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OBJECTIVES: To evaluate transrectal ultrasound, amplitude Doppler ultrasound, conventional T2-weighted magnetic resonance imaging, spectroscopy and dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging in localizing and locally staging low-risk prostate cancer. INTRODUCTION: Prostate cancer has been diagnosed at earlier stages and the most accepted classification for low-risk prostate cancer is based on clinical stage T1c or T2a, Gleason score <6, and prostate-specific antigen (PSA) <10 ng/ml. METHODS: From 2005 to 2006, magnetic resonance imaging was performed in 42 patients, and transrectal ultrasound in 26 of these patients. Seven patients were excluded from the study. Mean patient age was 64.94 years and mean serum PSA was 6.05 ng/ml. The examinations were analyzed for tumor identification and location in prostate sextants, detection of extracapsular extension, and seminal vesicle invasion, using surgical pathology findings as the gold standard. RESULTS: Sixteen patients (45.7%) had pathologically proven organ-confined disease, 11 (31.4%) had positive surgical margin, 8 (28.9%) had extracapsular extension, and 3 (8.6%) presented with extracapsular extension and seminal vesicle invasion. Sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV)...

Os efeitos da estimulação ultra-sônica sobre a consolidação óssea têm sido demonstrados por trabalhos experimentais e clínicos. Este estudo teve por objetivo investigar a aplicação clínica do ultra-som pulsado de baixa intensidade como tratamento adjuvante de fraturas diafisárias em cães. Foram utilizados 16 cães de raças variadas, com faixa etária entre sete meses e seis anos, peso corpóreo entre 2,5 e 43kg, portadores de fraturas diafisárias fechadas recentes localizadas no rádio e ulna, fêmur ou tíbia e fíbula, estabilizadas por procedimentos de osteossíntese (fixação esquelética externa, pinos intramedulares ou a associação desses métodos). Os cães foram divididos em dois grupos: fraturas estabilizadas tratadas por ultra-som de baixa intensidade (grupo tratado, n=8); fraturas estabilizadas, não tratadas por estimulação ultra-sônica, (grupo controle, n=8). Os animais foram avaliados por exames clínicos e radiográficos nos períodos pré-operatório, pós-operatório imediato e a cada 30 dias posteriores aos procedimentos cirúrgicos. Realizou-se tratamento com ultra-som pulsado (sinal senoidal com freqüência de 1,5MHz, largura de pulso de 200µs e freqüência de repetição de 1kHz) de baixa intensidade (30mW cm-2)...

O ultra-som é uma das formas de tratamento terapêutico, não-invasivo, que pode auxiliar na regeneração nervosa periférica. Dentre todas estas técnicas não-invasivas de regeneração nervosa periférica, pouco se sabe sobre a influência do ultra-som na regeneração desse tecido. Para tanto foi realizado um trabalho experimental com o objetivo de avaliar o efeito da terapia do ultra-som pulsado de baixa intensidade após lesão por esmagamento do nervo ciático de rato. Foram utilizados 26 ratos Wistar machos, com massa corporal média de 289,61g divididos em 3 grupos: normal (N), lesado (L) e lesado+ultra-som (L+US). A aplicação do ultra-som pulsado (1 MHz, 40 mW/'CM POT.2', 8 minutos de duração) iniciou-se 1 dia pós-lesão e repetido por 4 semanas em dias alternados. A análise funcional do nervo ciático (análise de marcha em pista) foi avaliada semanalmente durante todo o período experimental. Para verificar a eficácia do ultra-som sobre a regeneração nervosa foram analisados índice funcional do ciático, morfologia do nervo ciático e morfologia e morfometria muscular dos músculos tibial anterior (TA) e sóleo (SOL). Concluiu-se que o tratamento com o ultra-som pulsado de baixa intensidade na regeneração nervosa periférica não obteve resultados significativos quando se comparou os grupos lesado e lesado+ultra-som...

O ultra-som de baixa intensidade é um recurso que vem sendo explorado em vários tipos de tecidos, inclusive a pele, porém os estudos buscam resultados em pele em reparação. Este estudo tem a finalidade de avaliar a eficáia do ultra-som de baixa intensidade no colágeno da pele sadia de ratos, visando analisar o comportamento das fibras de colágeno da derme, por meio da birrefringência e da análise histológica. Foi utilizado um aparelho de ultra-som de 30 mW/'CM POT.2' (SATA), modo pulsado, com frequência de 1,5 MHz, largura de pulso de 200 milisegundos. Os animais utilizados foram 15 ratos e divididos aleatoriamente em 3 grupos (5 animais cada): grupo Ultra-som (US), tratado com ultra-som; grupo Placebo (PL), submetido à irradiação simulada; e grupo Controle (C). A irradiação foi aplicada na pele do dorso dos animais durante 10 minutos, em 10 aplicações consecutivas com intervalo de 2 dias após a quinta aplicação. Amostras da pele dos animais foram submetidas à análise de birrefringência com microscopia de luz polarizada, através de medidas de retardo óptico (RO) e à análise histológica. As medidas de RO foram submetidas à análise estatística por meio do teste de variância Anova, com nível de significância de 5%...

O uso da ultrassonografia, para diagnóstico, como forma de exame complementar na área da Saúde é cotidiano e consagrado, principalmente no estudo e avaliação das doenças em tecidos moles. Com a consolidação e o desenvolvimento deste método, novos usos vem sendo descritos. Existem relatos científicos da possibilidade do uso do ultrassom para avaliação de lesões no interior do tecido ósseo. Frente a esta alternativa, o presente estudo avaliou o uso da ultrassonografia para exploração através de tecido ósseo, de diferentes espessuras, com a utilização de um modelo laboratorial em costelas bovinas, definindo a espessura óssea cortical que permite a passagem do ultrassom. Primeiramente realizamos um ensaio experimental para definir a melhor metodologia para o estudo. O modelo laboratorial usado era constituído por uma costela bovina, macerada, desgastada em diferentes espessuras. A amostra do estudo foi constituída em 180 leituras de ultrassom provenientes de 20 costelas bovinas maceradas; onde cada uma delas foi examinada em 9 áreas que se diferenciavam na espessura do remanescente ósseo; assim definidas 4,0mm, 3,0mm, 2,5mm, 2,0mm, 1,5mm, 1,0mm, 0,5mm, 0,2mm e sem desgaste. Para os exames de ultrassom foi utilizado o aparelho de ultrassom portátil Terason t3000 (Terason...

The objective of this study was to investigate the effects of ultrasound treatment and physical exercise on the velocity of bone consolidation and resistance to deformation. We performed osteotomy in the upper third of the right tibia of rats. Physical training consisted of swimming 1 h per day with a load of 5% b.w. for 30 days. Therapy with medium-intensity ultrasound was applied daily on the damaged area. Wistar rats were divided into the following groups: osteotomized sedentary animals with no ultrasound treatment (1.OSnUS), osteotomized trained animals with no ultrasound treatment (2.OTnUS), osteotomized sedentary animals with ultrasound treatment (3.OSwUS). and osteotomized trained animals with ultrasound treatment (4.OTwUS). The animals were sacrificed for the following analyses: muscle glycogen, serum alkaline phosphatase at the 5th, 10th, 20th, and 30th days, test of maximum resistance to flexion, rupture flexion and mean tibial rigidity at the 30th day. Muscle glycogen was increased at the 20th day: alkaline phosphatase was elevated at the 5th and 20th days in groups 3.OSwUS and 4.OTwUS. and decreased at the 10th day. Groups1.OSnUS and 2.OTnUS did not show significant variations. In the mechanical resistance tests, we noted that ultrasound therapy and the association of physical activity used in the present study showed significant differences in bone resistance and bone rigidity after 30 days of treatment. These facts suggest that ultrasound or physical activity...

No ultrassom diagnóstico faz-se uso de ondas acústicas de baixa intensidade para investigar os tecidos biológicos, sendo uma técnica não invasiva. Ondas ultrassônicas de maior intensidade podem alterar as características do tecido, e isto é de interesse para aplicações terapêuticas, nas quais a ocorrência de efeitos biológicos é, até certo ponto, desejável. Com relação à cardiologia, o uso do ultrassom diagnóstico é bem estabelecido, enquanto há um potencial inexplorado para aplicações terapêuticas. Soma-se a isso o fato de que os tratamentos disponíveis para as arritmias com estimulação elétrica são limitados por sérias complicações, incluindo infecção sistêmica, choques desnecessários, potencial para pró-arritmia, falha em estimular e, até mesmo, morte. O ultrassom pode se mostrar uma alternativa atraente à estimulação elétrica, porém há poucos estudos sobre a possibilidade de aplicação do ultrassom para o tratamento de arritmias. O objetivo deste estudo foi desenvolver transdutores ultrassônicos de potência e usá-los para investigar conjuntos de parâmetros acústicos capazes de interferir na atividade cardíaca, sem provocar danos teciduais, buscando possíveis aplicações terapêuticas do ultrassom em cardiologia. Os parâmetros acústicos variados foram frequência de ressonância...

Nos últimos anos, o uso do ultrassom em diagnóstico e terapia vem crescendo e novas técnicas vêm sendo aprimoradas e desenvolvidas para novos tipos de aplicações, como por exemplo, em tratamento alternativo de insuficiência cardíaca. O objetivo deste trabalho foi investigar efeitos biológicos (in vitro e in vivo) em decorrência de exposição do coração de ratos a ondas ultrassônicas (frequência central 1 MHz), a fim de identificar padrões de estimulação que possam ser deletérios ou que possam ser usados terapeuticamente para distúrbios do ritmo cardíaco. Nos experimentos in vitro 7 corações isolados perfundidos de ratas, foram estimulados por 30 s com bursts de intensidade variando entre 0,6 até 8,00 W. Foi observado efeito cronotrópico negativo (sem efeito inotrópico) mais consistente (15-20%) na frequência de estimulação de 3 Hz e intensidades entre 0,62 até 5,54 W, porém este efeito foi transitório e não dependeu do duty cycle utilizado. Observaram-se arritmias na presença do ultrassom, mas não houve variação significativa de temperatura. Nos experimentos in vivo foram utilizadas 20 ratas, os corações foram estimulados por 10 s com bursts de 2-3 MPa. Os experimentos in vivo foram divididos em 5 grupos cada um composto de 5 animais: 1) preliminar; 2) controle ultrassom; 3) ultrassom; 4) controle vagotomizado e 5) ultrassom vagotomizado. No grupo preliminar dos experimentos observou-se o efeito cronotrópico negativo do ultrassom (redução de ~7 % da frequência cardíaca basal logo após a aplicação do ultrassom)...

Background: The purpose of this study was to compare the accuracy of the new Sirius® Scheimpflug anterior segment examination device for measurement of central corneal thickness (CCT) and anterior chamber depth (ACD) with that of CCT measurements obtained by ultrasound pachymetry and ACD measurements obtained by ultrasound biometry, respectively. Methods: CCT and ACD was measured in 50 right eyes from 50 healthy subjects using a Sirius Scheimpflug camera, SP100 ultrasound pachymetry, and US800 ultrasound biometry. Results: CCT measured with the Sirius was 546 ± 39 μm and 541 ± 35 μm with SP100 ultrasound pachymetry (P = 0.003). The difference was statistically significant (mean difference 4.68 ± 10.5 μm; limits of agreement −15.8 to 25.20 μm). ACD measured with the Sirius was 2.96 ± 0.3 mm compared with 3.36 ± 0.29 mm using US800 ultrasound biometry (P , 0.001). The difference was statistically significant (mean difference -0.40 ± 0.16 mm; limits of agreement -0.72 to 0.07 mm). When the ACD values obtained using ultrasound biometry were corrected according to the values for CCT measured by ultrasound, the agreement increased significantly between both technologies for ACD measurements (mean difference 0.15 ± 0.16 mm; limits of agreement -0.16 to 0.45 mm). Conclusion: CCT and ACD measured by Sirius and ultrasound methods showing good agreement between repeated measurements obtained in the same subjects (repeatability) with either instrument. However...

Background: Over the last decade, the diffusion of ultrasound technology to nontraditional users has been rapid and far-reaching. Much research and effort has been focused on developing an ultrasound curriculum and training and practice guidelines for these users. The potential for this diagnostic tool is not limited to the developed world and in many respects ultrasound is adaptable to limited resource international settings. However, needs-based curriculum development, training guidelines, impact on resource utilization, and sustainability are not well studied in the developing world setting. Aims: We review one method of introducing applicable curriculum, training local providers, and sustaining a comprehensive ultrasound program. Methods: Two rural Rwandan hospitals affiliated with a US nongovernmental organization participated in a pilot ultrasound training program. Prior to introduction of ultrasound, local physicians completed a survey to determine the perceived importance of various ultrasound scan types. Hospital records were also reviewed to determine disease and presenting complaint prevalence as part of an initial needs assessment and to define our curriculum. We hypothesized certain studies would be more utilized and have a greater impact given available treatment resources. Results: We review here the choice of curriculum...

Background: Prostate volume can affect whether patients qualify for brachytherapy (desired size ≥20 mL and ≤60 mL) and/or active surveillance (desired PSA density ≤0.15 for very low risk disease). This study examines variability in prostate volume measurements depending on imaging modality used (ultrasound versus MRI) and volume calculation technique (contouring versus ellipsoid) and quantifies the impact of this variability on treatment recommendations for men with favorable-risk prostate cancer. Methods: We examined 70 patients who presented consecutively for consideration of brachytherapy for favorable-risk prostate cancer who had volume estimates by three methods: contoured axial ultrasound slices, ultrasound ellipsoid (height × width × length × 0.523) calculation, and endorectal coil MRI (erMRI) ellipsoid calculation. Results: Average gland size by the contoured ultrasound, ellipsoid ultrasound, and erMRI methods were 33.99, 37.16, and 39.62 mLs, respectively. All pairwise comparisons between methods were statistically significant (all p < 0.015). Of the 66 patients who volumetrically qualified for brachytherapy on ellipsoid ultrasound measures, 22 (33.33%) did not qualify on ellipsoid erMRI or contoured ultrasound measures. 38 patients (54.28%) had PSA density ≤0.15 ng/dl as calculated using ellipsoid ultrasound volumes...

Background: Chinese women tend to have small and dense breasts and ultrasound is a common method for breast cancer screening in China. However, its efficacy and cost comparing with mammography has not been evaluated in randomised trials. Methods: At 14 breast centres across China during 2008–2010, 13 339 high-risk women aged 30–65 years were randomised to be screened by mammography alone, ultrasound alone, or by both methods at enrolment and 1-year follow-up. Results: A total of 12 519 and 8692 women underwent the initial and second screenings, respectively. Among the 30 cancers (of which 15 were stage 0/I) detected, 5 (0.72/1000) were in the mammography group, 11 (1.51/1000) in the ultrasound group, and 14 (2.02/1000) in the combined group (P=0.12). In the combined group, ultrasound detected all the 14 cancers, whereas mammography detected 8, making ultrasound more sensitive (100 vs 57.1%, P=0.04) with a better diagnostic accuracy (0.999 vs 0.766, P=0.01). There was no difference between mammography and ultrasound in specificity (100 vs 99.9%, P=0.51) and positive predictive value (72.7 vs 70.0% P=0.87). To detect one cancer, the costs of ultrasound, mammography, and combined modality were $7876, $45 253, and $21 599, respectively. Conclusions: Ultrasound is superior to mammography for breast cancer screening in high-risk Chinese women.

Ultrasound elevation beamwidth is the out of plane thickness causing image artefacts normally appearing around anechoic areas in the medium. These artefacts could also cause uncertainties in localizing objects (such as a surgical needle) in the ultrasound image slices. This thesis studies the clinical significance of elevation beamwidth artefacts in needle insertion procedures. A new measurement device was constructed to measure the transrectal ultrasound elevation beamwidth. The beam profiles of various lateral and axial distances to the transducer were generated. It is shown that the ultrasound elevation beamwidth converges to a point within its focal zone close to the transducer. This means that the transrectal ultrasound images have the best resolution within the focal zone of the ultrasound close to the transducer. It is also shown that the ultrasound device settings have a considerable impact on the amount of beamwidth artefacts. Needle tip localization error was examined for a curvilinear transrectal ultrasound transducer. Beveled prostate brachytherapy needles were inserted through all holes of a grid template orthogonal to the axial beam axis. The effects of device imaging parameters were also investigated on the amount of localization error. Based on the developed results...

Purpose: Ultrasound is prevalent in image-guided therapy as a safe, inexpensive, and widely available imaging modality. However, extensive training in interpreting ultrasound images is essential for successful procedures. An open-source ultrasound image simulator was developed to facilitate the training of ultrasound-guided spinal intervention procedures, thereby eliminating the need for an ultrasound machine from the phantom-based training environment. Methods: Anatomical structures and surgical tools are converted to surface meshes for data compression. Anatomical data is converted from segmented volumetric images, while the geometry of surgical tools is available as a surface mesh. The pose of the objects are either constants or live measurements from a pose tracking device. Intersection points between the surface models and the ultrasound scan lines are determined with a binary space partitioning tree. The scan lines are divided into segments and filled with grey values determined by an intensity calculation accounting for material properties, reflection, and attenuation parameters defined in a configuration file. The scan lines are then converted to a regular brightness-mode ultrasound image. Results: The simulator was tested in a tracked ultrasound imaging system...

Ultrasound is a favorable tool for intra-operative surgical guidance due to its fast imaging speed and non-invasive nature. However, deformations of the anatomy caused by breathing, heartbeat, and movement of the patient make it difficult to track the location of anatomical landmarks during intra-operative ultrasound-guided interventions. While elastic registration can be used to compensate for image misalignment, its adaptation for clinical use has only been gradual due to the lack of standardized guidelines to quantify the performance of different registration techniques. Evaluation of elastic registration algorithms is a difficult task since the point to point correspondence between images is usually unknown. This poses a major challenge in the validation of non-rigid registration techniques for performance comparisons. Current validation guidelines for non-rigid registration algorithms exist for the comparison of techniques for magnetic resonance images of the brain. These frameworks provide users with standardized brain datasets and performance measures based on brain region alignment, intensity differences between images, and inverse consistency of transformations. These metrics may not all be suitable for ultrasound registration algorithms due to the different properties of the imaging modalities. Furthermore...

O diagnóstico médico por ultra-som vem sendo amplamente difundido, tornando se referência em muitos exames clínicos. Por meio das imagens por ultra-som é possível representar a anatomia de tecidos e órgãos de forma não-invasiva, em "tempo real" e sem a utilização de radiação ionizante. A construção de equipamentos de geração de imagens por ultra-som exige um conjunto confiável de circuitos e componentes eletrônicos, de forma a excitar os transdutores ultra-sônicos e também receber os sinais refletidos de forma rápida e robusta. Entretanto, há também a necessidade da utilização de softwares capazes de processar os sinais ultra-sônicos e gerar as imagens de maneira eficiente. Esse trabalho teve como objetivo primário o desenvolvimento de um software código aberto para formação de imagens por ultra-som, empregando técnicas de formação de imagem por ultra-som em "tempo real". O feixe acústico produzido pelos transdutores matriciais do tipo array pode ser defletido e/ou focalizado pela ativação eletrônica dos elementos do transdutor. Dessa forma, como objetivo secundário, foram desenvolvidos circuitos digitais que geram os estímulos com as seqüências de ativação dos elementos transdutores, para que o feixe acústico seja defletido ou focalizado em uma dada distância ou ângulo a partir da face do transdutor matricial. Os circuitos digitais foram criados utilizando FPGA's. O software de geração de imagens bidimensionais por ultra-som...

Introduction: Pelvic varicose veins, one of the main causes of chronic pelvic pain and dyspareunia, are an important source of reflux for lower limb varicose veins, especially in recurrent cases. Color Doppler ultrasound of the lower limbs and transvaginal ultrasound are the noninvasive diagnostic methods most commonly used to assess pelvic venous insufficiency, whereas phlebography is still considered as the gold standard. Objectives: To determine the prevalence of lower limb varicose veins originating from the pelvis in a group of female patients and to determine the agreement between results obtained via color Doppler ultrasound of the lower limbs, transvaginal ultrasound, and phlebography. Methods: The sample comprised female patients referred to a vascular laboratory for lower limb screening. Patients diagnosed with deep venous thrombosis were excluded. Data analysis included kappa coefficient of agreement, McNemar's test, sensitivity and specificity values. Results: Of a total of 1,020 patients, 124 (12.2%) had findings compatible with reflux of pelvic origin. Among these patients, 51 (41.2%) were recurrent cases. A total of 249 were submitted to transvaginal ultrasound. There was significant agreement between lower limb ultrasonographic findings and transvaginal findings. Phlebography was performed in 54 patients. The comparison between transvaginal ultrasound and phlebography was associated with a 96.2% sensitivity and 100% specificity. Conclusions: The authors draw attention to the relatively high prevalence of lower limb varicose veins originating from the pelvis...

Técnicas de extração supercrítica (supercritical fluid extraction - SFE) vêm sendo empregadas como alternativa aos processos convencionais de extração e fracionamento de compostos bioativos. Dentre os solventes mais utilizados na SFE, o dióxido de carbono tem sido o mais empregado por apresentar vantagens como baixa toxicidade (solvente GRAS), baixa inflamabilidade e ser inerte. Geralmente a SFE tem sua capacidade extrativa alterada com a utilização de técnicas em conjunto, como aplicação de ondas ultrassônicas. As ondas ultrassônicas são capazes de gerar bolhas cavitacionais que podem provocar a ruptura da parede celular da matriz vegetal, facilitando o contato soluto/solvente, aumentando o rendimento da extração. Este trabalho teve como objetivo a obtenção de extratos ricos em compostos bioativos a partir de pimenta dedo de moça (Capsicum baccatum L. var. pendulum) por SFE sem e com ultrassom, por soxhlet com metanol, etanol, acetato de etila e hexano e por extrações a baixa pressão com ultrassom em metanol e etanol. Nas SFEs a pressão variou de 15 a 25 MPa, a potência de 200 a 600 W e o tempo de ultrassom de 40 a 80 min. Nas extrações a baixa pressão a temperatura foi de 40 a 60 °C, a potência de 200 a 600 W e o tempo de ultrassom de 20 min para metanol e 60 min para etanol. A vazão mássica de CO2 foi fixada em 1...

The intensities associated with the propagation of diagnostic and therapeutic ultrasound pulses are large enough to require a nonlinear description. As a nonlinear wave propagates it distorts, creating harmonics and eventually acoustic shocks. Harmonics can be used to generate images with improved spatial resolution and less clutter. The energy from nonlinear waves is deposited in a different way than in the linear case which modifies predictions for in situ acoustic exposure. Tissue heating and radiation force depend on this intensity. High intensity shock waves are essential for stone communition with lithotripsy because it depends on the shear gradients caused by the pressure differentials and on the peak negative pressures for cavitation. The work presented in this dissertation investigates numerical simulations that solve nonlinear ultrasonic wave propagation in both the strongly nonlinear regime, where shocks develop, and the weakly nonlinear regime, where the acoustic attenuation prevents the formation of pressure discontinuities. The Rankine-Hugoniot relation for shock wave propagation describes the shock speed of a nonlinear wave. This dissertation investigates time domain numerical methods that solve the nonlinear parabolic wave equation...