通过基于微型CT图像的相位阵列进行跨头超声波聚焦

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 声学 声学 在声学上
• 医疗成像医学成像

背景情况:

• 由于头骨的散射,超超声波的聚焦具有挑战性.
• 准确的时间延迟计算对于有效的阶段阵列聚焦至关重要.
• 脊椎骨中的微结构显著影响了超声波的传播.

研究的目的:

• 在微型CT模型中研究跨膜超声波分相阵列聚焦特征.
• 为了提高聚焦质量和时间延迟计算精度.
• 为了评估脉冲压缩对跨头超声波聚焦的有效性.

主要方法:

• 利用微型计算机断层扫描 (微型CT) 来创建一个高分辨率 (60微米) 的脊椎骨模型.
• 在微CT模型中使用k波工具箱进行超声波模拟.
• 采用脉冲压缩方法与线性频率调制巴克尔代码用于时间延迟计算和相位阵列聚焦.

主要成果:

• 超声波损失主要归因于从状骨微观结构的散射.
• 脉冲压缩使主侧叶比提高了5.53dB,提高了聚焦质量和时间延迟精度.
• 聚焦深度和频率影响光束宽度和声压幅度;振幅调节将焦点声压增加8.2%.

结论:

• 带有脉冲压缩的分相阵列聚焦方法提供了良好的聚焦结果和可调性,用于深大脑应用.
• 这种技术显著改善了声音场聚焦效应,经过ex vivo头骨实验验验证.
• 脉冲压缩方法是超超声波聚焦的高效方法.