功能超声成像(Functional Ultrasound Imaging,fUSI)技术原理
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传统超声采用聚焦声束,上百次发射获得一帧,以串行小帧率采集图像。fUSI采用非聚焦声波,每次发射获得一帧。PodaMed-fUSI支持高达20 KHz的超声发射,极大地提升了成像信噪比和灵敏度,能以超高时空分辨率监测血流变化。
· 非聚焦声波以1 ms的时间间隔从不同角度发射进入大脑,同时获取全视野内血红细胞的回声,生成万帧级的超声图像。
· 通过信号滤波,将多帧回声图像运算合成为10 ms级时间分辨率的多普勒图像(Ultrafast Doppler),信号的平均强度与脑血容量(CBV)成正比。
· 通过检测动态脑血容量(CBV)变化,根据神经血管耦合机制,可作为神经元活动和脑功能成像的关键性指标。
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fUSI填补了fMRI与光学脑成像在高时空分辨率和高穿透深度之间的空白
相比主要的脑功能检测与成像技术,fUSI全脑成像在时间分辨率、空间分辨率和便携性三个维度都具有显著优势,有效填补了fMRI与光学成像之间的空白,兼顾了穿透深度和分辨率的平衡。
使用小型化头戴式探头,PodaMed-fUSI突破性实现了在清醒自由活动的模式动物上进行实时脑功能成像,能够自动进行实验动物的脑图谱配准,准确评估脑组织形态学特征及血流动力学特征,可兼容脑电、光遗传学和行为学检测等常规脑检测设备。
Animation: Gu Lab/Harvard Medical School, Nature volume 579, pages106–110 (2020)
大鼠躯体感觉区(S1BF)功能响应图(左侧) 大鼠躯体感觉区(S1BF)功能响应图(右侧)
Yihui Sui K. Xu* , IEEE UFFC, 2022(封面推荐)
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脑功能超声成像
Brain functional imaging
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