Ces travaux ont été financés en partie par une subvention à la découverte du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le programme INNOVAIT, le Fonds de recherche médicale Cumming, la Fondation canadienne pour l’innovation (projet 36703), la subvention CAPRI de l’Institut du cerveau Hotchkiss et le financement de l’Association Parkinson de l’Alberta. GBP remercie les Instituts de recherche en santé du Canada (FDN-143290) et le programme de chaires Campus Alberta Innovates.

TUS de haute précision : planification et exécution avec simulations acoustiques et thermiques

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.

Dans cette méthode, des simulations spécifiques au sujet sont effectuées pour prédire et évaluer les effets thermiques et mécaniques possibles résultant de l’application de TUS au cerveau. Les ensembles de données entre les participants doivent rester séparés et soigneusement documentés, car l’utilisation d’un scan ou d’un fichier de données incorrect entraînera des simulations inexactes. Lorsque de nombreux numérisages de participants sont collectés et que la planification est effectuée ensemble,...

Les techniques de neurostimulation non invasive couramment utilisées comprennent la stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) et la stimulation magnétique transcrânienne (TMS). Cependant, les deux ont une profondeur de pénétration limitée et une faible précision 1,2. En revanche, l’échographie transcrânienne (TUS) est une technique non invasive émergente capable d’améliorer ou de supprimer l’activité neuronale 3,4,5 et de cibler les structures corticales ou sous-corticales avec une précision millimétrique 6,7. Des modèles animaux utilisant des rongeurs 4,8,9, des lapins10, des moutons 5,11, des porcs6 et des primates non humains 7,12,13,14 ont montré l’efficacité et l’innocuité du TUS. Des études ont démontré que le ciblage de diverses régions du cerveau peut provoquer des mouvements des membres8 chez le rat, des potentiels évoqués somatosensoriels (SSEP) chez le porc6 et des changements dans l’activité visuomotrice12, la prise de décision cognitive et motivationnelle chez les primates non humains13, entre autres changements de comportement. Chez l’homme, on a observé que les TUS modifient les potentiels évoqués moteurs (MEP) et les performances lors d’une tâche de temps de réaction lorsqu’ils ciblent le cortex moteur primaire15,16 et altèrent les performances lors d’une tâche de discrimination tactile et les SSEP lorsqu’ils ciblent le cortex somatosensoriel17 et le thalamus sensoriel18. Les analyses histologiques n’ont révélé aucun changement structurel macroscopique ou microscopique associé à la TUS chez les porcs6, les moutons 5,11, les lapins10 et les primates non humains14, et aucun effet secondaire n’a été observé qui diffère significativement des autres techniques de neurostimulation non invasives19.
TUS utilise des ultrasons focalisés pulsés de faible intensité à une fréquence comprise entre 200 kHz et 700 kHz pour produire un effet neuromodulateur transitoire. L’intensité moyenne d’impulsion (I sppa) spatiale typique in situ est de 10 W/cm2 ou moins, avec des cycles d’utilisation rapportés (pourcentage de temps pendant lequel l’ultrason est allumé) allant de 0,5 % à 70 % chez l’homme 20,21,22,23,24. Bien que les mécanismes de la neuromodulation TUS aient été proposés comme impliquant principalement l’agitation mécanique des membranes lipidiques conduisant à l’ouverture des canaux ioniques 25,26,27, les effets thermiques et de cavitation possibles ne peuvent être ignorés. Ils sont évalués à l’aide d’indices mécaniques (MI) et thermiques (TI). L’IM décrit les effets biologiques prévus liés à la cavitation qui se produiront avec le TUS, tandis que le TI décrit l’augmentation potentielle de la température dans les tissus après l’application d’ultrasons28,29. De plus, la modification de la fréquence et de l’intensité d’entrée entraîne également une modification de l’IM et de l’TI. Les fréquences plus élevées ont une meilleure résolution spatiale et diminuent la probabilité d’effets biologiques mécaniques ; Cependant, ils ont une absorption plus forte dans les tissus, ce qui augmente le potentiel d’augmentation de la température28. Alternativement, des fréquences plus basses à la même intensité augmentent l’IM. De même, l’augmentation de l’intensité tend à augmenter l’ampleur des effets biologiques mécaniques etthermiques 30. Il est donc impératif qu’une planification et une simulation minutieuses soient effectuées avant les sessions d’expérimentation pour tous les paramètres TUS qui seront mis en œuvre.
La planification d’une expérience TUS nécessite l’identification de la cible et de la trajectoire d’intérêt et la réalisation de simulations thermiques et acoustiques. Les simulations aident à optimiser les effets mécaniques et à atténuer les effets thermiques du TUS sur les tissus. Ils nécessitent de comprendre la prédiction de l’échauffement du crâne, de l’amplitude de pression des ultrasons au point focal, de la correction focale et d’autres échauffements à l’intérieur du crâne et de la peau. Une simulation adéquate permet de s’assurer que le point focal atteindra la cible d’intérêt et que les paramètres de sécurité pour l’utilisation des ultrasons établis par les lignes directrices de sécurité sur la sécurité biophysique recommandées par l’International Transcranial Ultrasonic Stimulation Safety and Standards Consortium (ITRUSST)31, qui sont fondées sur les recommandations de la FDA et de Santé Canada, sont suivis. Des études récentes ont également mis en évidence un effet de confusion auditive accompagné de TUS 32,33,34 chez les animaux et les humains, où la stimulation TUS peut activer les voies auditives dans le cerveau pour susciter des réponses 32,33,34. La section des nerfs auditifs32, l’ablation du liquide cochléaire32 ou la surdité chimique33 chez les rongeurs ont été utilisées pour diminuer ces effets chez les animaux. Chez l’homme, l’administration d’un ton auditif à l’aide d’écouteurs a été utilisée pour masquer efficacement le bruit auditif du TUS, en contrôlant l’activité auditive induite par le TUS confondu34. Cela souligne la nécessité de contrôler le bruit auditif dans des conditions de stimulation simulées, qui doivent être intégrées dans la planification, la conception et la mise en œuvre du protocole.
Ici, nous présentons un guide sur la façon de réaliser de manière appropriée la préparation (étape 1, étape 2), la planification (étape 3), les simulations (étape 4) et l’administration de TUS (étape 5) nécessaires pour réaliser l’expérience de neuromodulation TUS chez l’homme.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>128-channel amplifier unit</td>
			<td>Image Guided Therapy</td>
			<td></td>
			<td>This unit drives the H-317 transducer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24-channel head coil</td>
			<td>General Electric</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printer</td>
			<td>Raise3D</td>
			<td>Pro2</td>
			<td>Filament thickness of 1.75mm.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3T MRI scanner</td>
			<td>General Electric</td>
			<td>Discovery 750 HD</td>
			<td>MR Console version DV26.0_R05_2008</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BabelBrain</td>
			<td>Samuel Pichardo (University of Calgary)</td>
			<td>Version 0.3.0</td>
			<td>Accessible at https://github.com/ProteusMRIgHIFU/BabelBrain. Executes thermal and acoustic simulations.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blender</td>
			<td>Blender Foundation</td>
			<td>Version 3.4.1</td>
			<td>Accessible at https://www.blender.org. Blender is called automatically by BabelBrain.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brainsight</td>
			<td>Rogue Research</td>
			<td>Version 2.5.2</td>
			<td>Used for target identification, trajectory planning, and execution of TUS delivery sessions.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chair and chin/head holder</td>
			<td>Rogue Research</td>
			<td></td>
			<td>To be used during TUS delivery session to ensure stability of participant&#8217;s head for optimized targeting.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom-made coupling cone</td>
			<td>University of Calgary team</td>
			<td></td>
			<td>3D printed cone in acrylonitrile butadiene styrene (ABS), only required for H-317 transducer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dcm2niix</td>
			<td>Chris Rorden (University of South Carolina)&#160;</td>
			<td>Version 1.0.20220720</td>
			<td>Accessible at https://github.com/rordenlab/dcm2niix/releases. Used for pre-processing subject MR images.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiducials and headband or glasses</td>
			<td>Brainsight, Rogue Research&#160;</td>
			<td>ST-1325 (subject tracker), LCT-583 (large coil tracker)</td>
			<td>Headband or glasses can be interchangeably used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Headphones</td>
			<td>Beats</td>
			<td>Fit Pro True Wireless Earbuds</td>
			<td>Wireless Bluetooth earbuds with disposable tips.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MacBookPro</td>
			<td>Apple</td>
			<td>M2 Max, 16&#8221;, 64GB RAM</td>
			<td>Computer for completing trajectory planning and simulations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SimNIBS</td>
			<td>Axel Thielscher (Technical University of Denmark)</td>
			<td>Version 4.0.0</td>
			<td>Accessible at https://simnibs.github.io/simnibs/build/html.index.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe(s)</td>
			<td></td>
			<td>10 mL, 60 mL</td>
			<td>Used to add additional ultrasound gel to fill air pockets.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transducer</td>
			<td>Sonicconcepts</td>
			<td>H-317</td>
			<td>Other supported transducers include CTX_500 (NeuroFUS, Sonicconcepts), Single element, H-246 (Sonicconcepts), and Bsonix (Brainsonix)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transducer film</td>
			<td>Sonicconcepts</td>
			<td>Polyurethane membrane</td>
			<td>Interface between transducer and the subject</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound gel</td>
			<td>Wavelength</td>
			<td>Clear Ultrasound Gel</td>
			<td>Coupling medium.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Windows Laptop</td>
			<td>Acer</td>
			<td>Aspire A717-71G, Intel Core i7-7700HQ, 16 GB RAM</td>
			<td>System used to control 128-channel amplifier and generate sound through the headphones</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

pipeline for planning and execution of transcranial ultrasound neuromodulation experiments in humans

La stimulation par ultrasons transcrâniens (TUS) est une technique émergente de neuromodulation non invasive capable de manipuler les structures corticales et sous-corticales avec une grande précision. La réalisation d’expériences impliquant des humains nécessite une planification minutieuse des simulations acoustiques et thermiques. Cette planification est essentielle pour s’adapter à l’interférence osseuse avec la forme et la trajectoire du faisceau d’ultrasons et pour s’assurer que les paramètres TUS répondent aux exigences de sécurité. Des examens pondérés en T1 et T2, ainsi que des examens d’imagerie par résonance magnétique (IRM) par écho en temps zéro (ZTE) avec une résolution isotrope de 1 mm, sont acquis (tomographie assistée par ordinateur, rayons X (TDM)) pour la reconstruction et les simulations du crâne. La cartographie des cibles et des trajectoires est réalisée à l’aide d’une plateforme de neuronavigation. SimNIBS est utilisé pour la segmentation initiale du crâne, de la peau et des tissus cérébraux. La simulation de TUS est réalisée à l’aide de l’outil BabelBrain, qui utilise le balayage ZTE pour produire des images CT synthétiques du crâne à convertir en propriétés acoustiques. Nous utilisons un transducteur à ultrasons à réseau phasé avec des capacités de direction électrique. La direction en Z est ajustée pour s’assurer que la profondeur cible est atteinte. D’autres configurations de sondes sont également prises en charge dans l’outil de planification. Des simulations thermiques sont effectuées pour s’assurer que les exigences en matière de température et d’indice mécanique sont conformes aux directives acoustiques pour le TUS chez les sujets humains, comme recommandé par la FDA. Pendant les sessions d’administration TUS, un bras mécanique aide à déplacer le transducteur à l’endroit requis à l’aide d’un système de localisation stéréotaxique sans cadre.

Commonly used non-invasive neurostimulation techniques include transcranial direct current stimulation (tDCS) and transcranial magnetic stimulation (TMS). However, both have limited penetration depth and low precision1,2. By contrast, transcranial ultrasound (TUS) is an emerging non-invasive technique capable of enhancing or suppressing neuronal activity3,4,5 and targeting cortical or subcortical structures at millimeter precision6,7. Animal models using rodents4,8,9, rabbits10, sheep5,11, swine6, and nonhuman primates7,12,13,14 have shown the efficacy and safety of TUS. Studies have demonstrated that targeting various brain regions can elicit limb movements8 in rats, somatosensory evoked potentials (SSEPs) in swine6, and changes in visuomotor activity12, cognitive, and motivational decision-making in nonhuman primates13 among other changes in behavior. In humans, TUS has been observed to change motor evoked potentials (MEPs)&#160;and performance on a reaction time task when targeting the primary motor cortex15,16 and altered performance on a tactile discrimination task and SSEPs when targeting the somatosensory cortex17 and sensory thalamus18. Histological analyses have revealed no gross or microscopic structural changes associated with TUS in swine6, sheep5,11, rabbits10, and nonhuman primates14, and no side effects have been seen that significantly differ from other non-invasive neurostimulation techniques19.
TUS uses pulsed low-intensity focused ultrasound at a frequency between 200 kHz and 700 kHz to produce a transient neuromodulatory effect. The typical spatial-peak pulse-average intensity (Isppa) in situ is 10 W/cm2 or less, with reported duty cycles (percentage of time when ultrasound is on) ranging from 0.5% to 70% in humans20,21,22,23,24. Although the mechanisms of TUS neuromodulation have been proposed to mainly involve mechanical agitation of lipid membranes leading to the opening of ion channels25,26,27, possible thermal and cavitation effects cannot be ignored. They are assessed through mechanical (MI) and thermal (TI) indices. The MI describes the predicted cavitation-related bioeffects that will occur with TUS, whereas the TI describes the potential temperature increase within tissues following ultrasound application28,29. Furthermore, changing the frequency and input intensity also causes the MI and TI to change. Higher frequencies have better spatial resolution and decrease the probability of mechanical bio-effects; however, they have stronger absorption in the tissue, which increases the potential for temperature rise28. Alternatively, lower frequencies at the same intensity increase the MI. Similarly, increasing the intensity tends to increase the magnitude of mechanical and thermal bio-effects30. It is, therefore, imperative that careful planning and simulation be performed before experimentation sessions for all TUS parameters that will be implemented.
Planning a TUS experiment requires the identification of the target and trajectory of interest and the performance of thermal and acoustic simulations. Simulations assist in optimizing mechanical effects and mitigating the thermal effects of TUS on tissues. They require understanding the prediction of skull heating, pressure amplitude of the ultrasound at the focal point, focal correction, and other heating within the skull and skin. Adequate simulation ensures the focal point will reach the target of interest and safety parameters for ultrasound use set out by the safety guidelines on biophysical safety as recommended by the International Transcranial Ultrasonic Stimulation Safety and Standards Consortium (ITRUSST)31, which are based on FDA and Health Canada recommendations, are followed. Recent studies have also highlighted an auditory confounding effect accompanied by TUS32,33,34 in animals and humans, whereby TUS stimulation can activate auditory pathways in the brain to elicit responses32,33,34. Transection of the auditory nerves32, removal of cochlear fluid32, or chemical deafness33 in rodents have been employed to diminish these effects in animals. In humans, administering an auditory tone through headphones has been used to effectively mask auditory noise from TUS, controlling for the TUS-induced auditory activity confound34. This highlights the need to control for auditory noise in sham stimulation conditions, which must be incorporated into protocol planning, design, and implementation.
Here, we present a guide on how to appropriately complete the preparation (step 1, step 2), planning (step 3), simulations (step 4), and TUS delivery (step 5) required to perform TUS neuromodulation experiment in humans.

Pleins feux sur l’auteur : Faire progresser la modulation du cerveau humain - Protocoles optimisés pour les expériences de stimulation par ultrasons transcrâniens

Pipeline pour la planification et l’exécution d’expériences de neuromodulation par ultrasons transcrâniens chez l’homme

Our research aims to understand the details of transcranial ultrasound stimulation to cause measurable effects in humans, including parameter specifications and its ability to modulate deep brain structures. Our protocol streamlines the planning steps required to complete transcranial ultrasound stimulation experiments in humans. It is efficient, easy to use, and involves using open source accessible planning tools.Our recent findings have shed light on the effect of optimal parameter selection in transcranial ultrasound stimulation to achieve neuronal inhibition. This will help in developing and designing future experiments in humans, significantly contributing to our understanding and advancement of this technology.

La figure 7 illustre des échantillons comparatifs de sessions de l’une de nos études42, mettant en scène deux participants distincts utilisant des paramètres ultrasonores spécifiques (fréquence fondamentale de 250 kHz, durée de sonication de 120 s, fréquence de répétition d’impulsions (PRF) de 100 Hz, rapport cyclique de 10 % et ISPPA de 5 W/cm²). Dans cette recherche, des IRM T1-, T2-w et ZTE avec une résolution isotrope de 1 mm ont été o...

La stimulation par ultrasons transcrâniens (TUS) est une technique émergente de neuromodulation non invasive qui nécessite une planification minutieuse des simulations acoustiques et thermiques. La méthodologie décrit un pipeline de traitement d’images et de simulation d’échographie pour une planification efficace, conviviale et rationalisée de l’expérimentation TUS humaine.

Transcranial ultrasound stimulation (TUS) is an emerging non-invasive neuromodulation technique capable of manipulating both cortical and subcortical ...

pipeline-for-planning-execution-transcranial-ultrasound

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Pipeline for Planning and Execution of Transcranial Ultrasound Neuromodulation Experiments in Humans

622 vues.  University of Calgary. Notre recherche vise à comprendre les détails de la stimulation par ultrasons transcrâniens pour provoquer des effets mesurables chez l’homme, y compris les spécifications des paramètres et sa capacité à moduler les structures cérébrales profondes. Notre protocole simplifie les étapes de planification nécessaires à la réalisation d’expériences de stimulation par ultrasons transcrâniens chez l’homme. Il est efficace, facile à utiliser et ...

Vidéo: Pleins feux sur l’auteur : Faire progresser la modulation du cerveau humain - Protocoles optimisés pour les expériences de stimulation par ultrasons transcrâniens

Transcranial ultrasound stimulation (TUS) is an emerging non-invasive neuromodulation technique capable of manipulating both cortical and subcortical structures with high precision. Conducting experiments involving humans necessitates careful planning of acoustic and thermal simulations. This planning is essential to adjust for bone interference with the ultrasound beam's shape and trajectory and to ensure TUS parameters meet safety requirements. T1- and T2-weighted, along with zero-time echo (ZTE) magnetic resonance imaging (MRI) scans with 1 mm isotropic resolution, are acquired (alternatively computed tomography x-ray (CT) scans) for skull reconstruction and simulations. Target and trajectory mapping are performed using a neuronavigational platform. SimNIBS is used for the initial segmentation of the skull, skin, and brain tissues. Simulation of TUS is carried over with the BabelBrain tool, which uses the ZTE scan to produce synthetic CT images of the skull to be converted into acoustic properties. We use a phased array ultrasound transducer with electrical steering capabilities. Z-steering is adjusted to ensure that the target depth is reached. Other transducer configurations are also supported in the planning tool. Thermal simulations are run to ensure temperature and mechanical index requirements are within the acoustic guidelines for TUS in human subjects as recommended by the FDA. During TUS delivery sessions, a mechanical arm assists in the movement of the transducer to the required location using a frameless stereotactic localization system.

Transcranial ultrasound stimulation (TUS) is an emerging non-invasive neuromodulation technique that requires careful planning of acoustic and thermal simulations. The methodology describes an image processing and ultrasound simulation pipeline for efficient, user-friendly, streamlined planning for human TUS experimentation.

Recherche

Neurosciences

Image Processing and Ultrasound Simulation Pipeline for Human Transcranial Ultrasound Neuromodulation Experimentation

After performing the high-resolution magnetic resonance imaging, convert T1 weighted, T2 weighted, and zero time echo DICOM scan files from DICOM to NIfTI format using the dcm2niix tool. Using SimNIBS Charm tool, execute co-registration and tissue mask extraction. Next, open Brainsight.Click on New Empty Project, and load the participant's T1 weighted NIfTI image. Click on the Reconstructions tab, then on the New Reconstruction dropdown menu. Click on Skin, followed by Compute Skin in the new window.Once complete, click on the Close button in the top left corner of the window. Within the Reconstructions tab, click on the New Reconstruction dropdown menu, followed by Full Brain Curvilinear. Now adjust the position of the green box on the sagittal, coronal, and transverse planes by dragging its edges to tightly surround the brain.Scroll through all the slices to ensure no tissue edges overlap. Click on Compute Curvilinear, and adjust the peel depth to four millimeters. Then click on the Landmarks tab on Brainsight, followed by Configure Landmarks.Place the crosshairs on the tip of the nose, and in the name field, label the landmark Nose. Then place the crosshairs between the eyes above the bridge of the nose, and label the landmark Nasion. Next, place the crosshairs on the left ear, and label the landmark L Ear.Then place the crosshairs on the right ear, and label the landmark R Ear. Afterward, click on the Targets tab, followed by Configure Targets. Place the crosshairs on the location of the desired target, and use the angle toggles on the right side of the screen to set the trajectory angle.Once the desired target and trajectory are selected, click on the new dropdown menu and choose Trajectory. To name the target, type into the text box next to name. Click on Export to export the target, and save it in the appropriate subject folder.Open BabelBrain, and select the required files for acoustic and thermal simulations. To select the text file previously exported from Brainsite, click on Select Trajectory, and choose the appropriate participant file. Click on select SimNIBS, to choose the SimNIBS file created earlier.Click on Select T1W, and choose the T1 weighted image produced and used previously for target and trajectory mapping. Now choose Real CT for CT scans, CTE for CTE scans, or no to use a simplified mask generated by the Charm tool. When using a CT or CTE image, click on the Coreg dropdown menu, followed by CT to MR.Click on Select, and choose the corresponding image from the appropriate participant file.Click Select Thermal Profile, and choose the thermal profile file that describes the experiment sonication parameters in terms of duration on, duration off, and duty cycle. Then click on the dropdown menu beside Transducer, and select the transducer used for experimentation. Click on the dropdown menu beside computing backend, and choose the computing backend of the computer running the simulations.Once all information is entered, click on Continue to complete the rest of the simulations. Now select the transducer's ultrasound frequency, and the appropriate points per wavelength. Click on Calculate Planning Mask.Inspect the image to ensure the bounds for the skin, skull, and brain were accurately recognized. For acoustic simulation, click on the Step 2 AC Sim tab to open. Adjust the distance from the cone to the focal spot by typing in the appropriate distance.To execute the simulation, click on the Calculate Fields button. Adjust the ZSteering value so the crosshairs are in the center of the focal point. Press the up or down arrows or manually enter the required value.Then click on Calculate Fields. For thermal simulation, click on the Step 3 Thermal Sim tab, then click on Calculate Thermal Fields.

Pipeline de traitement d’images et de simulation d’échographie pour l’expérimentation de neuromodulation par ultrasons transcrâniens humains

Performing Transcranial Ultrasound Neuromodulation Experiment in Humans

After performing the skull reconstruction and simulations using the acquired MRI scans, open Brainsight and click on Open Existing Project. Select the Brainsight file created and saved during trajectory and target mapping. Click on Sessions to begin a new experimentation session.Click on the dropdown and select New, followed by Online Session. Then, click on the target name followed by Add a Next Step to add the target to the experiment session and continue to the experimentation window. Click on Window and Tool Calibration.Select the tools to be used and then click Recalibrate. Attach the subject tracker to the participant's head using a headband placed above the ears and eyebrows. Next, click on the registration tab in Brainsight.Place the pointer on the first landmark, stabilizing it with both hands. Then click on Sample and go to next landmark. Click on the Validation tab to validate the participant registration.Lightly place the pointer on various positions along the scalp and ensure all points are less than three millimeters. Then secure the participant's head with the chin rest and stabilizer placed on the back of the head to prevent movement. Ensure they are seated comfortably in the chair for the duration of the experiment.Click on Perform. Use the mechanical arm to position the transducer over the target of interest along the selected trajectory.