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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Park,&#x20;Tae&#x20;Young</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Koh,&#x20;Heekyung</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;Wonhye</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Park,&#x20;So&#x20;Hee</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Chang,&#x20;Won&#x20;Seok</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Hyungmin</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-12T06:32:54Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-12T06:32:54Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2023-11-10</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2023-11</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="issn">1053-8119</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;79772</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Transcranial&#x20;focused&#x20;ultrasound&#x20;(tFUS),&#x20;in&#x20;which&#x20;acoustic&#x20;energy&#x20;is&#x20;focused&#x20;on&#x20;a&#x20;small&#x20;region&#x20;in&#x20;the&#x20;brain&#x20;through&#x20;the&#x20;skull,&#x20;is&#x20;a&#x20;non-invasive&#x20;therapeutic&#x20;method&#x20;with&#x20;high&#x20;spatial&#x20;resolution&#x20;and&#x20;depth&#x20;penetration.&#x20;Image-guided&#x20;navigation&#x20;has&#x20;been&#x20;widely&#x20;utilized&#x20;to&#x20;visualize&#x20;the&#x20;location&#x20;of&#x20;acoustic&#x20;focus&#x20;in&#x20;the&#x20;cranial&#x20;cavity.&#x20;However,&#x20;this&#x20;system&#x20;is&#x20;often&#x20;inaccurate&#x20;because&#x20;of&#x20;the&#x20;significant&#x20;aberrations&#x20;caused&#x20;by&#x20;the&#x20;skull.&#x20;Therefore,&#x20;acoustic&#x20;simulations&#x20;using&#x20;a&#x20;numerical&#x20;solver&#x20;have&#x20;been&#x20;widely&#x20;adopted&#x20;to&#x20;compensate&#x20;for&#x20;this&#x20;inaccuracy.&#x20;Although&#x20;the&#x20;simulation&#x20;can&#x20;predict&#x20;the&#x20;intracranial&#x20;acoustic&#x20;pressure&#x20;field,&#x20;real-time&#x20;application&#x20;during&#x20;tFUS&#x20;treatment&#x20;is&#x20;almost&#x20;impossible&#x20;due&#x20;to&#x20;the&#x20;high&#x20;computational&#x20;cost.&#x20;In&#x20;this&#x20;study,&#x20;we&#x20;propose&#x20;a&#x20;neural&#x20;network-based&#x20;real-time&#x20;acoustic&#x20;simulation&#x20;framework&#x20;and&#x20;test&#x20;its&#x20;feasibility&#x20;by&#x20;implementing&#x20;a&#x20;simulation-guided&#x20;navigation&#x20;(SGN)&#x20;system.&#x20;Real-time&#x20;acoustic&#x20;simulation&#x20;is&#x20;performed&#x20;using&#x20;a&#x20;3D&#x20;conditional&#x20;generative&#x20;adversarial&#x20;network&#x20;(3D-cGAN)&#x20;model&#x20;featuring&#x20;residual&#x20;blocks&#x20;and&#x20;multiple&#x20;loss&#x20;functions.&#x20;This&#x20;network&#x20;was&#x20;trained&#x20;by&#x20;the&#x20;conventional&#x20;numerical&#x20;acoustic&#x20;simulation&#x20;program&#x20;(i.e.,&#x20;k-Wave).&#x20;The&#x20;SGN&#x20;system&#x20;is&#x20;then&#x20;implemented&#x20;by&#x20;integrating&#x20;real-time&#x20;acoustic&#x20;simulation&#x20;with&#x20;a&#x20;conventional&#x20;image-guided&#x20;navigation&#x20;system.&#x20;The&#x20;proposed&#x20;system&#x20;can&#x20;provide&#x20;simulation&#x20;results&#x20;with&#x20;a&#x20;frame&#x20;rate&#x20;of&#x20;5&#x20;Hz&#x20;(i.e.,&#x20;about&#x20;0.2&#x20;s),&#x20;including&#x20;all&#x20;processing&#x20;times.&#x20;In&#x20;numerical&#x20;validation&#x20;(3D-cGAN&#x20;vs.&#x20;k-Wave),&#x20;the&#x20;average&#x20;peak&#x20;intracranial&#x20;pressure&#x20;error&#x20;was&#x20;6.8&#x20;±&#x20;5.5%,&#x20;and&#x20;the&#x20;average&#x20;acoustic&#x20;focus&#x20;position&#x20;error&#x20;was&#x20;5.3&#x20;±&#x20;7.7&#x20;mm.&#x20;In&#x20;experimental&#x20;validation&#x20;using&#x20;a&#x20;skull&#x20;phantom&#x20;(3D-cGAN&#x20;vs.&#x20;actual&#x20;measurement),&#x20;the&#x20;average&#x20;peak&#x20;intracranial&#x20;pressure&#x20;error&#x20;was&#x20;4.5%,&#x20;and&#x20;the&#x20;average&#x20;acoustic&#x20;focus&#x20;position&#x20;error&#x20;was&#x20;6.6&#x20;mm.&#x20;These&#x20;results&#x20;demonstrate&#x20;that&#x20;the&#x20;SGN&#x20;system&#x20;can&#x20;predict&#x20;the&#x20;intracranial&#x20;acoustic&#x20;field&#x20;according&#x20;to&#x20;transducer&#x20;placement&#x20;in&#x20;real-time.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">Academic&#x20;Press</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">Real-time&#x20;acoustic&#x20;simulation&#x20;framework&#x20;for&#x20;tFUS:&#x20;A&#x20;feasibility&#x20;study&#x20;using&#x20;navigation&#x20;system</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1016&#x2F;j.neuroimage.2023.120411</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">NeuroImage,&#x20;v.282</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">NeuroImage</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="volume">282</dcvalue>
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