一个基于CMUT的高灵敏度被动化探测器,用于在聚焦超声干预期间监测微泡动力学.

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:

• 有效的横聚焦超声波 (tFUS) 疗法需要通过声辐射 (AE) 监测精确跟踪微泡 (MB) 动态.
• 微气泡排放包含和超组件,要求跨应用的宽带,低噪音监控系统.

研究的目的:

• 设计和评估一个16通道模拟前端 (AFE) 电子系统,集成电容微机超声传感器 (CMUT),用于在tFUS期间监控MB AE.
• 评估系统在通过人类头骨检测MB AE的灵敏度和能力.

主要方法:

• 设计了一种16通道的AFE,其中包括一个低噪音的传 impedance放大器 (TIA),带间距参考和输出缓冲器.
• 该AFE与商业CMUT阵列集成,形成一个完整的监控系统.
• 系统性能使用在微流体通道中的自由MBs进行了评估,在临床相关参数下进行了声波测试.

主要成果:

• 集成的CMUT系统实现了12.3mV/μPa的接收灵敏度和0.085μPa的最小可检测压力 (MDP),直至3MHz.
• 该系统成功捕获了0.5MHz和250kPa的MB波的关键光谱组成部分.
• 通过模拟的人类头骨条件来检测MB AE的能力.

结论:

• 开发的基于CMUT的系统为在tFUS期间监控MB AE提供了高灵敏度和低噪音.
• 这项技术可以支持用于实时MB跟踪的被动化探测器 (PCD) 的开发.
• 通过对微气泡行为提供关键反,使更安全,更有效的聚焦超声波 (FUS) 治疗成为可能.