超声波神经调节分辨率对大脑组织声速的计算灵敏度评估,具有强大的光束形成

科学领域:

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

背景情况:

• 低强度聚焦超声波 (LIFU) 能够实现非侵入性神经调节,但需要精确的聚焦.
• 当前的聚焦优化方法经常使用不准确的声学特性,限制神经调节分辨率.
• 大脑组织的声音速度变化显著影响着聚焦精度和非目标激活.

研究的目的:

• 分析神经调节分辨率对大脑组织声速变化的敏感性.
• 开发一种强大的光束成形方法,尽管有声音速度的不准确性,但最大限度地减少了目标外激活区域 (OTAA).
• 为了提高LIFU神经调节的可靠性和精度,用于潜在的临床应用.

主要方法:

• 研究了神经调节分辨率 (通过OTAA测量) 和大脑组织声速之间的关系.
• 提出了一种强大的最佳分辨率 (ROR) 束形成形方法,采用使用等效源方法 (ESM) 的传播估计模型.
• 在人类头部模型中模拟ROR光束成型,以评估其性能与基准方法相比.

主要成果:

• 拟议的传播估计模型有效地映射不同声学参数之间的声音场.
• 与基准方法相比,ROR光束成型显著降低了最坏的OTAA,平均和最大的降低分别为[公式:见文本]和[公式:见文本].
• ROR方法在LIFU神经调节中表现出更好的稳定性,解决对声音速度变化的敏感性.

结论:

• 强大的最佳分辨率 (ROR) 波束成形方法提高了低强度聚焦超声波 (LIFU) 神经调节的精度和可靠性.
• 这种方法减轻了声音速度不准确性的影响,这对于临床环境中的准确聚焦至关重要.
• ROR光束成型减少了对侵入性测量的需求,促进了更容易获得和更有效的神经调节疗法.