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NeuroFUS经颅聚焦超声刺激系统(Transcranial Focused Ultrasound Stimulation,tFUS)

NeuroFUS PRO——最新完整商业化tFUS技术解决方案

NeuroFUS LT™和PRO™ 是全球首个提供低强度聚焦超声(FUS)用于经颅或经皮神经刺激调节的商业化完整解决方案,可以用于神经科学研究以及医疗器械的研发,为研究人员提供前所未有的超高空间分辨率和可调节的聚焦位置。

经颅聚焦超声刺激(Transcranial Focused Ultrasound Stimulation,tFUS)技术:

  • 使用低频、脉冲经颅聚焦超声(tFUS)对人脑进行调节,具有前所未有的超高空间分辨率,并可对皮质表面以下部位(如丘脑)进行神经调节
  • 超声聚焦的横向宽度变化可以从6.45mm(CTX -250)到低至1.53mm(CTX-1000)
  • 可以与脑电(EEG),功能磁共振成像(fMRI)以及肌电(EMG)全部兼容
  • 可实现可视化热敏区域确认

 

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为什么要使用聚焦超声进行神经调控?why?

 
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NeuroFUS提供的空间分辨率远高于其他任何非侵入性神经调控方法,并可以聚焦刺激深部位点。 

右上图像说明了TMS产生的典型电场的空间分布。TMS产生的峰值电场的空间分布(空间分辨率)在某些方向能够延伸到几厘米。

 

右下图来自Legon等的一项研究,通过经颅超声聚焦神经刺激NeuroFUS能够显著地调节健康人体大脑皮层的脑电活动且具有极高的空间分辨率 (Legon etal,Nature Neuroscience, 2014)。如图所示,0.5 MHz(CTX-500)经颅聚焦超声焦点的形状是椭圆体。该方法已被其他研究者重复,验证了超声聚焦神经刺激的安全性,超高空间分辨率,以及能够与电生理和影像学方法(例如EEG和fMRI)兼容。

 

 

 

产品描述


NeuroFUS PRO™ 超声聚焦神经调节系统是革命性的完全turnkey解决方案,可为研究带来前所未有的空间分辨率和可调节的聚焦位置,可以保障非侵入性经颅脑部调节或经皮神经调节的刺激深度。

NeuroFUS硬件能够在电磁性能和机械性能上与其它现代神经科学的研究方法和神经科学技术进行兼容,比如:人类行为;光学成像技术(包括fNIRS);脑电;AR和/或VR;外围神经刺激(包括迷走神经的刺激);还有诸如tES, tDCS, tACS, 和TMS等其它神经调控。这为研究人员进行多模式神经科学研究提供了可能性。

NeuroFUS PRO™系列在LT系列的基础上包含系列附加物品和功能部件,可以确保使用过程中被试人员和研究人员的安全。包括以下几点:

  • NeuroFUS软件开发套件(SDK),具有多个预设的、经过认可的神经调节脉冲序列
  • 外围安全设备,包括:
    • RFWattmeter™具有内置自动系统参数监控,支持自动关机
    • 浮动传感器外壳,通过2xMOPP安全测试
    • 峰值和平均功率限制系统
  • 符合人体工程学的手柄设计,有效减轻研究人员握持压力
  • 固态耦合头,结实防水
  • 选配集成套件,提供与 TMS 和导航系统的额外兼容性
  • 提供workshop、培训和神经调控技术咨询等配套服务

NeuroFUS PRO™主要由换能器输出驱动系统(Transducer Power Output, TPO)和换能器两部分构成。所有设备均经过严格全面的校准。采用高保真放大器技术产生高纯频谱的正弦信号,TPO的每个通道都支持从单周期脉冲到large burst的传输模式。

换能器探头则是由包含四个子孔径的4阵元环型相控超声换能器和匹配电路构成。 经放大的正弦电压波形通过匹配的电路进入相应的换能器子孔径转换为相应声压。

控制系统通过给每个阵元施加不同的时间延迟的办法以电子方式实现对声波沿轴线聚焦位置的微米级控制。聚焦深度可以动态调节(标准深度为30mm-70mm,其他深度可定制)。声学强度和波束的校准是在自由场中进行。用户可以通过控制面板执行畸变和衰减校正。

为了将转换器的球形表面与患者头部贴合,换能器球形凹面由固体水耦合材料填充,固体水耦合材料与患者紧密接触时,声音压力能够传播到被试的治疗靶点。FUS换能器还专门配备有手柄,用于手动定位放置。

NeuroFUS系统可以选配提供四种换能器,并可根据需要提供定制型号。如何选择CTX传感器取决于沿传播路径的衰减,焦点大小和神经刺激的有效频率。

安全性

NeuroFUS设备在大量动物模型及人类使用中已被证实安全。
最近的一项研究分析了一系列七个不同的tFUS神经刺激研究(自Legon等人)中共计120位被试人员的急性安全性报告。数据如右图所示,未报告任何严重的不良反应和副作用。tfus safty

 

 

 

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