Investigation of therapeutic ultrasound dose on phantom and animal part

Abstract

Amaç: Çalışma, dokuda istenilen terapötik fizyolojik değişikliği yaratacak ve doku hasarı riskini önleyecek standardize, izlenebilir doz miktarlarının metroloji prensipleri ışığında araştırılmasını amaçlamaktadır.Gereç ve Yöntem: TÜBİTAK Ulusal Metroloji Enstitüsü Medikal Metroloji Laboratuvarı'nda gerçekleştirilen çalışmada, kas dokusunun akustik özelliklerini simüle eden bir kas fantomu oluşturuldu ve içine ısıl çiftler yerleştirildi. Fantoma 1 MHz frekansında farklı yoğunluk ve sürelerde ultrason uygulandı. Isıl çiftler tarafından ölçülen sıcaklık değişimleri kaydedildi. Her ölçüm üç kez tekrarlandı ve ortalaması alındı. Terapötik doz olarak belirlenen dozların hayvan dokuları üzerindeki etkileri araştırıldı.Bulgular: Terapötik etki oluşturmak için gereken sıcaklık aralığına 1 Watt/cm2 yoğunluğunda 14 dakikalık uygulamada, 1,5 Watt/cm2 yoğunluğunda 8 dakikalık uygulamada, 2 Watt/cm2 yoğunluğunda 7 dakikalık uygulamada ve 2,5 Watt/cm2 yoğunluğunda ise 4 dakikalık uygulamada ulaşılmıştır. Bu dozlar hayvan dokularında yanığa neden olmamıştırTartışma: Terapötik etkinin ortaya çıkabilmesi için tedavide kullanılan ultrason dozları tekrar gözden geçirilmelidir. İlerleyen çalışmalarda ölçümlerin çok katmanlı fantomlarda yapılması yararlı olacaktır.Anahtar Sözcükler: Terapötik ultrason, Kas fantomu, Doz, Metroloji.

Aim: The study aims to investigate the standardized, traceable dose amounts that will create the desired therapeutic physiological change in the tissue and prevent the risk of tissue damage in the light of metrology principlesMaterials and Methods: In the study carried out in TÜBİTAK National Metrology Institute Medical Metrology Laboratory, a muscle phantom simulating the acoustic properties of muscle tissue was formed and thermocouples were placed in it. Ultrasound at different intensities and durations at 1 MHz frequency was applied to the phantom. The temperature changes measured by the thermocouples were recorded. Each measurement was repeated three times and averaged. The effects of doses determined as therapeutic dose on animal tissues were investigated.Results: 14 minutes application at 1 W/cm2 density, 8 minutes application at 1.5 W/cm2 density, 7 minutes application at 2 W/cm2 density, and 4 minutes application at 2.5 W/cm2 density have been achieved for the temperature range needed to produce therapeutic effect. These doses did not cause any burns in animal tissues.Conclusions: In order to achieve the therapeutic effect, the ultrasound doses used in the procedure should be checked. Measurements in multi-layer phantoms would be useful in future research.Keywords: Therapeutic ultrasound, Muscle phantom, Dose, Metrology.