对超声波椎脊髓神经调节的策略和安全模拟
Rui Xu1,2, Sven Bestmann3, Bradley E Treeby1
1Department of Medical Physics and Biomedical Engineering, University College London, London, United Kingdom.
Physics in medicine and biology
|May 24, 2024
概括
聚焦超声波脊髓神经调节需要精确的定位来确保安全性和有效性. 模拟显示,精确的源-解剖学对齐对于管理热沉积和在人类脊柱中实现治疗压力至关重要.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 神经外科 神经外科
- 医学物理 医学物理
背景情况:
- 聚焦超声波 (FUS) 神经调节对脊髓治疗有希望,在小型动物模型中证明了这一点.
- 目前动物研究中的FUS参数接近脊髓损伤的值,需要对人类应用进行安全评估.
- 了解人类脊柱中的超声波传播和热效应对于安全有效的FUS神经调节至关重要.
研究的目的:
- 在人类脊椎中模拟声压和热沉积,用于FUS神经调节.
- 为了评估不同FUS应用方法 (后面与侧面) 的安全性和有效性以及潜在的定位错误.
- 为了识别脊柱内的超声波效应对象特异性的变化.
主要方法:
- 一个500kHz超声波源的组合声学和热学建模,专注于C5/C6脊髓水平.
- 对后侧声窗进行的模拟,考虑到转换和旋转源定位错误.
- 在定义的脉冲列车参数下,分析四个受试者的压力和温度分布.
主要成果:
- 目标压力在不同的方法之间有显著的差异 (20% -70%后部,20% -100%侧面).
- 最佳的后部位置导致<1°C的加热,但错误的位置导致骨加热至4°C.
- 侧向接近加热在模拟错位范围内保持在2°C以下;观察到压力和加热的实质性跨主体变化.
结论:
- 精确的源体解剖定位对于跨脊柱FUS治疗的特定患者的安全性和有效性至关重要.
- 跨脊柱超声波模拟软件对于预测和优化FUS神经调节参数非常有价值.
- 个体间的变异性需要对FUS脊髓干预进行个性化治疗计划.
