Bewertung der Targeting-Genauigkeit in der Brennebene für eine Ultraschall-geführte hochintensivem konzentriert Ultraschall Phased-Array-System
Summary
Diese Studie beschreibt ein Protokoll, um die targeting-Genauigkeit in der Brennebene eines Ultraschall-geführte hochintensiven fokussierten Ultraschall phased Array Systems zu bewerten.
Abstract
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.
Introduction
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| Acrylamide | Amresco | D403-2 | |
| Acrylic baseboard | LAO NIAO STORES | customized | |
| Acrylic cylindrical water tank | LAO NIAO STORES | customized | |
| Ammonium persulfate | Yatai United Chemical Co., Ltd (Wuxi, China) | 2017-03-01 | |
| Beaker | East China Chemical Reagent Instrument Store | ||
| Bis-acrylamide | Amresco | M0172 | |
| Bovine muscle | Market | ||
| Chopping board | JIACHI | JC-ZB40 | |
| Cylindrical plastic phantom holder | QIYINPAI | customized | |
| Degassed deionized water | made by the USgHIFU system | ||
| Electric balance | YINGHENG | 11119453359 | |
| Glass rod | East China Chemical Reagent Instrument Store | ||
| Knife | SHIBAZI | SL1210-C | |
| Mask | Medicom | 2498 | |
| N,N,N’,N’–Tetramethylethylenediamine | Zhanyun Chemical Co., Ltd (Shanghai, China) | ||
| Rubber glove | AMMEX | YZB/MAL 0587-2018 | |
| Scanner | Fuji Xerox | DocuPrint M268dw | |
| Screwdriver | Stanley | T6 | |
| Silica gel | GE | 381 | |
| Square model | QIYINPAI | customized | |
| Stainless steel spoons | East China Chemical Reagent Instrument Store | ||
| Sucker | East China Chemical Reagent Instrument Store | ||
| Swine muscle | Market | ||
| USgHIFU system | Zhonghui Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd. | SUA-I |
References
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