Simulations of the ultrasound field in mouse skulls for focused ultrasound therapy planning

by Carl Gross

Friday Mar 5, 2021, 1:00 PM → 1:45 PM Europe/Berlin

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Vortrag zur Masterarbeit von Carl Gross zum Thema Simulationen des Ultraschallfeldes in Mäuseschädeln zur Planung der fokussierten Ultraschalltherapie

Neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer betreffen jedes Jahr Millionen von Menschen. Die Therapie mit fokussiertem Ultraschall könnte ein nicht-invasives Instrument sein, um durch Kavitation eine gezielte Freisetzung von Medikamenten im menschlichen Gehirn zu ermöglichen. In dieser Arbeit wurde ein Simulationswerkzeug entwickelt, dessen Ziel es ist, die Applikation von fokussiertem Ultraschall in Tierversuchen mit Mäusen und Ratten zu planen. Die Simulations-Toolbox, basierend auf der Software k-Wave, wurde durch Experimente im HEiKA-Projekt mit magnetresonanzgeführter fokussierter Ultraschalltherapie an mehreren Mäusen verifiziert. Die Simulation liefert eine Abschätzung der Schalldruckverteilung im Kopf des Tieres und kann an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst werden. Sie dient als Grundlage für eine detaillierte Therapieplanung. Die Ergebnisse dieser Arbeit und das Simulationswerkzeug könnten die Erfolgsrate der Anwendung von fokussiertem Ultraschall verbessern, um diese Art der Behandlung einen Schritt näher an die klinische Anwendung zu bringen.

Vortragssprache: Englisch

Lecture to the master thesis from Carl Gross on the Topic Simulations of the ultrasound field in mouse skulls for focused ultrasound therapy planning

Neurodegenerative diseases such as Parkinson's or Alzheimer's diseases are affecting millions of people every year. Focused ultrasound based therapy could be an non-invasive instrument to enable targeted placement of medication in the human brain by using cavitation. In this work a simulation tool was developed, whose aim it is to plan and control focused ultrasound procedures in animal experiments with mice and rats. The simulation tool-box, based on k-wave, has been verified by experiments in the HEiKA project with magnetic resonance guided focused ultrasound based therapy on multiple mice. The simulation provides an estimation of the pressure distribution inside the animal’s head and can be adapted to the user’s needs. It serves as a basis for detailed therapy planning. The results of this work and the simulation tool could improve the success rate of focused ultrasound applications to bring this type of treatment one step closer to clinical application.

Lecture language: English