Acoustic properties across the human skull.
Acoustic properties across the human skull.
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DOI：
10.1016/j.ultras.2021.106591
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发表时间：
2022-03
期刊：
影响因子：
4.2
通讯作者：
Kubanek J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Riis TS;Webb TD;Kubanek J
经颅超声作为一种非侵入性的工具，有针对性地治疗脑部疾病。经颅超声已被用于远程介导手术，血脑屏障的短暂开放，局部药物输送和神经调节。然而，所有的应用都受到颅骨对超声的严重衰减和相位失真的限制。在这里，我们的特点是依赖于特定的解剖段的头骨的像差。特别是，我们测量了整个周长的完整的人类头骨在500 kHz的超声波传播特性。我们发现顶骨提供了比额骨区域（13± 2%，425±47度）和枕骨区域（16± 4%，416±35度）高得多的传输（平均压力传输31±7%）和小得多的相位失真（242±44度）。此外，我们发现，在整个颅骨区域，透射率与颅骨厚度强烈反相关（R =-0.79），相位失真与颅骨厚度相关（R = 0.85）。这些信息指导下一代器械的设计、定位和颅骨矫正功能，以实现有效、安全和可重复的经颅聚焦超声治疗。
Transcranial ultrasound is emerging as a noninvasive tool for targeted treatments of brain disorders. Transcranial ultrasound has been used for remotely mediated surgeries, transient opening of the blood-brain barrier, local drug delivery, and neuromodulation. However, all applications have been limited by the severe attenuation and phase distortion of ultrasound by the skull. Here, we characterized the dependence of the aberrations on specific anatomical segments of the skull. In particular, we measured ultrasound propagation properties throughout the perimeter of intact human skulls at 500 kHz. We found that the parietal bone provides substantially higher transmission (average pressure transmission 31±7%) and smaller phase distortion (242±44 degrees) than frontal (13±2%, 425±47 degrees) and occipital bone regions (16±4%, 416±35 degrees). In addition, we found that across skull regions, transmission strongly anti-correlated (R = −0.79) and phase distortion correlated (R = 0.85) with skull thickness. This information guides the design, positioning, and skull correction functionality of next-generation devices for effective, safe, and reproducible transcranial focused ultrasound therapies.
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