Преимущества транскраниальной ультразвуковой терапии включают минимальную инвазивность, поскольку лечение доставляется в мозг путем передачи ультразвука через неповрежденный череп пациента. Исследование сосредоточено на двух вопросах, которые потенциально могут ограничить применимость транскраниального ультразвука: нагрев основания черепа и образование стоячих волн.
При планировании лечения необходимо учитывать нагрев основания черепа
Когда ультразвуковой луч достигает кости черепа, часть энергии луча передается в череп в виде тепла.
В ходе исследования было обнаружено, что нагрев основания черепа во время транскраниальной ультразвуковой терапии может привести к опасному повышению температуры, когда ультразвуковая обработка проводится близко к основанию черепа. В исследовании были разработаны три новых метода противодействия этому потенциально опасному явлению.
Стоячие волны, напротив, образуются в ультразвуковом поле, когда волны отражаются от поверхности кости черепа. Во время транскраниальной ультразвуковой терапии амплитуда ультразвука может достигать более высоких уровней, чем предполагалось, если эти отражения не принимаются во внимание при первоначальном планировании лечения.
Исследование показало, что образование стоячих волн значительно снижается при использовании специально разработанных ультразвуковых преобразователей большой площади.
Численный метод моделирования распространения ультразвука
В исследовании также представлена модель для численного моделирования клинического лечения пациентов, выполняемого с помощью транскраниальной ультразвуковой терапии.
Прогнозы, полученные с помощью модели, сравнивались с наблюдениями, сделанными в клинических испытаниях пациентов, проведенных ранее. Было обнаружено, что прогнозы имеют достаточную точность для первоначального планирования лечения. Тем не менее, более точная характеристика акустических и тепловых параметров, используемых при транскраниальной ультразвуковой терапии, тем не менее необходима.
Результаты были первоначально опубликованы в журналах Computerized Medical Imaging and Graphics, Physics in Medicine and Biology и IEEE Transactions по биомедицинской инженерии.