Dynamic mode decomposition based Doppler monitoring of de novo cavitation induced by pulsed HIFU: an in vivo feasibility study

空化 体内 多普勒效应 材料科学 动态模态分解 生物医学工程 分解 计算机科学 声学 医学 化学 生物 物理 生物技术 天文 机器学习 有机化学
作者
Minho Song,Oleg A. Sapozhnikov,Vera A. Khokhlova,Helena Son,Stephanie Totten,Yak-Nam Wang,Tatiana D. Khokhlova
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1)
标识
DOI:10.1038/s41598-024-73787-w
摘要

Pulsed high-intensity focused ultrasound (pHIFU) has the capability to induce de novo cavitation bubbles, offering potential applications for enhancing drug delivery and modulating tissue microenvironments. However, imaging and monitoring these cavitation bubbles during the treatment presents a challenge due to their transient nature immediately following pHIFU pulses. A planewave bubble Doppler technique demonstrated its potential, yet this Doppler technique used conventional clutter filter that was originally designed for blood flow imaging. Our recent study introduced a new approach employing dynamic mode decomposition (DMD) to address this in an ex vivo setting. This study demonstrates the feasibility of the application of DMD for in vivo Doppler monitoring of the cavitation bubbles in porcine liver and identifies the candidate monitoring metrics for pHIFU treatment. We propose a fully automated bubble mode identification method using k-means clustering and an image contrast-based algorithm, leading to the generation of DMD-filtered bubble images and corresponding Doppler power maps after each HIFU pulse. These power Doppler maps are then correlated with the extent of tissue damage determined by histological analysis. The results indicate that DMD-enhanced power Doppler map can effectively visualize the bubble distribution with high contrast, and the Doppler power level correlates with the severity of tissue damage by cavitation. Further, the temporal characteristics of the bubble modes, specifically the decay rates derived from DMD, provide information of the bubble dissolution rate, which are correlated with tissue damage level-slower rates imply more severe tissue damage.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
molihuakai的应助被赶紧毕业采纳,获得10
刚刚
刚刚
研友_ngqb28发布了新的文献求助10
刚刚
Flora发布了新的文献求助10
1秒前
轻语完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
www发布了新的文献求助10
3秒前
万能图书馆的应助被ima采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
zz发布了新的文献求助30
4秒前
5秒前
5秒前
fly发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
笨笨易云完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
Moxley完成签到,获得积分10
7秒前
TFauthor发布了新的文献求助10
8秒前
bkagyin的应助被单薄采蓝采纳,获得10
8秒前
8秒前
香蕉新竹完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
Lyra发布了新的文献求助10
9秒前
pluto的应助被繁星点点27采纳,获得50
9秒前
赶紧毕业发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
完美的紊发布了新的文献求助10
10秒前
傲柏完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
小白完成签到,获得积分10
12秒前
喜悦冰海完成签到,获得积分10
12秒前
Charles发布了新的文献求助10
12秒前
JMISER完成签到 ,获得积分10
13秒前
www关闭了www的文献求助
13秒前
书竹完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8128076
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9530806
关于积分的说明 21586621
捐赠科研通 7708623
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3417151
关于科研通互助平台的介绍 2542750
邀请新用户注册赠送积分活动 2458397