegenereerd door magnetische resonantiegeleide hoge intensiteit gerichte echografie, om medicijnafgifte te activeren van temperatuurgevoelige liposomen in een rhabdomyosarcoommuismodel.

Magnetische resonantie-geleide hoge intensiteit gerichte echografie gegenereerde hyperthermie: een haalbare behandelingsmethode in een Murine Rhabdomyosarcoom-model

Hier presenteren we een protocol om zorgverleners in staat te stellen gerichte cardiale echografie (FoCUS) uit te voeren in de klinische omgeving. We beschrijven methoden voor transducermanipulatie, bekijken veelvoorkomende valkuilen van transducerbewegingen en stellen tips voor om het gebruik van phased array-transducers te optimaliseren.

Problemen met FoCUS-beeldacquisitie oplossen: patiëntpositionering, transducermanipulatie en beeldoptimalisatie

Transcraniële ultrasone stimulatie (TUS) is een veelbelovende niet-invasieve techniek die in staat is het menselijk brein op elke diepte te stimuleren, en nieuwe therapeutische mogelijkheden biedt om diverse neurologische aandoeningen te behandelen. Dit protocol biedt een gestandaardiseerd maar aanpasbaar empirisch kader voor het toepassen van TUS bij neurotypische volwassenen en patiënten met neurologische aandoeningen zoals beroerte.

Een methodologisch protocol en overwegingen voor transcraniële ultrasone stimulatie in verkennende klinische humane studies

Leer een protocol om de positioneringsnauwkeurigheid van echografie-geleide high-intensity focused ultrasound systemen te evalueren. Deze methode verbetert de veiligheid en effectiviteit van therapeutische toepassingen.

Evaluatie van Targeting nauwkeurigheid in het brandvlak voor een echografie-geleide High-intensity gericht echografie geleidelijk-matrix systeem (Video) | JoVE Journal

Evaluatie van Targeting nauwkeurigheid in het brandvlak voor een echografie-geleide High-intensity gericht echografie geleidelijk-matrix systeem

Meer video's verkennen