一个可调节的三层头骨幻影,具有现实的超声波传输特性
Jie Chen1,2, Zhenyu Yi1, Tiantian Chen1
1School of Materials Science and Engineering, Institute of Fundamental and Transdisciplinary Research, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310027, People's Republic of China.
Physics in medicine and biology
|September 9, 2025
概括
研究人员开发了一种新型的三层结构头骨 (TSS) 幻影,以精确模仿人类头骨超声波传输. 这种新的幻影材料提供了一个可靠的工具,用于推进横超声波研究和脑疗法应用.
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
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 穿超声波提供非侵入性脑部成像和治疗.
- 通过人类头骨进行超声波传输的准确模拟至关重要,但由于解剖学变异而具有挑战性.
- 现有的幻影材料无法充分复制头骨复杂的声学特性.
研究的目的:
- 开发一种新型的三层结构头骨 (TSS) 幻影,精确地模仿人类头骨的结构和超声波传输特性.
- 为了评估TSS幻影的性能,与用于跨膜超声波应用的传统材料相比.
主要方法:
- 设计了一个三层结构化头骨 (TSS) 幻影,在中间层使用环氧树脂/Al2O3粉末和紫色佩里拉种子.
- 嵌入紫色大种子来复制人类头骨的多孔结构.
- 进行模拟和实验,以测量1.25-1.75 MHz频段中的超声波传输系数.
主要成果:
- 在TSS幻影显示声传输特性接近人类头骨骨 (5.0%-6.6%对比4.2%-9.8%).
- 在TSS幻影显著超过传统材料,如环氧树脂 (42.6%-48.4%) 和PEEK (64.5%-75.2%) 幻影.
- 通过TSS幻影的超声波传输可以通过改变紫色里拉种子含量来调节.
结论:
- 开发的TSS幻影是跨膜超声波研究的有希望,可靠和可访问的工具.
- 这个幻影可以促进基于超声波的脑成像和治疗的进步.
- 由于TSS幻影的可调性,可以适应各种研究要求.
