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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Park,&#x20;Tae&#x20;Young</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Pahk,&#x20;Ki&#x20;Joo</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Hyungmin</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-19T19:03:14Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-19T19:03:14Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2021-09-05</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2019-10</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;119504</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Background&#x20;and&#x20;Objective:&#x20;Transcranial&#x20;focused&#x20;ultrasound&#x20;(tFUS)&#x20;is&#x20;a&#x20;promising&#x20;neuromodulation&#x20;technique&#x20;because&#x20;of&#x20;its&#x20;non-invasiveness&#x20;and&#x20;high&#x20;spatial&#x20;resolution&#x20;(within&#x20;millimeter&#x20;scale).&#x20;However,&#x20;the&#x20;presence&#x20;of&#x20;the&#x20;skull&#x20;can&#x20;lead&#x20;to&#x20;disrupting&#x20;and&#x20;shifting&#x20;the&#x20;acoustic&#x20;focus&#x20;in&#x20;the&#x20;brain.&#x20;In&#x20;this&#x20;study,&#x20;we&#x20;propose&#x20;a&#x20;computationally&#x20;efficient&#x20;way&#x20;to&#x20;determine&#x20;the&#x20;optimal&#x20;position&#x20;of&#x20;a&#x20;single-element&#x20;focused&#x20;ultrasound&#x20;transducer&#x20;which&#x20;can&#x20;effectively&#x20;deliver&#x20;acoustic&#x20;energy&#x20;to&#x20;the&#x20;brain&#x20;target.&#x20;We&#x20;hypothesized&#x20;that&#x20;the&#x20;placement&#x20;of&#x20;a&#x20;single&#x20;element&#x20;transducer&#x20;with&#x20;the&#x20;lowest&#x20;average&#x20;reflection&#x20;coefficient&#x20;would&#x20;be&#x20;the&#x20;optimal&#x20;position.&#x20;Methods:&#x20;The&#x20;reflection&#x20;coefficient&#x20;is&#x20;defined&#x20;by&#x20;the&#x20;ratio&#x20;of&#x20;the&#x20;amplitude&#x20;of&#x20;the&#x20;reflected&#x20;wave&#x20;to&#x20;the&#x20;incident&#x20;wave.&#x20;To&#x20;calculate&#x20;the&#x20;reflection&#x20;coefficient,&#x20;we&#x20;assumed&#x20;ultrasound&#x20;waves&#x20;as&#x20;straight&#x20;lines&#x20;(beam&#x20;lines).&#x20;At&#x20;each&#x20;beam&#x20;line,&#x20;the&#x20;reflection&#x20;coefficient&#x20;was&#x20;calculated&#x20;from&#x20;the&#x20;incidence&#x20;angle&#x20;at&#x20;the&#x20;skull&#x20;interface&#x20;(outer&#x2F;inner&#x20;skull&#x20;surfaces).&#x20;The&#x20;average&#x20;reflection&#x20;coefficient&#x20;(ARC)&#x20;was&#x20;calculated&#x20;at&#x20;each&#x20;possible&#x20;placement&#x20;of&#x20;the&#x20;transducer&#x20;using&#x20;a&#x20;custom-built&#x20;software.&#x20;For&#x20;comparison&#x20;purposes,&#x20;acoustic&#x20;simulations&#x20;(k-Wave&#x20;MATLAB&#x20;toolbox)&#x20;which&#x20;numerically&#x20;solved&#x20;the&#x20;linear&#x20;wave&#x20;equation&#x20;were&#x20;performed&#x20;with&#x20;the&#x20;same&#x20;transducer&#x20;positions&#x20;used&#x20;in&#x20;the&#x20;ARC&#x20;calculation.&#x20;In&#x20;addition,&#x20;the&#x20;experimental&#x20;validation&#x20;of&#x20;our&#x20;proposed&#x20;method&#x20;was&#x20;also&#x20;performed&#x20;by&#x20;measuring&#x20;acoustic&#x20;wave&#x20;propagation&#x20;through&#x20;the&#x20;calvaria&#x20;skull&#x20;phantom&#x20;in&#x20;water.&#x20;The&#x20;accuracy&#x20;of&#x20;our&#x20;method&#x20;was&#x20;defined&#x20;as&#x20;the&#x20;distance&#x20;between&#x20;the&#x20;two&#x20;optimal&#x20;transducer&#x20;placements&#x20;which&#x20;were&#x20;determined&#x20;from&#x20;the&#x20;acoustic&#x20;simulations&#x20;and&#x20;from&#x20;the&#x20;ARC&#x20;method.&#x20;Result:&#x20;Simulated&#x20;acoustic&#x20;pressure&#x20;distribution&#x20;corresponding&#x20;to&#x20;each&#x20;ARC&#x20;showed&#x20;an&#x20;inverse&#x20;relationship&#x20;with&#x20;peak&#x20;acoustic&#x20;pressures&#x20;produced&#x20;in&#x20;the&#x20;brain.&#x20;In&#x20;comparison&#x20;to&#x20;the&#x20;acoustic&#x20;simulations,&#x20;the&#x20;accuracy&#x20;of&#x20;our&#x20;method&#x20;was&#x20;5.07&#x20;+&#x2F;-&#x20;4.27&#x20;mm&#x20;when&#x20;targeting&#x20;the&#x20;cortical&#x20;region&#x20;in&#x20;the&#x20;brain.&#x20;The&#x20;computing&#x20;time&#x20;of&#x20;ARC&#x20;calculations&#x20;were&#x20;0.08%&#x20;of&#x20;the&#x20;time&#x20;required&#x20;for&#x20;acoustic&#x20;pressure&#x20;simulations.&#x20;Conclusion:&#x20;We&#x20;calculated&#x20;the&#x20;ARC&#x20;to&#x20;find&#x20;the&#x20;optimal&#x20;position&#x20;of&#x20;the&#x20;tFUS&#x20;transducer&#x20;used&#x20;in&#x20;the&#x20;present&#x20;study.&#x20;The&#x20;optimal&#x20;placement&#x20;of&#x20;the&#x20;transducer&#x20;was&#x20;found&#x20;when&#x20;the&#x20;ARC&#x20;was&#x20;the&#x20;lowest.&#x20;Our&#x20;numerical&#x20;and&#x20;experimental&#x20;results&#x20;showed&#x20;that&#x20;the&#x20;proposed&#x20;ARC&#x20;method&#x20;can&#x20;effectively&#x20;be&#x20;used&#x20;to&#x20;find&#x20;the&#x20;optimal&#x20;position&#x20;of&#x20;a&#x20;single-element&#x20;tFUS&#x20;transducer&#x20;for&#x20;targeting&#x20;the&#x20;cortex&#x20;region&#x20;of&#x20;the&#x20;brain&#x20;in&#x20;a&#x20;computationally&#x20;inexpensive&#x20;way.&#x20;(C)&#x20;2019&#x20;Elsevier&#x20;B.V.&#x20;All&#x20;rights&#x20;reserved.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
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<dcvalue element="title" qualifier="none">Method&#x20;to&#x20;optimize&#x20;the&#x20;placement&#x20;of&#x20;a&#x20;single-element&#x20;transducer&#x20;for&#x20;transcranial&#x20;focused&#x20;ultrasound</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1016&#x2F;j.cmpb.2019.104982</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">COMPUTER&#x20;METHODS&#x20;AND&#x20;PROGRAMS&#x20;IN&#x20;BIOMEDICINE,&#x20;v.179</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">COMPUTER&#x20;METHODS&#x20;AND&#x20;PROGRAMS&#x20;IN&#x20;BIOMEDICINE</dcvalue>
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