走向高分辨率超声波神经调节,使用交叉束相位阵列.

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 生物医学工程 生物医学工程
• 声学 声学 在声学方面

背景情况:

• 跨焦超声波刺激 (tFUS) 提供了非侵入性的治疗潜力.
• 头骨衰减限制了tFUS的透和特异性,特别是在更高的频率下.
• 低于MHz的超声波对于深度是必要的,但会降低轴向特异性.

研究的目的:

• 在理论和实验上研究交叉光束形成,使用相位数组进行增强的tFUS.
• 提高tFUS应用中的空间分辨率和定位精度.
• 为了克服单束tFUS的局限性,用于更深层的神经目标.

主要方法:

• 开发了两种相位数组的交叉光束形成的理论框架.
• 使用波传播模拟器进行优化.
• 经过实验验证的交叉光束形成使用定制的32元分相阵列在555.5kHz.
• 经过测试的交叉射线性能,并没有老鼠头骨和组织层.

主要成果:

• 在~46mm的焦点距离上实现了0.8/3.4mm的侧向/轴向分辨率.
• 与单个数组相比,焦点区域面积减少了约28.4倍.
• 通过生物组织和老鼠头骨验证了交叉光束形成.
• 单个相位阵列的分辨率显著降低 (3.4/26.8毫米在50毫米).

结论:

• 交叉光束相位阵列显著提高了MHz以下tFUS的空间分辨率.
• 这种方法为非侵入性神经调节提供了更好的特异性.
• 这种经过验证的方法对先进的跨脑聚焦超声波疗法具有前景.