基于光学跟踪信息的跨焦超声程序生成患者特定的声学模拟
Michelle K Sigona1,2, Thomas J Manuel1,2, M Anthony Phipps2,3
1Department of Biomedical Engineering, Vanderbilt University, Nashville, TN 37212, USA.
IEEE open journal of ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control
|January 15, 2024
概括
这项研究开发了一种工作流程,通过将光学跟踪与声学模拟相结合,改进跨焦超声波 (tFUS) 治疗计划. 更新传感器位置大大减少了模拟错误,提高了tFUS程序的准确性.
科学领域:
- 神经外科和生物医学工程
- 声学物理和超声波技术
背景情况:
- 超焦超声波 (tFUS) 依赖于精确的传感器定位来进行有效的治疗.
- 目前用于tFUS的光学跟踪方法往往缺乏对象特定的头骨信息,限制了模拟准确性.
- 声学模拟需要精确的空间复制传感器和骨解剖学.
研究的目的:
- 开发和验证一个工作流程,将光学跟踪数据与tFUS的声学模拟集成在一起.
- 为了评估这个工作流程的准确性,在一个带有和没有 ex vivo 头骨盖的神经导航幻影中.
- 研究改善tFUS剂量计和治疗规划准确性的方法.
主要方法:
- 创建了一个软件管道,使用光学跟踪数据生成模拟网.
- 该工作流程在一个幻影模型中进行了测试,有或没有人体头骨帽.
- 量化了目标注册误差 (TRE) 和欧几里德距离误差以评估准确性.
- 探索了MR-声波辐射力成像来增强剂量测量.
主要成果:
- 软件管道在光学跟踪系统的限制内准确地复制了tFUS程序几何 (TRE:3.9 ± 0.7 mm).
- 模拟的焦点误差很低 (0.5±0.1毫米幻影,1.2±0.4毫米头骨盖),捕捉了一些头骨效应.
- 最初的模拟TRE (4.6±0.2mm) 通过纠正传感器位置偏移而减少到1.1±0.4mm.
- 核磁共振声波辐射力成像显示了改善剂量测量的前景.
结论:
- 开发的软件管道通过整合光学跟踪和声学模拟来增强tFUS的治疗计划.
- 纠正光学跟踪错误可以显著提高模拟声场的准确性.
- 图像反,例如MR-声波辐射力成像,对于提高tFUS剂量测量的精度至关重要.
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