Name: Ocena dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej dla sterowanego ultradźwiękami systemu Phased-array o wysokiej intensywności (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-06T14:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 8 s
Description: Poznaj metodę oceny dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej dla ultradźwiękowych systemów HIFU z fazową matrycą. Protokół zapewnia bezpieczeństwo i skuteczność terapii.

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

Ta praca została częściowo wsparta przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (81402522), Shanghai Key Technology R&D Program (17441907400) z Komisji Nauki i Technologii Gminy Szanghaj oraz Shanghai Jiao Tong University Medical Engineering Research Fund (YG2017QN40, YG2015ZD10). Firma Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd. jest również uznawana za dostawcę systemu USgHIFU. Autorzy dziękują Wenzhen Zhu i Junhui Dong za przygotowanie fantomu i ich pomoc w eksperymentach.

1. Projektowanie i produkcja markerów
<ol>
	<li>Zaprojektuj model kwadratowy za pomocą oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo. Ustawić każdą stronę jako patyczki o długości 40 mm i grubości 2 mm. Umieść solidną kulę o średnicy 10 mm w każdym rogu kwadratowego modelu.</li>
	<li>Jako materiał do drukowania należy użyć żywicy światłoczułej akrylonitryl-butadien-styren</li>.
	<li>Wyślij plik modelu 3D do producenta w celu wyprodukowania.</li>
</ol>
2. Przygotowanie fantomowe
<ol>
	<li>Przymocuj plastikowy cylinder (o średnicy 8 cm i wysokości 3 cm) do akrylowej listwy przypodłogowej z żelem krzemionkowym, aby uzyskać fantomowy uchwyt w temperaturze pokojowej. Pozostaw na 1 godzinę.</li>
	<li>Świeże mięśnie bydlęce pokroić w kwadrat (30 mm x 30 mm, o grubości 10 mm) i wietrzyć przez 2 godziny, aby odparować wilgoć.</li>
	<li>Wlej odgazowaną i zdejonizowaną wodę (115 ml) do zlewki, dodaj 13 g akrylamidu i mieszaj do rozpuszczenia. Dodać 0,24 g bis-akrylamidu i mieszać do rozpuszczenia. Następnie dodać 0,2 ml N,N,N',N'-tetrametyloetylenodiaminy i równomiernie wymieszać. 
	UWAGA: Załóż maskę i gumowe rękawiczki.</li>
	<li>Przygotuj 5 ml odgazowanej i zdejonizowanej wody w innej zlewce, dodaj 0,3 g nadsiarczanu amonu i mieszaj do rozpuszczenia. 
	UWAGA: Akrylamid, bis-akrylamid, N,N,N',N'-tetrametyloetylenodiamina i nadsiarczan amonu są toksyczne. Zwróć szczególną uwagę i unikaj kontaktu fizycznego.</li>
	<li>Kolejno wlać 40% roztworów z kroków 2.3 i 2.4 do uchwytu fantomu i mieszać przez 5 sekund. Pozostaw mieszaninę na 20 minut, aby stężała.</li>
	<li>Umieść wydrukowany w 3D kwadratowy model na powierzchni zestalonego fantomu i umieść pokrojony mięsień bydlęcy na środku modelu. Wlej resztę roztworu z kroku 2.3 do uchwytu fantomowego. Poruszaj mięśniem bydlęcym w przód iw tył, aby usunąć powietrze między powierzchnią spoczynkową a plastrem.</li>
	<li>Wlej resztę roztworu przygotowanego w kroku 2.4 do uchwytu fantomowego i mieszaj przez 5 sekund.</li>
	<li>Dostosuj położenie przeciętego mięśnia bydlęcego do środka fantomu w kierunku poprzecznym. Pozostaw na 20 minut, aby zestalić fantom.</li>
	<li>Usuń żel krzemionkowy między cylindrycznym tworzywem sztucznym a akrylową listwą przypodłogową za pomocą śrubokręta.</li>
	<li>Powoli odłącz akrylową listwę przypodłogową od cylindrycznego tworzywa sztucznego.</li>
</ol>
3. Konfiguracja systemu USgHIFU
<ol>
	<li>Uruchomić kliniczny system USgHIFU.</li>
	<li>Włącz moduł uzdatniania wody i ustaw prędkość cyrkulacji wody na 80 obrotów/min.</li>
	<li>Napełnij akrylowy cylindryczny zbiornik na wodę (o średnicy 30 cm i wysokości 13 cm) odgazowaną wodą o temperaturze pokojowej (22-25 °C).</li>
	<li>Umieść uchwyt fantomowy w odgazowanej wodzie i mocno zamocuj uchwyt.</li>
	<li>Przesuń cylindryczny zbiornik na wodę na łóżko zabiegowe. Podnieś łóżko zabiegowe i przesuń jednostkę terapeutyczną w dół do odgazowanej wody.</li>
</ol>
4. Kierowanie kierowane przez USA
<ol>
	<li>Przesuwaj jednostkę terapeutyczną powoli w górę i w dół, aby upewnić się, że głębokość płaszczyzny leczenia znajduje się na górnym granicy faz przekrojonego mięśnia bydlęcego i przezroczystego fantomu na obrazie USG.</li>
	<li>Obróć amerykańską sondę obrazującą do 0° i przesuń cylindryczny zbiornik na wodę, aby oś obrotu (nazywana również osią obrazowania) przechodziła przez środkowy punkt dwóch równoległych drążków na obrazie amerykańskim.</li>
	<li>Obróć sondę obrazującą o 90° i przesuń cylindryczny zbiornik na wodę, aby oś obrotu przechodziła przez środkowy punkt dwóch równoległych drążków na zdjęciu amerykańskim.</li>
	<li>Zrekonstruuj obraz US w płaszczyźnie leczenia na głębokości ostrości geometrycznej.</li>
	<li>Sprawdź, czy cztery kule są wyraźnie pokazane na zrekonstruowanym obrazie US i czy cel znajduje się w środku kwadratowego modelu. 
	UWAGA: Środek celu jest z góry określony w środku zrekonstruowanego obrazu. Kula jest wyznaczana przez okrąg o średnicy 10 mm, którego średnia wartość szarości jest najwyższa w kwadracie o wymiarach 15 mm x 15 mm. Środek kwadratowego modelu jest wyznaczony przez przekątną czterech kul na zrekonstruowanym obrazie.</li>
	<li>Przesuń zbiornik na wodę zgodnie ze względnymi położeniami między celem a modelem kwadratowym i powtórz kroki 4.4 i 4.5.</li>
	<li>Podnieś jednostkę terapeutyczną i umieść mięsień świni o grubości około 30 mm nad fantomem. Następnie przesuwaj się w dół jednostki terapeutycznej, aż głębokość skupienia geometrycznego znajdzie się 3 mm poniżej górnej powierzchni przekrojonego mięśnia bydlęcego. 
	UWAGA: Korekcja ogniskowej 3 mm wzdłuż ścieżki wiązki jest szacowana na podstawie grubości mięśnia świni na podstawie wzoru empirycznego z poprzedniego badania19.</li>
</ol>
5. Sonikacja HIFU
<ol>
	<li>Wybierz następujące parametry sonikacji: czas trwania impulsu (400 ms), cykl pracy (80%), moc akustyczna (400 W) oraz czas chłodzenia pomiędzy sonikacją kolejnych ognisk (30 s).</li>
	<li>Ustaw czas naświetlania punktów ogniskowych w celu.
	<ol>
		<li>Powtórz procedurę dla trzech koncentrycznych foremnych sześciokątnych obiektów o odpowiednich przekątnych 5,4 mm, 9 mm i 12,6 mm. Ustaw czasy ekspozycji na 2,0 s, 2,5 s i 3,0 s dla punktów ogniskowych znajdujących się odpowiednio w wewnętrznym, środkowym i zewnętrznym sześciokącie oraz 2,0 s dla punktu ogniskowego w geometrycznym środku szyku fazowego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rozpocznij sonikację i połóż jedną stopę na pedale nożnym w celu sonizacji HIFU.</li>
	<li>Obserwuj zmianę echogeniczności na obrazie amerykańskim, aż do zakończenia sonikacji.</li>
</ol>
6. Ocena dokładności celowania systemu szyku fazowego USgHIFU
<ol>
	<li>Chwyć uchwyt fantomu i płynnie naciśnij fantom, aby go wyjąć.</li>
	<li>Podziel fantom wzdłuż płaszczyzny leczenia za pomocą noża.</li>
	<li>Zeskanuj płaszczyznę leczenia fantomu, która zawiera pokrojony mięsień bydlęcy.</li>
	<li>Przetwórz zeskanowany obraz za pomocą oprogramowania matematycznego i wyodrębnij granice celu i zmiany.</li>
	<li>Oblicz odległość międzyosiową dc i maksymalne przekroczenie granicy celu db. 
	UWAGA: dc to odległość między środkami celu a jego odpowiednią zmianą. db oznacza maksymalną odległość przekroczenia między granicą zmiany a odpowiednim celem.</li>
	<li>Oblicz stosunek obszarów uszkodzenia wewnątrz i na zewnątrz obiektu do obszaru docelowego odpowiednio ηI = (SA ∩ SP) / SP i ηO = (SA - SA ∩ SP) / SP. 
	UWAGA: SP oznacza obszar docelowy, SA reprezentuje obszar zmiany.</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 jest płatnym konsultantem w Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd. Pozostali autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Komponenty robotyczne zostały wykorzystane w pozaustrojowych systemach USgHIFU. Aby ocenić dokładność celowania takich systemów, zastosowano markery referencyjne 11,12,18, tkanki in vitro 17, modele naśladujące guz i fantomy wrażliwe na temperaturę10,20 pojedynczo lub w kombinacji. W porównaniu z protokołami w tych badaniach, metoda ta jest bardzi...

Tablica fazowa jest coraz częściej projektowana i wyposażona w systemy HIFU1,2,3,4,5,6,7. W systemach USgHIFU phased-array amerykańska sonda obrazująca jest zwykle montowana w centralnym otworze sferycznego przetwornika HIFU1,2,8. Sonda jest obrotowa w celu celowania i rekonstrukcji obrazu w przestrzeni trójwymiarowej9. Precyzyjne ukierunkowanie jest niezbędne dla bezpieczeństwa i skuteczności leczenia HIFU. Jednak większość badań mających na celu ocenę dokładności celowania przeprowadzono dla systemów HIFU sterowanych rezonansem magnetycznym lub systemów USgHIFU skonfigurowanych z przetwornikiem HIFU o samoogniskowym ukierunkowaniu HIFU10,11,12,13,14,15,16. Celem opisanej poniżej metody jest ocena dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej dla systemów szyku fazowanego USgHIFU.
Fantom osadzony w mięśniu bydlęcym/markerze wzdłuż klinicznie istotnej ścieżki wiązki jest używany do oceny dokładności celowania klinicznego systemu fazowanego USgHIFU. Kwadratowy model z czterema kulkami w rogach jest wytwarzany i osadzany, w połączeniu z mięśniami bydlęcymi, w przezroczystym fantomie. Sześciokąt foremny jest wybierany jako cel na podstawie położenia środków czterech kulek zidentyfikowanych na zrekonstruowanym obrazie US na płaszczyźnie zabiegowej. Po sonikach HIFU skanowana jest płaszczyzna leczenia fantomu, a na zeskanowanym obrazie można określić granicę zmiany, a także położenie czterech kulek. Dokładność celowania można ocenić, mierząc odległość między środkami celu i zmiany, a także trzy parametry pochodne.
Metoda jest prostsza niż pomiar błędu celowania przy użyciu ruchu robota z konkretnym obiektem referencyjnym11,17,18 i bardziej klinicznie istotna w porównaniu do metody opartej na pojedynczej ogniskowej ablacji w jednorodnym fantomie 10. Metoda ta może być stosowana do oceny dokładności celowania systemów szyku fazowego USgHIFU. Może być również stosowany do innych systemów USgHIFU wyposażonych w samoogniskowe przetworniki HIFU.

<table><tbody><tr><td>Akrylamid</td><td>Amresco</td><td>D403-2</td><td></td></tr><tr><td>Akrylowa listwa przypodłogowa</td><td>LAO NIAO STORES</td><td>dostosowany</td><td></td></tr><tr><td>Akrylowy cylindryczny zbiornik na wodę&nbsp;</td><td>LAO NIAO STORES</td><td>dostosowane</td><td></td></tr><tr><td>nadsiarczan amonu</td><td>Yatai United Chemical Co., Ltd (Wuxi, Chiny)</td><td>2017-03-01</td><td></td></tr><tr><td>Zlewka</td><td>Wschodniochiński sklep</td><td></td><td></td>z odczynnikami chemicznymi</tr><tr><td>Bis-akrylamid</td><td>Amresco</td><td>M0172</td><td></td></tr><tr><td>Rynek</td><td></td><td></td><td>mięśni bydlęcych</td></tr><tr><td>Deska do krojenia</td><td>JIACHI</td><td>JC-ZB40</td><td></td></tr><tr><td>Cylindryczne tworzywo sztuczne&nbsp; uchwyt fantomu</td><td>QIYINPAI</td><td>dostosowany</td><td></td></tr><tr><td>odgazowana woda</td><td></td><td></td> dejonizowana <td>wykonana przez system USgHIFU</td></tr><tr><td>Waga elektryczna</td><td>YINGHENG</td><td>11119453359</td><td></td></tr><tr><td>Pręt szklany</td><td>Wschodnie Chiny Odczynniki chemiczne Sklep z odczynnikami chemicznymi Nóż Maska</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>SHIBAZI</td><td>SL1210-C</td><td></td></tr><tr><td>Medicom</td><td></td><td>2498</td><td></td></tr><tr><td>N,N,N',N' &ndash; Tetrametyloetylenodiamina</td><td>Zhanyun Chemical Co., Ltd (Szanghaj, Chiny)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Gumowa rękawica</td><td>AMMEX</td><td>YZB/MAL 0587-2018</td><td></td></tr><tr><td>Skaner</td><td>Fuji Xerox</td><td>DocuPrint M268dw</td><td></td></tr><tr><td>Śrubokręt</td><td>Stanley</td><td>T6</td><td></td></tr><tr><td>Żel krzemionkowy</td><td>GE</td><td>381</td><td></td></tr><tr><td>Model kwadratowy</td><td>QIYINPAI</td><td>dostosowany</td><td></td></tr><tr><td>Łyżki ze stali nierdzewnej</td><td>Wschodnie Chiny Sklep</td><td></td><td></td>z odczynnikami chemicznymi</tr><tr><td>Przyssawka</td><td>Wschodnie Chiny Sklep</td><td></td><td></td>z odczynnikami chemicznymi</tr><tr><td>Rynek</td><td></td><td></td><td>mięśni świń</td></tr><tr><td>System USgHIFU</td><td>Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd.</td><td>SUA-I</td><td></td></tr></tbody></table>

ocena dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej dla sterowanego ultradźwiękami systemu phased-array o wysokiej intensywności

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

Phased array są coraz częściej używane jako przetworniki ultradźwiękowe o wysokiej intensywności (HIFU) w istniejących pozaustrojowych systemach HIFU (USgHIFU) pod kontrolą ultradźwięków. Przetworniki HIFU w takich systemach mają zwykle kształt kulisty z centralnym otworem, w którym zamontowana jest sonda obrazująca US i można ją obracać. Obraz na płaszczyźnie leczenia może być zrekonstruowany poprzez sekwencję obrazów uzyskaną podczas obrotu sondy. W związku z tym plan leczenia można sporządzić na zrekonstruowanych obrazach. W celu oceny dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej takich układów opisano protokół metody wykorzystującej mięsień bydlęcy i fantom osadzony w markerze. W fantomie cztery solidne kule w rogach kwadratowego modelu żywicznego służą jako znaczniki odniesienia w zrekonstruowanym obrazie. Cel powinien być przesunięty tak, aby zarówno jego środek, jak i środek kwadratowego modelu mogły pokrywać się zgodnie z ich względnymi położeniami na zrekonstruowanym obrazie. Mięsień świni o grubości około 30 mm umieszcza się nad fantomem, aby naśladować tor wiązki w warunkach klinicznych. Po sonikacji skanowana jest płaszczyzna leczenia w fantomie i z zeskanowanego obrazu wydobywa się granicę powiązanej zmiany. Dokładność celowania można ocenić, mierząc odległość między środkami celu i zmiany, a także trzy parametry pochodne. Metoda ta nie tylko może ocenić dokładność celowania celu składającego się z wielu ognisk, a nie pojedynczego punktu ogniskowego w klinicznie istotnej ścieżce wiązki systemu USgHIFU phased-array, ale może być również stosowana w przedklinicznej ocenie lub regularnej konserwacji systemów USgHIFU skonfigurowanych z przetwornikiem fazowanym lub samoogniskującym HIFU.

Wykonaliśmy fantomy przeznaczone do oceny dokładności celowania klinicznego systemu USgHIFU z anteną fazową, zawierające cele o trzech różnych rozmiarach. Rysunek 1 przedstawia obraz US pod kątami 0° i 90°. Interfejsy są wyraźne, a pręty modelu kwadratowego są jasne na obrazach US. Rysunek 2 prezentuje zrekonstruowany obraz US w płaszczyźnie zabiegowej oraz punkty ogniskowe największego celu. Środki czterech kulek zostały wyznacz...

To badanie opisuje protokół do oceny dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej ultradźwiękowego systemu phased-array o wysokiej intensywności pod kontrolą ultradźwięków.

Ocena dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej dla sterowanego ultradźwiękami systemu Phased-array o wysokiej intensywności

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

Dokładne celowanie jest niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa i skuteczności systemów ultradźwiękowych o wysokiej intensywności sterowanych obrazem. Nasz protokół może ocenić dokładność celowania w kierowanych ultradźwiękami, skoncentrowanych ultradźwiękach o wysokiej intensywności. Technika ta może być wykorzystana do oceny dokładności celowania w płaszczyźnie leczenia, biorąc pod uwagę klinicznie istotne ścieżki tkankowe.Metoda ta może być stosowana do systemów ultrasonograficznych o wysokiej intensywności pod kontrolą ultrasonograficzną z przetwornikiem samoogniskującym przy użyciu różnych metod rekonstrukcji obrazu ultrasonograficznego. Wizualna demonstracja tej metody może pomóc innym w pełnym zrozumieniu protokołu, zwłaszcza w określeniu lokalizacji celu na zrekonstruowanym obrazie ultrasonograficznym. Przed wykonaniem fantomu wyprodukuj model.Ten wydrukowany w 3D model to kwadrat o bokach o długości 40 milimetrów. Solidna piłka jest na każdym rogu. Mając pod ręką model, wykonaj uchwyt fantomowy.W tym celu zaopatrz się w akrylową listwę przypodłogową i plastikowy cylinder o średnicy ośmiu centymetrów i wysokości trzech centymetrów. Użyj żelu krzemionkowego, aby przymocować je, aby utworzyć uchwyt. Pozostaw zespół na godzinę.Teraz przejdź do zrobienia fantomu ze świeżych mięśni bydlęcych. Pokrój mięsień w kwadrat o bokach 30 milimetrów i grubości 10 milimetrów. Przewietrz tkankę wentylatorem przez dwie godziny, aby odparować wilgoć.Następnie przygotuj się do pracy z niebezpiecznymi chemikaliami. Wlej odgazowaną i zdejonizowaną wodę do zlewki. Dodaj akryloamid i mieszaj, aż się rozpuści.Następnie dodaj bis-akryloamid i mieszaj aż do rozpuszczenia. Na koniec dodaj tetrametyloetylenodiaminę i mieszaj, aż roztwór będzie jednolity. To jest rozwiązanie pierwsze.W innej zlewce z odgazowaną i zdejonizowaną wodą dodaj nadsiarczan amonu i mieszaj do rozpuszczenia. To jest rozwiązanie drugie. Gdy fantom zastygnie, odzyskaj wydrukowany w 3D model i umieść go na powierzchni fantomu.Po umieszczeniu modelu następnym krokiem jest umieszczenie pokrojonego mięśnia bydlęcego w środku modelu. Wlej resztę roztworu do uchwytu fantomowego. Przesuń mięsień bydlęcy, aby usunąć powietrze na styku fantomu i plastra.Kontynuuj, wlewając pozostałą część roztworu dwa do uchwytu fantomowego. Następnie mieszaj przez pięć sekund. Dostosuj położenie mięśnia tak, aby znajdował się w środku fantomu i pozwól mu siedzieć przez 20 minut, aby się zestalił.Po zastygnięciu użyj śrubokręta, aby usunąć żel krzemionkowy, trzymając cylinder i podstawę razem, i powoli odłącz je. Uruchom system ultrasonograficzny o wysokiej intensywności pod kontrolą ultradźwięków. Włącz moduł uzdatniania wody i ustaw prędkość cyrkulacji.Aby kontynuować, napełnij cylindryczny zbiornik odgazowaną wodą o temperaturze pokojowej. Średnica zbiornika wynosi 30 centymetrów, a jego wysokość 13 centymetrów. Weź uchwyt fantomowy i umieść go w odgazowanej wodzie.Podejmij środki, aby upewnić się, że uchwyt jest mocno zamocowany. Następnie należy przesunąć łóżko zabiegowe i jednostkę terapeutyczną, aby umożliwić obrazowanie fantomu. Balon jednostki terapeutycznej należy zanurzyć w odgazowanej wodzie.Przed kontynuowaniem należy przygotować próbkę mięsa świni. Próbka powinna mieć około 100 milimetrów długości i około 30 milimetrów grubości. Odłóż próbkę na bok i powoli przesuwaj jednostkę terapeutyczną w górę iw dół.Celem jest upewnienie się, że płaszczyzna leczenia znajduje się na górnym granicy pokrojonego mięśnia bydlęcego i fantomu. Gdy sonda do obrazowania ultrasonograficznego znajduje się w pozycji zero stopni, przesuń zbiornik na wodę, aby oś obrazowania przechodziła przez środek dwóch równoległych linii na obrazie. Następnie obróć sondę obrazującą o 90 stopni.Następnie przesuń czołg tak, aby oś przechodziła przez środek dwóch równoległych linii na obrazie. Zrekonstruuj obraz ultrasonograficzny w płaszczyźnie zabiegowej na głębokości ogniskowania geometrycznego. Sprawdź, czy cztery kule są wyraźnie widoczne na zrekonstruowanym obrazie.Sprawdź również, czy cel znajduje się w środku kwadratowego modelu. Gdy będzie gotowy, podnieś jednostkę terapeutyczną, aby umieścić mięsień świni nad fantomem. Tutaj mięsień świni jest na swoim miejscu i gotowy do kolejnych kroków.Przesuń jednostkę terapeutyczną z powrotem na miejsce do obrazowania. Ustaw głębokość ostrości geometrycznej tak, aby znajdowała się trzy milimetry poniżej górnej powierzchni mięśnia bydlęcego. Kontynuuj, ustawiając parametry skoncentrowanej ultrasonografii o wysokiej intensywności, w tym między innymi czas trwania impulsu i moc.Ustaw czas ekspozycji dla wybranego sześciokątnego celu wirtualnego i dwusekundowy czas ekspozycji dla punktu ogniskowego w geometrycznym środku układu fazowego. Rozpocznij sonikację i połóż stopę na pedale nożnym instrumentu sonikacyjnego. Podczas sonikacji należy obserwować i rejestrować obraz ultrasonograficzny, aby umożliwić porównanie echogeniczności różnych próbek.Usuń fantom przed użyciem podobnie przygotowanych fantomów do powtórzenia kroków sonikacji z innymi wirtualnymi celami. Jest to obraz ultrasonograficzny pod kątem zero stopni. Obraz ultrasonograficzny pod kątem 90 stopni jest podobny.Oba obrazy pokazują wyraźne interfejsy między mięśniem świni, fantomem i mięśniem bydlęcym. Ponadto pałeczki modelu kwadratowego są jasne. Jest to zrekonstruowany obraz w płaszczyźnie zabiegowej.Niebieskie okręgi obejmują najwyższą średnią wartość szarości w czerwonych kwadratach i identyfikują pozycje czterech kulek w modelu. Niebieskie kółka określają również środek kwadratowego modelu, który jest środkiem celów. Brązowe kwadraty wskazują ogniska w największym foremnym sześciokątnym celu.Określenie położenia czterech kulek na zrekonstruowanym obrazie ultrasonograficznym jest ważne dla dopasowania środka docelowego do środka modelu. Materiały chemiczne używane do przygotowania fantomów są lekko niebezpieczne. Podczas zabiegu należy nosić maseczkę i rękawiczki.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Ten artykuł opisuje monitorowanie w czasie rzeczywistym ablacji HIFU w wątrobie psa za pomocą obrazowania ultradźwiękowego z dużą liczbą klatek na sekundę przy użyciu obrazowania fal dywercyjnych i płaskich. Obrazowanie ruchu harmonicznego dla zogniskowanych ultradźwięków służy do obrazowania zmniejszenia przemieszczenia wywołanego siłą promieniowania akustycznego w obszarze poddanym ablacji.

Monitorowanie w czasie rzeczywistym ablacji zogniskowanych ultradźwięków o wysokiej intensywności (HIFU) wątroby psów in vitro przy użyciu obrazowania ruchu harmonicznego dla zogniskowanych ultradźwięków (HMIFU)

Rozwój nowych sond ultradźwiękowych (US) opartych na technologii pojemnościowego mikroobrabianego przetwornika ultradźwiękowego (CMUT) wymaga wczesnej realistycznej oceny możliwości obrazowania. Opisujemy powtarzalny protokół eksperymentalny do pozyskiwania obrazów w USA i porównywania ich z obrazami rezonansu magnetycznego, wykorzystując mózg bydlęcy ex vivo jako cel obrazowania.

Eksperymentalny protokół oceny wydajności nowych sond ultradźwiękowych opartych na technologii CMUT w zastosowaniu do obrazowania mózgu

Tutaj prezentujemy prospektywne badanie metodą ablacji i resekcji, aby ocenić wykonalność, bezpieczeństwo i dokładność śródoperacyjnej ablacji ultradźwiękowej o wysokiej intensywności u pacjentów poddawanych hepatektomii z powodu przerzutów do wątroby.

Ocena wykonalności, bezpieczeństwa i dokładności śródoperacyjnego urządzenia ultrasonograficznego o wysokiej intensywności do leczenia przerzutów do wątroby

Ten protokół demonstruje kontrolowane zarodkowanie kawitacji w fantomach żelowych, poprzez jednoczesną ekspozycję zarówno na pulsacyjne światło laserowe bliskiej podczerwieni, jak i skoncentrowane ultradźwięki o wysokiej intensywności (HIFU). Aktywność kawitacyjna może być następnie wykorzystana do poprawy obrazowania i/lub zastosowań terapeutycznych HIFU.

Kontrolowane zarodkowanie kawitacji z nanocząstek plazmonicznego złota w celu wzmocnienia zastosowań ultradźwięków o wysokiej intensywności

Niskointensywna pulsacyjna stymulacja ultradźwiękowa (LIPUS) to metoda nieinwazyjnej mechanicznej stymulacji komórek endogennych lub inżynieryjnych o wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej. W tym artykule opisano, jak wdrożyć LIPUS do mikroskopu epifluorescencyjnego i jak zminimalizować niedopasowanie impedancji akustycznej wzdłuż ścieżki ultradźwięków, aby zapobiec niepożądanym artefaktom mechanicznym.

Multipleksowa zogniskowana stymulacja ultradźwiękowa z mikroskopią fluorescencyjną

Bariera krew-mózg (BBB) może być tymczasowo przerwana za pomocą skoncentrowanych ultradźwięków za pośrednictwem mikropęcherzyków (FUS). W tym miejscu opisujemy krok po kroku protokół wysokoprzepustowego otwierania BBB in vivo przy użyciu modułowego systemu FUS dostępnego dla ekspertów niebędących ekspertami w dziedzinie ultrasonografii.

Wysokoprzepustowy, sterowany obrazem stereotaktyczny neuronawigacja i skoncentrowany system ultrasonograficzny do otwierania bariery krew-mózg u gryzoni

Ten protokół określa kroki niezbędne do dostarczenia genu poprzez skoncentrowanie ultradźwięków na otwarciu bariery krew-mózg (BBB), ocenę wynikowej ekspresji genu oraz pomiar aktywności neuromodulacyjnej receptorów chemogenetycznych za pomocą testów histologicznych.

Zogniskowane ultradźwięki indukowane otwieraniem bariery krew-mózg w celu celowania w struktury mózgu i oceny neuromodulacji chemogenetycznej

Prezentowany tutaj jest protokół do użycia kontrolowanej hipertermii, generowanej przez ultradźwięki o wysokiej intensywności sterowane rezonansem magnetycznym, do wywołania uwalniania leku z liposomów wrażliwych na temperaturę w modelu myszy mięsaka prążkowanokomórkowego.

Hipertermia ultradźwiękowa o wysokiej intensywności sterowana rezonansem magnetycznym: wykonalna metoda leczenia w modelu mysiego mięsaka prążkowanokomórkowego

Tutaj prezentujemy protokół, który pozwala dostawcom na wykonywanie skoncentrowanych ultrasonografów serca (FoCUS) w środowisku klinicznym. Opisujemy metody manipulacji przetwornikiem, omawiamy typowe pułapki związane z ruchami przetwornika i sugerujemy wskazówki dotyczące optymalizacji wykorzystania przetwornika Phased Array.

Rozwiązywanie problemów z akwizycją obrazu FoCUS: pozycjonowanie pacjenta, manipulacja przetwornikiem i optymalizacja obrazu

Przezczaszkowa ultrastymulacja (TUS) to obiecująca, nieinwazyjna technika zdolna do stymulacji ludzkiego mózgu na dowolnej głębokości, oferując nowe możliwości terapeutyczne w leczeniu różnych schorzeń neurologicznych. Protokół ten zapewnia ustandaryzowane, a jednocześnie elastyczne ramy empiryczne do stosowania TUS u neurotypowych dorosłych oraz pacjentów z chorobami neurologicznymi, takimi jak udar.

Protokół metodologiczny i rozważania dotyczące przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej w eksploracyjnych badaniach klinicznych na ludziach

Poznaj metodę oceny dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej dla ultradźwiękowych systemów HIFU z fazową matrycą. Protokół zapewnia bezpieczeństwo i skuteczność terapii.

Ocena dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej dla sterowanego ultradźwiękami systemu Phased-array o wysokiej intensywności (Wideo) | JoVE Journal

Ocena dokładności celowania w płaszczyźnie ogniskowej dla sterowanego ultradźwiękami systemu Phased-array o wysokiej intensywności

Przeglądaj więcej filmów