探测阶段阵列聚焦超声波传感器,使用现实的3D形状头骨模型:一个数值研究

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 声学 声学 在声学方面
• 神经科学是一个神经科学.

背景情况:

• 超焦超声波 (tFUS) 是治疗大脑疾病的一种有前途的神经调节技术.
• 头骨的复杂结构可以干扰超声波的传播.
• 需要准确的建模来预测tFUS设备的性能.

研究的目的:

• 为了研究人类头骨状骨架结构和多孔度对tFUS传感器性能的影响.
• 为了在多孔头骨模型中比较两个不同的相位数组传感器产生的压力场.
• 突出在tFUS模拟中纳入现实的头骨模型的重要性.

主要方法:

• 数字模拟使用现实的3D头骨模型,具有不同孔径 (0%,50%,60%).
• 两个96元相序列传感器 (f数=0.8和f数=1.1) 的压力场比较.
• 分析压力分布图和-6dB同位面,以量化焦点/分散体积和焦点移位.

主要成果:

• 多孔头骨模型引入了显著的超声波散射和非目标热点,而非多孔模型错过了这些热点.
• 两种传感器都显示焦点转移;传感器2在多孔模型中表现出较低的选择性和大幅增加的散射 (450-1000%).
• 头骨的多孔性对tFUS压力场的预测产生了重大影响.

结论:

• 精确的头骨孔隙模型对于可靠的tFUS模拟和准确的压力预测至关重要.
• 简化的无孔模型可以导致扭曲的性能预测,并掩盖关键的散射效应.
• 这项研究为优化tFUS传感器设计提供了见解,以提高治疗应用中的精度和安全性.