Implementation of cavitation detection for MRI-guided focused ultrasound surgery system

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2007
Major/Subject
Sovellettu elektroniikka
Mcode
S-66
Degree programme
Language
en
Pages
70 s. + liitt. 6
Series
Abstract
Kohdistettu ultraäänikirurgia on ei-invasiivinen tekniikka, jota voidaan käyttää mm. sekä hyvän- että pahanlaatuisten kasvaimien hoitoon. Ultraäänikirurgiaa voidaan ohjata joko magneetti- tai ultraäänikuvauksen avulla. Magneettikuvaus soveltuu useimpiin sovelluksiin paremmin tosiaikaisen lämpötilakuvauksen ansiosta. Vaikka kohdistetulla ultraäänellä on yleensä tarkoitus pelkästään lämmittämällä tuhota kudosta, kudoksessa voi syntyä myös kaasukuplia ja kuplien aktiivisuutta. Ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi. Kavitaation sijaintia ja ajoitusta on vaikea ennustaa, ja kavitaatio voi häiritä varsinaista hoitoa. Tästä syystä tutkimuksen yhteydessä suunniteltiin ultraäänikirurgiaprototyyppiä varten hydrofonivahvistin kavitaation passiiviseen akustiseen havaitsemiseen. Vahvistimeen suunniteltiin suodatin heijastuvalle lähetyssignaalille, jotta voitaisiin käyttää korkeampaa vahvistusta. Passiivisen kavitaation havaitsemisen ja toteutetun vahvistimen soveltuvuutta tutkittiin käyttäen yksikanavaista kohdistettua ultraäänilähetintä, jonka keskelle oli integroitu hydrofoni kavitaation havaitsemiseksi. Ultraäänen lähetyksen ja kavitaation havaitsemisen kontrolloimiseksi rakennettiin LabView-pohjainen testi systeemi. Lisäksi vahvistimen yhteensopivuutta magneettikuvauksen kanssa tutkittiin alustavasti 1,5 Teslan kuvauslaitteella käyttäen väliaikaisia kaapeleita. Tieteellisen kirjallisuuden avulla vertailtiin kavitaation havaitsemismetodeja, ja tutkittiin ja arvioitiin kavitaation riskejä ja mahdollisia biologisia vaikutuksia ultraäänikirurgiassa. Tutkimuksessa havaittiin passiivisen havaitsemismetodin olevan riittävä kavitaation havaitsemiseksi. Heijastuneen lähetyssignaalin suodatus salli 40 dB:ä korkeamman vahvistuksen käytön, mikä merkittävästi parantaa kavitaation synnyttämän signaalin suhdetta kvantisointikohinaan. Koska passiivinen kavitaation havaitseminen kärsii paikkaresoluution puutteesta, aktiivista havaitsemismetodia ehdotetaan käytettäväksi passiivisen metodin rinnalla. Lisäksi kavitaation hyväksikäyttämistä ultraäänikirurgiassa tulisi tutkia lisää, sillä tällä tavalla hoitoaikaa pystyttäisiin mahdollisesti lyhentämään huomattavasti.
Description
Supervisor
Sepponen, Raimo
Thesis advisor
Brusila, Ari
Keywords
cavitation detection, kavitaation havaitseminen, focused ultrasound surgery, ultraäänikirurgia, magnetic resonance imaging, magneettikuvaus
Other note
Citation