SlideShare a Scribd company logo
1 of 75
Download to read offline
PSU Hershey Medical Center Team 3: Final Report 
 
2 May 2016 
 
 
Vikram Eswar 
Daniel Johnson 
Christopher Pfeiffer­Kelly 
Andrew Simonson 
Michael Tramontozzi 
 
Yes​­ Intellectual Property Rights Agreement 
No​­ Non­Disclosure Agreement 
 
Executive Summary 
 
The ​purpose of this capstone project is to design an endoscopic ultrasound guided radiofrequency 
ablation probe with a detachable fiducial for the treatment of pancreatic cancer. The device uses two 
forms of treatment: radiofrequency ablation (RFA) and stereotactic body radiation therapy (SBRT). RFA 
is a treatment that works by using a rapidly changing electric field to excite surrounding ions resulting in 
the heating and destruction of the malignant tissue. The second treatment, SBRT, uses a targeting fiducial 
to deliver high doses of radiation to a tumor. The device developed for this project combines both of these 
techniques by using a detachable segment of the RFA probe to act as the fiducial to be targeted for the 
SBRT treatment after it is left in the body. All designs were based on current ablation probes on the 
market and use an expansion technique to lodge within the tumor. The best two prototype ideas, the coil 
and reverse peacock, will be micromachined at 2x scale and are described in detail with design 
descriptions and exact dimensions provided. Made of stainless steel and nitinol, these devices will first be 
tested with egg whites and gel matrices to determine heating patterns and deployment behaviors, 
respectively. Further ex­vivo testing will be conducted by the research team at Hershey Medical Center in 
various biological samples following the completion of our capstone. Our group has estimated 
expenditures of $800 for the project that will be used for materials, manufacturing, and transportation. 
The final deliverables for this capstone will include two working prototypes that can perform successful 
tissue penetration, tumor ablation, and fiducial deployment.  
 
 
Table of Contents 
1.0 Introduction: 2 
1.1 Initial Problem Statement 2 
1.2 Objectives 3 
2.0 Customer Needs Assessment 4 
2.1 Gathering Customer Needs 4 
2.2 Weighting of Customer Needs 4 
3.0 External Search 6 
3.1 Patents 6 
3.2 Existing Products 11 
4.0 Engineering Specifications 13 
4.1 Establishing Target Specifications 13 
4.2 Relating Specifications to Customer Needs   15 
5.0 Concept Generation and Selection 16 
5.1 Problem Clarification 16 
5.2 Concept Generation 16 
5.3 Concept Selection 19 
6.0 System Level Design 21 
7.0 Special Topics 23 
7.1 Preliminary Economic Analysis 23 
7.2 Project Management 23 
7.3 Risk Plan and Safety 24 
7.4 Ethics Statement 25 
7.5 Environmental Statement 26 
7.6 Regulatory Considerations 26 
7.7 Communication and Coordination with Project Sponsor 26 
8.0 Detailed Design 27 
8.1 Manufacturing Process Plan 28 
8.2 Analysis 32 
8.3 Material and Material Selection Process 36 
8.4 Component and Component Selection Process 37 
8.5 CAD Drawings 39 
8.6 Test Procedure 41 
8.7 Economic Analysis: Budget and Vendor Purchase Information 42 
9.0 Final Discussion 43 
9.1 Construction Process 43 
9.2 Test Results and Discussion 49 
10.0 Conclusions and Recommendations 57 
11.0 Self Assessment 58 
11.1 Customer Needs Assessment 58 
11.2 Global and Societal Needs Assessment 59 
Works Cited 59 
Appendix 62 
 
1 
 
 
1.0 Introduction  
 
Pancreatic cancer is the ninth most deadly type of cancer in women and fourth in men (Alteri, 
2016). With roughly 53,000 diagnosed cases annually, the one year survival rate is a measly 
29%, with only 7% of patients surviving five years or more (Alteri, 2016). This is due to the 
difficulty in detecting the illness in its early stages, resulting in diagnoses when it is at Stage III 
or worse. While chemotherapy is often used as a treatment option, it is often not aggressive 
enough to completely remove the tumor, particularly when diagnosed at a late stage as pancreatic 
cancer often is. Surgery is also often avoided, as patients cannot survive the procedure. Due to 
the fact that the pancreas is located in close proximity to other important anatomical structures, 
average age of patient, and average stage of diagnosis, surgery carries a 2% chance of death and 
40% chance of serious complication. The procedure also delays chemotherapy treatments several 
weeks before and after. For this reason, radiofrequency ablation (RFA) and stereotactic body 
radiation therapy (SBRT) are strongly preferred and commonly performed. In the former 
method, an electrode is connected to a radiofrequency generator which rapidly oscillates a 
current causing rapid changes in the dipole of molecules in close proximity to the probe, 
resulting in friction and heat production (Hong, 2012). Grounding pads on the thighs of the 
patient collect the current over a large area, preventing high energy concentrations at the tip of 
the electrode and subsequent charring (Hong, 2012). The current disperses in the body and the 
large grounding pads prevent skin burns by preventing a single point for the energy to flow 
through. The large pad, in essence, collects the current over a large enough area to prevent the 
high energy concentration found at the tip of the electrode in the tumor. The latter treatment, 
SBRT, uses radiopaque markers that can be visualized under a wide variety of modalities such as 
CT or MRI (SBRT, 2015). Often, they are composed of biocompatible materials, primarily 
metals, such as titanium, gold, or palladium. Physicians use these markers to direct bursts of 
radiation, typically X­rays, to kill tumors (SBRT, 2015). Interestingly enough, markers are 
permanently left inside the tumor body. This is due to the short life expectancy of patients and 
the bioinert properties of the materials. Independently, these methods offer some therapeutic 
benefit; however, little headway has been made in combining them. It is hoped that using 
ablative techniques in conjunction with post­operative radiotherapy will result in permanent 
destruction of the tumor and a means to eliminate any resurging malignancies.   
  
1.1 Initial Problem Statement  
 
Treating pancreatic cancer, especially in older patients who cannot undergo surgery, is a pressing 
issue in the medical field that needs to be addressed. Because many of the patients are incapable 
of surviving a surgery to remove the tumor, the pancreas has to be accessed by some other less 
2 
 
 
invasive technique. Often, the best method for accessing the pancreas non­invasively is via an 
endoscopic procedure where a needle pierces the stomach lining gaining access to the tumor. 
There are several methods currently available for the treatment once it has been reached which 
include RFA and SBRT. However, even though these techniques do work, treatment of any form 
of cancer is most effective when multiple treatment methods are used. This strategy is 
particularly appealing with regard to pancreatic cancer because of the aggressive nature and late 
stage diagnosis. For this project, the initial problem is to improve the effectiveness of cancer 
treatment by combining these two techniques into one novel device. 
  
 
1.2 Objectives 
 
The ultimate objective of this device is to develop an endoscopic procedure for delivering 
ablation and radiation therapy treatment to patients with pancreatic tumors. The device must fit 
inside of a generic endoscope and provide RFA treatment to the patient. After RFA is completed, 
a fiducial marker should remain in the patient to be used as a marker for SBRT. The design will 
focus on two aspects of the device: the geometry/material makeup and the detachable fiducial 
component that remains in the body after RFA. Physicians suggest that a more spherical ablation 
zone may provide more precise treatment to the patient. The material composition of the device 
must also be biocompatible and constructed such that it is conductive. The fiducial, as it will be 
referenced throughout the report, should remain in contact with the leads that provide the 
radiofrequency and conduct current throughout the RFA process. Upon completion of the 
ablation, the fiducial will separate from the rest of the probe and remain in the body providing 
markers that can be visualized under ultrasound for SBRT. 
 
This project is not intended to completely redesign current endoscopes that are available to and 
commonly used by physicians. Rather, the goal is to design a product that will combine the 
existing treatments and fit into current products on the market. This should allow physicians to 
use familiar techniques, significantly increasing the product’s popularity and acceptance. The 
device will be used explicitly for endoscopic procedures, specifically for treatment of cancers 
and abnormal growths in close proximity to the stomach and upper gastrointestinal tract.   
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
2.0 Customer Needs Assessment 
2.1 Gathering Customer Input 
 
The customers for the two prototype designs being created are the project sponsor, Dr. Moyer, as 
well as PhD candidate student, Brad Hanks. Customer needs for this project were gathered by 
examining past literature of the topics regarding endoscopic surgery, RFA probes, and SBRT 
techniques. The majority of our customer needs specifications, however, came from 
question­answer sessions and an extensive literature review. Together with or sponsor and 
Brad’s input, criteria were generated and their appropriate rankings discussed in terms of the 
necessity of the various objectives of the project. 
  
2.2 Weighting of Customer Needs 
 
Our project team, in collaboration with our sponsor, came up with nine customer needs that the 
prototype probes need to address. The needs are as follows: 
1. Detaches every time 
2. Forms a spherical ablation zone 
3. Low­cost 
4. Is easily manufactured 
5. Is flexible enough to be used with a 19 gauge needle 
6. Is compatible with current endoscopes 
7. Has an immobile fiducial after deployment  
8. Is built to a testable scale 
9. Has both ends of the device visible under ultrasound 
The weighting of each of these customer needs is very important on the design side as it allows 
the team to prioritize what is absolutely necessary for the prototypes to function as needed while 
devoting less time to less important metrics. The values were calculated by comparing across the 
rows where if the number is larger than 1 the row’s metric is more important to the customer 
than what it is being compared to. If it is less than 1, then it is not as important of a need as what 
it is being compared with in the particular column. The rows are added up and then divided by 
the total number of points from all the rows in order to normalize the data. All of the weights add 
up to 1, with needs that have a larger value being more important to the customer. This 
methodology is depicted in Table 1. The values for each of the metrics were determined after 
consulting with literature and taking insight from Dr. Moyer and Brad Hanks. Detaching every 
time was pushed by Dr. Moyer as the most important aspect of the device as it is what makes this 
combined RFA and SBRT technique novel. The cost of the device is the least important need to 
be met because this concept would still be many times cheaper than recurring chemotherapy or 
4 
 
 
radiation treatments, as patients would have to go through several procedures and there is an 
added cost to surgery.  
 
 
Table 1. ​AHP Pairwise Comparison Chart to Determine Weighting for Prototype Customer 
Needs   
 
 
 
 
   
5 
 
 
3.0 External Search 
  
To determine prior art, a patent search and market assessment were conducted. The goal of the 
search was not only to garner a better understanding of how the components in an RFA probe 
and fiducial markers interacted, but to find products outside of the medical industry that use 
similar designs. There are currently no patents in the United States for an endoscopic ablation 
probe with a fiducial component; however, the art vs. function matrix, Table 2, shows patented 
designs that possess some of these characteristics. The market analysis yielded similar results, 
with no commercial probes that match the design criteria; however, it was helpful in tailoring the 
design of the fiducial component and possible probe geometries. 
 
 
Table 2. ​Art vs. function matrix of RF probe and fiducial markers 
 
  
3.1 Patents 
 
Radiofrequency Ablation 
RFA builds on pre­existing technologies implemented in a wide range of devices. While the 
original use of electromagnetic waves was limited to the transmittance of information, further 
research, spearheaded by the Raytheon Manufacturing Company, demonstrated a wide range of 
applications previously unknown. The earliest precursor can be observed with the original patent 
for the microwave oven, succinctly titled “Method of treating foodstuffs”, which relied on the 
use of electromagnetic energy to dielectrically heat food (Spencer, 1950). The design harnessed 
microwaves within a specific range of frequencies to induce thermal heating by rapidly shifting 
the dipoles of molecules (Spencer, 1950). While there are obvious differences between 
microwaves and RFA probes, specifically the nature of the wave used and the delivery 
6 
 
 
mechanism, the essential design principle of heating through induced vibrations is the same. A 
further elaboration on this concept was recently observed with an apparatus that used RF energy 
to pasteurize the yolk of an egg through heating while preventing the denaturation of the outer 
albumin (Geveke et al., 2015). The strategic placement of the electrode and grounding leads 
along with the intermittent rotation of the egg allowed the targeted delivery of energy to heat the 
inner yolk rather than its entirety, as observed in a microwave. The patented design achieves a 
temperature of 67 °C within, a similar target in ablation therapies. These innovations highlight 
the use of radio waves beyond the medical industry. 
 
The ability to heat certain, specific areas within a target has numerous applications within the 
healthcare field, specifically, the removal of malignancies or growths. One of the earliest 
advances was the creation of an electrosurgical knife that, when coupled with a radiofrequency 
generator, caused tissue destruction within the immediate vicinity of the blade (Doss et al., 
1979). By placing the two RF electrodes on either side of a tungsten­coated scalpel, less power 
was required for heating, reducing harmful side effects of the ablation procedure such as burns 
(Doss et al., 1979). While the device was useful in cutting and cauterizing vasculature, the 
ablation of tumors needed probes capable of producing a larger heating zone. One of the most 
common ablation probes designed is a simple, conductive electrode that can be moved axially 
along a catheter to deliver electromagnetic energy at the tip, as seen by 6 in Figure 1. An 
insulated sleeve (3) around the probe not only protects the rest of the apparatus during heating, 
but allows for its facile removal at the end of the procedure (Morgan and Cunningham, 2003). 
 
 
Figure 1.​ Simple ablation probe with singular tip 
 
Recent developments have elaborated on this treatment method with multi­pronged probes that 
are not only able to destroy larger tumors, but maintain a spherical heated region with minimal 
destruction of healthy tissues. This can be seen with a design that has three; straight, isolated 
probes with a controller that switches electrical power between them, allowing greater control of 
the ablation region (Lee et al., 2009). The device has the benefit of being able to be used in a 
wide range of anatomical settings without a need for a change in probe geometry (Lee et al., 
2009). Nevertheless, many patents have improved on the probe design in an effort to better 
7 
 
 
control the ablation zone. A recent innovation uses the pressure generated from inserting an RFA 
probe to eject electrode tines at an angle through the slits of a cannula, as seen by number 104 in 
Figure 2 (Young et al., 2015). This allows the formation of spherical heated areas around each 
electrode tip (Young et al., 2015).  
 
 
Figure 2.​ Multi­pronged ablation probe with angled tines 
 
Upon completion of the procedure, the array can be retracted, returning the probes to the needle 
and sealing the exit points, number 112. Another design developed by Boston Scientific 
employed a series of stainless­steel electrode tines that projected radially outward from a cannula 
(Pearson et al., 2014). Additionally, the presence of a conical, distal tip not only allowed for the 
facile penetration of tissues, but served as a marker under ultrasound (Pearson et al., 2014). The 
everting, jellyfish­like shape of the tines, number 30 in Figure 3, are a source of inspiration for 
many of the designs shown here as they not only cover an area consistent with larger pancreatic 
tumors but diverge enough to easily get entangled within tissues. 
 
Figure 3​. Multi­pronged ablation probe with everting shape  
8 
 
 
While there are no pre­existing patents in the United States for ablation techniques done 
endoscopically, they do exist in China. In this method, the RF electrode is inserted through the 
mouth and guided to the target tumor through ultrasound imaging (Guoxin et al., 2010). Upon 
reaching the destination, a needle can be extended axially to penetrate through the stomach or 
digestive lining and ablate the necessary tissues. Overall, the use of RFA in American clinical 
settings is very common; however, its restriction to laparoscopic procedures leaves applications 
in endoscopy open for study. 
 
Fiducials 
The use of fiducial markers as signposts in the body has been instrumental in making 
chemotherapy and radiation therapy more effective. A patent recently obtained by Boston 
Scientific combines an RFA probe, which acts as a fiducial datum during ablation, with radiation 
such as X­ray (Rioux, 2010). The electrode tines shown are the same as the Pearson et al. design, 
but the exact number can be modified based on the physician’s preference. Another example, 
with particularly relevant applications in neurosurgery and tumor removal, is a design involving 
small divots attached to fiducial spheres that can be registered easily by CT or MRI scans, Figure 
4 (Lee et al., 2006). While these can be imaged at any time, by unscrewing the spheres, a 
calibration wand can be used in their stead to construct a 3D rendering of the patient’s internal 
topography, assisting the physician with entry routes (Lee et al., 2006). 
 
 
Figure 4​. Fiducial spheres 
 
The use of radiopaque markers can also be seen with vascular surgery, specifically the 
implantation of stents. A recent patent designed a longitudinal mesh plated with gold, platinum, 
or silver that, when inserted into a patient’s artery, would be visible under X­ray or fluorescent 
imaging (Lam et al., 1998). As with most markers, the coating was usually 0.0003 to 0.003 
inches and encapsulated the entire outer surface (Lam et al., 1998). Another European 
technology recently developed was a triangular marker, Figure 5, with lengths made of a 
memory shaped nickel­titanium or iron­platinum alloy that could be deformed at room 
9 
 
 
temperature but return to its natural shape within the body (Escarguel, 2015). X­ray visible 
sections at the corners including gold, silver, platinum, tungsten, or palladium would then allow 
stereotactic visualization of the patient (Escarguel, 2015).  
 
 
Figure 5​. Triangular fiducial marker 
 
Often, a simpler design is favored for imaging as can be seen with a barbell­shaped marker 
which has readily visible bulbous ends under CT or MRI scans but an essentially transparent 
center section (Whitmore and Jones, 2008). As the Escarguel and Whitmore and Jones designs 
are so simplistic, they can be easily inserted via the cannula of a needle. 
 
To date, fiducials are typically primarily delivered percutaneously. This can be observed with a 
pending patent by Westerfield that ejects a number of markers a certain distance away from each 
other (Westerfield and Rezac, 2015). The fiducials are loaded proximally in a cannula, and upon 
being inserted, will fan out and lodge in the tissue (Westerfield and Rezac, 2015). A recent 
endoscopically compatible product by Cook Medical, called the EchoTip Ultra HD 
Endobronchial Ultrasound Needle comes preloaded with up to four golden fiducial cylinders 
within the needle and can be easily pushed out by using a stylet (EchoTip, 2016). Additionally, 
dimples around the outside of the needle allow easy visualization under ultrasound (EchoTip, 
2016). As can be seen with all of the radiopaque markers mentioned here, few have been 
designed to be inserted endoscopically, or used in the long term after ablation has taken place. 
  
 
   
10 
 
 
3.2 Existing Products 
 
Radiofrequency Ablation 
While the market is flooded with RFA probes and fiducial markers, few combine the two 
therapies. To date, there are few commercial products available in the United States that ablate 
tissue and can be inserted endoscopically. In Europe, a recent product developed by EMcision 
called the Habib™ acts as a monopolar catheter that is capable of cauterizing and coagulating 
tissue (Habib, 2015). The device can be placed in the biopsy channel of an endoscope or 
laparoscope and, with the guidance of ultrasound scanning, can access lesions in abdominal 
organs (Habib, 2015). Additionally, its working length of 220 cm and compatibility with the 
industry­standard 19 gauge needles have led to the probe’s widespread use in clinical settings 
(Habib, 2015). However, sales have largely been limited to Europe as the product has not 
received the necessary FDA approvals. While revolutionary, the Habib™ is largely removed 
from the American market, leaving plenty of room for innovation. Within the US, Medtronic 
recently developed the Barrx™ 360 Balloon Catheter for ablation of the Barrett’s epithelium in 
the esophagus, as can be seen in Figure 6 (Covidien, 2013). In the design, the bipolar electrode 
delivers RF energy circumferentially through a compliant balloon material, heating a 3 cm long 
cylindrical region in the throat (Covidien, 2013). While it can be inserted endoscopically, the 85 
cm length of the probe is too short for lesion removal deeper in the body or insertion through the 
digestive lining. 
 
 
Figure 6.​ Barrx​TM​
 360 Balloon Catheter 
 
11 
 
 
Many biotech companies have designed RF devices of their own due to the prevalence of 
percutaneous ablation techniques in American health care. For instance, the 3.5 mm­diameter 
SERFAS probes by Stryker are bipolar, eliminating the need for grounding pads (Stryker, 2015). 
They are typically used in an arthroscopic setting, cauterizing tissues around the hip and knee 
during orthopedic procedures. Similarly, Arthrex has designed a series of CoolCut™ ablators for 
use in a wide array of clinical settings. Built straight or at a 45° angle, they have a short length of 
around 10 cm, allowing greater physician control (CoolCut, 2013). Additionally, the probes are 
able to be inserted through the cannula of standard 17 gauge needles and can function at lower 
power settings, removing the need for grounding pads (CoolCut, 2013). Medtronic has also 
developed an ablation system for spinal tumors, called OsteoCool™. This system relies on two 
separate 20 mm probes inserted through the cannula of radiopaque needles. One is the typical RF 
heating probe while the other circulates water to act as a cooling mechanism and expand the size 
of the ablation zone (OsteoCool, 2016).  The current design specifications for endoscopic 
ablation probes can be seen in Table 3. While the current market contains many products for RF 
ablation of soft tissues, they are typically not associated with the cauterization of inner organs 
such as the pancreas. 
 
Table 3.​ Benchmarking for two endoscopic ablation probes 
Design Characteristic  Habib EUS  Barrx​TM
 
Length  220 cm  85 cm 
Diameter  2.5 mm  18­31 mm 
Ablation Geometry  Spherical  Cylindrical 
Detachability  None  None 
 
 
Fiducials 
The development of fiducial markers is lucrative due to their ease of manufacture and role in 
numerous surgical procedures. CIVCO offers dozens of devices that vary based on material, 
modality, and location of implantation. The FusionCoil™ images equally well under CT and 
MRI scans and is composed of an open spiral gold coil with a flexible metallic core (Fiducial, 
2015). The delivery mechanism is simple with the coil pre­loaded in a cartridge and inserted in a 
needle hub for injection. FlexiMarc G/T™ markers consist of a titanium rod with two; 
biocompatible nodes at each end, visible under most modalities, as can be seen in Figure 7 
(Fiducial, 2015). The fixed distance of 10 or 20 mm between radiopaque sections provides 
spatial resolution for radiation therapies (Fiducial, 2015).  
12 
 
 
 
 
Figure 7​. Barbel shaped fiducial markers 
 
The most common design is golden cylinders roughly 3 mm long with a 1 mm diameter 
(Fiducial, 2015). As with the previous markers, these can be pre­loaded in sterilized needles for 
percutaneous delivery. For the CIVCO products, all of the golden sections have a knurled surface 
which prevents migration whilst the marker is lodged in the patient. The advent of fiducials has 
also lead to the growth of robotic surgeries, primarily CyberKnife®. First, golden seeds, such as 
the previous CIVCO cylinders, are inserted around the entire tumor with about 2 cm spacing 
between (CyberKnife, 2015). The patient is then subjected to highly precise bursts of radiation to 
destroy only tumorigenic tissue. For this reason, it is important that the markers not only provide 
an accurate map of the tumor geometry, but do not dislodge or move between sessions of 
therapy. While the CyberKnife® is just one of many radiation therapies that rely on fiducial 
markers, no current ablative procedures use this technology concurrently. The benchmarking for 
commercial fiducial markers can be seen in Table 4. 
 
Table 4.​ Benchmarking for CIVCO fiducial markers 
Design Characteristic  CIVCO Products 
Length  3­20 mm 
Diameter  0.8­1.6 mm 
Material  Gold 
Modality  CT, MRI, IGRT 
Delivery Mechanism  Percutaneous injection 
 
 
4.0 Engineering Specifications 
  
4.1 Establishing Target Specifications 
 
The ablation probe is being designed to be used in a hospital setting for patients diagnosed with 
pancreatic tumors. The customer for this device, therefore, is determined to be Dr. Moyer, who is 
13 
 
 
the sponsor for the project and the physician who will be using the device, and graduate student 
Brad Hanks. Both of these individuals​ ​were surveyed to determine target values and 
specifications for the device to make it efficient and marketable.​ ​The relationship between these 
specifications and the customer needs is outlined in Table 5. 
 
 
Table 5.  ​Ablation Probe Needs and Specifications for 3x Scale 
Physician Needs  Specifications 
Fiducial detaches every time  Detaches completely from device after 10­15 
minutes of RFA 
Visibility  Markers qualitatively visible under 
endoscopic ultrasound 
Endoscopic  Maximum device radius = 4.0 mm 
Maximum device length = 4 feet 
Spherical ablation zone  Radius of 2­2.5 cm 
Manufacturability  Manufacturing time , 1 hour per device 
Scale  Maximum fiducial radius = 1.3 mm 
Maximum fiducial length = 3 cm 
Immobile after deployment  Fiducial migrates < 5 mm 
Cost  Manufacturing cost < $1000 
Flexibility  Device does not kink when bent to radius = 2 
inches 
Safety  No adverse bleeding, infection, or sepsis 
Tumor is destroyed  Probe heats to 50­60 degrees C 
 
The device is in the concept feasibility phase of the design process.  As a result of this, a number 
of the specific specifications for the physician needs are preliminary.  Once more product testing 
has been performed, Table 5 will be updated with more accurate specifications. 
  
 
   
14 
 
 
4.2 Relating Specifications to Customer Needs 
 
A Needs­Metrics Matrix comparing the customer needs and specifications shown in Table 5 is 
shown below in Table 6.  Each customer need and expectation is given a quantitative value of a 
1, 3, or 9.  A ranking of a 9 means that the combination is the most critical to the overall design 
goal, and a ranking of a 1 means that the combination is less critical to the overall design goal. 
The totals from each column are calculated to determine which metrics are most critical.  Table 6 
shows that the most critical metric for the device is that the fiducial must separate 100% of the 
time. 
Table 6.​  A Needs­Metrics Matrix for the Ablation Probe 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
 
5.0 Concept Generation and Selection 
  
5.1 Problem Clarification 
 
At a high­level, the device needs to be inserted into the patient endoscopically and use RFA to 
ablate a pancreatic tumor.  After the ablation process, a fiducial marker that is visible on 
ultrasound must be left inside the patient once the endoscope is removed.  A sub­function 
diagram for the ablation probe is shown below in Figure 8.   
 
 
Figure 8.​  Sub­function diagram of the ablation probe 
  
5.2 Concept Generation 
 
Concept generation was performed in a group setting with Brad and the rest of the core­team. 
Brad informed the team that the majority of the project would focus on system level designs, and 
that the general concepts that Dr. Moyer would use were already established.  
 
There are a number of restraints for the device that limit the number of feasible concepts for the 
project. As mentioned in the introduction, the device has two main design challenges.  The first 
challenge is designing the ablation probe itself.  The probe must be comprised of certain 
materials and have a specific geometry to meet the specifications.  The second challenge is 
16 
 
 
ensuring that the probe is detachable and can be left inside of the body for SBRT.  A constraint 
to these design challenges is that the device must fit inside of the working channel of an 
endoscope. A needle is preferred to be used in order to pierce through the stomach wall and the 
pancreas, and a 19 gauge needle is the maximum sized needle that can fit inside of the 
endoscope.  
 
The detachment mechanism for the probe is one area, however, in which concept generation was 
used.  Sketches for these can be seen in Section 6.0.  The core­team brainstormed ideas for 30 
minutes, and each member took one of the concepts to expand upon for the next meeting to 
present to Brad.  The first concept, which was recommended by Brad and Dr. Moyer, includes 
using a male­female connection for the device.  This concept relies on the fact that once the 
device pierces the tumor, the tumor will provide enough friction and resistance to separate the 
male­female connection, leaving the fiducial inside of the tumor. 
 
A second concept considered included using a threaded screw and torsional motion to detach the 
fiducial.  This concept provides a sturdy mechanism in which the device could be deployed. 
Although this concept would be robust, it was mentioned by Dr. Moyer that this concept is not 
feasible as a result of torsional motion being nearly impossible within the endoscope.  A third 
concept discussed was using some type of biodegradable glue.  In this manner, the heat 
generated from the RFA probe would simultaneously melt the glue holding the fiducial in place. 
The fiducial would then be separated at the end of RFA and left inside of the patient.  A review 
of biodegradable polymers showed that this concept may also not be feasible as such an adhesive 
does not exist. 
 
Due to the number of constraints, two high­level and feasible concepts were chosen to be 
pursued for the delivery of the ablation probe. These concepts include a “detachment point”, 
where one of the detachment mechanisms previously mentioned will be used.  Figure 9 shows a 
schematic of the first concept. This concept relies on the fact that the entire ablation probe moves 
independently of the needle. A 19 gauge needle loaded with the device is inserted into the 
endoscope. The needle is used to pierce the wall of the stomach and the pancreas. Once this is 
performed, the device is then inserted into the tumor and the RFA process is begun. After the 
RFA process is complete, a fiducial component at the axial end of the ablation probe is detached 
and left inside of the pancreas. This fiducial contains markers that can be seen under ultrasound. 
Not pictured in Figure 9 is the sheath that would be placed around the needle to ensure that the 
endoscope and device are not damaged. 
 
17 
 
 
 
Figure 9​.  Schematic of Concept #1 
 
Figure 10 shows a schematic of the second concept. This concept is similar to the first concept 
but is different in that it relies on the fact that ablation probe and needle move together through 
the endoscope. As opposed to the first concept in which the device was loaded into the 19 gauge 
needle, this concept attached the device to the needle. The needle and ablation probe move as 
one through the stomach wall and pancreas. The RFA process is completed inside of the 
pancreas, and the fiducial component of the ablation probe at the axial end, which consists of the 
tip of the needle and the device itself, is left inside of the pancreas. This fiducial contains 
markers that can be seen under ultrasound. Not pictured in Figure 10 is the sheath that would be 
placed around the needle to ensure that the endoscope and device are not damaged. A specific 
prototype of concepts 1 and 2 are shown below in the System Level Design section. 
18 
 
 
 
Figure 10.​  Schematic of Concept #2 
 
 
 
 
5.3 Concept Selection 
 
The team has decided to move forward with both concepts. In talking with Dr. Moyer and Brad, 
neither of them have a preference between the two concepts. Currently the team has narrowed 
down the number of system level designs to two: one of these designs features the first concept 
and one of the designs features the second concept.  Once testing is performed on the two 
prototypes that the team is currently moving forward with, the team will have more insight into 
how the selection criteria relate to each concept. For example, it is difficult to determine whether 
or not the concept will detach every time without having tested it in some representative 
medium.   
 
Table 7 shows the current status of the concepts previously mentioned. The physician needs from 
Table 5 were used to perform concept scoring. Each design concept was scored according to 
Table 7 below.  The total score was then calculated to determine which design concept best fits 
the selection criteria.  Concept #1 is represented by 1P and Concept #2 is represented by 2P. 
 
 
 
19 
 
 
Table 7.  ​Pugh Concept Scores 
    Concepts 
    1P  2P 
Selection Criteria  Weight  Ranking  Wgtd. 
Score 
Ranking  Wgtd. 
Score 
Fiducial detaches 
every time 
0.22  4  0.88  3  0.66 
Visibility  0.12  3  0.36  3  0.36 
Endoscopic  0.11  5  0.55  4  0.44 
Spherical ablation 
zone 
0.1  4  0.40  4  0.40 
Manufacturability  0.1  3  0.30  5  0.50 
Scale  0.06  3  0.18  5  0.30 
Immobile after 
deployment 
0.06  4  0.24  5  0.30 
Cost  0.02  3  0.06  3  0.06 
Flexibility  0.08  5  0.40  4  0.32 
Safety  0.03  5  0.15  3  0.15 
Tumor is destroyed  0.1  4  0.4  4  0.4 
Total Score  3.92    3.89 
Rank  1    2 
       
Relative Performance  Rating     
Much worse than reference  1     
Worse than reference  2     
Same as reference  3     
Better than reference  4     
Much better than reference  5     
20 
 
 
 
Table 7 shows that the first design concept best fits the selection criteria.  Discussions with Dr. 
Moyer and Brad aided in providing the specific weights for each selection criteria. The fiducial 
detachment was unanimously agreed to be most critical to the design and to Dr. Moyer’s 
preference. Cost and biocompatibility, which are important factors in medical devices, are not as 
large of a concern for this group. The projected cost of making this device is significantly less 
than the alternative treatment option of chemo and radiation therapy. Biocompatibility is not a 
large concern since the device will be embedded in non­living cells. The first concept provides a 
more reliable detachment mechanism and is better suited for endoscopy since the device is inside 
of a 19 gauge needle; however, due to this size the device may be difficult or more expensive to 
manufacture on such a small scale.  The second concept may provide slightly better ablation and 
fiducial immobility due to the needle staying in the patient; however, this also poses a safety 
concern.  
 
6.0 System Level Design 
 
The first prototype for the ablation probe, seen in Figure 11, shows a reverse peacock 
deployment system for locking into the tumor. This design is meant to be inserted via cannula of 
a needle. The tip punctures the tumor and is pushed into the required ablation region as seen fit 
by the overseeing clinician. When RFA is ready to be performed, the doctor pulls back on the 
cable attached to the end, which results in the fins being pushed outward into the tissue. The 
entire component is conductive, so RFA can then be performed by the doctor. After the therapy 
is complete, the doctor can give a hard pull on the cable causing the device to detach from the 
male female mechanism at the end of the device. The frictional forces of the male female part 
can be overcome by the peacock blades locked into the tissue. The cable attached to the female 
part is then drawn out leaving the tip in the body to act as the fiducial for SBRT to be conducted 
at a later time. The final prototype will have a diameter less than 1mm in order to fit into the 
working channel of most common endoscopic devices. Initial prototypes will be built at 3x scale 
and reduced in size based on ablation performance. The fiducial component of the deployment 
mechanism is approximately 6mm​3​
. This dimension will be further constrained following heat 
transfer testing of the ablation zone using gel with similar conductive properties to carcinogenic 
tissue.   
21 
 
 
   
Figure 11. ​Reverse Peacock Prototype 
  
The second prototype, seen in Figure 12, for the ablation probe is based off of the thesis work by 
Benjamin Kusiak whose rendering is below (Kusiak, 2014). A major difference between this 
design and the first design is that the ablation probe is the end of the needle as opposed to 
something that would be inserted through it. The device operates piercing the tissue as a normal 
needle would and then having a coil made of heat­memory nitinol expand slowly into the tissue. 
The expanding coil helps to create the spherical ablation zone required by the customer needs for 
RFA. After the procedure when the doctor retracts the device, it pulls out at the end leaving the 
entire spherical coil behind to act as the SBRT fiducial. The probe will have a diameter of 1 mm 
and act as the end of a 19 gauge needle. The exact length will be determined with a variety of 
deployment tests to find the optimal length for endoscopic release.  
 
 
 ​Figure 12. ​Coil Prototype 
 
 
22 
 
 
7.0 Special Topics 
  
7.1 Preliminary Economic Analyses ­ Budget and Vendor Purchase 
Information 
 
Early prototype designs will be created using miscellaneous crafting materials. These materials 
will include pipe cleaners, glue, paper, etc. Advanced prototype design will be created using 
additive manufacturing, which will require the purchase of a thermoplastic. Before the final 
prototype design(s) will be selected, the group will make two separate trips to Hershey Medical 
Center to meet with Dr. Moyer and watch him perform endoscopic procedures. Final prototypes 
will be micromachined out of Nitinol, which will be tested in a tissue­like substrate and egg 
whites. Once the final design is chosen and tested, we will give a poster presentation. A bill of 
materials along with the project budget can be seen in Appendix A. 
  
7.2 Project Management 
 
Mike Tramontozzi is our team’s point of contact, being the primary means of communication 
with our sponsors. Mr. Tramontozzi will work with Mr. Hanks to set up meetings and conference 
calls with Dr. Moyer and any other contacts. He will discuss and decide, with the sponsors, what 
will be covered in the next meeting or call. Additionally, Mr. Tramontozzi will work with Dr. 
Ritter and our sponsors to best meet the needs for the class and the project. 
 
A long­term schedule was created to keep our team focused on the end product we will deliver 
(Appendix B). This schedule was created by Vikram Eswar and was decided upon by the team. 
Once we had a schedule, we met with our sponsor and decided on the major deliverables date 
(Appendix C). Mr. Eswar will update this schedule as needed. He also created an availability 
sheet that allows us to easily decide on meeting times with each other and our sponsors. 
 
During these meetings, Andrew Simonson takes thorough notes, which he posts in our e­journal. 
Although everyone writes down the important aspects of each meeting, Mr. Simonson’s notes 
include finer details and allow absent members to understand everything that was discussed. The 
previous notes are read before the next meeting, so each member can make sure they did not 
miss any key details. 
 
The time spent during each meeting is written down by Chris Pfeiffer­Kelly. He is in charge of 
recording the time spent on the project each week and maintaining the budget. Mr. Pfeiffer­Kelly 
will update members when they begin to fall behind in project hours to allow them to know they 
23 
 
 
are putting in less effort than group members. This allows us to work efficiently and evenly 
between members so there are no tensions between members. 
 
All of this information is kept online in an e­journal by Daniel Johnson. He is responsible for 
making sure all the notes, project details, schedules, assignments, files, and documents are 
uploaded to the e­journal in a timely manner. Mr. Johnson organizes the e­journal to ensure that 
project materials can be easily found. 
  
7.3 Risk Plan and Safety 
 
As with any medical procedure, the safety of the process is of the utmost importance.  There are 
a number of risk factors that are critical to the design and development of the device, as 
highlighted in Table 8.  From a technical and reliability standpoint, the device needs to stand 
behind the claim that the fiducial piece detaches from the probe every time.  This type of a 
confidence claim is a bold statement, but one that is essential for the success of this device.  In 
order to mitigate any problems in making this claim, a detailed design of experiments will be 
done to ensure the reliability of the device.  If the device continues to fail and not meet the 
standards, a different test method could be pursued.  Another design could also be tested in 
conjunction with the current design so that a backup plan exists. 
 
Since the device is still in the concept feasibility phase of the design, many of the design 
specifications are still undetermined or ambiguous.  As a result of this, a change in design 
specifications after a concept is selected and a prototype is developed could drastically impact 
the success of the device.  For this reason, the team has invested a significant amount of time in 
brainstorming and prototyping.  If a new specification came into place, there a number of other 
designs and prototypes that could be pursued in time to complete testing on a device. 
  
 
 
 
 
 
   
24 
 
 
Table 8. ​Risk plan with mitigating actions 
  
Risk  Level  Actions to Minimize  Fall Back Strategy 
Change in 
Dr. Moyer 
specification  
Moderate 
  
  
  
­Speak with Dr. Moyer as 
often as we can 
­Try and address as many 
issues as we can when 
meeting with him 
­Add time to schedule for refining 
design 
­Additional budget required 
Schedule 
delays 
High  ­Constantly track project 
progress 
­Look for ways to accelerate 
activities 
­Build in safety time 
­Re­allocate resources 
or staff 
Delays in 
order 
placement or 
delivery 
Moderate  ­Make sure parts are in stock 
­Make sure purchasing 
department has all needed 
information 
­3D print components 
­Use Brad’s resources in Leonard 
building 
­Have multiple sources 
Product does 
not function 
as predicted 
Low  ­Test early and often 
 
­Alternative designs 
­Have multiple prototypes on hand 
 
Customer 
not satisfied 
High  ­Prepare prototypes often 
­Address concerns quickly 
­Discuss ways to fix the problem 
  
 
7.4 Ethics Statement 
 
As a team dedicated to improving the quality of life of individuals suffering from pancreatic 
cancer, we will act according to the moral principle of beneficence. It is our moral duty to only 
present the facts about our device in an objective manner. We follow this value of trust, so the 
consumers who use our device are not misled in any manner. Additionally, we will be held 
accountable for any unethical actions or statements we make. 
 
25 
 
 
7.5 Environmental Statement 
 
Our team will only use the necessary amount of materials to create each prototype. Additionally, 
we will try to reduce the waste we create by saving our prototype designs and reusing materials 
when combining prototype ideas. Material waste disposal will follow strict guidelines, as 
dictated by Penn State’s Environmental Health and Safety department. Our role in maintaining 
the environment will follow the ethics described in Section 7.4. 
  
7.6 Regulatory Considerations 
 
The procedures for RFA and SBRT have been performed previously. There should be no 
problem with FDA regulations in regards to these procedures. The golden fiducials that are being 
considered for use are also a common technique used in marking the radiation site for SBRT. 
The approval of that portion of the device should remain the same and under the responsibility of 
the manufacturer. The material used for the radiofrequency ablation, nitinol, is already approved 
for the ablation technique. 
 
The use of the combination procedure may need to be looked at for further review by the FDA to 
make sure that combining procedures is safe for the patient. The nitinol ablation probe may also 
need reviewed if it is to be left in the body as part of the fiducial marker. These approvals will be 
pursued during ​in vivo​ testing performed by researchers at Hershey. 
  
 
7.7 Communication and Coordination with Sponsor 
 
As stated in Section 7.2, Mike Tramontozzi will maintain constant contact with our sponsor 
through e­mails. We meet with our sponsor every week on Tuesday at 1 pm. On February 22 and 
29, members of our team will travel to the Hershey Medical Center to meet with Dr. Moyer and 
watch him perform fine­needle aspiration surgery. After this meeting, conference calls will be 
held roughly every three weeks to communicate with Dr. Moyer when needed. 
 
 
   
26 
 
 
8.0 Detailed Design 
 
Section 8.0.1 Modifications to Statement of Work Sections 
 
Executive Summary 
An updated financial breakdown was added to the executive summary.  In addition, the number 
of prototypes that the group is moving forward with was chosen to be two (coil and reverse 
peacock).  The executive summary was changed to reflect this. 
8.0.1.1 Introduction 
Current figures from American Cancer Society regarding pancreatic cancer incidence rates and 
mortalities were found and added.  Further information about how the grounding mechanisms 
works was also added. 
8.0.1.2 Customer Needs Assessment 
Section was edited to highlight the fact that the project sponsor is Dr. Moyer and Brad Hanks is 
providing assistance. 
8.0.1.3. External Search 
An additional product by Cook Medical was found that ran counter to the previous belief that no 
endoscopic fiducial deployment methods exist. See Section 3.2 for details. 
8.0.1.4 Engineering Specifications 
Changes were made to reflect that the device being built is 3x scale of what will be used 
clinically. 
8.0.1.5 Concept Generation and Selection 
Changes were made to specify which prototype was being evaluated in the metrics.   
8.0.1.6 System Level Design 
The two new prototypes that will be pursued are now highlighted. These are the reverse peacock 
design and the coil design. The descriptions of each have been updated to highlight this change. 
8.0.1.7. Special Topics 
Special etchings will be added to the nitinol during the micromachining process so the device 
can be seen under endoscopic ultrasound. This eliminates the need for golden fiducials. Needles 
were added to properly test the deployment mechanism. Exact prices of travel expenses, nitinol 
wire, regular liquid plastic, and needles have been determined and updated in the bill of materials 
and budget found in appendices A. 
 
 
 
   
27 
 
 
8.1 Manufacturing Process Plan 
 
Table 9 illustrates the protocol for construction of scaled, 3D printed prototypes of both the coil 
and reverse peacock. These non­conductive devices will primarily be used for deployment 
testing and proof of concept. The procedure seen in Table 10 will create a model allowing 
transmittance of RF energy from a function generator to the tissues. These scaled prototypes will 
serve as an experimental comparison to thermal simulations. The final 3x scale deliverable 
prototypes will be manufactured by Innovative Solutions, a micro­machining company based at 
Penn State University. Usage of their picosecond laser will allow cutting and shaping of nitinol 
at the millimeter scale without thermal deformation of the material itself. Further consultation 
with the owner, Ben Hall, will lend further insight into the ease of manufacture and guide future 
changes to the design. Mass production of the device can be outsourced to companies such as 
Agilent Technologies which offer competitive rates of less than $50 per item; however, Hershey 
Medical Center will likely handle pricing negotiations once further production is deemed 
necessary and practical.   
  
Table 9. ​Manufacturing Process Plan for 3D Printing Prototypes 
Assembly 
Name 
Material Type  Raw Stock Size  Operations 
3D Printed 
Coil and 
Reverse 
Peacock 
ABS Plastic 
Filament 
0.069” diameter  Create model in SolidWorks 
and save in .stl format on a 
computer (See Appendix E) 
      Plug in the printer to an outlet 
and connect the computer to the 
printer via USB. 
      Coat the bed cover with 
hairspray and attach it to the 
heated bed using two paper 
clamps in front and one on the 
side 
      Open Repetier­Host program 
and connect to the printer 
28 
 
 
      Load the .stl model to print 
      In the Object Placement 
window select the rotate screen 
and flip the object about the 
appropriate plane until it 
appears to lay flat on the visual 
provided. Select the “Lay Flat” 
option under rotate as well as 
the “Center object” button 
      If required, scale the object 
until a desired size using the 
scale window 
      Click on the “Center object” 
button 
      Go to “The slicr” window 
      Select the correct printer and 
plastic from the drop down 
menus, then change the infill 
density and resolution of the 
print. These values vary during 
each print and were different 
for each prototype modeled 
      Hit the “Slice Using Slicr” 
button and allow the software to 
generate G­code from the .stl 
file 
      Once slicing has finished, go to 
the G­Code window and 
comment out all lines dealing 
with setting the temperature 
29 
 
 
      Set the bed temperature to 
105°F and turn on the heated 
bed. Allow the bed to heat up 
completely before continuing, 
around five minutes 
      Set the extruder temperature to 
200°F and turn on. Wait 
approximately two minutes for 
the extruder to heat up 
completely before continuing. 
      Load the filament by sliding it 
into the top of the printer and 
clicking the lower filament 
button by ‘1’ until a small 
amount of filament comes out 
of the extruder 
      Lower the feed rate setting to 
50 
      Hit the “Print” button at the top 
of the screen 
      Watch carefully for the first few 
layers of the print and remove 
obvious deformities with 
tweezers 
      Once several layers are down 
increase the feed rate to 100 for 
the remainder of the print 
      After the print is complete, 
remove the paper clamps 
holding the glass to the heated 
bed. Place the glass on a table 
30 
 
 
and allow to cool for several 
minutes 
      Carefully remove the part using 
hands or tweezers 
      Hit the disconnect button in 
Repetier­Host and unplug the 
USB and power cord from 
printer. No further treatment is 
necessary 
 
Table 10. ​Manufacturing Process Plan for Prototype Coil Design 
Assembly 
Name 
Material Type  Raw Stock Size  Operations 
Needle  304 Stainless 
Steel 
10 gauge: 
0.134” OD, 
0.106” ID 
Turn 0.5” of stainless steel 
needle down by 1/16” using a 
lathe 
Coil  Nitinol  0.039” diameter 
x 5’ wire 
Heat 6” of wire to dull red glow 
(roughly 500 °C) with acetylene 
torch 
         Clamp end of annealed wire to 
a 1” diameter stainless steel 
pipe and wrap for 1.5”. Leave 
1/10” of space between coils  
         Heat wire along pipe to dull red 
color (500 °C) with torch 
         Quench wire­pipe construct in 
room temperature water and let 
sit for 10 min 
31 
 
 
Needle­Coil 
Assembly 
      After cooling, wrap wire around 
faced stainless­steel needle for 
0.5” in 
         Apply HighHeat Epoxy Putty to 
both ends of wire with small 
wire brush and let cure for 10 hr 
 
 
 
8.2 Analysis 
 
A theoretical analysis was performed for both the coil design and reverse peacock designs for 
proof of concept. One of the most critical features of the design for the ablation probe is the 
geometry. The geometry of the device dictates several functions of the device:  the size and 
shape of the ablation zone, how the physician will track the device in the patient, how/if the 
device can penetrate the tumor, and the mechanism in which the fiducial will be left in the 
patient. 
 
For the coil design, the coil will initially be tightly wrapped around the shaft in the final device. 
The shape memory effect of nitinol will take place as the probe is heated, and the coil will 
conform to the spherical shape. For initial prototyping, heat generation was not used. Therefore, 
in order to obtain the coil shape, the nitinol was manually bent and adhered to the shaft. A 
springback calculation using an online program (custompart.net) was performed to determine the 
degree at which the nitinol needed to be bent in order to achieve a 5 mm spherical radius. Given 
that the thickness of the wire used for the prototyping was 1 mm, the yield strength for the 
martensitic phase of nitinol is 40 GPa, the modulus for the martensitic phase of nitinol is 140 
MPa and the K­factor is assumed to be 0.33, the initial bending radius to achieve a final radius of 
5 mm is 4.572 mm (Nitinol, 2013). 
 
The coil and reverse peacock designs rely on a male­female connection. The device will enter the 
tumor with the male and female connection intact, but will separate upon the physician pulling 
out of the tumor due to the friction of the tissue in the tumor.  This will leave the female part 
(effectively the fiducial), inside of the patient. The coefficient of friction between the tumor and 
the device, therefore, should ideally be greater than the coefficient of friction between the male 
and female connection. The equation for calculating frictional force is: 
 
32 
 
 
FFT = μ N  
 
where F​T ​is the total force, F​N ​is the normal force, and μ is the friction coefficient. For the 
purpose of this analysis, we are assuming that the physician will pull the device at a high enough 
force to overcome the friction regardless of the material, and so the coefficient of static friction is 
of concern. We will assume that F​T ​and F​N​ are the same in each procedure. Therefore, we are 
concerned with the ratio between the friction coefficients of the male­female connection and the 
surrounding tissue to ensure that the device will separate while remaining inside the tumor. If the 
coefficient between the male­female connection is greater than that between the outside of the 
device and the tumor, the fiducial will not detach. 
 
The two materials being considered for the male­female connection are stainless steel and 
nitinol, as these are the two most common materials for syringes. Literature suggests that the 
average coefficient of friction for stainless steel on stainless steel is 0.74 (Coefficient, 2006) and 
the average coefficient of friction for nitinol on nitinol is 0.060 (NASA, 2009), which is much 
lower than that of stainless steel. The properties of human tissue are not well researched; 
however, a study from Johnson & Johnson suggests that the coefficient of friction for human 
corneal tissue is around 0.0153 (Vistakon, 2013). This coefficient may not represent the type of 
tissue that the ablation probe will experience, as the study focuses on corneal tissue. The 
properties of ablated tissue are also unknown, but assumed to be stiffer than that of regular 
tissue. The actual coefficient could therefore be greater than 0.0153. Whether or not the devices 
detach ​ex vivo​ cannot be determined until ​ex vivo​ testing, but the coefficient for steel and nitinol 
suggest that nitinol will detach more easily in the tissue. 
 
The reverse peacock design contains tines that will be in compression inside of the sheath.  The 
void spaces where these legs will expand outward into the tissue provides a stress concentration 
for when the physician is inserting the device into the tumor.  These stress concentrations could 
dictate the number of tines present in the final device.  A larger number of tines was desired in 
the final device as it was believed more tines would provide a better fixation of the device inside 
of the tumor, as well as a more spherical ablation zone.  A finite­element analysis model was 
created using COMSOL Multiphysics Software in order to characterize the stresses on the 
supports of device, and hand calculations were performed to verify the results.  
 
An axial 5 N force, the average force necessary to pierce tissue, was applied along the needle tip. 
The other end of the device was given a stationary boundary condition, as it is in contact with the 
guidewire that the physician would be using. Figure 13 shows the von mises stresses on the 
device, including a zoomed image of where the maximum von mises stress was found.  The 
33 
 
 
maximal force at the base of each support was only 19.7 MPa, much less than the compressive 
yield stress of nitinol: 2550 MPa (Robertson, 2012).  A hand calculation to verify the results 
were performed using the definition of stress: 
 
/Aσ = F  
  
Using a force of 5 N and an area 0.02793 mm​2​
, which was calculated from the length and width 
of a support, the stress was found to be 22.38 MPa. 
  
 
Figure 13. The von mises stresses in A) the entire device and B) a zoomed in section of the 
stress concentration. 
 
In addition to a mechanical analysis on the reverse peacock, a thermal analysis was also performed.  The 
deployed reverse peacock model was imported into COMSOL.  The simulation was only run for 4 
minutes, although the minimum time for ablation is 10 minutes. Figure 14 shows the temperature profile 
around the device at different time points.  Figure 15 shows a 60 degree Celsius isotherm at different time 
points.  This temperature is the ideal temperature for burning tissue. 
 
34 
 
 
 
Figure 14.​ Time­lapse contour plot of temperatures (°C) from reverse peacock ablation at (A) 0 
min, (B) 1 min, (C) 2 min, and (D) 4 min. 
35 
 
 
 
Figure 15.​ 60°C temperature surface contour plot at A) 0.2 min, B) 0.4 min, C) 1 min, and D), 4 
min 
 
8.3 Material and Material Selection Process 
 
For the two prototypes being manufactured, several materials were selected to make up the 
components. Not many materials are used so as to maintain the manufacturability of such a small 
medical device. The material selection phase for the project was heavily influenced by already 
existing needles resulting in only a small range of materials to decide among. The two prototypes 
being developed use the same materials, but differ in manufacturing and overall design use of the 
components. The process of selecting the particular materials was accomplished by consulting 
with Dr. Moyer and Brad on what the industry standards are for endoscopic needles and then 
36 
 
 
slowly adapting from there. Initially, gold and titanium seemed like viable options as they are 
both biocompatible, non­toxic, and resistant to corrosion. Additionally, they have common uses 
in fiducials and permanent implants, respectively. However, upon further consultation with 
endoscopic radiologists, it was determined that simple etchings into the surface of the metal 
would be sufficient for viewing, making the use of gold unnecessary. Based on established 
design parameters which necessitated a certain degree of flexibility, titanium was ruled out due 
to its high rigidity and Young’s modulus. The materials chosen will be broken down for each of 
the devices: 
 
Reverse Peacock 
This design will be micromachined out of a 3 mm​ ​tube of 304 stainless steel as well as a 3 mm 
tube of nitinol. These materials were chosen as they are relatively easy to micromachine and 
acquire. Both are conductive and visible under ultrasound guided endoscopic procedures. They 
are also both biocompatible (Santonen et. al, 2010), which is a minor customer need, but still 
preferred. Both are of suitable flexibility; however, the nitinol version also has shape memory 
properties making this version even more suitable for endoscopic deployment. The peacock 
design has no mechanical component other than the male female connection at the end of the 
device, thus can rely on the frictional forces of the metal to hold it in place until deployment.  
 
Coil Design 
A 2 mm steel tube will be used as the core of this design. It will also utilize nitinol wire that will 
be wrapped around the core. The nitinol wire was selected to help with the spherical ablation as 
well as act as the fiducial component following RFA. No material other than nitinol is as cheap, 
accessible, and clinically tested. The steel needle part of the design is very machinable since it 
requires only a lathe process to reduce the middle diameter. The nitinol wire was selected due to 
the heat memory properties that allow it to be heavily deformed and then still return to its 
prescribed shape when heated. The conductivity and visibility criteria are the same as those 
described for the reverse peacock​. 
 
8.4 Component and Component Selection Process 
 
Careful selection of prototype components was necessary in order to ensure reliable fiducial 
deployment and uniform ablation areas both during testing and in vivo. Upon observation of fine 
needle aspiration procedures at Hershey and discussions with Dr. Moyer, it was determined that 
the governing mantra should be “Simple is better”. Due to the small size of the device and its 
subjection to variable shear and torsional forces, complex constructs will likely break and 
become lodged within the working channel. Additionally, the nature of an endoscopic procedure 
37 
 
 
necessitates flexibility, and designs with many parts would be unable to successfully navigate the 
esophagus and stomach. As the desired shape of ablated tissue around the probe is spherical, 
construction of the conductive elements in each probe design needed to lead to that shape.   
  
The delivery mechanism for the current prototypes relies on a simple male­female connection. 
This design relies on a press­fit contact between the “male” pin and “female” receptacle. As the 
device is pushed through the narrow working channel of the endoscope, the connection is held. 
An RF current can still be transmitted across the junction as long as both pieces are flush 
together. Pulling the male stylet back will allow easy separation, leaving the female, in this case 
fiducial component, behind. It was initially thought that the pin could be threaded and screwed 
into the female holder ensuring a tight, reliable connection throughout the ablation. However, 
further discussion with Dr. Moyer indicated that rotational movements, especially along the 220 
cm endoscope, would not be possible. While the possibility of an actuator, such as a wire 
wrapped around the junction, was considered in order to transfer an axial, pulling force into 
rotation, the size of the device and addition of multiple parts would lead to a decrease in 
manufacturability. Another delivery mechanism considered was the use of an adhesive polymer: 
polylactic acid (PLA). At body temperature, the compound is gel­like and can attach the stylet to 
the fiducial component. Upon being heated to temperatures upward of 60°C, PLA will melt 
allowing separation. While the polymer is generally biocompatible, it was found that some of the 
degradation products are mildly acidic (Hollinger, 1983). This could lead to potential 
inflammation, immunogenic responses, and future complications. Additionally, the polymer 
might degrade during transport or manufacture, resulting in faulty connections. After considering 
all proposed delivery mechanisms both in terms of feasibility and biocompatibility, the simple 
male­female junction was found to achieve separation without complication. 
  
The selection of nitinol, a shape­memory alloy, as a material allowed for great diversity in 
product ideas. Typical multi­pronged RF probes rely on spines manufactured a set distance apart, 
severely limiting the geometry. These designs are typically preferred because electrode 
separation allows for a larger ablation area. By heat treating nitinol, a wide range of shapes could 
be obtained. This lead to the conception of the expandable balloon and whisk designs. Through 
the natural course of the ablation, the compressed tines would slowly expand allowing for larger, 
spherical heating zones. However, it was later found that the tough, rock­like stiffness of 
pancreatic tumors would make this impossible. There would be no way to generate enough of a 
radial force outward, whether it is through thermal expansion or inflation, to make this feasible. 
Additionally, it was predicted that initial penetration through the stomach wall would cause 
premature deployment of the whisk device, resulting in its expansion before entering the 
pancreas. These factors, combined with difficulty in manufacturing at such a small scale, resulted 
38 
 
 
in early dismissal of these two ideas. The decision to pursue further testing with the reverse 
peacock and coil was due to their ability to combat these issues while still maintaining flexibility. 
The former design would be capable of bending within the confines of the working channel. 
Additionally, as this device easily fits within a standard 19 gauge needle, penetration into the 
core of the tumor would be a non­issue. Finally, usage of the memory­shape characteristics 
would allow expansion of the tips and facile entanglement within tumorigenic tissues. One key 
aspect with both prototype ideas is that even failure of the deployment, whether it is suppression 
of the “peacock feathers” or lack of expansion in the coil, will only minimally impact the success 
of the procedure. In both cases, the ablation can still be carried out while leaving behind a 
marker visible under ultrasound. 
  
Ease of manufacture was considered during every step of the design process. The winged arrow 
prototype, while innovative, would be nearly impossible to construct on a sub­millimeter scale. 
The use of screws and joints cannot even be made on micro­machines as the tolerances would be 
far too low. Additionally, there were too many potential complications for deployment of the 
wings that would result in failure, such as the inability to catch in the tissues. The coil design 
only requires the turning, a cutting method, of the needle to wrap the nitinol around. The actual 
wire can be attached at the ends with a simple epoxy or weld, ensuring integrity. Similarly, the 
reverse peacock can be easily micro­machine by cutting slits into the initial nitinol cylinder. Both 
these designs also have large surface areas, compared to the wire meshes in the balloon/whisk 
prototypes, allowing knurling of their surfaces. The etching of notches or divots is essential for 
proper viewing under ultrasound. 
 
8.5 CAD Drawings 
The CAD and engineering drawings for the reverse peacock and coil design are given in 
Appendix E. The final dimensions of the prototypes to be machined are given in millimeters. 
Below are artistic renderings of the devices. For more exact design details please refer to the 
appendix. Figure 16 depicts an artistic SolidWorks rendering of the fiducial needle along with 
the nitinol coil, shown in red. Figure 17 is a similar artistic rendering of the reverse peacock, 
made entirely of a single piece of nitinol with no assembly required. Figure 18 is a portrayal of 
the design in its deployed state within the tumor, with the tines taking on an umbrella shape.  
 
39 
 
 
 
Figure 16. ​Coil Rendering (Total Length: 25 mm) 
 
 
 
 
 
 
Figure 17. ​Reverse Peacock Rendering (Total Length: 42 mm) 
 
 
40 
 
 
 
Figure 18.​ Deployed Reverse Peacock 
 
8.6 Test Procedure 
 
The following test procedures will be conducted on an as­needed basis. At the end of each test, 
pictures will be taken of the gel/eggs. This will allow us to remove the probe from the testing 
materials and reuse it for additional testing. We will aim to complete each test three times, but 
fatigue may cause the probe to fail during gel testing. To pass the gel test, the probe must enter 
the gel, deploy, and remain in the gel. The ablation zone test will be used to characterize the 
ablation area the device will create. The target for the ablation zone test is a sphere of around 2 
cm within a timeframe of around 5 min, but any shape is acceptable. 
 
The most important customer need is the device must detach 100% of the time. To test our 
device, we are creating a gel with properties similar to that of cancer tissue. The device will then 
be inserted into the gel. The needle and wire will be pulled back and removed from the gel, while 
the fiducial is left behind. Exact steps for the procedure are listed below: 
 
Creating the Gel 
1. Pour approximately 750 mL of Regular Liquid Plastic into a 1 L beaker. 
2. While gently stirring, heat the liquid to 350​°​F​. 
3. Once the liquid is clear, discontinue stirring. Over stirring may lead to air bubbles inside 
the gel. 
41 
 
 
4. Pour the gel into clear bowls with approximate radii of 3 cm. Be sure to almost 
completely fill the bowls. 
5. Allow the gel to cool for at least 12 hours to ensure it hardens completely. 
 
Gel Testing 
1. Remove the gel from each bowl and place the flat surface against a table. 
2. Insert the probe into the top of the gel until it is in the center of the gel. 
3. While holding the gel against the table, deploy the probe and pull wire out of the gel. 
 
Another important customer need is that the RFA probe creates a spherical heating zone. Egg 
whites will be used to perform ablation zone testing. This test aims to show the exact geometry 
and characteristics of cancer tissue that will be destroyed during RFA. This experiment allows 
the viewing of the spherical ablation zone as it forms in the clear egg whites. As the temperature 
of 60​°​C​ is reached, the egg whites cook causing them to become opaque. This zone will be 
examined for sphericality for experiments with both prototypes at a variety of exposure times. 
Exact steps for the procedure are listed below: 
 
Ablation Zone Testing 
1. Completely fill a bowl with an approximate radius of 5 cm with egg whites. 
2. Attach alligator clips into the output channel of an arbitrary waveform generator. 
3. Clip the red alligator clip to the endoscopic wire and the black alligator clip to ground. 
4. Insert the probe into the middle of the egg whites. 
5. Turn on the waveform generator and set it to a sine wave with a power of 70 W and a 
current density of 11.0 amps/in​2​
 (Boston Scientific, 2004). 
6. Using a ruler, try to measure the dimensions of the “cooked egg” zone and turn off the 
waveform generator once the radius is 2 cm in any direction. 
 
8.7 Economic Analysis ­ Budget and Vendor Purchase Information 
 
The materials necessary to create our final prototypes and conduct testing have been purchased. 
It appears that the cost of each item was slightly overestimated which means we have more 
money in our budget than initially planned. We have excluded the use of golden fiducials in our 
design, which saved us approximately $150. We also saved a little more than $100 on travel 
costs as compared to expected. This extra money allows us to either order more supplies to 
create additional prototypes for testing or save as a reserve in the case of problems with the 
micromachining process. The bill of materials and budget can be found in Appendix A. 
 
 
42 
 
 
 
9.0 Final Discussion 
Section 9.0.1   Modifications to Statement of Work and DSR Sections   
  
9.0.1.1. Introduction 
No changes were made. 
9.0.1.2. Customer Needs 
No changes were made. 
9.0.1.3. External Search 
No changes were made. 
9.0.1.4. Engineering Specifications 
No changes were made. 
9.0.1.5. Concept Generation and Selection 
No changes were made. 
9.0.1.6. System Level Design 
No changes were made. 
9.0.1.7. Special Topics 
No changes were made. 
9.0.1.8 Detailed Design 
The manufacturing plan for the reverse peacock in Section 8.2 was modified to include 
sharpened feather tips, each at a 60​° ​angle to facilitate deployment. Additionally, the tines were 
bent out before insertion into the gel. The test procedure in Section 8.6 was refined to match the 
specifications of the devices in Hallowell. For ablation testing, a 25V DC was applied to both the 
needle and reverse peacock with widths measured using digital calipers every 1 min. 
 
 
9.1 Construction Process 
 
There were several different phases for the prototyping of both the reverse peacock and coil 
design devices, ranging from 3D printing to final micromachining. 
 
Reverse Peacock 
 
Initial designs for the reverse peacock were 3D printed using a MakerBot 3D printer.  The CAD 
drawing for the reverse peacock, as discussed in Section 8.5, was imported into the 3D printer 
software.  Table 9 in Section 8.1 discusses the specific procedure and setting for performing this 
43 
 
 
procedure.  The final printed device was comprised of PLA.  Figure 19 shows an image of the 
final printed device at 3x scale.  This plastic could not be used for testing because the device 
would begin to melt at ablation temperatures.  However, these initial devices provided a visual of 
the design and aided in determining on final dimensions for future prototypes.   
 
 
Figure 19. 3D printed prototypes of both designs. The device to the left is the coil design. 
The device to the right is the reverse peacock. 
 
The next round of prototyping involved using stainless steel tubing and a dremel to create a 5x 
scale prototype.  The stainless steel tubing had an inner diameter ~5mm and an outer diameter 
~5.5 mm.  A 6 inch segment of the tubing was cut with a dremel.  The dremel was then used to 
perform cuts on the outside of the tubing in order to create the tines on the device.  The 
SolidWorks drawing in Figure 20 was followed to create the cuts; however, because the cuts 
were performed by hand with a dremel a number of inaccuracies exists.  Figure 21 shows the 
dremel that was used to create the device.  Figure 22 shows an image of the final 5x scale 
prototype.  This prototype was used for experimental ablation testing.  
 
44 
 
 
 
Figure 20. SolidWorks drawing of the 5x scale deployed reverse peacock design. 
 
 
Figure 21.  Dremel used to create the 5x scale reverse peacock prototype. 
 
45 
 
 
 
Figure 22. The final 5x scale prototype of the reverse peacock comprised of stainless steel. 
 
As mentioned above, the reverse peacock design will first ablate the tumor and then detach by a 
male­female connection to be left in the tissue for SBRT.  The device in Figure 22 serves as the 
female component of that connection.  A male connection was designed in SolidWorks to 
press­fit into the proximal end of the device.  The original SolidWorks drawing is shown in 
Figure 23; however, this drawing was modified so that the male connection ran down the entire 
length of the device as opposed to just the proximal tip.  The reason for this is so that the 
connection would provide more support to the device while the physician attempts to insert the 
device into the tumor and protect against buckling of the reverse peacock. 
 
.   
Figure 23. Original SolidWorks model of the male connection. This drawing was modified 
to include a longer working channel within the device. 
46 
 
 
 
This male component was machined in the Penn State Learning Factory using a lathe.  A stock of 
6 mm OD stainless steel was loaded into the lathe, and the outside of the stock was machined 
until the desired diameter was achieved.   
 
The final reverse peacock was micromachined at a 3x scale in State College, PA by L4iS. 
Several lengths of nitinol tubing (~3 mm ID) and the SolidWorks drawing for the reverse 
peacock were sent to L4iS to be micromachined.  The micromachining process involved using 
lasers to make the necessary cuts specified by the SolidWorks drawing.  Figure 24 shows the 
final micromachined device provided to the team by L4iS. 
 
 
 
Figure 24. Final micromachined device provided by L4iS at a 3x scale comprised of nitinol 
tubing. 
 
Coil Design  
 
Initial designs for the coil design were also 3D printed using a MakerBot 3D printer.  The CAD 
drawing for the coil design, as discussed in Section 8.5, was imported into the 3D printer 
software.  Table 9 in Section 8.1 discusses the specific procedure and setting for performing this 
47 
 
 
procedure.  The final printed device was comprised of PLA.  Figure 19 shows an image of the 
final printed device at 3x scale.  This plastic could not be used for testing because the device 
would begin to melt at ablation temperatures.  However, these initial devices provided a visual of 
the design and aided in determining on final dimensions for future prototypes.   
 
The shaft of the coil design was created using a lathe in the Penn State learning factory.  A piece 
of 5 mm OD stock was placed in the lathe and machined to the dimensions specified in Figure 
25.  The drawing in Figure X is of a 5x scale. 
 
 
Figure 25. SolidWorks drawing of the coil design. 
 
After the device was machined, a 4 inch in length nitinol wire of 1 mm in diameter was wrapped 
around the shaft by hand in the orientation shown in Figure 25.  Initial prototypes used an 
industrial strength glue to adhere the wire to the shaft.  These prototypes were used as a visual of 
how the final device should appear, and could not be used for testing as the heat ablation would 
melt the glue.  A number of methods to permanently adhere the wire to the shaft were attempted.   
 
The first attempt was to solder the nitinol to the stainless steel shaft.  The nitinol did not appear 
to bond well to the solder, and as a result the connection between the wire and the shaft was very 
weak.  A literature review showed that it is difficult to solder nitinol wire because of the TiO2 
that is formed on the surface [Soldering].  Welding the nitinol to the stainless steel would also be 
very difficult for two reasons: the welding would be very difficult on a small scale, and because 
nitinol is a shape memory alloy and it has thermal properties, the extreme heat from the welding 
48 
 
 
process may affect the properties of the nitinol wire. Currently, there has been no successful 
method to permanently fix the nitinol to the steel. 
 
 
9.2 Test Results and Discussion 
 
As mentioned in Section 8.6, device testing was primarily conducted in two areas: ablation and 
deployment. Through the use of a synthetic gel matrix and egg whites, our team hoped to 
quantify the detachment patterns and heating geometries of the reverse peacock model compared 
to a standard needle. This would, in turn, allow us to determine how successfully we were 
meeting the appropriate customer needs and find areas for improvement. 
 
Ablation Testing 
The first set of experiments conducted was with a 12 gauge stainless­steel needle. While much 
larger than the standard 19 gauge device used in endoscopic procedures, the size was overall 
very similar to the 6x scale reverse peacock. The overall setup, as depicted in Figure 26, relied 
on a 25 V direct current being applied through the egg white solution. As the albumin coagulates 
at 60°C, the same temperature tissue is ablated at, this set up provides a good representative 
model. While a standard RF generator would use an oscillating current at a given frequency, the 
testing equipment used here did not have this capability. Nevertheless, the resultant data provide 
a general, qualitative depiction. 
 
Figure 26.​ Ablation test set­up with red lead hooked to base of needle and a grounding black 
lead to a copper wire dipped in the solution 
 
49 
 
 
Initial tests with the needle found that egg whites coagulated around its entirety. As this was not 
representative of a clinical setting, Kapton insulating tape was wrapped around the needle base to 
prevent dissipation of current from this area, as seen in Figure 27. Additionally, a thermocouple 
was inserted in the cannula providing real­time temperature readings for the duration of the 
study. With such a high voltage, cooking began almost instantly with a temperature of 40°C 
reached within 20 sec at the needle tip. 
 
Figure 27.​ Standard 12 gauge needle wrapped in Kapton insulating tape 
 
As seen in Figure 28, despite heating only at the needle tip, the ablation zone was distinctly 
cylindrical in shape with charring occurring at the 5 min mark. The cooked egg whites seen in 
solution were largely due to the thin grounding wire which resulted in a concentrated electric 
field and faster cooking compared to the needle itself. Future iterations primarily relied on a 
metal coffee can with the grounding alligator clip connected to the rim. This assembly better 
mimics a true RFA procedure as the current would dissipate faster due to the larger surface area, 
similar to the function of large grounding pads on the thighs of a patient. Care had to be taken 
during the experiment to keep the device from touching the edges or bottom of the can which 
would lead to a short­circuit. 
50 
 
 
 
Figure 28.​ Ablation zone from 12 gauge needle at (A) 1 min and (B) 5 min 
 
The actual width of the coagulated egg whites was obtained with digital calipers and is depicted 
in Figure 29. The actual length was trivial as this can be adjusted by the physician through 
retraction or extension of the device from the surrounding sheath. While there was a significant 
increase in width initially, it tapered out largely due to charring. As the protein burned, it became 
less conductive, impeding heat transfer. Future experimentation should include an actual 
alternating current at the appropriate frequency. The overall width was also much less than 
expected, maxing out at around 10 mm, most likely due to the size of the needle and charring. 
 
Figure 29.​ Width of ablation zone over time for 25 V DC applied through 12 gauge needle 
 
The reverse peacock benchtop testing seen in Figure 30 largely served as a comparison to the 
baseline shown in Figure 28. While the zone is generally more spherical, burning was observed 
51 
 
 
on the supports. Interestingly, by 6 min, spherical regions were visible at the tips of each of the 
feathers. This will likely contribute to a much more round shape in smaller scaled models. 
 
Figure 30.​ Ablation zone from reverse peacock at (A) 2 min, (B) 4 min, and (C) 6 min 
 
Figure 31 depicts the change in width of the ablation zone over time at the widest part, in this 
case the feather tips. Compared to Figure 29, the growth rate is far more even and linear, 
indicating less charring and a more symmetrical ablated region. As before, the exact widths are 
not truly accurate representations of the desired values, around 2­3 cm; however, the direct 
correlation is promising. 
   
Figure 31.​ Width of ablation zone over time for 25 V DC applied through reverse peacock 
 
Figure 32 provides a much better representation of the ablation zone as a function of time. Tissue 
death begins within 1 min of applying the current, especially at the needle and feather tips. By 2 
min, the tissue between the center shaft and feathers begins to burn with complete destruction 
52 
 
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report
Final RFA_SBRT Probe Report

More Related Content

What's hot

Calypso Prostate Radiation Treatment
Calypso Prostate Radiation TreatmentCalypso Prostate Radiation Treatment
Calypso Prostate Radiation TreatmentCalypso Medical
 
Medical imaging summary 1
Medical imaging summary 1Medical imaging summary 1
Medical imaging summary 1sirrainbow
 
Radionuclide Imaging / dental courses
Radionuclide Imaging  / dental coursesRadionuclide Imaging  / dental courses
Radionuclide Imaging / dental coursesIndian dental academy
 
Advanced Nuclear Medicine Through Research
Advanced Nuclear Medicine Through ResearchAdvanced Nuclear Medicine Through Research
Advanced Nuclear Medicine Through ResearchJMFitness
 
R osborn rad-onc-101.2013
R osborn rad-onc-101.2013R osborn rad-onc-101.2013
R osborn rad-onc-101.2013Rex Osborn
 
Stereotactic Radiosurgery (SRS)
Stereotactic Radiosurgery (SRS)Stereotactic Radiosurgery (SRS)
Stereotactic Radiosurgery (SRS)suresh Bishokarma
 
RAPIDARC- NEW ERA IN RADIOTHERAPY
RAPIDARC- NEW ERA IN RADIOTHERAPYRAPIDARC- NEW ERA IN RADIOTHERAPY
RAPIDARC- NEW ERA IN RADIOTHERAPYPuneet Seth
 
(October 12, 2021) Webinar: Clinical Field MRI As A Measurement Instrument fo...
(October 12, 2021) Webinar: Clinical Field MRI As A Measurement Instrument fo...(October 12, 2021) Webinar: Clinical Field MRI As A Measurement Instrument fo...
(October 12, 2021) Webinar: Clinical Field MRI As A Measurement Instrument fo...Scintica Instrumentation
 
PET CENTER CREATION
PET CENTER CREATIONPET CENTER CREATION
PET CENTER CREATIONMaxim Tyagly
 
survey on interstitial brachytherapy
survey on interstitial brachytherapysurvey on interstitial brachytherapy
survey on interstitial brachytherapyKanhu Charan
 
Recent advances in steriotactic radiosurgery
Recent advances in steriotactic radiosurgeryRecent advances in steriotactic radiosurgery
Recent advances in steriotactic radiosurgeryNabil Khalil
 
Brachytherapy And Gyn Malignancy
Brachytherapy And Gyn MalignancyBrachytherapy And Gyn Malignancy
Brachytherapy And Gyn Malignancyfondas vakalis
 
Recent Advances in Radiotherapy Techniques
Recent Advances in Radiotherapy TechniquesRecent Advances in Radiotherapy Techniques
Recent Advances in Radiotherapy TechniquesSubrata Roy
 
Medical Use of Radioisotopes
Medical Use of RadioisotopesMedical Use of Radioisotopes
Medical Use of Radioisotopes@Saudi_nmc
 

What's hot (20)

Calypso Prostate Radiation Treatment
Calypso Prostate Radiation TreatmentCalypso Prostate Radiation Treatment
Calypso Prostate Radiation Treatment
 
Medical imaging summary 1
Medical imaging summary 1Medical imaging summary 1
Medical imaging summary 1
 
Radionuclide Imaging / dental courses
Radionuclide Imaging  / dental coursesRadionuclide Imaging  / dental courses
Radionuclide Imaging / dental courses
 
Brachytherapy
BrachytherapyBrachytherapy
Brachytherapy
 
Advanced Nuclear Medicine Through Research
Advanced Nuclear Medicine Through ResearchAdvanced Nuclear Medicine Through Research
Advanced Nuclear Medicine Through Research
 
R osborn rad-onc-101.2013
R osborn rad-onc-101.2013R osborn rad-onc-101.2013
R osborn rad-onc-101.2013
 
Stereotactic Radiosurgery (SRS)
Stereotactic Radiosurgery (SRS)Stereotactic Radiosurgery (SRS)
Stereotactic Radiosurgery (SRS)
 
PHYS459_Thesis
PHYS459_ThesisPHYS459_Thesis
PHYS459_Thesis
 
RAPIDARC- NEW ERA IN RADIOTHERAPY
RAPIDARC- NEW ERA IN RADIOTHERAPYRAPIDARC- NEW ERA IN RADIOTHERAPY
RAPIDARC- NEW ERA IN RADIOTHERAPY
 
(October 12, 2021) Webinar: Clinical Field MRI As A Measurement Instrument fo...
(October 12, 2021) Webinar: Clinical Field MRI As A Measurement Instrument fo...(October 12, 2021) Webinar: Clinical Field MRI As A Measurement Instrument fo...
(October 12, 2021) Webinar: Clinical Field MRI As A Measurement Instrument fo...
 
PET CENTER CREATION
PET CENTER CREATIONPET CENTER CREATION
PET CENTER CREATION
 
survey on interstitial brachytherapy
survey on interstitial brachytherapysurvey on interstitial brachytherapy
survey on interstitial brachytherapy
 
Recent advances in steriotactic radiosurgery
Recent advances in steriotactic radiosurgeryRecent advances in steriotactic radiosurgery
Recent advances in steriotactic radiosurgery
 
Brachytherapy And Gyn Malignancy
Brachytherapy And Gyn MalignancyBrachytherapy And Gyn Malignancy
Brachytherapy And Gyn Malignancy
 
The CT Scan
The CT ScanThe CT Scan
The CT Scan
 
Srs and sbrt 2 dr.kiran
Srs and sbrt 2 dr.kiranSrs and sbrt 2 dr.kiran
Srs and sbrt 2 dr.kiran
 
Recent Advances in Radiotherapy Techniques
Recent Advances in Radiotherapy TechniquesRecent Advances in Radiotherapy Techniques
Recent Advances in Radiotherapy Techniques
 
Radiation and malignancy
Radiation and malignancyRadiation and malignancy
Radiation and malignancy
 
Medical Use of Radioisotopes
Medical Use of RadioisotopesMedical Use of Radioisotopes
Medical Use of Radioisotopes
 
Radiation hazards in CT scan
Radiation hazards in CT scanRadiation hazards in CT scan
Radiation hazards in CT scan
 

Viewers also liked

Controversias en cancer de pulmón oligometastásico (tratamiento sistémico vs ...
Controversias en cancer de pulmón oligometastásico (tratamiento sistémico vs ...Controversias en cancer de pulmón oligometastásico (tratamiento sistémico vs ...
Controversias en cancer de pulmón oligometastásico (tratamiento sistémico vs ...Mauricio Lema
 
CyberKnife: A New Option In the Treatment of Lung Cancer
CyberKnife: A New Option In the Treatment of Lung CancerCyberKnife: A New Option In the Treatment of Lung Cancer
CyberKnife: A New Option In the Treatment of Lung CancerKue Lee
 
SBRT versus Surgery in Early lung cancer : Debate
SBRT versus Surgery in Early lung cancer : DebateSBRT versus Surgery in Early lung cancer : Debate
SBRT versus Surgery in Early lung cancer : DebateRuchir Bhandari
 
Como fazer SRS, SBRT, IGRT com EPID Casos Clínicos
Como fazer SRS, SBRT, IGRT com EPID Casos ClínicosComo fazer SRS, SBRT, IGRT com EPID Casos Clínicos
Como fazer SRS, SBRT, IGRT com EPID Casos ClínicosJean Carlo Cadillo López
 
03 suh lung sbrt hyderabad feb 2013 (cancer ci 2013) john h. suh
03 suh lung sbrt hyderabad feb 2013 (cancer ci 2013) john h. suh03 suh lung sbrt hyderabad feb 2013 (cancer ci 2013) john h. suh
03 suh lung sbrt hyderabad feb 2013 (cancer ci 2013) john h. suhDr. Vijay Anand P. Reddy
 
SBRT/SABR for Early Stage Lung Cancer: A Brief Overview
SBRT/SABR for Early Stage Lung Cancer: A Brief OverviewSBRT/SABR for Early Stage Lung Cancer: A Brief Overview
SBRT/SABR for Early Stage Lung Cancer: A Brief OverviewTodd Scarbrough
 
1411 APLCC AHNYC SBRT & IMRT in Lung Cancer
1411 APLCC AHNYC SBRT & IMRT in Lung Cancer1411 APLCC AHNYC SBRT & IMRT in Lung Cancer
1411 APLCC AHNYC SBRT & IMRT in Lung CancerYong Chan Ahn
 
1509 webinar oligometa lung
1509 webinar oligometa lung1509 webinar oligometa lung
1509 webinar oligometa lungYong Chan Ahn
 
Corrección por Heterogeneidades en SBRT de Pulmón
Corrección por Heterogeneidades en SBRT de PulmónCorrección por Heterogeneidades en SBRT de Pulmón
Corrección por Heterogeneidades en SBRT de PulmónArmando Alaminos Bouza
 
Early stage lung_cancer- jtl
Early stage lung_cancer- jtlEarly stage lung_cancer- jtl
Early stage lung_cancer- jtlJohn Lucas
 
MANAGEMENT OF EARLY STAGE NON SMALL CELL LUNG CARCINOMA
MANAGEMENT OF EARLY STAGE NON SMALL CELL LUNG CARCINOMAMANAGEMENT OF EARLY STAGE NON SMALL CELL LUNG CARCINOMA
MANAGEMENT OF EARLY STAGE NON SMALL CELL LUNG CARCINOMAIsha Jaiswal
 
Stereotactic body radiotherapy
Stereotactic body radiotherapyStereotactic body radiotherapy
Stereotactic body radiotherapyNanditha Nukala
 
SBRT Contouring Guidelines
SBRT  Contouring  GuidelinesSBRT  Contouring  Guidelines
SBRT Contouring GuidelinesDr Rushi Panchal
 
sbrt for inoperable lung cancer
sbrt for inoperable lung cancersbrt for inoperable lung cancer
sbrt for inoperable lung cancerfondas vakalis
 
Role of Radiation Therapy for Lung Cancer
Role of Radiation Therapy for Lung CancerRole of Radiation Therapy for Lung Cancer
Role of Radiation Therapy for Lung Cancerspa718
 
Stereotactic body radiation therapy
Stereotactic body radiation therapyStereotactic body radiation therapy
Stereotactic body radiation therapyumesh V
 

Viewers also liked (20)

Controversias en cancer de pulmón oligometastásico (tratamiento sistémico vs ...
Controversias en cancer de pulmón oligometastásico (tratamiento sistémico vs ...Controversias en cancer de pulmón oligometastásico (tratamiento sistémico vs ...
Controversias en cancer de pulmón oligometastásico (tratamiento sistémico vs ...
 
CyberKnife: A New Option In the Treatment of Lung Cancer
CyberKnife: A New Option In the Treatment of Lung CancerCyberKnife: A New Option In the Treatment of Lung Cancer
CyberKnife: A New Option In the Treatment of Lung Cancer
 
2010 Poznan G Guidi Adaptive Rt Rcs Sbrt
2010 Poznan G Guidi Adaptive Rt Rcs Sbrt2010 Poznan G Guidi Adaptive Rt Rcs Sbrt
2010 Poznan G Guidi Adaptive Rt Rcs Sbrt
 
What's new in Cancer Treatment: Radiation
What's new in Cancer Treatment: RadiationWhat's new in Cancer Treatment: Radiation
What's new in Cancer Treatment: Radiation
 
SBRT versus Surgery in Early lung cancer : Debate
SBRT versus Surgery in Early lung cancer : DebateSBRT versus Surgery in Early lung cancer : Debate
SBRT versus Surgery in Early lung cancer : Debate
 
Lung cancer
Lung cancerLung cancer
Lung cancer
 
Como fazer SRS, SBRT, IGRT com EPID Casos Clínicos
Como fazer SRS, SBRT, IGRT com EPID Casos ClínicosComo fazer SRS, SBRT, IGRT com EPID Casos Clínicos
Como fazer SRS, SBRT, IGRT com EPID Casos Clínicos
 
10 may sbrt
10 may sbrt10 may sbrt
10 may sbrt
 
03 suh lung sbrt hyderabad feb 2013 (cancer ci 2013) john h. suh
03 suh lung sbrt hyderabad feb 2013 (cancer ci 2013) john h. suh03 suh lung sbrt hyderabad feb 2013 (cancer ci 2013) john h. suh
03 suh lung sbrt hyderabad feb 2013 (cancer ci 2013) john h. suh
 
SBRT/SABR for Early Stage Lung Cancer: A Brief Overview
SBRT/SABR for Early Stage Lung Cancer: A Brief OverviewSBRT/SABR for Early Stage Lung Cancer: A Brief Overview
SBRT/SABR for Early Stage Lung Cancer: A Brief Overview
 
1411 APLCC AHNYC SBRT & IMRT in Lung Cancer
1411 APLCC AHNYC SBRT & IMRT in Lung Cancer1411 APLCC AHNYC SBRT & IMRT in Lung Cancer
1411 APLCC AHNYC SBRT & IMRT in Lung Cancer
 
1509 webinar oligometa lung
1509 webinar oligometa lung1509 webinar oligometa lung
1509 webinar oligometa lung
 
Corrección por Heterogeneidades en SBRT de Pulmón
Corrección por Heterogeneidades en SBRT de PulmónCorrección por Heterogeneidades en SBRT de Pulmón
Corrección por Heterogeneidades en SBRT de Pulmón
 
Early stage lung_cancer- jtl
Early stage lung_cancer- jtlEarly stage lung_cancer- jtl
Early stage lung_cancer- jtl
 
MANAGEMENT OF EARLY STAGE NON SMALL CELL LUNG CARCINOMA
MANAGEMENT OF EARLY STAGE NON SMALL CELL LUNG CARCINOMAMANAGEMENT OF EARLY STAGE NON SMALL CELL LUNG CARCINOMA
MANAGEMENT OF EARLY STAGE NON SMALL CELL LUNG CARCINOMA
 
Stereotactic body radiotherapy
Stereotactic body radiotherapyStereotactic body radiotherapy
Stereotactic body radiotherapy
 
SBRT Contouring Guidelines
SBRT  Contouring  GuidelinesSBRT  Contouring  Guidelines
SBRT Contouring Guidelines
 
sbrt for inoperable lung cancer
sbrt for inoperable lung cancersbrt for inoperable lung cancer
sbrt for inoperable lung cancer
 
Role of Radiation Therapy for Lung Cancer
Role of Radiation Therapy for Lung CancerRole of Radiation Therapy for Lung Cancer
Role of Radiation Therapy for Lung Cancer
 
Stereotactic body radiation therapy
Stereotactic body radiation therapyStereotactic body radiation therapy
Stereotactic body radiation therapy
 

Similar to Final RFA_SBRT Probe Report

Proton beam therapy for tumors of skull base
Proton beam therapy for tumors of skull baseProton beam therapy for tumors of skull base
Proton beam therapy for tumors of skull baseTehreem Khan
 
PSU Hershey Medical Center 3 Project Summary Final Version
PSU Hershey Medical Center 3 Project Summary Final VersionPSU Hershey Medical Center 3 Project Summary Final Version
PSU Hershey Medical Center 3 Project Summary Final VersionDaniel Johnson
 
The main methods of radiotherapy
The main methods of radiotherapyThe main methods of radiotherapy
The main methods of radiotherapyAjaindu Shrivastava
 
Radiotherapy and chemotherapy in Oral cancer management
Radiotherapy and chemotherapy in Oral cancer managementRadiotherapy and chemotherapy in Oral cancer management
Radiotherapy and chemotherapy in Oral cancer managementTejaswini Pss
 
Radiopharmaceuticals
RadiopharmaceuticalsRadiopharmaceuticals
RadiopharmaceuticalsEhab Hegazy
 
AN ANALYSIS OF THE BENEFITS AND ADVANTAGES TO SRT
AN ANALYSIS OF THE BENEFITS AND ADVANTAGES TO SRTAN ANALYSIS OF THE BENEFITS AND ADVANTAGES TO SRT
AN ANALYSIS OF THE BENEFITS AND ADVANTAGES TO SRTMelissa McClement
 
Case Study for ARI - Monochromatic X-Rays
Case Study for ARI - Monochromatic X-RaysCase Study for ARI - Monochromatic X-Rays
Case Study for ARI - Monochromatic X-RaysAleksey Dubrovensky
 
Raditherapy4idiots
Raditherapy4idiotsRaditherapy4idiots
Raditherapy4idiotsNHS
 
Physics Investigatory Project Class 11 & 12
Physics Investigatory Project Class 11 & 12Physics Investigatory Project Class 11 & 12
Physics Investigatory Project Class 11 & 12RoyB
 
Radiotherapy With Protons
Radiotherapy  With  ProtonsRadiotherapy  With  Protons
Radiotherapy With Protonsfondas vakalis
 
Radiotherapy With Protons
Radiotherapy  With  ProtonsRadiotherapy  With  Protons
Radiotherapy With Protonsfondas vakalis
 
ROLE OF MEDICAL RADIOGRAPHY IN DIAGNOSIS AND TREATMENT OF CANCER_053146.pptx
ROLE OF MEDICAL RADIOGRAPHY IN DIAGNOSIS AND TREATMENT OF CANCER_053146.pptxROLE OF MEDICAL RADIOGRAPHY IN DIAGNOSIS AND TREATMENT OF CANCER_053146.pptx
ROLE OF MEDICAL RADIOGRAPHY IN DIAGNOSIS AND TREATMENT OF CANCER_053146.pptxCallistusStephen
 
Fight with cancer using nanorobots
Fight with cancer using nanorobotsFight with cancer using nanorobots
Fight with cancer using nanorobotsAbhijeet kapse
 
Advanced Radiotherapy in Cancer Care in Central India- ALEXIS NAGPUR 2017
Advanced Radiotherapy in Cancer Care in Central India- ALEXIS NAGPUR 2017Advanced Radiotherapy in Cancer Care in Central India- ALEXIS NAGPUR 2017
Advanced Radiotherapy in Cancer Care in Central India- ALEXIS NAGPUR 2017Puneet Seth
 
Uses of radiation to man
Uses of radiation to manUses of radiation to man
Uses of radiation to manCephas Agbagba
 
Magnetic_Resonance_(MR)_spectroscopy-1.pptx
Magnetic_Resonance_(MR)_spectroscopy-1.pptxMagnetic_Resonance_(MR)_spectroscopy-1.pptx
Magnetic_Resonance_(MR)_spectroscopy-1.pptxVanshikaGarg76
 
Cone Beam Computed Tomography.pptx
Cone Beam Computed Tomography.pptxCone Beam Computed Tomography.pptx
Cone Beam Computed Tomography.pptxDrAnand22
 

Similar to Final RFA_SBRT Probe Report (20)

Introduction to Radiation Therapy
Introduction to Radiation TherapyIntroduction to Radiation Therapy
Introduction to Radiation Therapy
 
Proton beam therapy for tumors of skull base
Proton beam therapy for tumors of skull baseProton beam therapy for tumors of skull base
Proton beam therapy for tumors of skull base
 
PSU Hershey Medical Center 3 Project Summary Final Version
PSU Hershey Medical Center 3 Project Summary Final VersionPSU Hershey Medical Center 3 Project Summary Final Version
PSU Hershey Medical Center 3 Project Summary Final Version
 
The main methods of radiotherapy
The main methods of radiotherapyThe main methods of radiotherapy
The main methods of radiotherapy
 
Radiotherapy and chemotherapy in Oral cancer management
Radiotherapy and chemotherapy in Oral cancer managementRadiotherapy and chemotherapy in Oral cancer management
Radiotherapy and chemotherapy in Oral cancer management
 
Exactrac 6D imaging overview
Exactrac 6D imaging overviewExactrac 6D imaging overview
Exactrac 6D imaging overview
 
Radiopharmaceuticals
RadiopharmaceuticalsRadiopharmaceuticals
Radiopharmaceuticals
 
AN ANALYSIS OF THE BENEFITS AND ADVANTAGES TO SRT
AN ANALYSIS OF THE BENEFITS AND ADVANTAGES TO SRTAN ANALYSIS OF THE BENEFITS AND ADVANTAGES TO SRT
AN ANALYSIS OF THE BENEFITS AND ADVANTAGES TO SRT
 
Case Study for ARI - Monochromatic X-Rays
Case Study for ARI - Monochromatic X-RaysCase Study for ARI - Monochromatic X-Rays
Case Study for ARI - Monochromatic X-Rays
 
Raditherapy4idiots
Raditherapy4idiotsRaditherapy4idiots
Raditherapy4idiots
 
Radiation- Its Medicinal Uses
Radiation- Its Medicinal UsesRadiation- Its Medicinal Uses
Radiation- Its Medicinal Uses
 
Physics Investigatory Project Class 11 & 12
Physics Investigatory Project Class 11 & 12Physics Investigatory Project Class 11 & 12
Physics Investigatory Project Class 11 & 12
 
Radiotherapy With Protons
Radiotherapy  With  ProtonsRadiotherapy  With  Protons
Radiotherapy With Protons
 
Radiotherapy With Protons
Radiotherapy  With  ProtonsRadiotherapy  With  Protons
Radiotherapy With Protons
 
ROLE OF MEDICAL RADIOGRAPHY IN DIAGNOSIS AND TREATMENT OF CANCER_053146.pptx
ROLE OF MEDICAL RADIOGRAPHY IN DIAGNOSIS AND TREATMENT OF CANCER_053146.pptxROLE OF MEDICAL RADIOGRAPHY IN DIAGNOSIS AND TREATMENT OF CANCER_053146.pptx
ROLE OF MEDICAL RADIOGRAPHY IN DIAGNOSIS AND TREATMENT OF CANCER_053146.pptx
 
Fight with cancer using nanorobots
Fight with cancer using nanorobotsFight with cancer using nanorobots
Fight with cancer using nanorobots
 
Advanced Radiotherapy in Cancer Care in Central India- ALEXIS NAGPUR 2017
Advanced Radiotherapy in Cancer Care in Central India- ALEXIS NAGPUR 2017Advanced Radiotherapy in Cancer Care in Central India- ALEXIS NAGPUR 2017
Advanced Radiotherapy in Cancer Care in Central India- ALEXIS NAGPUR 2017
 
Uses of radiation to man
Uses of radiation to manUses of radiation to man
Uses of radiation to man
 
Magnetic_Resonance_(MR)_spectroscopy-1.pptx
Magnetic_Resonance_(MR)_spectroscopy-1.pptxMagnetic_Resonance_(MR)_spectroscopy-1.pptx
Magnetic_Resonance_(MR)_spectroscopy-1.pptx
 
Cone Beam Computed Tomography.pptx
Cone Beam Computed Tomography.pptxCone Beam Computed Tomography.pptx
Cone Beam Computed Tomography.pptx
 

Final RFA_SBRT Probe Report