Evaluación dirigida a exactitud en el plano Focal de una guiada por ultrasonido alta intensidad enfocada ultrasonido Phased-array sistema
Summary
Este estudio describe un protocolo para evaluar la precisión de objetivo en el plano focal de un sistema de matriz por etapas guiada por ecografía de ultrasonido focalizado de alta intensidad.
Abstract
Phased arrays se usan cada vez más como transductores de ultrasonidos focalizados de alta intensidad (HIFU) en los sistemas existentes de extracorpórea guiada por ultrasonido HIFU (USgHIFU). Los transductores HIFU en tales sistemas son generalmente esféricos en forma con un agujero central donde una punta de prueba de proyección de imagen de Estados Unidos está montado y puede girarse. La imagen en el plano de tratamiento puede ser reconstruida a través de la secuencia de imágenes adquirida durante la rotación de la sonda. Por lo tanto, el plan de tratamiento se puede hacer en las imágenes reconstruidas. Para evaluar la precisión de objetivo en el plano focal de tales sistemas, el protocolo de un método usando un bovino músculo y marcador incrustado fantasma se describe. En el fantasma, cuatro bolas sólidas en las esquinas de un modelo de cuadrado resina sirven como los marcadores de referencia en la imagen reconstruida. El objetivo debe ser trasladado para que su centro y el centro del cuadrado modelo pueden coincidir según su posición relativa en la imagen reconstruida. Músculo de cerdos con un espesor de unos 30 mm se coloca por encima el fantasma para mímico la trayectoria de viga en ajustes clínicos. Después de la sonicación, se explora el plano de tratamiento en el fantasma y el límite de la lesión asociada es extraído de la imagen escaneada. La exactitud de selección puede evaluarse midiendo la distancia entre los centros de destino y la lesión, así como tres parámetros derivados. Este método no sólo evaluar la exactitud objetivo del objetivo que consiste en puntos focales múltiples en lugar de un solo punto focal en un camino de viga clínicamente relevantes del sistema de matriz por etapas de USgHIFU, pero puede también ser utilizado en la evaluación preclínica o mantenimiento de sistemas USgHIFU configurado con transductor HIFU de matriz por etapas o auto centrado.
Introduction
El arsenal cada vez más está diseñado y equipado en HIFU sistemas1,2,3,4,5,6,7. En sistemas de matriz por etapas de USgHIFU, una sonda de los Estados Unidos generalmente se monta en el agujero central del esférico HIFU transductor1,2,8. La sonda es rotativa para la reconstrucción de imagen y orientación en el espacio tridimensional9. Segmentación precisa es necesaria para la seguridad y eficacia del tratamiento con HIFU. Sin embargo, la mayoría de los estudios para la evaluación de apuntar exactitud se han realizado para sistemas HIFU guiado por resonancia magnética o USgHIFU sistemas configurados con uno focalizado HIFU transductor10,11, 12 , 13 , 14 , 15 , 16. el propósito del método descrito a continuación es evaluar la exactitud de selección en el plano focal para los sistemas de ultrasonido phased array de USgHIFU.
Un fantasma de músculo/marcador-embedded bovino a lo largo de la trayectoria de viga clínicamente relevantes se utiliza en la evaluación de la precisión objetivo de un sistema de matriz por etapas de USgHIFU clínico. Un modelo de cuadrado con cuatro bolas en las esquinas es fabricado y encajado, en combinación con músculo bovino, en el fantasma transparente. Un hexágono regular se selecciona como destino basado en las posiciones de los centros de cuatro bolas en la imagen reconstruida de Estados Unidos en el plano de tratamiento. Después de sonications HIFU, se explora el plano de tratamiento del fantasma, y en la imagen digitalizada se pueden determinar el límite de la lesión, así como las posiciones de las cuatro bolas. La exactitud de selección puede evaluarse midiendo la distancia entre los centros de destino y la lesión, así como tres parámetros derivados.
El método es más simple que la medición del error objetivo usando el movimiento robótico con una referencia específica objeto11,17,18 y más clínicamente relevantes en comparación con el método basan en solo focal ablación del spot en un fantasma homogénea10. Este método puede utilizarse en la evaluación de la precisión objetivo de phased array sistemas de USgHIFU. Puede utilizarse también para otros sistemas de USgHIFU equipados con transductores HIFU auto centrados.
Protocol
Representative Results
Discussion
Componentes de robóticos se han utilizado para sistemas de USgHIFU extracorpóreos. Para evaluar la precisión de objetivo de estos sistemas, las referencia marcadores11,12,18, tejido in vitro17, modelos de tumor-mimic y fantasmas sensibles a la temperatura se han utilizado solos o en combinación 10,20. En comparación con los protocolos en esos…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo ha sido apoyado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (81402522), el Shanghai clave tecnología R & D programa (17441907400) de la ciencia y tecnología Comisión del municipio de Shanghai y Shanghai Jiao Tong University Fondo de investigación de ingeniería médica (YG2017QN40, YG2015ZD10). Tecnología médica Zhonghui (Shanghai) Co., Ltd. también es reconocida por ofrecer el sistema de USgHIFU. Los autores agradecen Wenzhen Zhu y Junhui Dong para la preparación de fantasma y su ayuda en los experimentos.
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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