Bu çalışma kısmen Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi Keşif Hibesi, INNOVAIT programı, Cumming Tıbbi Araştırma Fonu, Kanada İnovasyon Vakfı (Proje 36703), Hotchkiss Beyin Enstitüsü CAPRI Hibesi ve Alberta Parkinson Derneği Fonu tarafından desteklenmiştir. GBP, Kanada Sağlık Araştırmaları Enstitüleri (FDN-143290) ve Campus Alberta Innovates Chair Programından destek almaktadır.

Yüksek Hassasiyetli TUS: Akustik ve Termal Simülasyonlar ile Planlama ve Uygulama

Yazarların beyan edebilecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Bu yöntemde, beyne TUS uygulaması sonucu ortaya çıkabilecek olası termal ve mekanik etkileri tahmin etmek ve değerlendirmek için deneğe özgü simülasyonlar yapılır. Yanlış bir tarama veya veri dosyası kullanmak yanlış simülasyonlara yol açacağından, katılımcılar arasındaki veri kümeleri ayrı kalmalı ve dikkatli bir şekilde belgelenmelidir. Çok sayıda katılımcı taraması toplandığında ve planlama birlikte gerçekleştirildiğinde, görüntülerin ve klasörlerin uygun şekilde etiketle...

Yaygın olarak kullanılan non-invaziv nörostimülasyon teknikleri arasında transkraniyal doğru akım stimülasyonu (tDCS) ve transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) bulunur. Bununla birlikte, her ikisi de sınırlı penetrasyon derinliğine ve düşük hassasiyetesahiptir 1,2. Buna karşılık, transkraniyal ultrason (TUS), nöronal aktiviteyi 3,4,5 artırabilen veya baskılayabilen ve kortikal veya subkortikal yapıları milimetre hassasiyetinde hedefleyebilen, gelişmekte olan invaziv olmayan bir tekniktir 6,7. Kemirgenler 4,8,9, tavşanlar10, koyunlar 5,11, domuzlar6 ve insan olmayan primatlar 7,12,13,14 kullanan hayvan modelleri TUS'un etkinliğini ve güvenliğini göstermiştir. Çalışmalar, çeşitli beyin bölgelerini hedeflemenin, sıçanlarda uzuv hareketlerini 8, domuzlarda somatosensoriyel uyarılmış potansiyelleri(SSEP'ler)6 ve insan olmayan primatlarda12 görsel-motor aktivitede, bilişsel ve motivasyonel karar vermede13 değişiklikleri ortaya çıkarabileceğini göstermiştir. İnsanlarda, TUS'un birincil motor korteksi 15,16 hedeflerken motor uyarılmış potansiyelleri (MEP'ler) ve bir reaksiyon süresi görevindeki performansı değiştirdiği ve somatosensoriyel korteks17 ve duyusal talamus18'i hedeflerken dokunsal bir ayrım görevinde ve SSEP'lerde performansı değiştirdiği gözlemlenmiştir. Histolojik analizler, domuz 6, koyun 5,11, tavşan10 ve insan olmayan primatlarda 14 TUS ile ilişkili brüt veya mikroskobik yapısal değişiklik göstermemiştir ve diğer non-invaziv nörostimülasyon tekniklerinden önemli ölçüde farklı hiçbir yan etki görülmemiştir19.
TUS, geçici bir nöromodülatör etki üretmek için 200 kHz ile 700 kHz arasındaki bir frekansta darbeli düşük yoğunluklu odaklanmış ultrason kullanır. Yerinde tipik uzamsal tepe nabız ortalama yoğunluğu (Isppa) 10 W/cm2 veya daha azdır ve bildirilen görev döngüleri (ultrasonun açık olduğu zamanın yüzdesi) insanlarda %0,5 ila %70 arasında değişmektedir 20,21,22,23,24. TUS nöromodülasyon mekanizmalarının esas olarak iyon kanallarınınaçılmasına yol açan lipid membranların mekanik ajitasyonunu içerdiği öne sürülmüş olsa da 25,26,27, olası termal ve kavitasyon etkileri göz ardı edilemez. Mekanik (MI) ve termal (TI) indeksler aracılığıyla değerlendirilirler. MI, TUS ile ortaya çıkacağı tahmin edilen kavitasyonla ilgili biyoetkileri tanımlarken, TI, ultrason uygulamasını takiben dokulardaki potansiyel sıcaklık artışını tanımlar28,29. Ayrıca, frekansın ve giriş yoğunluğunun değiştirilmesi de MI ve TI'nin değişmesine neden olur. Daha yüksek frekanslar daha iyi uzamsal çözünürlüğe sahiptir ve mekanik biyo-etki olasılığını azaltır; Bununla birlikte, dokuda daha güçlü emilime sahiptirler, bu da sıcaklık artışı potansiyelini artırır28. Alternatif olarak, aynı yoğunluktaki daha düşük frekanslar MI'yı arttırır. Benzer şekilde, yoğunluğun arttırılması, mekanik ve termal biyo-etkilerinbüyüklüğünü artırma eğilimindedir 30. Bu nedenle, uygulanacak tüm TUS parametreleri için deney oturumlarından önce dikkatli bir planlama ve simülasyon yapılması zorunludur.
Bir TUS deneyi planlamak, hedefin ve ilgilenilen yörüngenin tanımlanmasını ve termal ve akustik simülasyonların performansını gerektirir. Simülasyonlar, mekanik etkilerin optimize edilmesine ve TUS'un dokular üzerindeki termal etkilerinin azaltılmasına yardımcı olur. Kafatası ısınmasının, ultrasonun odak noktasındaki basınç genliğinin, odak düzeltmesinin ve kafatası ve cilt içindeki diğer ısıtmanın tahminini anlamayı gerektirirler. Yeterli simülasyon, odak noktasının ilgilenilen hedefe ulaşmasını sağlar ve FDA ve Health Canada tavsiyelerine dayanan Uluslararası Transkraniyal Ultrasonik Stimülasyon Güvenlik ve Standartlar Konsorsiyumu (ITRUSST)31 tarafından önerilen biyofiziksel güvenliğe ilişkin güvenlik kılavuzlarında belirtilen ultrason kullanımı için güvenlik parametreleri takip edilir. Son çalışmalar ayrıca hayvanlarda ve insanlarda TUS32,33,34'ün eşlik ettiği işitsel bir kafa karıştırıcı etkiyi vurgulamıştır, bu sayede TUS stimülasyonu beyindeki işitsel yolları aktive ederek yanıtlarıortaya çıkarabilir 32,33,34. Hayvanlarda bu etkileri azaltmak için işitme sinirlerinintranseksiyonu 32, koklear sıvınınçıkarılması 32 veya kemirgenlerde kimyasal sağırlık33 kullanılmıştır. İnsanlarda, kulaklıklar aracılığıyla işitsel bir tonun uygulanması, TUS'tan gelen işitsel gürültüyü etkili bir şekilde maskelemek için kullanılmıştır ve TUS'un neden olduğu işitsel aktivite karışıklığını kontrol etmek için kullanılmıştır34. Bu, protokol planlaması, tasarımı ve uygulamasına dahil edilmesi gereken sahte stimülasyon koşullarında işitsel gürültüyü kontrol etme ihtiyacını vurgulamaktadır.
Burada, insanlarda TUS nöromodülasyon deneyini gerçekleştirmek için gereken hazırlığın (adım 1, adım 2), planlamanın (adım 3), simülasyonların (adım 4) ve TUS teslimatının (adım 5) uygun şekilde nasıl tamamlanacağına dair bir kılavuz sunuyoruz.

<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

Transkraniyal ultrason stimülasyonu (TUS), hem kortikal hem de subkortikal yapıları yüksek hassasiyetle manipüle edebilen, gelişmekte olan non-invaziv bir nöromodülasyon tekniğidir. İnsanları içeren deneyler yapmak, akustik ve termal simülasyonların dikkatli bir şekilde planlanmasını gerektirir. Bu planlama, ultrason ışınının şekli ve yörüngesi ile kemik girişimini ayarlamak ve TUS parametrelerinin güvenlik gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için gereklidir. T1 ve T2 ağırlıklı, 1 mm izotropik çözünürlüğe sahip sıfır zamanlı eko (ZTE) manyetik rezonans görüntüleme (MRI) taramaları ile birlikte, kafatası rekonstrüksiyonu ve simülasyonları için elde edilir (alternatif olarak bilgisayarlı tomografi x-ışını (BT) taramaları). Hedef ve yörünge haritalaması, bir nöronavigasyon platformu kullanılarak gerçekleştirilir. SimNIBS, kafatası, cilt ve beyin dokularının ilk segmentasyonu için kullanılır. TUS'un simülasyonu, akustik özelliklere dönüştürülecek kafatasının sentetik CT görüntülerini üretmek için ZTE taramasını kullanan BabelBrain aracıyla gerçekleştirilir. Elektrikli direksiyon özelliklerine sahip aşamalı dizili bir ultrason dönüştürücü kullanıyoruz. Z-direksiyon, hedef derinliğe ulaşılmasını sağlamak için ayarlanır. Planlama aracında diğer dönüştürücü konfigürasyonları da desteklenir. Termal simülasyonlar, FDA tarafından önerildiği gibi insan deneklerde TUS için sıcaklık ve mekanik indeks gereksinimlerinin akustik yönergeler dahilinde olmasını sağlamak için çalıştırılır. TUS teslimat seansları sırasında, mekanik bir kol, çerçevesiz bir stereotaktik lokalizasyon sistemi kullanarak dönüştürücünün gerekli konuma hareketine yardımcı olur.

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.

Yazar Spotlight: İnsan Beyni Modülasyonunu Geliştirme - Transkraniyal Ultrason Stimülasyon Deneyleri için Optimize Edilmiş Protokoller

İnsanlarda Transkraniyal Ultrason Nöromodülasyon Deneylerinin Planlanması ve Yürütülmesi için Boru Hattı

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.

Şekil 7, spesifik ultrason parametreleri (250 kHz'lik temel frekans, 120 s'lik sonikasyon süresi, 100 Hz'lik bir darbe tekrarlama frekansı (PRF),% 10'luk bir görev döngüsü ve 5 W/cm²'lik bir ISPPA) kullanan iki farklı katılımcıyı içeren çalışmalarımızdan 42 birinden karşılaştırmalı oturum örneklerini göstermektedir. Bu araştırmada, nörolojik olarak sağlıklı bireylerden 1 mm izotropik çözünürlüğe sahip T1-, T2-w ve ZTE M...

Transkraniyal ultrason stimülasyonu (TUS), akustik ve termal simülasyonların dikkatli bir şekilde planlanmasını gerektiren, gelişmekte olan bir non-invaziv nöromodülasyon tekniğidir. Metodoloji, insan TUS deneyleri için verimli, kullanıcı dostu, kolaylaştırılmış planlama için bir görüntü işleme ve ultrason simülasyon hattını tanımlar.

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 Görüntüleme.  University of Calgary. Araştırmamız, parametre özellikleri ve derin beyin yapılarını modüle etme yeteneği de dahil olmak üzere insanlarda ölçülebilir etkilere neden olmak için transkraniyal ultrason stimülasyonunun ayrıntılarını anlamayı amaçlamaktadır. Protokolümüz, insanlarda transkraniyal ultrason stimülasyon deneylerini tamamlamak için gereken planlama adımlarını kolaylaştırır. Verimlidir, kullanımı kolaydır ve açık kaynaklı erişilebilir p...

Video: Yazar Spotlight: İnsan Beyni Modülasyonunu Geliştirme - Transkraniyal Ultrason Stimülasyon Deneyleri için Optimize Edilmiş Protokoller

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.

Nörobilim

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.

İnsan Transkraniyal Ultrason Nöromodülasyon Deneyleri için Görüntü İşleme ve Ultrason Simülasyon Boru Hattı

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.