新型穿顱超聲技術(shù)令腦部成像更高清 將聲波的反射控制到最低

15日，記者從浙江大學(xué)獲悉，該校生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院鄭音飛副教授課題組提出了一項(xiàng)超聲超材料和平面波造影相結(jié)合的新型腦成像技術(shù)——穿顱超聲腦成像，結(jié)合聲學(xué)等互補(bǔ)介質(zhì)理論和波束合成逆問(wèn)題框架，實(shí)現(xiàn)了小鼠腦部的高分辨率組織及血流成像。

據(jù)了解，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備通過(guò)分析由身體反射的回波信號(hào)來(lái)判斷人體組織結(jié)構(gòu)和血流情況，然而顱骨因其高密度特性，對(duì)超聲具有極強(qiáng)的衰減和畸變效應(yīng)，常規(guī)的超聲很難檢測(cè)到由顱腦反射的回波信息。

研究人員了解到，在保證人體不受超聲頻段損害的前提下，利用超聲穿透顱骨是一種挑戰(zhàn)物理極限的思維：因聲阻抗失配而在顱骨界面處形成的巨大勢(shì)壘，使得聲波的大部分能量都被顱骨反射。

“基于此，我們配合本校材料科學(xué)與工程學(xué)院吳勇軍教授課題組，將他們新研制的超材料進(jìn)行了顱腦成像。”鄭音飛表示，超材料從結(jié)構(gòu)上使得彈性共振回來(lái)的超聲重新被壓回顱骨，仿佛給超聲穿上了一件“隱形衣”，將聲波的反射控制到了最低。

他們還發(fā)現(xiàn)，這款超材料本身具有負(fù)向等效參數(shù)，會(huì)形成負(fù)向能量“坑”，聲波在這個(gè)“坑”里“積聚”能量，進(jìn)而“翻越”顱骨的高勢(shì)壘，成功進(jìn)入顱內(nèi)。

結(jié)合平面波成像和新型納米粒造影成像技術(shù)，課題組突破性地提出利用平面波造影成像方法，顯著提高了圖像的分辨率和靈敏度。