作为微泡辅助血脑屏障开放的发射器的CMUT

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 声学物理 声学物理
• 神经科学是一个神经科学.

背景情况:

• 使用微气泡 (MB) 的聚焦超声波 (FUS) 是打开血脑屏障 (BBB) 的关键策略,以改善药物输送.
• 目前的FUS系统使用压电式传感器,但电容微加工超声波传感器 (CMUT) 具有作为宽带替代品的潜力.
• 在FUS频率下,CMUT的非线性行为和低压输出限制了它们作为BBB开放的发射器的使用.

研究的目的:

• 调查使用CMUT作为FUS介导BBB打开的发射器的可行性.
• 开发和验证一种方法来减轻CMUT非线性,并为BBB打开应用程序隔离MB信号.

主要方法:

• 建议使用多相调制 (PM) 来隔离CMUT发射器的MB辐射.
• 计算了人类尺寸的FUS系统所需的压力水平 (在150mm焦距下10kPa峰值负压).
• 经过实验验证的CMUT压力生成和PM信号处理在自由场,横测量和用Definity MBs进行体外管幻影.

主要成果:

• 计算证实,10kPa的PNP足以激发MB.
• 随时可用的CMUT可以在400-800 kHz时产生所需的压力水平.
• PM实现了超过50dB的基本波信号抑制.
• 在体外测试表明,MB波检测的非线性信号隔离和信号对噪声比 (SNR) 是足够的.

结论:

• 多相调制有效地减轻了CMUT对FUS BBB打开的波生成.
• CMUT可以作为FUS应用的发射器,扩大其潜力.
• 这项工作为宽带传输和接收在FUS介导的BBB开放中为临床和临床前使用开辟了新的机会.