Current research within the field of ultrasound contrast agents (UCAs) aims at developing capsules which are not only acoustically active, but also have a chemically modifiable surface. This enables use in new areas, including targeted drug delivery and theranostics. For such purposes, air-filled microbubbles (MBs) with a polyvinyl alcohol (PVA) shell are being studied. Ultrasound imaging velocimetry (UIV) is a technique used to evaluate various types of liquid flows by tracking patterns caused by UCAs across ultrasound images, and has shown great potential for flow measurements in terms of accuracy. The aim of this thesis was to implement a basic UIV program in Matlab to investigate the flow behavior of air-filled PVA MBs being pumped through a phantom, mimicking a blood vessel. The images were acquired using the programmable Verasonics research system by plane wave imaging with coherent compounding, and UIV was implemented as a post-processing technique. Three parameters were varied to study how the UIV performance and flow behavior of the MBs were affected: the concentration of MBs, the flow velocity, and the transducer voltage. The resulting velocity vector fields showed that it is possible to track PVA MBs using the implemented UIV program, and that the concentration 5·106 MBs/ml gave the best results out of the five concentrations tested. The generated velocity vector fields indicated a turbulent and pulsatile flow behavior, which was in line with the predicted flow behavior, although there was a disparity between the measured average flow velocity of the MBs and the predicted flow velocity. It was also observed that the MBs were increasingly pushed in the axial direction with increasing voltage, as according to theory. Even though a more advanced UIV algorithm could improve the accuracy of the velocity measurements, the results show possible use of air-filled PVA MBs in combination with UIV. / Nuvarande forskning inom ultraljudskontrastmedel syftar till att utveckla kapslar som inte bara är akustiskt aktiva, utan som även har en kemiskt modifierbar yta. Detta möjliggör användning inom nya områden, så som målinriktade läkemedel och theanostics. För detta syfte studeras luftfyllda mikrobubblor med ett skal av polyvinylalkohol (PVA). Ultrasound imaging velocimetry (UIV) är en teknik som används för att analysera olika typer av vätskeflöden genom att spåra mönster orsakade av ultraljudskontrastmedel över ett antal ultraljudsbilder. Metoden har visats ha stor potential för flödesmätningar, och hög noggrannhet har uppnåtts. Detta projekt syftade till att implementera ett grundläggande UIV-program i Matlab för att undersöka flödesbeteenden hos luftfyllda PVA-mikrobubblor som pumpas genom en modell av ett blodkärl. Ultraljudsbilderna togs med hjälp av det programmerbara forskningssystemet Verasonics, genom att använda planvågsavbildning och coherent compounding, och UIV implementerades som ett efterbearbetningsprogram. Tre parametrar varierades för att studera hur prestandan av UIV-programmet och flödesbeteendet hos mikrobubblorna påverkades: koncentrationen av mikrobubblor, flödeshastigheten, och spänningsamplituden hos ultraljudsproben. De resulterande hastighetsvektorfälten visade det möjligt att evaluera flödesbeteenden hos PVA-mikrobubblor med hjälp av det implementerade UIV-programmet. Bäst resultat erhölls genom att använda koncentrationen 5·106 mikrobubblor/ml, av de fem testade koncentrationerna. De genererade hastighetsvektorfälten indikerade ett turbulent och pulserande flöde, vilket överensstämde med teorin, trots att det fanns skillnader mellan genomsnittliga uppmätta flödeshastigheter och den beräknade flödeshastigheten. Det kunde också observeras att mikrobubblorna trycktes i den axiella riktningen när spänningsamplituden ökade, vilket överensstämde med teorin. Trots att metodens noggrannhet skulle kunna ökas genom att använda ett mer avancerat UIV-program, visade resultaten på möjligheten att använda luftfyllda PVA-mikrobubblor i kombination med UIV.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-313527 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Johansson, Ida |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2022:008 |
Page generated in 0.0123 seconds