一种快速元素压力场模拟方法,用于聚焦超声波治疗中的跨层相位校正

科学领域:

• 神经外科 神经外科
• 生物医学工程 生物医学工程
• 声学物理 声学物理

背景情况:

• 超焦超声波 (tFUS) 切除是治疗神经系统疾病的关键技术.
• 目前的临床系统使用射线追踪来纠正相位偏差,平衡速度和精度.
• 与基于模拟的方法相比,光线跟踪的准确性是有限的.

研究的目的:

• 评估一种快速模拟方法,以在tFUS中进行准确的相位校正.
• 为了将其性能与光线跟踪方法和全波模拟进行比较.
• 评估其适用于临床应用的适用性,考虑到速度和准确性.

主要方法:

• 一个512元,670kHz的半球传感器被用于实验验证.
• 四个活体人类头骨被用于测试相位偏差校正.
• 开发了一种快速模拟方法来建模时间和压力场.

主要成果:

• 快速模拟方法实现了73.10%±7.46%的声强度恢复比.
• 射线追踪达到了64.81%±4.33%,而全波模拟达到了75.87%±5.40%.
• 快速模拟方法用8个线程在5分钟内完成了计算,保持了>70%的恢复率.

结论:

• 快速模拟方法为tFUS相位校正提供了速度和精度的卓越平衡.
• 这种方法显示出增强临床tFUS治疗的巨大潜力.
• 它比光线跟踪提供了更高的准确性,而没有全波模拟的大量计算成本.