Name: evaluating targeting accuracy in the focal plane for an ultrasound-guided high-intensity focused ultrasound phased-array system
Uploaded: 2019-03-06T14:45:00
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Diese Arbeit wurde teilweise von der National Natural Science Foundation of China (81402522), die Shanghai Key Technology R & D-Programm (17441907400) aus der Wissenschaft und Technologie Kommission der Shanghai Municipality und Shanghai Jiao Tong University unterstützt Medizintechnik-Forschungsfonds (YG2017QN40, YG2015ZD10). Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd. ist auch für die Bereitstellung des USgHIFU-Systems anerkannt. Die Autoren danken Wenzhen Zhu und Junhui Dong für die phantom Vorbereitung und ihre Unterstützung in den Experimenten.

(1) Marker Konstruktion und Fertigung
<ol><li>Entwerfen Sie eine quadratische Modell mit CAD-Software. Jede Seite als sticks mit Längen von 40 mm und dicken von 2 mm. Platz eine feste Kugel mit einem Durchmesser von 10 mm an jeder Ecke des quadratischen Modells eingestellt.</li>
	<li>Verwenden Sie Acrylnitril-Butadien-Styrol-lichtempfindliche Harz als das Material für den Druck.</li>
	<li>Senden Sie die 3D Modelldatei an einen Hersteller für die Fertigung.</li>
</ol>(2) Phantom Vorbereitung...

<ol>
	<li>Wang, S. B., He, C. C., Li, K., Ji, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+112-channel+phased-array+ultrasonography-guided+focused+ultrasound+system+in+combination+with+switch+of+ultrasound+imaging+plane+for+tissue+ablation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Portable+high-intensity+focused+ultrasound+system+with+3D+electronic+steering,+real-time+cavitation+monitoring,+and+3D+image+reconstruction+algorithms:+a+preclinical+study+in+pigs.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+random+phased+array+device+for+delivery+of+high+intensity+focused+ultrasound.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+HIFU+transducers+to+generate+specific+nonlinear+ultrasound+fields.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+ablation+by+high-intensity-focused+ultrasound+using+a+toroid+transducer+increases+the+coagulated+volume+results+of+animal+experiments.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uterine+leiomyomas:+MR+imaging-based+thermometry+and+thermal+dosimetry+during+focused+ultrasound+thermal+ablation.">Uterine leiomyomas: MR imaging-based thermometry and thermal dosimetry during focused ultrasound thermal ablation.</a> Radiology. 240 (1), 263-272 (2006).</li><li>K&#246;hler, M. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volumetric+HIFU+ablation+under+3D+guidance+of+rapid+MRI+thermometry.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-guided+256-element+phased-array+focused+ultrasound+surgery.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+ultrasound+prostate+imaging+system.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Navigation+of+high+intensity+focused+ultrasound+applicator+with+an+integrated+three-dimensional+ultrasound+imaging+system.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HIFU+positioning+robot+for+less-invasive+fetal+treatment.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+calibration+of+targeting+errors+for+an+ultrasound-guided+high-intensity+focused+ultrasound+system.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+targeting+accuracy+of+a+preclinical+MRI-guided+focused+ultrasound+system.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quality+assurance+and+system+stability+of+a+clinical+MRI-guided+focused+ultrasound+system:+Four-year+experience.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR+guided+focused+ultrasound:+technical+acceptance+measures+for+a+clinical+system.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR+thermometry+analysis+of+sonication+accuracy+and+safety+margin+of+volumetric+MR+imaging-guided+high-intensity+focused+ultrasound+ablation+of+symptomatic+uterine+fibroids.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FUSBOTUS:+empirical+studies+using+a+surgical+robotic+system+for+urological+applications.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+ultrasound+imaging-guided+robotic+HIFU+ablation+experimental+system+and+accuracy+evaluations.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focus+shift+and+phase+correction+in+soft+tissues+during+focused+ultrasound+surgery.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utility+of+a+tumor-mimic+model+for+the+evaluation+of+the+accuracy+of+HIFU+treatments.+results+of+in+vitro+experiments+in+the+liver.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+method+for+absolute+accuracy+evaluation+of+a+US-guided+HIFU+system+with+heterogeneous+phantom.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+evaluation+of+targeting+accuracy+of+an+ultrasound-guided+phased-array+high-intensity+focused+ultrasound+system.">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>

Roboter-Komponenten wurden für extrakorporale USgHIFU Systeme verwendet. Um die targeting-Genauigkeit solcher Systeme, Referenz Marker11,12,18, bewerten haben in-vitro-Gewebe17, Tumor-Mimic-Modelle und temperaturempfindliche Phantome allein oder in Kombination verwendet worden 10,20. Verglichen mit den Protokollen in diesen Studien, diese Methode...

Die Phased-Array ist zunehmend entworfen und HIFU Systeme1,2,3,4,5,6,7ausgestattet. In USgHIFU-phased-Array-Systemen ist eine US-Image-Sonde in der Regel in der Mittelbohrung des sphärischen HIFU Wandler1,2,8montiert. Die Sonde ist drehbar für targeting und Bild Wiederaufbau im dreidimensionalen Raum9. Präzise Ausrichtung ist für die Sicherheit und Wirksamkeit von HIFU-Behandlung erforderlich. Jedoch wurden die meisten Studien zur Bewertung der Genauigkeit targeting für Magnet-Resonanz-geführte HIFU oder USgHIFU Systeme konfiguriert mit einem selbst konzentriert HIFU Wandler10,11, durchgeführt 12 , 13 , 14 , 15 , 16. der unten beschriebenen Methode soll die targeting-Genauigkeit in der Brennebene für USgHIFU-Phased-Array-Systeme zu bewerten.
Eine bovine Muskel/Marker-embedded Phantom entlang der klinisch relevanten Strahlengang wird bei der Bewertung der targeting-Genauigkeit von einer klinischen USgHIFU phased-Array-System verwendet. Eine quadratische Modell mit vier Kugeln an den Ecken ist hergestellt und in Kombination mit bovinen Muskel, in den transparenten Phantom eingebettet. Einem regelmäßigen Sechseck ist als das Ziel, basierend auf den Positionen der Zentren der vier Kugeln in das rekonstruierte US-Bild auf der Ebene der Behandlung identifiziert ausgewählt. Nach HIFU Sonications Behandlung Flugzeug des Phantoms gescannt, und die Grenze der Läsion sowie die Positionen der vier Kugeln im gescannten Bild ermittelt werden. Die targeting-Genauigkeit kann durch Messen des Abstands zwischen den Zentren der Ziel- und Läsion sowie drei abgeleitete Parameter ausgewertet werden.
Die Methode ist einfacher als die Messung des targeting Fehlers mit Roboter-Bewegung mit einer bestimmten Referenz Objekt11,17,18 und mehr klinisch relevante im Vergleich zu der Methode basierend auf einzelne Schwerpunkte vor Ort Ablation in einer homogenen phantom10. Diese Methode kann bei der Bewertung der targeting-Genauigkeit von USgHIFU Phased-Array-Systemen verwendet werden. Es kann auch für andere USgHIFU-Systeme ausgestattet mit selbst konzentriert HIFU-Wandler verwendet werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:849px;" width="849">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:233px;">Acrylamide</td>
			<td style="width:276px;">Amresco</td>
			<td style="width:160px;">D403-2</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acrylic baseboard</td>
			<td>LAO NIAO STORES</td>
			<td>customized</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acrylic cylindrical water tank&#160;</td>
			<td>LAO NIAO STORES</td>
			<td>customized</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ammonium persulfate</td>
			<td>Yatai United Chemical Co., Ltd (Wuxi, China)</td>
			<td>2017-03-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Beaker</td>
			<td>East China Chemical Reagent Instrument Store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bis-acrylamide</td>
			<td>Amresco</td>
			<td>M0172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bovine muscle</td>
			<td>Market</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chopping board</td>
			<td>JIACHI</td>
			<td dir="LTR">JC-ZB40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cylindrical plastic&#160;phantom holder</td>
			<td>QIYINPAI</td>
			<td>customized</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Degassed deionized water</td>
			<td style="width:276px;"></td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>made by the USgHIFU system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Electric balance</td>
			<td>YINGHENG</td>
			<td>11119453359</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glass rod</td>
			<td>East China Chemical Reagent Instrument Store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Knife</td>
			<td>SHIBAZI</td>
			<td dir="LTR">SL1210-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mask</td>
			<td>Medicom</td>
			<td>2498</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N,N,N&#8217;,N&#8217;&#8211;Tetramethylethylenediamine</td>
			<td>Zhanyun Chemical Co., Ltd (Shanghai, China)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rubber glove</td>
			<td>AMMEX</td>
			<td>YZB/MAL 0587-2018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Scanner</td>
			<td>Fuji Xerox</td>
			<td>DocuPrint M268dw</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Screwdriver</td>
			<td>Stanley</td>
			<td>T6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silica gel</td>
			<td>GE</td>
			<td>381</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Square model</td>
			<td>QIYINPAI</td>
			<td>customized</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stainless steel spoons</td>
			<td>East China Chemical Reagent Instrument Store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sucker</td>
			<td>East China Chemical Reagent Instrument Store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Swine muscle</td>
			<td>Market</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">USgHIFU system</td>
			<td>Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd.</td>
			<td>SUA-I</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluating targeting accuracy in the focal plane for an ultrasound-guided high-intensity focused ultrasound phased-array system

Phased-Arrays werden zunehmend als hochintensiven fokussierten Ultraschall (HIFU) Wandler in den bestehenden extrakorporalen Ultraschall-geführte HIFU (USgHIFU) Systemen eingesetzt. Die HIFU-Wandler in solchen Systemen sind in der Regel kugelförmig mit einem zentralen Loch, wo eine US-Image-Sonde ist montiert und kann gedreht werden. Das Bild auf der Ebene der Behandlung kann durch die Bildsequenz erworben während der Rotation der Sonde rekonstruiert werden. Daher kann der Behandlungsplan auf die rekonstruierten Bilder erfolgen. Für die Beurteilung der targeting-Genauigkeit in der Brennebene solcher Systeme, das Protokoll einer Methode ein Rind mit wird Muskel- und Marker eingebettet Phantom beschrieben. Im Phantom dienen vier feste Kugeln an den Ecken eines quadratischen Harz-Modells als Verweissymbole in das rekonstruierte Bild. Das Ziel sollte verschoben werden, so dass das Zentrum und die Mitte des quadratischen Modells entsprechend ihrer relativen Positionen in das rekonstruierte Bild übereinstimmen können. Schweine-Muskel mit einer Dicke von ca. 30 mm wird über das Phantom zu imitieren den Strahlengang im klinischen Umfeld platziert. Nach Beschallung die Behandlung Flugzeug im Phantom wird gescannt und die Begrenzung der damit verbundenen Läsion ist das gescannte Bild entnommen. Die targeting-Genauigkeit kann durch Messen des Abstands zwischen den Zentren der Ziel- und Läsion sowie drei abgeleitete Parameter ausgewertet werden. Diese Methode kann nicht nur die targeting-Genauigkeit des Ziels bestehend aus mehrere Schwerpunkte stellen, anstatt eine einzelne Brennfleck in eine klinisch relevante Strahlengang des USgHIFU-phased-Array-System bewerten, aber es kann auch verwendet werden, in die präklinische Evaluierung oder regelmäßige Wartung der USgHIFU Systeme mit phased Array oder selbst konzentriert HIFU-Wandler konfiguriert.

Wir haben Phantome gewidmet bewerten die targeting-Genauigkeit eines klinischen USgHIFU phased Array Systems mit den Zielen von drei verschiedenen Größen. Abbildung 1 zeigt das US-Bild in einem Winkel von 0 ° und 90°. Die Schnittstellen sind klar, und die Stöcke des quadratischen Modells sind hell in den US-Bildern. Abbildung 2 zeigt die rekonstruierte US-Bild in der Behandlung-Ebene und den fokalen Plätzen das größte Zie...

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

Bewertung der Targeting-Genauigkeit in der Brennebene für eine Ultraschall-geführte hochintensivem konzentriert Ultraschall Phased-Array-System

Diese Studie beschreibt ein Protokoll, um die targeting-Genauigkeit in der Brennebene eines Ultraschall-geführte hochintensiven fokussierten Ultraschall phased Array Systems zu bewerten.

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

Präzises Targeting ist unerlässlich, um Sicherheit und Wirksamkeit für bildgeführte, hochintensive Ultraschallsysteme zu gewährleisten. Unser Protokoll kann die Zielgenauigkeit von ultraschallgeführten, hochintensiven Ultraschall-Phase-Array-Systemen bewerten. Diese Technik kann verwendet werden, um die Targeting-Genauigkeit in der Behandlungsebene unter Berücksichtigung der klinisch relevanten Gewebepfade zu bewerten.Diese Methode kann auf Ultraschall-geführte, hochintensive fokussierte Ultraschallsysteme mit einem selbstfokussierten Messumformer mit verschiedenen Ultraschallbildrekonstruktionsmethoden angewendet werden. Eine visuelle Demonstration dieser Methode kann anderen helfen, das Protokoll vollständig zu verstehen, insbesondere wie der Standort des Ziels im rekonstruierten Ultraschallbild bestimmt wird. Bevor Sie das Phantom herstellen, fertigen Sie das Modell.Dieses 3D-gedruckte Modell ist ein Quadrat mit Seitenlängen von 40 Millimetern. An jeder Ecke ist ein fester Ball. Mit dem Modell zur Hand, machen Sie den Phantomhalter.Dazu erhalten Sie eine Acryl-Basisplatte und einen drei Zentimeter hohen Kunststoffzylinder mit acht Zentimetern Durchmesser. Verwenden Sie Kieselgel, um sie zu einem Halter zu befestigen. Lassen Sie die Baugruppe eine Stunde sitzen.Nun, gehen Sie weiter, um das Phantom aus frischen Rindermuskel zu machen. Schneiden Sie den Muskel in ein Quadrat mit Seiten von 30 Millimetern und 10 Millimeter Dicke. Belüften Sie das Gewebe mit einem Ventilator für zwei Stunden, um Feuchtigkeit zu verdampfen.Als nächstes bereiten Sie sich auf die Arbeit mit gefährlichen Chemikalien vor. Gießen Sie entgastes und entionisiertes Wasser in ein Becherglas. Acrylamid zugeben und rühren, bis es gelöst ist.Dann Bis-Acrylamid hinzufügen und rühren, bis es gelöst ist. Schließlich Tetramethylethylendiamin hinzufügen und rühren, bis die Lösung gleichmäßig ist. Das ist Lösung eins.In einem anderen Becher mit entgastem und entionisiertem Wasser Ammoniumpersulfat hinzufügen und rühren, um sich aufzulösen. Das ist Lösung zwei. Wenn sich das Phantom verfestigt hat, rufen Sie das 3D-gedruckte Modell ab, und platzieren Sie es auf der Phantomoberfläche.Mit dem Modell an Ort und Stelle, ist der nächste Schritt, um die geschnittenen Rindermuskel in der Mitte des Modells zu setzen. Gießen Sie den Rest der Lösung eins in den Phantomhalter. Bewegen Sie den Rindermuskel, um Luft an der Schnittstelle des Phantoms und der Scheibe zu entfernen.Fahren Sie fort, indem Sie den Rest der Lösung zwei in den Phantomhalter gießen. Dann fünf Sekunden rühren. Passen Sie die Position des Muskels in der Mitte des Phantoms an, und lassen Sie alles 20 Minuten sitzen, um sich zu erstarren.Sobald es verfestigt ist, verwenden Sie einen Schraubendreher, um das Kieselgel zu entfernen, halten Sie den Zylinder und die Basis zusammen, und lösen Sie die beiden langsam. Starten Sie das ultraschallgeführte, hochintensive Ultraschallsystem. Schalten Sie das Wasseraufbereitungsmodul ein und stellen Sie die Zirkulationsgeschwindigkeit ein.Um fortzufahren, lassen Sie einen zylindrischen Tank mit entgastem Wasser bei Raumtemperatur gefüllt. Der Tankdurchmesser beträgt 30 Zentimeter und seine Höhe 13 Zentimeter. Holen Sie sich den Phantomhalter und legen Sie ihn in das entgaste Wasser.Ergreifen Sie Maßnahmen, um sicherzustellen, dass der Halter fest an Ort und Stelle befestigt ist. Als nächstes bewegen Sie das Behandlungsbett und die therapeutische Einheit, um die Bildgebung des Phantoms zu ermöglichen. Der Ballon der therapeutischen Einheit sollte in das entgaste Wasser getaucht werden.Seien Sie mit einer Probe von Schweinemuskel vorbereitet, bevor Sie fortfahren. Die Probe sollte etwa 100 Millimeter lang und etwa 30 Millimeter dick sein. Legen Sie die Probe beiseite, und bewegen Sie die therapeutische Einheit langsam nach oben und unten.Das Ziel ist es, sicherzustellen, dass sich die Behandlungsebene an der oberen Schnittstelle des geschnittenen Rindermuskels und des Phantoms befindet. Bewegen Sie mit der Ultraschall-Bildsonde bei null Grad den Wassertank, damit die Bildachse durch die Mitte der beiden parallelen Linien im Bild verläuft. Drehen Sie als Nächstes die Bildsonde auf 90 Grad.Bewegen Sie dann den Tank, damit die Achse durch die Mitte der beiden parallelen Linien im Bild verläuft. Rekonstruieren Sie das Ultraschallbild in der Behandlungsebene in der Tiefe des geometrischen Fokus. Überprüfen Sie, ob die vier Kugeln im rekonstruierten Bild deutlich dargestellt sind.Überprüfen Sie außerdem, ob sich das Ziel in der Mitte des quadratischen Modells befindet. Wenn Sie bereit sind, heben Sie die therapeutische Einheit an, um den Schweinemuskel über das Phantom zu stellen. Hier ist der Schweinemuskel in Position und bereit für die nächsten Schritte.Bewegen Sie die therapeutische Einheit wieder in Position für die Bildgebung. Ordnen Sie die Tiefe des geometrischen Fokus drei Millimeter unter der oberen Oberfläche des Rindermuskels an. Setzen Sie die Parameter für eine hochintensive Ultraschall-Beschallung, einschließlich pulsierender Dauer und Leistung, unter anderem.Legen Sie die Belichtungszeit für das gewählte sechseckige virtuelle Ziel und eine Belichtungszeit von zwei Sekunden für den Brennpunkt im geometrischen Mittelpunkt des Phasenarrays fest. Starten Sie die Beschallung, und setzen Sie einen Fuß auf das Fußpedal des Beschallungsinstruments. Während der Beschallung beobachten und aufzeichnen Sie das Ultraschallbild, um die Echoogenität verschiedener Proben zu vergleichen.Entfernen Sie das Phantom, bevor Sie ähnlich vorbereitete Phantome verwenden, um die Beschallungsschritte mit den anderen virtuellen Zielen zu wiederholen. Dies ist ein Ultraschallbild in einem Winkel von null Grad. Ein Ultraschallbild in einem Winkel von 90 Grad ist ähnlich.Beide Bilder zeigen klare Schnittstellen zwischen Schweinemuskel, Phantom und Rindermuskel. Darüber hinaus sind die Stöcke des quadratischen Modells hell. Dies ist das rekonstruierte Bild in der Behandlungsebene.Die blauen Kreise umfassen den höchsten durchschnittlichen Grauwert in den roten Quadraten und identifizieren die Positionen der vier Kugeln im Modell. Die blauen Kreise bestimmen auch die Mitte des quadratischen Modells, das die Mitte der Ziele ist. Die braunen Quadrate zeigen die Brennpunkte im größten regulären sechseckigen Ziel an.Die Bestimmung der Position der vier Kugeln im rekonstruierten Ultraschallbild ist wichtig, um das Zielzentrum mit dem Modellzentrum abzustimmen. Die chemischen Materialien, die für die Phantomvorbereitung verwendet werden, sind leicht gefährlich. Eine Maske und Handschuhe sollten während des Eingriffs getragen werden.

Research

JoVE Journal

Engineering

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Forschung

Ingenieurwesen

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