使用功能性超声成像对人类大脑活动进行移动成像

文摘   2024-12-11 18:55   广东  
2024.12.10. 荷兰代尔夫特理工大学研究团队发表文章 “Mobile Human Brain Imaging using Functional Ultrasound”,使用功能性超声成像(fUSi)对人类大脑活动进行移动成像

大多数功能性脑成像技术在生态环境中无法同时实现高质量的深部脑结构成像、高分辨率和高机动性。

功能性超声成像(fUSi)是一种新的移动神经成像技术。本研究展示了对具有临床批准的声透明颅骨植入物的受试者在行走过程中大脑活动的实时fUSi 监测。利用个性化的3D打印fUSi头盔来提高稳定性,利用光学跟踪使用fMRI进行跨模态验证,利用先进的信号处理来估计血流动力学反应,以及对舔舐范式进行面部跟踪。

研究招募了两名PEEK颅骨植入的男性受试者,包括一名因高速创伤导致左侧半脑切除的受试者和一名因右侧岛叶低级别星形细胞瘤手术切除后接受 PEEK植入的受试者。

设计并使用3D打印的头盔来固定超声探头,确保在行走任务中探头的稳定性和成像平面的可重复性。使用光学跟踪相机对超声探头和头盔的位置和方向进行连续跟踪,以实现CT/MRI配准和功能任务期间的面部运动跟踪。

fUSi能够在行走的人类受试者中可靠地成像大脑功能,为临床和神经科学研究提供了一种新的工具。个性化头盔和超声探头的组合能够确保在多次成像过程中准确地重新访问相同的感兴趣区域,并且fUSi信号具有良好的再现性和一致性。

fUSi有望成为一种移动的、体内的神经成像技术,用于揭示人类大脑在临床和神经科学中的功能。未来的研究可以进一步探索fUSi在监测脑功能连接、评估治疗效果和开发脑机接口等方面的应用。

实验设置


嘴唇感觉运动信号随时间的功能定位和再现性


唇部感觉电信号随时间的功能定位和再现性


证明fUSi信号的功能特性


行走时获得的fUSi信号


文章链接
https://doi.org/10.1101/2024.12.08.627337

Mobile Human Brain Imaging using Functional Ultrasound. 

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Rabut, C. et al. Func:onal ultrasound imaging of human brain ac:vity through an acous:cally transparent cranial window. Sci. Transl. Med. 16, eadj3143 (2024).

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