經(jīng)顱低強(qiáng)度聚焦超聲（LIFU）是一種新興的非侵入性神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，具有毫米級(jí)空間分辨率和深部靶點(diǎn)可達(dá)性，有望用于治療抑郁癥等精神疾病。然而，現(xiàn)有tFUS系統(tǒng)要么依賴全程MRI引導(dǎo)、體積龐大（如ExAblate Neuro），要么采用單陣元機(jī)械掃描、無(wú)法電子轉(zhuǎn)向，且缺乏穿戴性，限制了重復(fù)治療的應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)一套可穿戴、可電子轉(zhuǎn)向、無(wú)需醫(yī)院基礎(chǔ)設(shè)施的LIFU系統(tǒng)成為迫切需求。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的三個(gè)關(guān)鍵理念為：

頭戴式輕量化結(jié)構(gòu)：將換能器集成于3D打印頭架，總重僅2.5磅，確保長(zhǎng)時(shí)間佩戴的舒適性與穩(wěn)定性。

電子波束成形：采用128陣元二維矩陣陣列，通過(guò)控制各陣元發(fā)射延時(shí)，實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)在三維空間內(nèi)快速、無(wú)聲移動(dòng)，避免機(jī)械掃描的笨重與緩慢。

分層定位策略：結(jié)合光學(xué)神經(jīng)導(dǎo)航（粗定位）與電子轉(zhuǎn)向（精定位），既降低了對(duì)操作者精度的要求，又保證了個(gè)體化靶點(diǎn)的可達(dá)性。

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可穿戴系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳解

頭架與換能器集成

系統(tǒng)采用定制3D打印頭架，可牢固貼合于參與者前額及顱頂。頭架正面留有開口，用于放置超聲換能器陣列。如圖1所示（圖1左為換能器與外殼，右為頭架安裝在假人頭上），頭架下緣設(shè)有中央定位支撐，正好位于眉間上方，確保每次佩戴的可重復(fù)性。

圖1 – 換能器外殼與頭戴裝置

圖1左顯示了安裝在3D打印外殼中的換能器陣列，外殼上固定有三個(gè)反光球（用于光學(xué)導(dǎo)航追蹤）。圖1右圖展示了頭戴裝置固定在假人頭部上的照片，頭架正面留有開口用于放置換能器，并可見另一組反光球用于頭架本身的配準(zhǔn)。

換能器陣列通過(guò)水平滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與頭架連接，可在不拆卸頭架的情況下橫向移動(dòng)±2 cm，便于根據(jù)個(gè)體解剖調(diào)整入射位置。換能器自身帶有曲率設(shè)計(jì)，與額頭自然曲線匹配，配合楔形耦合墊（如圖2右）使換能器向下傾斜10°，從而將超聲能量導(dǎo)向深部前額葉靶點(diǎn)（如amPFC）。

圖2 – 佩戴狀態(tài)與楔形耦合墊

圖2左為換能器通過(guò)水平滑動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在頭架上的完整佩戴狀態(tài)。右圖為特制的楔形聚合物耦合墊，其10°楔角使換能器自然向下傾斜，以適配前額解剖曲線并將超聲束導(dǎo)向深部前額葉靶點(diǎn)（如amPFC）。

聲耦合與溫度監(jiān)測(cè)

換能器與皮膚之間使用定制聚合物凝膠墊及一層薄超聲凝膠，保證聲能高效透入，同時(shí)避免空氣間隙造成的反射損失。凝膠墊采用平面?凸面模具制成，使其在貼合換能器曲率的同時(shí)，又能適配典型額頭形狀。

在換能器表面四個(gè)角落嵌有兩個(gè)熱敏電阻，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度。一旦溫度異常，操作者可通過(guò)軟件在1秒內(nèi)中止超聲發(fā)射，或直接摘除頭架實(shí)現(xiàn)硬件級(jí)緊急停止。

佩戴舒適性與可接受性

在20名健康志愿者的研究中，所有參與者均完成了10分鐘連續(xù)佩戴與超聲遞送。主觀感受問(wèn)卷顯示，多數(shù)不良反應(yīng)（如刺痛、振動(dòng)）的中位數(shù)評(píng)分為0–2（10分制），且無(wú)一人因不適提前中止。部分參與者甚至報(bào)告“感覺放松”。這表明該頭戴裝置具有良好的耐受性。

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可轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳解

電子轉(zhuǎn)向原理與范圍

系統(tǒng)使用128陣元二維矩陣陣列（如圖3），每個(gè)陣元可獨(dú)立控制發(fā)射延時(shí)。通過(guò)調(diào)整各陣元的相對(duì)延時(shí)，可使超聲束在空間內(nèi)聚焦并移動(dòng)，這一過(guò)程無(wú)需機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因此稱為“電子轉(zhuǎn)向”。

圖3 – 定制曲面矩陣超聲換能器

圖3中展示了本系統(tǒng)核心的定制400 kHz二維矩陣換能器，具有11行×12列陣元（四角未連接），陣元間距4.1 mm，水平方向曲率半徑50 mm。換能器后部連接2米長(zhǎng)屏蔽線纜及260針ZIF連接器，表面可見用于溫度監(jiān)測(cè)的熱敏電阻位置。

經(jīng)水槽實(shí)驗(yàn)標(biāo)定（與仿真結(jié)果誤差<5%），該陣列的名義轉(zhuǎn)向范圍為：側(cè)向（x）±12.5 mm，仰角（y）?20~+10 mm，軸向（z）40~60 mm（坐標(biāo)原點(diǎn)位于陣列幾何中心前方50 mm處）。但考慮到熱安全（顱骨熱指數(shù)TIC<3）及柵瓣抑制（次級(jí)波瓣壓力不超過(guò)主瓣50%），實(shí)際安全轉(zhuǎn)向體積縮小為：側(cè)向1.8 cm、仰角2.5 cm、軸向2 cm，中心位于皮膚下5 cm處。

雙模式定位：機(jī)械滑動(dòng) + 電子轉(zhuǎn)向

僅靠電子轉(zhuǎn)向無(wú)法覆蓋整個(gè)前額葉區(qū)域，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)了機(jī)械滑動(dòng) + 電子轉(zhuǎn)向的雙模式定位：

機(jī)械滑動(dòng)：換能器可在頭架上橫向移動(dòng)±2 cm，將整個(gè)電子轉(zhuǎn)向體積平移至不同橫向區(qū)間。

電子轉(zhuǎn)向：在每個(gè)機(jī)械位置上，電子轉(zhuǎn)向在1.8 cm×2.5 cm×2 cm范圍內(nèi)精細(xì)調(diào)整焦點(diǎn)。

二者疊加后，系統(tǒng)可覆蓋側(cè)向約6.5 cm、深度40–60 mm的連續(xù)區(qū)域，足以抵達(dá)大部分前額葉皮層靶點(diǎn)（如背外側(cè)、腹內(nèi)側(cè)、前扣帶回等）。圖4顯示了20名參與者的個(gè)體化靶點(diǎn)在安全轉(zhuǎn)向體積內(nèi)的分布，全部位于TIC<2.5的安全區(qū)域。

圖4 – 基于TIC的安全轉(zhuǎn)向體積

圖4背景色階圖顯示了在階段1.3最激進(jìn)參數(shù)（PNP=820 kPa）下，不同轉(zhuǎn)向位置對(duì)應(yīng)的顱骨熱指數(shù)（TIC）。白色圓圈標(biāo)記了20名參與者實(shí)際靶點(diǎn)在轉(zhuǎn)向體積內(nèi)的分布。所有靶點(diǎn)均位于TIC<2.5的區(qū)域（遠(yuǎn)低于安全限值3.0），表明系統(tǒng)能在足夠大的范圍內(nèi)安全轉(zhuǎn)向。

虛擬配準(zhǔn)：個(gè)體化避開鼻竇

在研究中發(fā)現(xiàn)，部分參與者的額竇或篩竇會(huì)遮擋超聲路徑。為此，團(tuán)隊(duì)事后開發(fā)了“虛擬配準(zhǔn)”算法：利用MRI數(shù)據(jù)，對(duì)121個(gè)候選換能器放置位置逐一模擬從每個(gè)陣元到靶點(diǎn)的聲線，檢測(cè)是否經(jīng)過(guò)竇腔（空氣會(huì)完全阻擋超聲）。然后選出既能滿足轉(zhuǎn)向范圍要求、又使被遮擋陣元數(shù)最少的優(yōu)化位置。如圖5所示，綠色點(diǎn)為無(wú)遮擋的入射點(diǎn)，紅色點(diǎn)為被竇腔阻擋的點(diǎn)，黃色半透明為分割出的竇腔。

圖5中黃色半透明區(qū)域?yàn)榉指畛龅谋歉]腔，青色圓點(diǎn)為靶點(diǎn)，綠色點(diǎn)為無(wú)阻塞的陣元入射點(diǎn)，紅色點(diǎn)為被竇腔阻擋的入射點(diǎn)。通過(guò)該可視化，操作者可選擇最優(yōu)換能器放置位置（盡可能多綠色點(diǎn)）。圖5展示了虛擬配準(zhǔn)算法的輸出，用于前瞻性指導(dǎo)探頭擺放。

應(yīng)用該虛擬配準(zhǔn)后，19名可分析參與者中，僅1人因竇腔過(guò)大導(dǎo)致>30%陣元無(wú)法避免遮擋，其余均可通過(guò)優(yōu)化放置實(shí)現(xiàn)無(wú)遮擋或<20%遮擋。該技術(shù)將集成到未來(lái)研究中，進(jìn)一步提高遞送效率。

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經(jīng)顱低強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)硬件詳解

系統(tǒng)總體框架

整套系統(tǒng)包含四大硬件/軟件組件（如圖6框圖）：

圖6 – 系統(tǒng)組件框圖

圖6展示了Openwater低強(qiáng)度聚焦超聲神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)的四大核心組件：可穿戴頭戴設(shè)備（含超聲矩陣陣列）、光學(xué)神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)（用于配準(zhǔn)MRI與換能器）、神經(jīng)調(diào)控規(guī)劃軟件（用于波束成形與仿真）以及超聲驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備（Verasonics平臺(tái)）。圖6中清晰標(biāo)明了各組件之間的數(shù)據(jù)與控制流向，為理解系統(tǒng)整體架構(gòu)提供了頂層視圖。

可穿戴頭戴裝置（含換能器、頭架、耦合墊）

光學(xué)神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)（Localite，含立體相機(jī)及反光球）

超聲驅(qū)動(dòng)電子系統(tǒng)（Verasonics Vantage平臺(tái)）

控制與規(guī)劃軟件（MATLAB開發(fā)）

圖7展示了實(shí)際設(shè)備照片：移動(dòng)推車上放置了計(jì)算機(jī)、驅(qū)動(dòng)電子機(jī)箱、直流電源、換能器連接器，以及用于神經(jīng)導(dǎo)航的立體相機(jī)（安裝在可升降立柱上）。

圖7 – 系統(tǒng)硬件實(shí)物照片

圖7顯示了安裝在移動(dòng)推車上的完整系統(tǒng)硬件，包括顯示器、計(jì)算機(jī)主機(jī)、Verasonics驅(qū)動(dòng)電子機(jī)箱、直流電源、換能器連接接口以及用于神經(jīng)導(dǎo)航的立體相機(jī)（安裝在可升降立柱上）。圖2 直觀呈現(xiàn)了系統(tǒng)的實(shí)際物理布局，展示了其便攜性與集成度。

超聲換能器陣列

類型：二維矩陣陣列，11行×12列，但四個(gè)角上的陣元未連接，實(shí)際使用128個(gè)有效陣元。

中心頻率：400 kHz。

幾何聚焦：水平方向具有50 mm曲率半徑的圓柱面聚焦，垂直方向無(wú)幾何聚焦（依賴電子轉(zhuǎn)向）。

陣元尺寸：方形，邊長(zhǎng)4.1 mm（間距），總面積約21.5 cm2。

匹配網(wǎng)絡(luò)：在換能器PCB上為每個(gè)陣元串聯(lián)電感，以抵消400 kHz時(shí)的容性阻抗，提高功率傳輸效率。

連接：通過(guò)2米長(zhǎng)屏蔽線纜及260針Cannon ZIF連接器接至驅(qū)動(dòng)電子系統(tǒng)。

驅(qū)動(dòng)電子系統(tǒng)：Verasonics Vantage平臺(tái)

Verasonics Vantage 128 HIFU版是系統(tǒng)的發(fā)射與控制核心，其關(guān)鍵特性如下：

發(fā)射路徑：每通道獨(dú)立可編程脈沖發(fā)生器，支持延時(shí)（4 ns步長(zhǎng)）、脈沖寬度、極性、切趾等參數(shù)。HIFU選項(xiàng)允許毫秒級(jí)長(zhǎng)脈沖（脈沖長(zhǎng)度50–100 ms），且通過(guò)外置大功率電源實(shí)現(xiàn)高達(dá)820 kPa的峰值負(fù)壓。

接收與監(jiān)測(cè)：雖然本研究主要使用發(fā)射功能，但Vantage也支持14位、62.5 MHz采樣率的回波采集，為未來(lái)像差校正或溫度監(jiān)測(cè)提供可能。換能器上的熱敏電阻通過(guò)輔助通道接入，實(shí)時(shí)反饋溫度。

軟件控制：MATLAB腳本負(fù)責(zé)波束成形計(jì)算（基于k?wave仿真，如圖8。軟件界面主要分為左右兩大區(qū)域：左側(cè)區(qū)域：顯示參與者的MRI解剖圖像，并在此基礎(chǔ)上疊加換能器模型、靶點(diǎn)標(biāo)記、模擬聲場(chǎng)（壓力或強(qiáng)度等值線）。該區(qū)域用于可視化驗(yàn)證換能器與靶點(diǎn)的空間關(guān)系，以及超聲束的預(yù)期分布。右側(cè)區(qū)域：是一個(gè)多標(biāo)簽或可滾動(dòng)的控制面板（Plan Panel），包含治療協(xié)議的參數(shù)設(shè)置、當(dāng)前解決方案的統(tǒng)計(jì)分析（如峰值負(fù)壓、機(jī)械指數(shù)、熱指數(shù)、束寬等），以及啟動(dòng)/中止超聲遞送的控件）、安全參數(shù)校驗(yàn)（MI、TIC、ISPTA）、電壓縮放及時(shí)序配置。計(jì)算出的延時(shí)和電壓通過(guò)PCIe總線下載至硬件定序器，然后獨(dú)立運(yùn)行，保證實(shí)時(shí)性。

圖8 規(guī)劃軟件截圖

圖8所展示的規(guī)劃軟件界面分為左右兩區(qū)：左側(cè)顯示參與者的MRI三視圖，并疊加換能器模型、靶點(diǎn)標(biāo)記以及模擬聲場(chǎng)的等值線（-3 dB、-6 dB等）；右側(cè)為控制面板，包含治療參數(shù)設(shè)置（頻率、脈沖長(zhǎng)度、目標(biāo)壓力等）、波束成形選項(xiàng)、仿真結(jié)果（PNP、MI、TIC、束寬）以及啟動(dòng)/中止控件。該界面是操作者進(jìn)行個(gè)體化規(guī)劃與監(jiān)控的中樞。

神經(jīng)導(dǎo)航與配準(zhǔn)

Localite光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)立體相機(jī)追蹤頭架和換能器上的反光球（換能器上有三個(gè)已知幾何關(guān)系的反光球，頭架上另有一組）。相機(jī)精度為0.35 mm RMS。操作流程如下：

獲取參與者的T1及PETRA MRI（用于分割顱骨和竇腔）。

在Localite軟件中將MRI與參與者頭部解剖標(biāo)志（鼻尖、耳屏等）配準(zhǔn)。

將換能器注冊(cè)到導(dǎo)航系統(tǒng)中（通過(guò)專用校準(zhǔn)工具）。

操作者將換能器大致放置在額頭，軟件實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前轉(zhuǎn)向需求及被遮擋陣元數(shù)。

這一流程使得粗定位只需“大致瞄準(zhǔn)”，因?yàn)楹罄m(xù)電子轉(zhuǎn)向可補(bǔ)償數(shù)毫米的偏差。

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臨床研究

研究方法

參與者：20名健康右利手成年人（16女，4男），平均年齡23.6歲。入組標(biāo)準(zhǔn)包括有一定程度的重復(fù)性負(fù)性思維（PTQ評(píng)分高于25百分位），但排除任何精神或神經(jīng)疾病史、頭部金屬植入物、MRI禁忌癥等。

靶點(diǎn)：左側(cè)前內(nèi)側(cè)前額葉皮層（amPFC，MNI坐標(biāo)約?5,45,?35 mm），該區(qū)域是默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)，與自我參照思維及抑郁癥的過(guò)度連接有關(guān)。

超聲參數(shù)：采用階梯式遞增方案以確保安全：

階段1.1（9人）：單焦點(diǎn)，PNP=510 kPa，ISPTA=201 mW/cm2，MI=0.8。

階段1.2（6人）：多焦點(diǎn)（徑向五點(diǎn)交疊脈沖，如圖9C、9D），PNP=650 kPa，ISPTA=327 mW/cm2，MI=1.03。

圖9 – 單焦點(diǎn)與多焦點(diǎn)聲場(chǎng)模式

圖9A、圖9B為單焦點(diǎn)模式在側(cè)向-仰角平面上的壓力場(chǎng)（A）和強(qiáng)度場(chǎng)（B）等值線圖（-12、-6、-3 dB），顯示典型“雪茄形”焦斑。圖9C、D為階段1.2和1.3中使用的徑向五點(diǎn)交疊多焦點(diǎn)模式，五個(gè)焦點(diǎn)呈十字形分布，間距5 mm，用以擴(kuò)大有效調(diào)控區(qū)域而不增加單點(diǎn)ISPTA。

階段1.3（5人）：同上多焦點(diǎn)，PNP=820 kPa，ISPTA=508 mW/cm2，MI=1.3。

所有階段均采用脈沖串：脈沖寬度50 ms，脈沖重復(fù)間隔100 ms（階段1.1）或根據(jù)多焦點(diǎn)輪換調(diào)整（圖10）?？偝暠┞稌r(shí)間10分鐘。

圖10 – 脈沖序列對(duì)比

圖10左為階段1.1的單焦點(diǎn)脈沖序列：每個(gè)脈沖串持續(xù)30秒，隨后30秒關(guān)閉，循環(huán)交替。圖10右為階段1.2/1.3的多焦點(diǎn)交疊脈沖序列：五個(gè)焦點(diǎn)按順序循環(huán)發(fā)射，每個(gè)焦點(diǎn)脈沖長(zhǎng)度50 ms，脈沖重復(fù)間隔延長(zhǎng)，從而在無(wú)強(qiáng)制關(guān)斷的情況下連續(xù)遞送10分鐘，實(shí)現(xiàn)空間平均能量分布。

安全評(píng)估：

主觀：遞送前后詢問(wèn)不適感，并采用0–10分問(wèn)卷評(píng)估刺痛、發(fā)熱、振動(dòng)、疼痛等感覺。

影像學(xué)：遞送后約30分鐘行磁敏感加權(quán)成像（SWI），由兩名神經(jīng)放射科醫(yī)生盲法讀片，檢測(cè)有無(wú)微出血。

生理：換能器表面溫度監(jiān)測(cè)。

研究結(jié)果

可穿戴性與可轉(zhuǎn)向性：

所有20名參與者的amPFC均位于系統(tǒng)安全轉(zhuǎn)向體積內(nèi)（圖4），側(cè)向位置平均?0.9±2.6 mm，仰角?3.5±5.8 mm，軸向50.5±3.7 mm。

操作者報(bào)告頭架佩戴簡(jiǎn)單，界面引導(dǎo)有效；虛擬配準(zhǔn)事后分析顯示，通過(guò)優(yōu)化放置可避免大部分竇腔遮擋。

安全性：

無(wú)嚴(yán)重不良事件。無(wú)參與者提前退出。

SWI影像：所有20例掃描均判讀為正常，未見任何微出血征象。

主觀感覺：如下表所示，各項(xiàng)感覺的中位數(shù)均為0（無(wú)感覺），最大評(píng)分分別為：發(fā)熱5分（1人）、振動(dòng)/脈沖8分（但僅1人）、聲音9分（但可能源于系統(tǒng)噪聲而非不適）。疼痛最高僅2分，且歸因于頭架壓力而非超聲本身。

熱安全：換能器表面在10分鐘運(yùn)行時(shí)溫度僅35–36°C（靜止空氣測(cè)試中20分鐘才達(dá)42°C）；仿真顯示皮膚溫升<4.2°C，顱骨表面溫升<3°C（圖11、12）。

圖11 – 模擬使用熱測(cè)試結(jié)果

圖11中藍(lán)色和綠色曲線為仿生顱骨表面的溫度變化，橙色和紅色為皮膚表面的溫度變化。在10分鐘超聲暴露結(jié)束時(shí)，皮膚表面溫升約4.2°C（達(dá)25.2°C），骨表面溫升低于3°C（低于24°C），均遠(yuǎn)低于組織損傷閾值，驗(yàn)證了系統(tǒng)在真實(shí)耦合條件下的熱安全性。

圖12 – 靜態(tài)空氣熱測(cè)試結(jié)果

圖12藍(lán)色和綠色曲線為換能器表面不同測(cè)點(diǎn)的溫度變化。在持續(xù)20分鐘發(fā)射（無(wú)耦合，無(wú)間斷）后，表面溫度才達(dá)到42°C；而本研究的單次最大暴露時(shí)間為10分鐘，此時(shí)溫度僅35–36°C。該測(cè)試證明即使誤在空氣中運(yùn)行，也不會(huì)造成危險(xiǎn)高溫。

遞送效率事后分析：

通過(guò)分割MRI并重新仿真（如圖13、14），發(fā)現(xiàn)由于顱骨的衰減和像差，實(shí)際到達(dá)靶點(diǎn)的峰值負(fù)壓僅為設(shè)定值的58±19%（圖15）。

圖13 – 有利顱骨幾何的再仿真示例

圖13中展示了某位參與者的MRI分割結(jié)果（皮膚、顱骨、腦組織）以及基于實(shí)際發(fā)射參數(shù)（含顱骨）的再仿真聲場(chǎng)。左側(cè)為側(cè)向-仰角平面，右側(cè)為軸向-側(cè)向平面。該參與者的顱骨較薄且鼻竇較小，聲束經(jīng)顱后仍保持良好聚焦，焦點(diǎn)偏移較小。

圖14 – 不利顱骨幾何的再仿真示例

圖14參與者的額竇較大且位置居中，導(dǎo)致聲束路徑被部分遮擋。再仿真顯示焦點(diǎn)嚴(yán)重畸變、峰值壓力顯著降低，且焦點(diǎn)向換能器方向偏移約10 mm。圖14揭示了顱骨和竇腔個(gè)體差異對(duì)遞送效率的顯著影響。

圖15 – 有/無(wú)顱骨時(shí)峰值負(fù)壓對(duì)比

圖15比較了全部20名參與者在忽略顱骨（目標(biāo)壓力）與實(shí)際考慮顱骨（經(jīng)顱衰減后）兩種情況下模擬得到的焦點(diǎn)峰值負(fù)壓。有顱骨時(shí)實(shí)際壓力平均僅為目標(biāo)值的58±19%，且個(gè)體差異大（最低僅17%）。該結(jié)果量化了顱骨衰減導(dǎo)致的能量損失，并強(qiáng)調(diào)了像差校正的必要性。

焦點(diǎn)位置平均向換能器方向偏移8.1±2.3 mm（軸向），但側(cè)向偏移僅1.3±0.9 mm，仍遠(yuǎn)小于焦斑尺寸（側(cè)向束寬約4–8 mm，軸向束寬約23–25 mm）。因此，盡管能量有損失，但靶區(qū)覆蓋仍可接受。

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總結(jié)

本研究成功設(shè)計(jì)、構(gòu)建并臨床驗(yàn)證了一套可穿戴、可電子轉(zhuǎn)向的經(jīng)顱低強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)。其核心創(chuàng)新與結(jié)論如下：

可穿戴設(shè)計(jì)：3D打印頭架+128陣元矩陣換能器，總重2.5磅，配合楔形耦合墊，實(shí)現(xiàn)了前額舒適、穩(wěn)定的佩戴，10分鐘遞送耐受性良好。

可轉(zhuǎn)向能力：通過(guò)128通道獨(dú)立延時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)在1.8 cm×2.5 cm×2 cm體積內(nèi)電子移動(dòng)；結(jié)合機(jī)械滑動(dòng)（±2 cm），總側(cè)向覆蓋約6.5 cm，深度40–60 mm，足以覆蓋前額葉主要皮層靶點(diǎn)。

硬件集成：Verasonics Vantage HIFU平臺(tái)提供190 Vpp、4 ns延時(shí)精度的128通道驅(qū)動(dòng)，MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)個(gè)體化波束成形與安全校驗(yàn)；光學(xué)神經(jīng)導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)亞毫米級(jí)配準(zhǔn)。

臨床安全：20名健康志愿者中無(wú)不良事件，SWI無(wú)微出血，主觀不適輕微，熱指標(biāo)遠(yuǎn)低于安全限值。階梯式遞增方案驗(yàn)證了最高820 kPa（PNP）的安全性。

局限與改進(jìn)方向：顱骨衰減導(dǎo)致實(shí)際遞送壓力僅為目標(biāo)的58%，且焦點(diǎn)向探頭方向偏移約8 mm；部分參與者存在竇腔遮擋。未來(lái)需開發(fā)像差校正算法（通過(guò)調(diào)整各陣元延時(shí)和幅度補(bǔ)償顱骨影響），并將“虛擬配準(zhǔn)”前瞻性地用于指導(dǎo)探頭放置，以提高遞送效率和靶點(diǎn)精度。

綜上，該系統(tǒng)為前額葉靶點(diǎn)的神經(jīng)調(diào)控研究提供了安全、可穿戴、靈活轉(zhuǎn)向的可靠工具，為后續(xù)在抑郁癥等臨床人群中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。