在医学领域，聚焦超声波（FUS）作为一种非侵入性治疗手段，展现出了巨大的潜力。它能够通过模拟基于CT（计算机断层扫描）的声学模型来校正相位，从而实现对脊椎等深层组织的精准治疗。本文将带你了解科学家们如何在体外环境中验证这一技术，并探索其治疗的可行性。
重点发现
在最近的一项研究中，David Martin 及其团队在《Physics in Medicine & Biology》杂志上发表了他们的突破性成果。他们成功地在体外人类脊椎模型上验证了非侵入性相位校正技术，这一技术能够提高聚焦超声波穿过脊椎的精确度。研究团队使用了基于射线声学的模型来校正相位，与几何聚焦和水听器校正的黄金标准进行了比较。
使用的具体方法
研究中，科学家们采用了一种特定的超声波阵列，通过脊柱特定的超声波阵列在体外人类脊椎上进行双侧聚焦。他们比较了基于射线声学模型的相位校正与传统的几何聚焦，以及水听器校正的黄金标准。通过在脊柱管内进行平面水听器扫描，记录了三个指标：目标压力、冠状面和矢状面的焦点偏移，以及与自由场的冠状面和矢状面的Sørensen-Dice相似性。
此外，研究团队还进行了事后分析，通过计算机模拟来评估椎骨间窗口对焦点偏移的影响。他们使用了一个稳定的射线声学模型，该模型考虑了折射、模式转换和界面上的反射，同时计算成本低于全波、弹性时域模型。
最终结论
研究结果表明，水听器校正显著减少了冠状面的偏移，并显著提高了矢状面和冠状面的Sørensen-Dice相似性（p < 0.05）。而基于射线声学的相位校正虽然减少了矢状面和冠状面的偏移，并提高了矢状面和冠状面的相似性，但并未达到统计学意义。研究还发现，对于某些目标，未受阻的路径可能会增加焦点偏移。
这项研究的重要性在于，它证明了即使在复杂的脊柱结构中，也有可能实现精确的超声波聚焦，这对于未来的非侵入性脊柱治疗具有重要意义。研究还指出，未来的工作将探索如何减轻声学窗口的影响，并控制抗焦点。
出处
本文的发现发表在《Physics in Medicine & Biology》杂志上，文章名为“Ex vivo validation of non-invasive phase correction for transspine focused ultrasound: model performance and target feasibility”，作者为David Martin等人，文章可在以下链接访问：https://doi.org/10.1088/1361-6560/ad8fed。
