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
Description: Watch this Scientific Journal Video about Evaluating Targeting Accuracy in the Focal Plane for an Ultrasound-guided High-intensity Focused Ultrasound Phased-array System at JoVE.com

Detta arbete har stötts i del av den nationella naturvetenskap Foundation i Kina (81402522), Shanghai nyckel teknik R & D Program (17441907400) från vetenskap och teknik kommissionen i Shanghai kommun och Shanghai Jiao Tong University Medicinsk teknik forskningsfond (YG2017QN40, YG2015ZD10). Zhonghui medicinteknik (Shanghai) Co., Ltd. är också erkänt för att ge det USgHIFU systemet. Författarna tackar Wenzhen Zhu och Junhui Dong för phantom preparatet och deras hjälp i experimenten.

1. markör konstruktion och tillverkning
<ol><li>Utforma en fyrkantig modell med datorstödd design mjukvara. Ställ in varje sida som pinnar med 40 mm längd och tjocklek av 2 mm. plats en fast boll med en 10 mm diameter i varje hörn av den kvadratiska modellen.</li>
	<li>Använd akrylnitril butadien styren ljuskänsliga harts som material för utskrift.</li>
	<li>Skicka 3D modellfilen till en tillverkare för tillverkning.</li>
</ol>2. phantom förberedelse
<ol><li>Bifoga en plast cylinder ...

<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>

Robotic komponenter har använts för extrakorporeal USgHIFU system. För att utvärdera sådana system, referens markörer11,12,18inriktning noggrannhet, har in vitro-vävnad17, tumör-härma modeller och temperaturkänsliga fantomer använts ensamt eller i kombination 10,20. Jämfört med protokollen i dessa studier, denna metod är mer kliniskt...

Den phased arrayen är alltmer utformad och utrustad i HIFU system1,2,3,4,5,6,7. I USgHIFU fasas-array system, är en US imaging sond oftast monterad i centrala hålet i den sfäriska HIFU givare1,2,8. Sonden är vridbar för inriktning och bild återuppbyggnad i tredimensionella rymden9. Exakt inriktning krävs för säkerhet och effekt av HIFU behandling. Dock har de flesta studier för utvärdering av inriktning noggrannhet utförts för magnetisk resonans-guidad HIFU system eller USgHIFU system som konfigurerats med en egen fokuserad HIFU givaren10,11, 12 , 13 , 14 , 15 , 16. Syftet med den metod som beskrivs nedan är att utvärdera inriktning noggrannhet i fokalplanet för USgHIFU phased array system.
Ett nötkreatur muskel/markör-embedded phantom längs den kliniskt relevanta strålgång används i utvärderingen av en klinisk USgHIFU fasas-array system inriktning noggrannhet. En fyrkantig modell med fyra bollar i hörnen är fabricerade och inbäddade, i kombination med nötkreatur muskel, i transparent Fantomen. En regelbunden sexhörning väljs som mål utifrån ståndpunkterna av centrerar av fyra bollar identifieras i rekonstruerade US bilden på behandling planet. Behandling plan Fantomen genomsöks efter HIFU sonications, och gränsen för lesionen, samt placerar av fyra bollar, kan bestämmas i den skannade bilden. Inriktning noggrannhet kan utvärderas genom att mäta avståndet mellan centrerar av mål och lesion, samt tre härledda parametrar.
Metoden är enklare än mätning av inriktning felet med robotliknande rörelser med en specifik referens objekt11,17,18 och mer kliniskt relevant jämfört med metoden baserat på enda fokala Spot ablation i en homogen phantom10. Denna metod kan användas i utvärderingen av USgHIFU phased array system inriktning noggrannhet. Det kan också användas för andra USgHIFU system utrustade med egen fokuserad HIFU givare.

<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 matriser används alltmer som hög intensitet fokuserat ultraljud (HIFU) givare i de befintliga extrakorporeal ultraljud-guidad HIFU (USgHIFU) system. HIFU omvandlarna i sådana system är oftast sfärisk form med ett centralt hål där en US imaging sond är monterad och kan roteras. Bilden på planet behandling kan rekonstrueras genom den bildsekvens som förvärvats under rotationen av sonden. Behandlingsplan kan därför göras på de rekonstruerade bilderna. För att utvärdera den inriktning noggrannheten i fokalplanet system, protokollet av en metod där ett nötkreatur är muskel och markör-embedded phantom beskriven. I Fantomen tjäna fyra fasta bollar i hörnen av en fyrkantig kåda modell som referens markörer i rekonstruerade bilden. Målet bör flyttas så att både dess centrum och centrum av den kvadratiska modellen kan sammanfalla enligt deras relativa lägen i rekonstruerade bilden. Svin muskler med en tjocklek av ca 30 mm placeras ovanför Fantomen att efterlikna strålgång i kliniska inställningar. Efter ultraljudsbehandling, behandling planet i Fantomen skannas och gränsen för associerade lesionen extraheras från den skannade bilden. Inriktning noggrannhet kan utvärderas genom att mäta avståndet mellan centrerar av mål och lesion, samt tre härledda parametrar. Denna metod kan inte bara utvärdera målet som består av flera fokal fläckar i stället för en enda fokal plats i en kliniskt relevant strålgång USgHIFU fasas-array systemets inriktning noggrannhet, men det kan också användas i prekliniska utvärderingen eller regelbundet underhåll av USgHIFU system som konfigurerats med fasas-array eller själv fokuserad HIFU givare.

Vi gjorde fantomer tillägnad utvärdera inriktning riktigheten av en klinisk USgHIFU fasas-array system med målen i tre olika storlekar. Figur 1 visar den amerikanska bilden i vinkel av 0 ° och 90 °. Gränssnitten är tydliga, och minnen av den kvadratiska modellen är ljusa i amerikanska bilder. Figur 2 visar rekonstruerade US bilden i behandling planet och fokal fläckarna av största målet. Centrerar av fyra bollar bestä...

Watch this Scientific Journal Video about Evaluating Targeting Accuracy in the Focal Plane for an Ultrasound-guided High-intensity Focused Ultrasound Phased-array System at JoVE.com

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

Utvärdera inriktning noggrannhet i fokalplanet för ett ultraljud-guidad högintensiva fokuserat ultraljud fasas-array System

Denna studie beskriver ett protokoll för att utvärdera den inriktning noggrannheten i fokalplanet ett ultraljud-guidad hög intensitet fokuserat ultraljud fasas-array system.

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

Noggrann inriktning är avgörande för att säkerställa säkerhet och effekt för bildstyrda, högintensiva fokuserade ultraljudssystem. Vårt protokoll kan utvärdera i inriktning noggrannhet ultraljud-guidad, högintensiva fokuserad ultraljud fas-array system. Denna teknik kan användas för att utvärdera inriktningsnoggrannheten i behandlingsplanet samtidigt som man tar i beaktande de kliniskt relevanta vävnadsvägarna.Denna metod kan tillämpas på ultraljud-guidad, högintensiv fokuserad ultraljud system med en självfokuserad givare med hjälp av olika metoder ultraljud bild rekonstruktion. Visuell demonstration av denna metod kan hjälpa andra att till fullo förstå protokollet, särskilt hur man bestämmer placeringen av målet i den rekonstruerade ultraljudsbilden. Innan du gör fantomen, fabricera modellen.Denna 3D-tryckta modell är en kvadrat med sidolängder på 40 millimeter. En solid boll är i varje hörn. Med modellen till hands, gör fantomhållaren.För detta får du en akrylbotten och en åtta centimeters diameter plastcylinder som är tre centimeter hög. Använd kiselgel för att fästa dem för att bilda en hållare. Låt församlingen sitta i en timme.Nu, gå vidare för att göra fantomen från färska nötkreatur muskel. Skiva muskeln i en kvadrat med sidor på 30 millimeter och 10-millimeters tjocklek. Ventilera vävnaden med en fläkt i två timmar för att avdunsta fukt.Därefter förbereder du dig för att arbeta med farliga kemikalier. Häll avgasat och avjoniserat vatten i en bägare. Tillsätt akrylamid, och rör om tills den är upplöst.Tillsätt sedan bis-akrylamid, och rör om tills upplöst. Slutligen, tillsätt tetramethylethylenediamin, och rör om tills lösningen är enhetlig. Detta är lösning ett.I en annan bägare med avgasat och avjoniserat vatten, tillsätt ammoniumpersulfat, och rör om för att lösa upp. Det här är lösning två. När fantomen har stelnat, hämta den 3D-tryckta modellen, och placera den på fantomytan.Med modellen på plats är nästa steg att sätta den skivade nötkreatursmuskeln i mitten av modellen. Häll resten av lösning en i fantomhållaren. Flytta nötkreaturmuskeln för att ta bort luft vid gränssnittet av fantomen och skiva.Fortsätt genom att hälla resten av lösningen två i fantomhållaren. Rör sedan i fem sekunder. Justera platsen för muskeln för att vara i mitten av fantomen, och låt allt sitta i 20 minuter för att stelna.När den har stelnat, använd en skruvmejsel för att ta bort kiselgel, hålla cylindern och basen tillsammans, och sakta lossa de två. Starta det ultraljudsstyrda, högintensivt fokuserade ultraljudssystemet. Slå på vattenbearbetningsmodulen, och ställ in cirkulationshastigheten.För att fortsätta, har en cylindrisk tank fylld med avgasat vatten i rumstemperatur. Tanken diameter är 30 centimeter, och dess höjd är 13 centimeter. Hämta fantomhållaren, och placera den i det avgasade vattnet.Vidta åtgärder för att säkerställa att hållaren är fast ordentligt på plats. Därefter flytta behandling säng och den terapeutiska enheten för att tillåta bildbehandling av fantomen. Ballongen i den terapeutiska enheten bör sänkas ned i det avgasade vattnet.Var beredd med ett prov av svinmuskeln innan du fortsätter. Provet ska vara cirka 100 millimeter långt och vara ca 30 millimeter tjockt. Lägg provet åt sidan, och långsamt flytta den terapeutiska enheten upp och ner.Målet är att se till att behandlingsplanet är vid det övre gränssnittet för den skivade nötkreaturmuskeln och fantomen. Med ultraljudsavbildningssonden vid noll grader, flytta vattentanken för att få bildaxeln att passera genom mitten av de två parallella linjerna i bilden. Därefter roterar du avbildningssonden till 90 grader.Flytta sedan tanken för att få axeln att passera genom mitten av de två parallella linjerna i bilden. Rekonstruera ultraljudsbilden i behandlingsplanet på djupet av geometriskt fokus. Kontrollera att de fyra bollarna tydligt framgår av den rekonstruerade bilden.Kontrollera också om målet finns i mitten av den fyrkantiga modellen. När du är klar, lyft den terapeutiska enheten för att placera svinmuskeln ovanför fantomen. Här är svinmuskeln i position och redo för nästa steg.Flytta den terapeutiska enheten tillbaka i position för bildbehandling. Ordna djupet av geometriska fokus för att vara tre millimeter under den övre ytan av nötkreatur muskeln. Fortsätt genom att ställa in parametrarna för högintensiv fokuserad ultraljud ultraljudsbehandling, inklusive pulsen varaktighet och makt, bland annat.Ställ in exponeringstiden för det valda sexkantiga virtuella målet och en två sekunders exponeringstid för fokalpunkten vid fasarrayens geometriska centrum. Starta ultraljudsbehandling, och sätta en fot på fotpedal av ultraljudsbehandling instrumentet. Under ultraljudsbehandling, observera och registrera ultraljud bilden för att möjliggöra jämförelse av echogenicity av olika prover.Ta bort fantomen innan du använder på samma sätt beredda fantomer för att upprepa ultraljudsbehandling steg med de andra virtuella mål. Detta är en ultraljudsbild i en vinkel på noll grader. En ultraljudsbild i en vinkel på 90 grader är liknande.Båda bilderna visar tydliga gränssnitt mellan svinmuskeln, fantom, och nötkreatur muskel. Dessutom är kvadrermodellens pinnar ljusa. Detta är den rekonstruerade bilden i behandlingsplanet.De blå cirklarna omfattar det högsta genomsnittliga gråvärdet i de röda rutorna och identifierar positionerna för de fyra bollarna i modellen. De blå cirklarna bestämmer också kvadratmodellens mittpunkt, som är målens mittpunkt. De bruna rutorna anger fokalfläckarna i det största regelbundna sexkantiga målet.Att bestämma placeringen av de fyra bollarna i den rekonstruerade ultraljudsbilden är viktigt för att matcha målcentret med modellcentret. De kemiska material som används för fantomberedning är något farliga. En mask och handskar ska bäras under proceduren.

Research

JoVE Journal

Engineering

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

Mätning Material Mikro Under Flow Använda 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System

Laboratorie Drop Towers för experimentell simulering av Dust-aggregerade kollisioner i tidig solsystemet

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

Omgivande Sätt för framställning av ett joniskt Gated Nanorör Common Cathode i Tandem organiska solceller

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Characterization of Full Set Material Constants and Their Temperature Dependence for Piezoelectric Materials Using Resonant Ultrasound Spectroscopy

Karakterisering av full uppsättning Material Constants och deras temperaturberoende för piezoelektriska material med användning av resonans Ultraljud spektroskopi

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Fokuserad Ion Beam tillverkning av LiPON-baserade SSD Lithium-ion Nanobatteries för In Situ testning

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Controllable Nucleation of Cavitation from Plasmonic Gold Nanoparticles for Enhancing High Intensity Focused Ultrasound Applications

Kontrollerbar kärnbildning av kavitation från plasmoniska guld nanopartiklar för att förbättra hög intensitet fokuserat ultraljud program

In this study, plasmonic gold nanoparticles were simultaneously exposed to pulsed near-infrared laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU) ...

Multiplexing Focused Ultrasound Stimulation with Fluorescence Microscopy

Multiplexing fokuserat ultraljud stimulering med fluorescensmikroskopi

By focusing low-intensity ultrasound pulses that penetrate soft tissues, LIPUS represents a promising biomedical technology to remotely and safely ...

Evaluating Usability Aspects of a Mixed Reality Solution for Immersive Analytics in Industry 4.0 Scenarios

Utvärdera användbarhetsaspekter av en lösning för mixad verklighet för integrerande analys i Industri 4.0-scenarier

In medicine or industry, the analysis of high-dimensional data sets is increasingly required. However, available technical solutions are often complex to ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

3D-utskrift - Utvärdera partikelutsläpp av en 3D-utskriftspenna

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...