Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

Viskoelastisk karakterisering av bløtvevslignende gelatinfantomer ved bruk av innrykk og magnetisk resonanselastografi

Published: May 10, 2022 doi: 10.3791/63770
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1School of Biomedical Engineering, Shanghai Jiao Tong University

Summary

Denne artikkelen presenterer en demonstrasjon og oppsummering av protokoller for å lage gelatinfantomer som etterligner bløtvev, og den tilsvarende viskoelastiske karakteriseringen ved hjelp av innrykk og magnetisk resonanselastografi.

Abstract

Karakterisering av biomekaniske egenskaper til bløtbiologisk vev er viktig for å forstå vevsmekanikken og utforske biomekanikkrelaterte mekanismer for sykdom, skade og utvikling. Den mekaniske testmetoden er den enkleste måten for vevskarakterisering og betraktes som verifisering for in vivo-måling . Blant de mange ex vivo mekaniske testteknikkene gir innrykkstesten en pålitelig måte, spesielt for prøver som er små, vanskelige å fikse og viskoelastiske som hjernevev. Magnetisk resonans elastografi (MRE) er en klinisk brukt metode for å måle de biomekaniske egenskapene til bløtvev. Basert på skjærbølgeutbredelse i bløtvev registrert ved hjelp av MRE, kan viskoelastiske egenskaper av bløtvev estimeres in vivo basert på bølgeligning. Her ble de viskoelastiske egenskapene til gelatinfantomer med to forskjellige konsentrasjoner målt ved MRE og innrykk. Protokollene for fantomfabrikasjon, testing og modulestimering har blitt presentert.

Introduction

De fleste av de myke biologiske vevene ser ut til å ha viskoelastiske egenskaper som er viktige for å forstå deres skade og utvikling 1,2. I tillegg er viskoelastiske egenskaper viktige biomarkører i diagnosen av en rekke sykdommer som fibrose og kreft 3,4,5,6. Derfor er karakteriseringen av viskoelastiske egenskaper av bløtvev avgjørende. Blant de mange karakteriseringsteknikkene som brukes, er ex vivo mekanisk testing av vevsprøver og in vivo elastografi ved hjelp av biomedisinsk bildebehandling de to mye brukte metodene.

Selv om ulike mekaniske testteknikker har blitt brukt for bløtvevskarakterisering, er kravene til prøvestørrelse og testbetingelser ikke lett å bli oppfylt. For eksempel må skjærtesting ha prøver festet fast mellom skjærplatene7. Biaxial testing er mer egnet for membranvev og har spesifikke klemmekrav 8,9. En kompresjonstest brukes ofte til vevstesting, men kan ikke karakterisere bestemte posisjoner innenfor en prøve10. Innrykkstesten har ikke ytterligere krav for å fikse vevsprøven og kan brukes til å måle mange biologiske vevsprøver som hjernen og leveren. I tillegg, med et lite indenterhode, kunne regionale egenskaper i en prøve testes. Derfor har innrykkstester blitt vedtatt for å teste en rekke myke vev 1,3,11.

Karakterisering av de biomekaniske egenskapene til bløtvev in vivo er viktig for translasjonsstudier og kliniske anvendelser av biomekanikk. Biomedisinsk bildebehandlingsmodaliteter som ultralyd (US) og magnetisk resonans (MR) avbildning er de mest brukte teknikkene. Selv om amerikansk bildebehandling er relativt billig og enkel å utføre, lider den av lav kontrast og er vanskelig å måle organer som hjernen. I stand til å avbilde dype strukturer, kunne MR Elastography (MRE) måle en rekke myke vev6,12, spesielt hjernen13,14. Med påført ekstern vibrasjon kunne MRE måle de viskoelastiske egenskapene til bløtvev ved en bestemt frekvens.

Studier har vist at ved 50-60 Hz er skjærmodulen til den normale hjernen ~ 1,5-2,5kPa 5,6,13,14,15 og ~ 2-2,5 kPa for normal lever 16. Derfor har gelatinfantomer som har lignende biomekaniske egenskaper blitt mye brukt til å etterligne bløtvev for testing og validering17,18,19. I denne protokollen ble gelatinfantomer med to forskjellige konsentrasjoner fremstilt og testet. Viskoelastiske egenskaper til gelatinfantomene ble karakterisert ved hjelp av en spesialbygd elektromagnetisk MRE-enhet14 og en innrykksanordning 1,3. Testprotokollene kan brukes til å teste mange myke vev som hjernen eller leveren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Klargjøring av gelatinfantom

  1. Vei gelatin, glyserol og vann i henhold til tabell 1. Bland gelatinpulveret med vann for å oppnå gelatinoppløsningen.
    MERK: Konsentrasjonene av de enkelte komponentene for tilberedning av de to fantomene er vist i tabell 1. Jo høyere konsentrasjonen av gelatin, jo stivere fantomet.
  2. Varm gelatinoppløsningen til 60 °C i et vannbad. Tilsett glyserol til gelatinoppløsningen mens du opprettholder temperaturen.
    MERK: Glyserol stabiliserer gelatinblandinger ved å øke smeltetemperaturen og skjærmodulen17.
  3. Rør oppløsningen og varm den opp til 60 °C igjen. Hell den blandede løsningen i en beholder som skal brukes til MRE- og innrykkstester. Avkjøl løsningen til romtemperatur og vent til løsningen er størknet.

2. MRE-test

  1. Legg vibrasjonsplaten på toppen av gelatinanfantomet. Sørg for at kontakten mellom fantomet og vibrasjonsplaten er fast (figur 1A).
    MERK: Vibrasjonsplaten er laget av polyamid med en dimensjon på 50 x 50 x 5 mm3.
  2. Plasser gelatinfantomet i hodespolen. Legg svamper og sandsekker rundt gelatinfantomet for å sikre at fantomet er godt plassert. Bruk en spesialbygd elektromagnetisk aktuator med en overføringsstang14,18. Monter en elektromagnetisk aktuator på hodespolen. Koble overføringsstangen til vibrasjonsplaten (figur 1B).
  3. Koble kraftledningene til aktuatoren med forsterkeren. Koble kontrolllinjene til kontrolleren (figur 1C).
  4. Innstillinger for aktuator- og MR-skanningsparametere
    1. Still inn bølgeform, vibrasjonsfrekvens og amplitude i funksjonsgeneratoren. Still inn ønsket vibrasjonsamplitude ved å justere effektforsterkeren.
      MERK: Her er bølgeformen satt til sinusformet i funksjonsgeneratoren; vibrasjonsfrekvensen er satt til 40 Hz eller 50 Hz, og amplituden er satt til 1,5 Vpp. I effektforsterkeren er forsterkningsforholdet satt til 40%.
    2. Still inn funksjonsgeneratoren til å fungere i utløsermodus. Koble utløserlinjen til den eksterne utløserporten på MR-maskinen.
    3. Still inn MRE-skanningsfrekvensen (aktuatorfrekvensen) den samme som fra funksjonsgeneratoren, slik at bevegelseskodingsgradienten synkroniseres med bevegelsen til vibrasjonsplaten.
  5. Datamåling og analyse
    1. Følg de rutinemessige prosedyrene for bildeposisjonering. Bruk en 2D gradient-ekko (GRE) basert MRE-sekvens for avbildning av gelatinfantomet20. Still inn GRE-MRE-bildeparametrene som følger: Flip-vinkel = 30 °; TR/TE = 50/31 ms; Synsfelt = 300 mm; Skivetykkelse = 5 mm; Voxel størrelse = 2,34 x 2,34 mm2.
    2. Mål fasebildene på fire temporale punkter i en sinusformet syklus. Bruk både positive og negative bevegelseskodingsgradienter på hvert tidspunkt.
    3. Basert på fasebildet som er anskaffet, fjerner du bakgrunnsfasen ved å trekke fra de positive og negative kodede fasebildene. Pakk ut fasen med en pålitelighetssorteringsbasert algoritme21.
    4. Trekk ut hovedkomponenten i bevegelsen ved å bruke rask Fourier Transform på de upakkede fasebildene. Filtrer fasebildet med et digitalt båndpassfilter. Beregn skjærmodulen med en 2D direkte inversjon (DI) algoritme for å oppnå lagringsmodul G 'og tapsmodul G''13,14.
      MERK: Avskjæringsfrekvensen til båndpassfilteret er [0,04 0,08]. Størrelsen på monteringsvinduet til DI-algoritmen er 11 x 11.

3. Innrykk test

  1. Bruk en sirkulær stans eller kirurgisk blad for å trimme gelatinfantomet til henholdsvis en sylindrisk eller kuboid prøve. Forsikre deg om at prøvetykkelsen er mellom 3 og 10 mm og diameteren på den sylindriske prøven eller langsiden av kuboiden er større enn 4 mm. Bruk et skarpt blad til å trimme overflaten av prøven for å gjøre den så jevn som mulig for innrykk.
  2. Slå på strømmen til innrykkstesteren. Utfør følgende ved hjelp av indenter-kontrollprogrammet som er utformet for å automatisere indenter-kontaktprosedyren (tilpasset program; se Materialtabell).
    1. Klikk på Tilbake/av-knappen i GUI-en for å initialisere kalibreringsprosessen (figur 2B). Les av verdien fra lasersensoren, og skriv inn verdien i BaseLine-boksen .
      MERK: Under kalibreringsprosessen justeres avstanden mellom lasersensoren og baffelplaten til en bestemt forhåndsdefinert verdi.
    2. Plasser et glassglass på baffelplaten og registrer verdien som vises av lasersensoren. Deretter legger du prøven på glassglasset og plasserer dem sammen på baffelplaten. Les verdien fra lasersensoren, og skriv inn denne verdien i boksen Sample+Slide .
      MERK: Lasersensoren brukes til å registrere forskyvningen av innrykket, men den brukes også til å måle prøvetykkelsen før testen.
    3. Ta forskjellen mellom de to verdiene som er oppnådd i trinn 3.2.2 som prøvetykkelsen på interesseområdet (ROI).
    4. Plasser prøven forsiktig sammen med det underliggende glassglasset rett under innrykket, og klikk deretter på Kontakt-knappen for å starte automatisk kontakt mellom indenter og prøveoverflaten.
      MERK: Hvis den automatiske kontakten ikke er tilfredsstillende, det vil si at indenter presser dypt inn i prøven eller ikke har en kontakt, justerer du indenterposisjonen ved å skrive inn en verdi i området 0,05-0,1 mm i Offset-boksen og gjenta trinn 1.2.1-1.2.4.
    5. Basert på den målte prøvetykkelsen (trinn 3.2.3), estimer innrykksforskyvningen (dvs. total innrykksdybde) ved å multiplisere tykkelsen med den innrykkede teststammen (her er den satt til ≤8% for å holde innrykket innenfor den lille belastningsforutsetningen).
    6. Skriv inn forskyvningsverdiene (trinn 3.2.5) i boksen Forskyvning (mm). Sett avslapningstiden til 180 s i Dwell Time-boksen . Klikk på Innrykk-knappen . Forskyvningen og den reaktive kraften under rampeholdprosedyren blir automatisk registrert og lagret i en fil på den angitte filbanen.
      Filbanen kan forhåndsdefineres som banen for lagring av testdata.
  3. Eksportere innrykksdataene til et regneark. Bruk en to-term Prony-serie Equation 1 for å passe til kraftavslapningskurven 1,3,11:
    Equation 2
  4. Beregn øyeblikkelig skjærmodul (G 0) og langsiktig skjærmodul (G∞) basert på de monterte parametrene:
    Equation 3
    MERK: I ligningene ovenfor er C 0, C i og τi modellparametere for Prony-serien, F er innrykkskraften, R er radiusen til indenteren, X er kompensasjonsfaktoren for antagelsen om uendelig halvrom, V er innrykkshastigheten, t er tidsvariabelen, og t R er rampetiden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Etter MRE-protokollen ble det observert en klar skjærbølgeforplantning i gelatinfantomene ved 40 og 50 Hz (figur 3). De viskoelastiske egenskapene målt ved MRE og innrykkstester er vist i figur 4. De estimerte G'- og G"-verdiene ved hver testing for hvert fantom er oppsummert i tabell 2. Etter innrykksprotokollen er de viskoelastiske egenskapene til hvert fantom ved hvert testpunkt oppsummert i tabell 3.

Som vist i figur 4, for målinger med MRE, viste en sammenligning av G' og G"-verdier målt ved 40 og 50 Hz signifikante forskjeller mellom de to gelatinfantomene (studentens t-test, p < 0,05). I tillegg ble det observert signifikante forskjeller for både G' og G" verdier mellom 40 og 50 Hz målinger (studentens t-test, p < 0,05). Tilsvarende, for målinger med innrykkstest, ble det observert signifikante forskjeller mellom de to fantomene for G 0 og G∞ verdier (studentens t-test, p < 0,05). Både MRE og innrykk ga konsistente resultater for å skille mellom myke og stive gelatinfantomer.

Figure 1
Figur 1: MRE-test . (A) Legg vibrasjonsplaten oppå gelatinhantomet. (B) Plasser gelatinfantomet inne i hodespolen og monter den elektromagnetiske aktuatoren på toppen av hodespolen. (C) En oversikt over det elektromagnetiske MRE-systemet som viser forbindelsene mellom hver komponent. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Innrykkstest . (A) Sett gelatinfantomet rett under indenterhodet i testeren. (B) Klargjør innrykket ved hjelp av kontrolloppsettpanelet i GUI-en. Skriv inn innrykksparameterne i GUI-en for å konfigurere rampeavslappingstesten. Vær oppmerksom på innrykkskurvene i Data Viewer-vinduet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Bølgeforplantningsbilder for de to gelatinfantomene ved 40 og 50 Hz. De fire fasene tilsvarer de fire temporale punktene ved en sinusformet syklus. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Viskoelastiske egenskaper målt fra MRE og innrykk. (A) Typiske estimerte G'- og G''-kart ved 40 og 50 Hz for de to gelatinfantomene fra MRE. (B) Middel- og standardavvik for G 0- og G∞-verdiene for de to fantomene fra seks gjentatte innrykkstester. (C) Gjennomsnittlig og standardavvik for G'- og G''-verdiene ved 40 og 50 Hz for de to fantomene fra seks gjentatte MRE-tester. Stjernesymbolet indikerer en signifikant forskjell (studentens t-test; p < 0,05). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Gelatin Vann Glyserol Total
Fantomet 1 100 (4.35%) 1200 (52.17%) 1000 (43.48%) 2300 (100%)
Fantomet 2 160 (6.96%) 1140 (49.56%) 1000 (43.48%) 2300 (100%)

Tabell 1: Mass- og massekonsentrasjonen av gelatin, glyserol og vann som brukes til fremstilling av de to gelatinfantomene. Masseenheten er gram.

Modul (Pa) Prøve 1 Prøve 2 Prøve 3 Prøve 4 Prøve 5 Prøve 6 Bety Std
Fantomet 1 40 Hz G' 2978 2976 2976 2974 2971 2972 2975 3
G'' 198 197 197 198 199 199 198 1
50 Hz G' 2854 2852 2852 2851 2850 2848 2851 2
G'' 341 342 342 342 341 341 341 1
Fantomet 2 40 Hz G' 5603 5589 5596 5590 5586 5588 5592 7
G'' 419 412 419 413 408 408 413 5
50 Hz G' 5343 5341 5336 5336 5329 5331 5336 6
G'' 317 317 318 324 321 323 320 3

Tabell 2: Lagringsmodul (G') og tapsmodul (G") for de to gelatinfantomene målt ved MRE. Hvert fantom ble testet seks ganger med en aktiveringsfrekvens på 40 og 50 Hz.

Prøve 1 Prøve 2 Prøve 3 Prøve 4 Prøve 5 Prøve 6 Bety Std
Fantomet 1 C0 1.54 1.88 1.81 1.71 1.65 1.60 1.70 0.13
C1 0.64 0.16 0.09 0.16 0.16 0.21 0.23 0.20
C2 0.10 0.12 0.15 0.11 0.13 0.11 0.12 0.02
τ1 (s) 459.71 177.52 114.14 7.32 6.1 3.73 128.09 177.51
τ2 (s) 9.83 6.38 5.83 199.28 200.2 55.78 79.55 94.98
R2 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99 1.00 0.00
G0 (Pa) 2273 2145 2040 1991 1935 1920 2051 136
G∞ (Pa) 1535 1875 1808 1714 1650 1601 1697 128
Fantomet 2 C0 5.97 6.29 6.16 6.20 6.14 6.11 6.14 0.11
C1 0.29 0.30 0.43 0.38 0.18 0.48 0.34 0.11
C2 0.64 0.24 0.24 0.17 0.39 0.18 0.31 0.18
τ1 (s) 5.99 3.50 2.46 2.71 69.34 2.36 14.39 26.95
τ2 (s) 96.28 124.98 123.87 88.01 2.34 63.35 83.14 45.88
R2 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.00
G0 (Pa) 6899 6827 6825 6751 6710 6771 6797 67
G∞ (Pa) 5967 6286 6160 6197 6144 6113 6145 105

Tabell 3: Viskoelastiske parametere estimert fra innrykkstester for de to gelatinhantomene. Hvert fantom ble testet seks ganger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Gelatinfantomer brukes ofte som vevslignende materialer for testing og validering av algoritmer og enheter 17,19,22,23,24,25,26,27. En av de banebrytende studiene som brukte gelatinfantomet til å sammenligne MRE og dynamisk skjærtesting ble presentert av Okamoto et al (2011) 17. I studien var massekonsentrasjonen av gelatinen ~ 2,8%, og de estimerte G 'og G'' verdiene etter korreksjon var i områdene 1,06-1,15 kPa og 0,11-0,27 kPa, henholdsvis. Zeng et al (2020)19 brukte også gelatinfantom for å validere inversjonsalgoritmen for MRE. Med en gelatinmassekonsentrasjon på ~3,5 % var den estimerte G'-verdien ~2,5 kPa. Siden skjærmodulen øker med konsentrasjonen av gelatin, var disse verdiene alle i samsvar med estimeringen i denne studien.

For å lage gelatinfantomer bemerkes det at en fullstendig og grundig omrøring er nødvendig når du blander en stor mengde gelatinpulver med vann. Dette er nødvendig for full oppløsning for å lage homogeniserte fantomer. For å øke smeltetemperaturen og skjærmodulen ble glyserol tilsatt til blandingen17. Vannbadet ved rundt 60 °C vil bidra til å akselerere blandingen og anbefales under omrøring. Vanligvis vil gelatinen bli dannet i en beholder med en bestemt form, for eksempel kube eller sylinder. Derfor er det viktig å filtrere ut boblene før du heller den blandede løsningen i beholderen.

Ved forberedelse til MRE-testen er en stabil overføring av skjærbølgen avgjørende. Derfor er det nødvendig å sørge for at den vibrerende platen er godt presset på toppen av fantomet. Dette er for å unngå mulig glidning mellom platen og fantomet. Dette vil imidlertid potensielt gi et visst nivå av lokal pre-stress. Det er derfor viktig å ikke trykke platen for mye på fantomet. Ved oppsett av aktiveringsfrekvensen bemerkes det at dempingen av bølgeutbredelsen øker med frekvensen.

Det anbefales å plassere innrykksanordningen på et vibrasjonsisolasjonsbord. Dette er fordi selv en liten vibrasjon vil påvirke opptaksprosessen for rampehold. I tillegg er det nødvendig med rekalibrering av sensorene hvis enheten ikke har vært brukt på mer enn 1 måned.

For å få den beste måleytelsen til MRE, anbefales det å holde frekvensen innenfor 100 Hz. Dette skyldes at jo høyere frekvens, jo mer spredning av vibrasjonen, og dermed induserer en lavere SNR av bildene som er oppnådd. Innrykkstesten måler hovedsakelig prøven i et frekvensområde som er lavere enn MRE. For en drøfting av parameterkonverteringene mellom de to metodene kan man vise til Chen og medarbeidere (2020)11. MRE og innrykk kan brukes til å måle mange myke biologiske vev for å undersøke de biomekaniske egenskapene og utforske potensielle biomekanikkbaserte biomarkører for sykdomsdiagnose eller behandlingsevaluering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfattere oppgir ingen interessekonflikter.

Acknowledgments

Finansieringsstøtte fra National Natural Science Foundation of China (tilskudd 31870941), Natural Science Foundation of Shanghai (stipend 22ZR1429600) og Science and Technology Commission of Shanghai kommune (tilskudd 19441907700) er anerkjent.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
24-channel head & Neck coil United Imaging Healthcare 100120 Equipment
3T MR Scanner United Imaging Healthcare uMR 790 Equipment
Acquisition board Advantech Co PCI-1706U Equipment
Computer-Windows HP 790-07 Equipment
Electromagnetic actuator Shanghai Jiao Tong University Equipment
Function generator RIGOL DG1022Z Equipment
Gelatin CARTE D’OR Reagent
Glycerol Vance Bioenergy Sdn.Bhd Reagent
Indenter control program custom-designed Software; accessed via: https://github.com/aaronfeng369/FengLab_indentation_code.
Laser sensor Panasonic HG-C1050 Equipment
Load cell Transducer Technique GSO-10 Equipment
MATLAB Mathworks Software
Power amplifier Yamaha A-S201 Equipment
Voice coil electric motor SMAC Corporation DB2583 Equipment

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Qiu, S., et al. Viscoelastic characterization of injured brain tissue after controlled cortical impact (CCI) using a mouse model. Journal of Neuroscience Methods. 330, 108463 (2020).
  2. Garcia, K. E., et al. Dynamic patterns of cortical expansion during folding of the preterm human brain. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (12), 3156-3161 (2018).
  3. Qiu, S., et al. Characterizing viscoelastic properties of breast cancer tissue in a mouse model using indentation. Journal of Biomechanics. 69, 81-89 (2018).
  4. Yin, Z., et al. A new method for quantification and 3D visualization of brain tumor adhesion using slip interface imaging in patients with meningiomas. European Radiology. 31 (8), 5554-5564 (2021).
  5. Streitberger, K. -J., et al. How tissue fluidity influences brain tumor progression. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 117 (1), 128 (2020).
  6. Bunevicius, A., Schregel, K., Sinkus, R., Golby, A., Patz, S. REVIEW: MR elastography of brain tumors. NeuroImage: Clinical. 25, 102109 (2020).
  7. Namani, R., et al. Elastic characterization of transversely isotropic soft materials by dynamic shear and asymmetric indentation. Journal of Biomechanical Engineering. 134 (6), 061004 (2012).
  8. Potter, S., et al. A novel small-specimen planar biaxial testing system with full in-plane deformation control. Journal of Biomechanical Engineering. 140 (5), 0510011 (2018).
  9. Zhang, W., Feng, Y., Lee, C. -H., Billiar, K. L., Sacks, M. S. A generalized method for the analysis of planar biaxial mechanical data using tethered testing configurations. Journal of Biomechanical Engineering. 137 (6), 064501 (2015).
  10. Delaine-Smith, R. M., Burney, S., Balkwill, F. R., Knight, M. M. Experimental validation of a flat punch indentation methodology calibrated against unconfined compression tests for determination of soft tissue biomechanics. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 60, 401-415 (2016).
  11. Chen, Y., et al. Comparative analysis of indentation and magnetic resonance elastography for measuring viscoelastic properties. Acta Mechanica Sinica. 37 (3), 527-536 (2021).
  12. Garteiser, P., Doblas, S., Van Beers, B. E. Magnetic resonance elastography of liver and spleen: Methods and applications. NMR in Biomedicine. 31 (10), 3891 (2018).
  13. Arani, A., Manduca, A., Ehman, R. L., Huston Iii, J. Harnessing brain waves: a review of brain magnetic resonance elastography for clinicians and scientists entering the field. British Journal of Radiolology. 94 (1119), 20200265 (2021).
  14. Qiu, S., et al. An electromagnetic actuator for brain magnetic resonance elastography with high frequency accuracy. NMR in Biomedicine. 34 (12), 4592 (2021).
  15. Hiscox, L. V., et al. Standard-space atlas of the viscoelastic properties of the human brain. Human Brain Mapping. 41 (18), 5282-5300 (2020).
  16. Seyedpour, S. M., et al. Application of magnetic resonance imaging in liver biomechanics: A systematic review. Frontiers in Physiology. 12, 733393 (2021).
  17. Okamoto, R. J., Clayton, E. H., Bayly, P. V. Viscoelastic properties of soft gels: comparison of magnetic resonance elastography and dynamic shear testing in the shear wave regime. Physics in Medicine and Biology. 56 (19), 6379-6400 (2011).
  18. Feng, Y., et al. A multi-purpose electromagnetic actuator for magnetic resonance elastography. Magnetic Resonance Imaging. 51, 29-34 (2018).
  19. Zeng, W., et al. Nonlinear inversion MR elastography with low-frequency actuation. IEEE Transactions on Medical Imaging. 39 (5), 1775-1784 (2020).
  20. Wang, R., et al. Fast magnetic resonance elastography with multiphase radial encoding and harmonic motion sparsity based reconstruction. Physics in Medicine and Biology. 67 (2), (2022).
  21. Herraez, M. A., Burton, D. R., Lalor, M. J., Gdeisat, M. A. Fast two-dimensional phase-unwrapping algorithm based on sorting by reliability following a noncontinuous path. Applied Optics. 41 (35), 7437-7444 (2002).
  22. Gordon-Wylie, S. W., et al. MR elastography at 1 of gelatin phantoms using 3D or 4D acquisition. Journal of Magnetic Resonance. 296, 112-120 (2018).
  23. McGarry, M., et al. Uniqueness of poroelastic and viscoelastic nonlinear inversion MR elastography at low frequencies. Physics in Medicine and Biology. 64 (7), 075006 (2019).
  24. Zampini, M. A., Guidetti, M., Royston, T. J., Klatt, D. Measuring viscoelastic parameters in Magnetic Resonance Elastography: a comparison at high and low magnetic field intensity. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 120, 104587 (2021).
  25. Ozkaya, E., et al. Brain-mimicking phantom for biomechanical validation of motion sensitive MR imaging techniques. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 122, 104680 (2021).
  26. Guidetti, M., et al. Axially- and torsionally-polarized radially converging shear wave MRE in an anisotropic phantom made via Embedded Direct Ink Writing. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 119, 104483 (2021).
  27. Badachhape, A. A., et al. The relationship of three-dimensional human skull motion to brain tissue deformation in magnetic resonance elastography studies. Journal of Biomechanical Engineering. 139 (5), 0510021 (2017).

Tags

Bioteknologi utgave 183
Viskoelastisk karakterisering av bløtvevslignende gelatinfantomer ved bruk av innrykk og magnetisk resonanselastografi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Feng, Y., Qiu, S., Chen, Y., Wang,… More

Feng, Y., Qiu, S., Chen, Y., Wang, R., He, Z., Kong, L., Chen, Y., Ma, S. Viscoelastic Characterization of Soft Tissue-Mimicking Gelatin Phantoms using Indentation and Magnetic Resonance Elastography. J. Vis. Exp. (183), e63770, doi:10.3791/63770 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter