经颅聚焦超声治疗脑血栓的数值仿真研究

摘要

脑卒中是致残和致死的首因,经颅脑卒中治疗具有无创和颅内出血风险低等优势,目前经颅聚焦超声治疗血栓性缺血脑卒中时使用参数尚不明确。基于志愿者头颅CT图像和82阵元相控换能器建立三维数值仿真模型,利用时域有限差分法数值解析Westervelt声波非线性传播方程,对0.5~1.0 MHz超声激励频率和输入声功率等参数进行数值仿真筛选。结果表明:频率相同时焦点处形成的负压越大所需输入声功率越大,经颅所需输入声功率约为开颅的1.5倍;频率越高焦域面积越小但焦域处的旁瓣增多;频率相同时经颅和开颅模型的焦域形状和大小相近但经颅时的旁瓣较强;焦点处负压达到具有溶栓效果的−6 MPa和具有显著溶栓效果的−8 MPa时所需声功率随频率的提高先减少后增加且频率为0.8 MHz时最小;辐照时间和占空比对焦点位置和焦域面积没有影响。