tFUS 经颅聚焦超声刺激系统

BrainSonix 是一家由加州大学洛杉矶分校神经精神病学家Alexander Bystritsky 博士创立。基于低强度聚焦超声脉动（LIFUP）技术，能以非侵入性方式调节大脑功能，并且在使用时能与磁共振成像（MRI）和功能性磁共振成像（fMRI）同时进行，确保安全。

tFUS 经颅聚焦超声刺激系统是一项创新技术。它利用专门设计的换能器产生高频超声波，频率通常在 500kHz 到 1MHz 之间。这些换能器由能随电压变化而扩展或收缩的材料制成。

设备通过合理布置多个超声换能器，并精确控制每个换能器声波的相位，利用超声波在传播过程中的干涉特性，使超声波的能量集中到大脑内特定的焦点上。

这种聚焦超声技术为大脑研究和相关疾病的干预提供了新的可能性，有望在未来的发挥重要作用。

超声控制台（刺激器）、配备开创性 “削波” 机制的换能器、换能器支架以及耦合垫组成。该系统是完全集成的（即外壳和显示器一体），既便于携带，也可在桌面操作。刺激器包含一台集成了超声驱动发生器的一体机电脑。超声驱动电压通过前面板上的一个 BNC 端口提供。在输入所需的参数（压力、平均强度、脉冲长度、脉冲重复频率、超声处理持续时间、超声间隔时间以及超声处理次数）后，系统会自动计算出满足这些设置所需的电压。

该系统提供四种不同的圆形、单元素、球形聚焦换能器，孔径均为 61 毫米。标称焦距分别为 35 毫米、55 毫米、65 毫米和 80 毫米，用于针对大脑的不同区域。这些换能器包括一个略微凸起的前层，以实现**的阻抗匹配。

换能器支架可将换能器牢固地固定在颞窗上方的头部位置。它允许进行角度和线性位移，以便精确地对准目标结构。

磁共振（MR）同步通过一条光纤输入线和光隔离数字信号线（TTL）实现。脑电图（EEG）同步也可通过 TTL 或光信号来实现。

经颅聚焦超声刺激（Transcranial Focused Ultrasound Stimulation，tFUS）是一种通过聚焦超声波来非侵入性地调节大脑活动的技术。这项技术利用超声波的机械能量穿过头骨，聚焦到大脑特定区域，从而影响神经元的活动。

1.技术原理

（1）声波的产生与聚焦：TUS通过压电效应产生声波，即利用电流流过晶体引起振动，振动产生的能量通过超声波换能器释放。换能器的形状可使声能精确聚焦 到一个点空间，实现对大脑特定区域的精准刺激。（2）神经调节机制：当超声换能器以节律性的低强度超声脉冲聚焦于目标脑组织时，目标区域神经元上的机械敏感离子通道感受到声辐射力，由闭合状态转变为开放状态，诱发膜内外离子交换，进而调控动作电位的产生与传递，达到兴奋或抑制大脑功能活动的目的。

2.刺激方式

tFUS使用专门设计的换能器产生高频超声波（通常在600 kHz到700KHz之间），这些超声波可以穿透颅骨并聚焦到特定的脑区。

              换能器工作示意图                                        超声脉冲刺激示意图

3.tFUS的优势

（1）空间分辨率高          （2）刺激靶点更深

4.我们的设备

（1）核磁兼容

BrainSonix 换能器采用核磁兼容材料制作，可直接在3T核磁环境下工作，并且换能器内置MR可见材料，可作为基准标记，能够确定 换能器的确切空间方位。

（2）适配多种神经导航

BrainSonix tFUS 系统可以与多种导航系统相结合，以获得无缝的导航体验。如Localite、Neural Navigator、BrainSight、Visor2等。