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
概括
这项研究开发了一种低噪音的电容微机超声波传感器 (CMUT) 系统,用于监测跨焦超声波 (tFUS) 治疗期间的微气泡 (MB) 声学排放. 该系统成功检测到MB波元件,为更安全的FUS治疗铺平了道路.
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.
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