مادة وهمية مستقرة للتصوير البصري والصوتي
Summary
يصف هذا البروتوكول تصنيع مادة وهمية مستقرة وذات صلة بيولوجية لتطبيقات التصوير الطبي الحيوي البصري والصوتي ، وتتميز بخصائص صوتية وبصرية قابلة للضبط بشكل مستقل.
Abstract
يعد إنشاء مواد وهمية بيوفوتونية تحاكي الأنسجة وتوفر استقرارا طويل الأجل أمرا ضروريا لتمكين مقارنة أجهزة التصوير الطبي الحيوي عبر البائعين والمؤسسات ، ودعم تطوير المعايير المعترف بها دوليا ، والمساعدة في الترجمة السريرية للتقنيات الجديدة. هنا ، يتم تقديم عملية تصنيع ينتج عنها مادة بوليمر مشترك مستقرة ومنخفضة التكلفة تحاكي الأنسجة لاستخدامها في جهود التقييس الصوتية الضوئية والبصرية والموجات فوق الصوتية.
تتكون المادة الأساسية من زيت معدني وبوليمر مشترك بأرقام محددة لخدمة الملخص الكيميائي (CAS). ينتج البروتوكول المقدم هنا مادة تمثيلية بسرعة صوت c(f) = 1,481 ± 0.4 m·s-1 عند 5 MHz (يتوافق مع سرعة صوت الماء عند 20 درجة مئوية) ، التوهين الصوتي α (f) = 6.1 ± 0.06 ديسيبل · سم –1 عند 5 ميجاهرتز ، الامتصاص البصري μa (λ) = 0.05 ± 0.005 مم -1 عند 800 نانومتر ، والتشتت البصري μs‘(λ) = 1 ± 0.1 mm-1 عند 800 نانومتر. تسمح المادة بالضبط المستقل للخصائص الصوتية والبصرية عن طريق تغيير تركيز البوليمر أو تشتت الضوء (ثاني أكسيد التيتانيوم) وعوامل الامتصاص (صبغة قابلة للذوبان في الزيت). يتم عرض تصنيع تصميمات وهمية مختلفة ويتم تأكيد تجانس كائنات الاختبار الناتجة باستخدام التصوير الصوتي الضوئي.
نظرا لسهولة عملية التصنيع القابلة للتكرار والمتانة ، فضلا عن خصائصها ذات الصلة بيولوجيا ، فإن وصفة المواد واعدة للغاية في مبادرات التقييس الصوتية البصرية متعددة الوسائط.
Introduction
يعد تحديد دقة ودقة المؤشرات الحيوية للتصوير البصري الجديد من خلال التحقق الفني 1,2 أمرا بالغ الأهمية لضمان تنفيذها بنجاح في الممارسة السريرية. ولتحقيق ذلك، كثيرا ما تستخدم دراسات التحقق التقني أشباحا مادية متينة، مما يسهل تقييم الأداء بين الأجهزة ومراقبة الجودة الروتينية. للاستخدام الواسع النطاق للمواد الوهمية في البحث والترجمة السريرية ، يلزم وجود بروتوكول تصنيع بسيط وقابل للتكرار بدرجة كبيرة. يجب أن تشتمل المادة الوهمية البيوفوتونية المثالية على الخصائص التالية3: (1) خصائص قابلة للضبط بشكل مستقل ضمن النطاقات ذات الصلة بيولوجيا. (2) المتانة الميكانيكية. (3) الاستقرار على المدى الطويل؛ (4) المرونة في الهندسة والهندسة المعمارية ؛ (5) التعامل الآمن. (6) المكونات المتاحة على نطاق واسع والتي يمكن شراؤها من الموردين العلميين القياسيين ؛ و (7) منخفضة التكلفة. في الوقت الحاضر ، تفتقر التطبيقات البيوفوتونية إلى بروتوكول موحد لمادة وهمية مقبولة على نطاق واسع تفي بالمتطلبات المحددة وتتضمن أيضا خصائص صوتية قابلة للضبط للتطبيقات الهجينة ، مثل التصوير الصوتي الضوئي (PAI).
تشمل المواد الوهمية ذات الصلة بيولوجيا المستهدفة للتطبيقات البصرية والصوتية مجتمعة الهلاميات المائية4،5 ، وكحول البولي فينيل (PVA) 6،7،8،9 ، وبلاستيسول كلوريد البولي فينيل (PVCP) 10،11،12،13،14،15،16. ومع ذلك ، تتميز هذه المواد ببعض القيود التي تقيد تطبيقها كمادة وهمية مستقرة. الهلاميات المائية ، على سبيل المثال ، عرضة للجفاف والأضرار الميكانيكية ونمو البكتيريا ، مما يحد من مدة صلاحيتها17،18،19. يمكن أن تؤدي إضافة المواد الكيميائية إلى زيادة طول العمر ، لكن المواد الحافظة الشائعة ، مثل الفورمالديهايد20 أو كلوريد البنزالكونيوم21 ، خطرة وتتطلب تدابير تحذيرية أثناء المناولة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تنتشر الأهداف التي تحتوي على أصباغ قابلة للذوبان في الماء داخل المادة الأساسية إذا لم تكن مغلفة. تتميز كبسولات التبريد PVA بطول عمر أعلى ومتانة هيكلية ، لكن عملية تحضيرها تتضمن دورات تجميد ذوبان طويلة22. هذا يمكن أن يحد من قابلية الضبط المستقلة للمعلمات الصوتية والبصرية23 و – إذا كانت متنوعة قليلا – يمكن أن تؤدي إلى عدم التجانس6 ، وبالتالي المساس بالتكاثر. علاوة على ذلك ، لوحظ انتشار الأصباغ من الادراج بعد 1 سنة13. لدى PVCP عملية تصنيع معقدة تتضمن درجات حرارة عالية تصل إلى 180-220 درجة مئوية13،14،24،25. يعاني PVCP أيضا من نقص في سلسلة التوريد مع الموردين العلميين26 ويمكن أن يحتوي على الملدنات القائمة على الفثالات ، والتي قد تسبب ضررا تناسليا ونمائيا27 ، مما يجعلها مواد خاضعة للرقابة في بعض البلدان.
تركيبات البوليمر المشترك في الزيت ، مثل شمع الجل28،29،30،31 أو الخلطات القائمة على اللدائن اللدائن الحرارية 32،33،34،35،36 ، تظهر ثباتا طوليا جيدا وتتميز بخصائص صوتية وبصرية تشبه الأنسجة 31،35،36،37، وبالتالي لديه إمكانات عالية كمرشح وهمي دائم في التطبيقات متعددة الوسائط. بالإضافة إلى ذلك ، هذه الفئة من المواد فعالة من حيث التكلفة ، وغير ممتصة للماء ، وغير سامة ، وخاملة بيولوجيا35,38. يمكن ضبط سرعة الصوت c (f) ومعامل التوهين الصوتي α (f) في نطاق ذي صلة بيولوجيا (الجدول 1) عن طريق اختلاف تركيز البوليمر33،35،39 ، في حين أن معاملات الامتصاص البصري μa (λ) وانخفاض التشتت μs ‘(λ) يمكن أن تختلف بشكل أساسي عن طريق إضافة أصباغ قابلة للذوبان في الزيت أو ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) 39 ، على التوالي.
هنا ، يتم تقديم بروتوكول بسيط وسهل المتابعة لإنشاء أشباح متينة من البوليمر المشترك في الزيت مناسبة للاستخدام في معايرة الأجهزة البصرية أو الموجات فوق الصوتية أو الصوتية. حددت جميع المكونات أرقام خدمة الملخص الكيميائي (CAS) وهي متاحة بسهولة من الموردين العلميين القياسيين. يتم تسليط الضوء على الصعوبات المحتملة في إجراء التصنيع ويتم عرض طرق التغلب عليها. بينما يسمح البروتوكول بتصنيع مواد ذات مجموعة من الخصائص الصوتية والبصرية ، فإن البروتوكول المقدم ينتج مادة بسرعة صوت ~ 1481 م · ث -1 ، تتماشى مع سرعة صوت الماء في درجة حرارة الغرفة (20 درجة مئوية) 40. تم اختيار هذه القيمة كمعيار محايد لتمثيل مجموعة واسعة من خصائص الأنسجة الموجودة (الجدول 1) ، مما يسمح بإنشاء نقطة مرجعية متسقة وموثوقة للمقارنة. من خلال توفير هذا البروتوكول المفصل ، نهدف إلى توسيع نطاق استيعاب وتصنيع استنساخ هذا النوع الواعد من المواد الوهمية ، وبالتالي تسهيل دراسات التحقق من صحة البيوفوتونية والصوتية والضوئية ودعم مراقبة الجودة الروتينية في تطبيقات التصوير قبل السريرية والسريرية.
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا ، يتم تقديم بروتوكول يهدف إلى توفير وصفة متعددة الاستخدامات لمادة مستقرة وذات صلة بيولوجية يمكن استخدامها لإنشاء أشباح لقياسات المعايرة والتوحيد القياسي عبر تطبيقات التصوير الطبي الحيوي الصوتي والبصري متعدد الوسائط. وقد ثبت سابقا أن المادة مستقرة بمرور الوقت39 ، ولديها قابلية عالية للتكاثر من دفعة إلى أخرى ، وآمنة للاستخدام ، وتتكون من مكونات متاحة بسهولة وفعالة من حيث التكلفة من الموردين العلميين القياسيين. يتم ضبط خصائص المواد بشكل مستقل عبر الأنظمة الصوتية والبصرية ذات الصلة. علاوة على ذلك ، فهي قوية ميكانيكيا وغير قابلة للذوبان في الماء ، وبالتالي تتحمل المعالجة الخشنة ، وهي خاملة لعوامل التوصيل القائمة على الماء المستخدمة في الأبحاث بالموجات فوق الصوتية / الصوتية. تم تسليط الضوء على أنه يمكن إنشاء تصميمات وهمية مختلفة بأنواع مختلفة من الشوائب ، تتكون من نفس أنواع المواد أو من أنواع مختلفة. بالنظر إلى هذه الخصائص ، تفي المادة بالمعايير الرئيسية المذكورة أعلاه للحصول على شبح بيوفوتوني مثالي وتظهر مزايا رئيسية مقارنة بالمواد الأخرى الموجودة التي تحاكي الأنسجة3. من خلال تفصيل عملية التصنيع الدقيقة ، نأمل في تقليل الاختلافات الناشئة عن إجراء التصنيع ، وبالتالي تحسين استخدامه لمعايرة أداء أنظمة التصوير والتحقق من صحته وتتبعه.
تم تحديد خطوتين رئيسيتين باعتبارهما حاسمتين لعملية التصنيع. أولا ، يجب خلط المكونات جيدا وتسخينها بشكل موحد لإنشاء مادة متجانسة. يضمن استخدام جهاز صوتي ومحرك مغناطيسي للخلط وحمام زيت للتدفئة التوزيع المتساوي لمكونات المواد داخل المصفوفة الأساسية. يجب الحرص على ألا يصل حمام الزيت إلى درجات حرارة عالية جدا (>180 درجة مئوية) ، لأن هذا سيؤدي إلى أكسدة مكونات المادة ، مما يؤدي إلى تغير اللون المصفر. يمكن أن يدعم التقليب اليدوي عملية الخلط ويعوض التسخين غير الكافي من واجهة المواد والهواء. قد يلزم تمديد وقت الصوتنة والخلط عند استخدام تركيز أعلى من TiO2 و / أو البوليمرات لضمان تكوين متجانس للمادة. ثانيا ، يجب إزالة فقاعات الهواء لمنع تكوين عدم التجانس داخل المصفوفة الأساسية. بينما يمكن تحقيق ذلك باستخدام مضخة تفريغ أو فرن ، يجب أيضا ممارسة السكب الدقيق من ارتفاع منخفض لتقليل حبس الهواء داخل المادة.
تتمثل إحدى المزايا المهمة للمادة في خصائصها البلاستيكية الحرارية (المشتقة من بوليمر SEBS) ، مما يسمح بإعادة تسخينها وإعادة تشكيلها دون أي تأثير كبير على خصائصها الصوتية والبصرية39. ومع ذلك ، يجب إجراء إعادة التسخين تدريجيا وبعناية ، حيث يمكن للمادة أن تحترق وتتأكسد بسهولة إذا أعيد تسخينها بسرعة كبيرة. تصبح إعادة التسخين أيضا أكثر صعوبة عند استخدام تركيزات أعلى من LDPE ، حيث لا يظهر LDPE نفس سلوك اللدائن الحرارية مثل SEBS.
لا تزال هناك العديد من القيود على البروتوكول. نظرا لارتفاع درجة حرارة انصهار البوليمرات (150 درجة مئوية) ، يجب أن تكون القوالب الوهمية مصنوعة من مادة مقاومة للحرارة ، مثل الزجاج أو الفولاذ المقاوم للصدأ. بالإضافة إلى ذلك ، تكون المادة لزجة إلى حد ما في الحالة السائلة إذا تم استخدام تركيز بوليمر مرتفع لضبط الخصائص الصوتية ، مما يجعل ملء أهداف التصوير الصغيرة أمرا صعبا. أخيرا ، يقتصر ضبط الخصائص الصوتية حتى الآن على سرعة نطاق الصوت ~ 1450-1,516 m·s-1 الذي يدعم محاكاة الأنسجة مثل الثدي أو الدهون (c = 1,450-1,480 m·s−1) ، ولكنه قد يكون غير كاف للأنسجة مثل العضلات أو الكلى (c > 1,520 m·s−1). وينبغي أيضا مراعاة التغيير المصاحب للتوهين الصوتي.
هنا ، قمنا بتسليط الضوء على تطبيق المادة كشبح مستقر لتطبيقات الموجات فوق الصوتية والتصوير البصري. ومع ذلك ، فقد أظهرت مواد البوليمر المشترك في الزيت أيضا أنها ذات قيمة في تطبيقات التصوير الإلستوجرافي35 ، ويمكن أن تسمح بالتوافق مع طرق التصوير الأخرى مثل التصوير بالرنين المغناطيسي. يمكن تحقيق زيادة الواقعية التشريحية للأشباح باستخدام قوالب مطبوعة 3D ، كما هو موضح في دراسات مماثلة29،47،48،49. وقد أظهرت الدراسات المبكرة أيضا قابلية الطباعة 3D للمادة نفسها ، مما يزيد من مرونتها من حيث المعالجة والتصنيع. تسلط هذه التطورات الضوء على الإمكانات المستقبلية المثيرة للمادة كوسيط وهمي مستقر ومستخدم على نطاق واسع لتطبيقات التصوير متعدد الوسائط.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل LH من قبل برنامج MedAccel التابع ل NPL بتمويل من صندوق تحدي الإستراتيجية الصناعية التابع لوزارة الأعمال والطاقة والاستراتيجية الصناعية. تلقت JMG تمويلا من Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG ، مؤسسة الأبحاث الألمانية) في إطار مشروع GR 5824/1. تعترف JJ بدعم التمويل من جائزة أكاديمية العلوم الطبية Springboard (REF: SBF007 \ 100007). تعترف SEB بالدعم المقدم من أبحاث السرطان في المملكة المتحدة بموجب رقم المنحة C9545 / A29580. تم دعم AMI و BZ و SR من قبل وزارة الأعمال والطاقة والاستراتيجية الصناعية في المملكة المتحدة من خلال تمويل نظام القياس الوطني. تم إنشاء الشكل 1 والشكل 2 باستخدام BioRender.
Materials
| Low-density Polyethylene (LDPE) | Alfa Aesar | 43949.30 CAS: 9002-88-4 |
6.70 g 5.8% w/w |
| Mineral oil | Sigma Aldrich | 330779-1L CAS: 8042-47-5 |
83.80 g 72.5% w/w |
| Nigrosin | Sigma Aldrich | 211680-100G CAS: 11099-03-9 |
0.4 g |
| Polystyrene-block-poly(ethylene-ran-butylene)-block-polystyrene (SEBS) | Sigma Aldrich | 200557-250G CAS: 66070-58-4 |
25.14 g 21.7% w/w |
| Silicone oil for oil bath | Sigma Aldrich | 85409-1L CAS: 63148-62-9 ~1 L (depending on size of oil bath) |
|
| Titanium(IV) oxide, anatase (TiO2) | Sigma Aldrich | 232033 CAS: 1317-70-0 |
0.15 g |
| Antioxidant (optional; e.g., butylated hydroxytoluene) | Sigma Aldrich | W218405-1KG-K CAS: 128-37-0 |
may be added to prevent discolouration if higher fabrication temperatures are used |
| Oil-solule dyes for inclusions (optional) | e.g., Caligo safe wash relief inks, Cranfield Colours, Cwmbran, UK* | may be added depending on preferred absorption | |
| Bath Sonicator | Ultrawave Ltd, UK* | U500H Ultrasonic Cleaning Bath* | ideally with temperature control; recommended operating frequencies between 30-50 kHz) |
| Crystallising dish for silicone oil bath (up to +200 °C) | any suitable supplier | (ext. diameter ~140 mm for 250 mL glass beaker) | |
| Glass beaker (~250 mL); glass sample dishes/phantom mould | any suitable supplier | ||
| Hot plate with magnetic stirrer and thermoregulator (external probe thermocouple) with maximum temperature of > 200 °C | Thermo Fisher Scientific, UK* | Velp Scientifica AREC.X Digital Ceramic Hot Plate Stirrer* | |
| Laboratory scales / scientific balances accurate to 0.01 g | any suitable supplier | ||
| Metallic spatula | any suitable supplier | ||
| Vaccuum oven or vaccum chamber | Memmert, Germany (Vacuum oven)* Cole-Parmer Instrument Company, UK (Vaccum chamber)* |
VO29 (Vacuum oven) DWK Life Sciences (Kimble) Glass Vacuum Desiccator with Collar (Vaccum chamber)* |
|
| 1. Acoustic characterization system* | |||
| Hydrophone | GEC Marconi | 30 mm active element diameter bilaminar membrane hydrophone | |
| Oscilloscope | Tektronix UK, Bracknell, UK | DPO 7254 | |
| Pulser–receiver | Olympus NDT, Waltham, MA, USA | Olympus 5073PR | |
| Sample holder | Newport Spectra-Physics, Didcot, UK | Newport 605-4 Series Low-Distortion Axial Clamping Gimbal Optic Mount | may require additional adaptor for sample holding |
| Thermometer | G. H. Zeal, London, UK | UKAS-calibrated IP 39C spirit-in-glass thermometer | |
| Ultrasound transducer | Force Technology, Brondby, Denmark | Transducer of active element diameter 10 mm | |
| Vernier callipers | any suitable supplier | ||
| Water tank filled with deionized water | any suitable supplier | requires sufficent size (e.g., dimensions 112 × 38 × 30 cm3) | |
| 2.Optical characterization system* | |||
| Integrating sphere (two) | Avantes, Apeldoorn, the Netherlands | AvaSphere-50, 50 cm internal diameter | |
| Light source | Avantes, Apeldoorn, the Netherlands | Avalight-HAL-s-mini | |
| Motorized stage (optional) | Thorlabs, | Thorlabs MTS50 | |
| Optical fibres (three) | any suitable supplier | ||
| Reflectance standard | Labsphere, North Sutton, USA | 99%, white, 1.25" diameter, USRS-99-010, AS-01158-060 | |
| Spectrometer | Avantes, Apeldoorn, the Netherlands | Starline Avaspec-2048 | |
| Software | |||
| Data acqusition software (e.g., Labview) | National Instruments, Austin, TX, USA | ||
| Data analysis software (e.g., Matlab) | Mathworks, Natick, USA | ||
| Inverse adding doubling (IAD) program | Source code: http://omlc.org/software/iad/ | ||
| *Please note that similar equipment may also be used. |
References
- Waterhouse, D. Translation of optical imaging biomarkers: opportunities and challenges. Nature Biomedical Engineering. 3 (5), 339-353 (2019).
- O’Connor, J. P. B., et al. Imaging biomarker roadmap for cancer studies. Nature Reviews Clinical Oncology. 14 (3), 169-186 (2017).
- Hacker, L., et al. Criteria for the design of tissue-mimicking phantoms for the standardization of biophotonic instrumentation. Nature Biomedical Engineering. 6 (5), 541-558 (2022).
- Laufer, J., Zhang, E., Beard, P. Evaluation of absorbing chromophores used in tissue phantoms for quantitative photoacoustic spectroscopy and imaging. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 16 (3), 600-607 (2010).
- Cook, J. R., Bouchard, R. R., Emelianov, S. Y. Tissue-mimicking phantoms for photoacoustic and ultrasonic imaging. Biomedical Optics Express. 2 (11), 3193-3206 (2011).
- Xia, W., et al. Poly(vinyl alcohol) gels as photoacoustic breast phantoms revisited. Journal of Biomedical Optics. 16 (7), 075002 (2011).
- Manohar, S., et al. Photoacoustic mammography laboratory prototype: imaging of breast tissue phantoms. J Biomed Opt. 9, 1172 (2004).
- Blumenröther, E., Melchert, O., Wollweber, M., Roth, B. Detection, numerical simulation and approximate inversion of optoacoustic signals generated in multi-layered PVA hydrogel based tissue phantoms. Photoacoustics. 4 (4), 125-132 (2016).
- Kharine, A., et al. Poly(vinyl alcohol) gels for use as tissue phantoms in photoacoustic mammography. Physics in Medicine and Biology. 48 (3), 357-370 (2003).
- Spirou, G. M., Oraevsky, A. A., Vitkin, I. A., Whelan, W. M. Optical and acoustic properties at 1064 nm of polyvinyl chloride-plastisol for use as a tissue phantom in biomedical optoacoustics. Physics in Medicine and Biology. 50 (14), N141-N153 (2005).
- Bohndiek, S. E., Bodapati, S., Van De Sompel, D., Kothapalli, S. -. R., Gambhir, S. S. Development and application of stable phantoms for the evaluation of photoacoustic imaging instruments. PLoS One. 8 (9), e75533 (2013).
- Fonseca, M., Zeqiri, B., Beard, P. C., Cox, B. T. Characterisation of a phantom for multiwavelength quantitative photoacoustic imaging. Physics in Medicine and Biology. 61 (13), 4950-4973 (2016).
- Vogt, W. C., Jia, C., Wear, K. A., Garra, B. S., Joshua Pfefer, T. Biologically relevant photoacoustic imaging phantoms with tunable optical and acoustic properties. Journal of Biomedical Optics. 21 (10), 101405 (2016).
- Dantuma, M., van Dommelen, R., Manohar, S. Semi-anthropomorphic photoacoustic breast phantom. Biomedical Optics Express. 10 (11), 5921-5939 (2019).
- Jeong, E., et al. Fabrication and characterization of PVCP human breast tissue-mimicking phantom for photoacoustic imaging. BioChip Journal. 11, 67-75 (2017).
- Jia, C., Vogt, W. C., Wear, K. A., Pfefer, T. J., Garra, B. S. Two-layer heterogeneous breast phantom for photoacoustic imaging. Journal of Biomedical Optics. 22 (10), 1-14 (2017).
- Madsen, E. L., Hobson, M. A., Shi, H., Varghese, T., Frank, G. R. Stability of heterogeneous elastography phantoms made from oil dispersions in aqueous gels. Ultrasound in Medicine & Biology. 32 (2), 261-270 (2006).
- Culjat, M. O., Goldenberg, D., Tewari, P., Singh, R. S. A review of tissue substitutes for ultrasound imaging. Ultrasound in Medicine & Biology. 36 (6), 861-873 (2010).
- Zell, K., Sperl, J. I., Vogel, M. W., Niessner, R., Haisch, C. Acoustical properties of selected tissue phantom materials for ultrasound imaging. Physics in Medicine and Biology. 52 (20), N475-N484 (2007).
- Lazebnik, M., Madsen, E. L., Frank, G. R., Hagness, S. C. Tissue-mimicking phantom materials for narrowband and ultrawideband microwave applications. Physics in Medicine and Biology. 50 (18), 4245-4258 (2005).
- Ramnarine, K. V., Anderson, T., Hoskins, P. R. Construction and geometric stability of physiological flow rate wall-less stenosis phantoms. Ultrasound in Medicine & Biology. 27 (2), 245-250 (2001).
- Pogue, B. W., Patterson, M. S. Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry. Journal of Biomedical Optics. 11 (4), 041102 (2006).
- Lamouche, G., et al. Review of tissue simulating phantoms with controllable optical, mechanical and structural properties for use in optical coherence tomography. Biomedical Optics Express. 3 (6), 1381-1398 (2012).
- Bohndiek, S. E., Van de Sompel, D., Bodapati, S., Kothapalli, S. R., Gambhir, S. S. Stable phantoms for characterization of photoacoustic tomography (PAT) systems. Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue V. 858308, 30-35 (2013).
- Fenollar, O., Sanchez-Nacher, L., Garcia-Sanoguera, D., López, J., Balart, R. The effect of the curing time and temperature on final properties of flexible PVC with an epoxidized fatty acid ester as natural-based plasticizer. Journal of Materials Science. 44, 3702-3711 (2009).
- Fonseca, M., Zeqiri, B., Beard, P., Cox, B. Characterisation of a PVCP-based tissue-mimicking phantom for quantitative photoacoustic imaging. European Conference on Biomedical Optics. , 953911 (2015).
- Heudorf, U., Mersch-Sundermann, V., Angerer, J. Phthalates: toxicology and exposure. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 210 (5), 623-634 (2007).
- Maneas, E., et al. Gel wax-based tissue-mimicking phantoms for multispectral photoacoustic imaging. Biomed. Opt. Express. 9 (3), 1151-1163 (2018).
- Maneas, E., et al. Anatomically realistic ultrasound phantoms using gel wax with 3D printed molds. Physics in Medicine and Biology. 63 (1), 015033 (2018).
- Jones, C. J. M., Munro, P. R. T. Stability of gel wax based optical scattering phantoms. Biomedical Optics Express. 9 (8), 3495-3502 (2018).
- Ivory, A. M., Shah, A., Rajagopal, S., Zeqiri, B. Development and investigation of the acoustic properties of tissue-mimicking materials for photoacoustic imaging techniques. IEEE International Ultrasonics Symposium. IEEE. , 1489-1492 (2019).
- Grillo, F. W., Cabrelli, L. C., Sampaio, D. R. T., Carneiro, A. A. O., Pavan, T. Z. Glycerol in oil-based phantom with improved performance for photoacoustic imaging. 2017 IEEE International Ultrasonics Symposium. IEEE. , 1-4 (2017).
- Cabrelli, L. C., et al. Oil-based gel phantom for ultrasound and optical imaging. Biophotonics South America. SPIE. 9531, 40-46 (2015).
- Cabrelli, L. C., et al. Stable phantom materials for ultrasound and optical imaging. Physics in Medicine and Biology. 62 (2), 432-447 (2017).
- Oudry, J., Bastard, C., Miette, V., Willinger, R., Sandrin, L. Copolymer-in-oil phantom materials for elastography. Ultrasound in Medicine & Biology. 35 (7), 1185-1197 (2009).
- Suzuki, A., et al. Oil gel-based phantom for evaluating quantitative accuracy of speed of sound measured in ultrasound computed tomography. Ultrasound in Medicine & Biology. 45 (9), 2554-2567 (2019).
- Cabrelli, L. C., Grillo, F. W., Carneiro, A. A. O., Pavan, T. Z. Copolymer-in-oil tissue-mimicking material with tunable acoustic properties. 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium. IEEE. , 1-4 (2016).
- Cabrelli, L. C., et al. Copolymer-in-oil phantoms for photoacoustic imaging. 2015 IEEE International Ultrasonics Symposium. IEEE. , 1-4 (2015).
- Hacker, L., et al. A copolymer-in-oil tissue-mimicking material with tuneable acoustic and optical characteristics for photoacoustic imaging phantoms. IEEE Transactions on Medical Imaging. 40 (12), 3593-3603 (2021).
- Greenspan, M., Tschiegg, C. E. Speed of sound in water by a direct method. Journal of Research of the National Bureau of Standards. 59 (4), 249-254 (1957).
- Zeqiri, B., Scholl, W., Robinson, S. P. Measurement and testing of the acoustic properties of materials: a review. Metrologia. 47 (2), S156-S171 (2010).
- Pickering, J. W., et al. Double-integrating-sphere system for measuring the optical properties of tissue. Applied Optics. 32 (4), 399-410 (1993).
- Rajagopal, S., Sadhoo, N., Zeqiri, B. Reference characterisation of sound speed and attenuation of the IEC agar-based tissue-mimicking material up to a frequency of 60 MHz. Ultrasound in Medicine & Biology. 41 (1), 317-333 (2015).
- Prahl, S. A. Everything I think you should know about Inverse Adding-Doubling. Oregon Medical Laser Center, St. Vincent Hospital. 1344, 1-74 (2011).
- Pinkerton, J. M. M. The absorption of ultrasonic waves in liquids and its relation to molecular constitution. Proceedings of the Physical Society. Section B. 62 (2), 129-141 (1949).
- Hu, D., Lu, R., Huang, Y., Ying, Y., Fu, X. Effects of optical variables in a single integrating sphere system on estimation of scattering properties of turbid media. Biosystems Engineering. 194, 82-98 (2020).
- Grillo, F. W., et al. Patient-specific neurosurgical phantom: assessment of visual quality, accuracy, and scaling effects. 3D Printing in Medicine. 4 (1), 3 (2018).
- Nikitichev, D. I., et al. Construction of 3-dimensional printed ultrasound phantoms with wall-less vessels. Journal of Ultrasound in Medicine. 35 (6), 1333-1339 (2016).
- West, S. J., et al. Development of an ultrasound phantom for spinal injections with 3-dimensional printing. Regional Anesthesia and Pain Medicine. 39 (5), 429-433 (2014).
