Estudios sobre la propagación transcraneal de ultrasonidos

Abstract

Algunas enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson se podrían tratar combinando los ultrasonidos focalizados con la técnica de inyección de microburbujas, permitiendo así la apertura de la BHE (Barrera HEmatoencefálica) para tener acceso a zonas concretas del cerebro y el suministro efectivo de fármacos. En este estudio se lleva a cabo la focalización de ultrasonidos sobre cualquiera de las partes del cerebro humano, pero teniendo en cuenta especialmente que la incidencia del haz sobre el cráneo sea normal, a modo de realizar un análisis de las aberraciones (atenuación, FWHM y desviación del foco) generadas por el cráneo dependiendo del ángulo de incidencia y de la distancia de separación entre transductor y cráneo, empleando un transductor focalizado trabajando a 500 kHz. El estudio se basa en la simulación numérica en dominio temporal mediante el método k-space considerando las ondas longitudinales sobre un dominio 3D, donde el modelado del cráneo humano se realiza mediante tomografía computarizada. Las aberraciones del foco están muy ligadas a las irregularidades del cráneo, observando en algunos casos ciertas tendencias de evolución en las propiedades del foco, mientras que en otros el comportamiento es más complejo. La zona occipital es la que genera menos desviación y variación del FWHM en el foco.

Some neurodegenerative diseases as Alzheimer’s or Parkinson’s are supposed to be treated by using focused ultrasound therapy and microbubble injection, aiming the BBB (Blood Brain Barrier) opening to have access to concrete zones of brain and then to effectively deliver therapeutic drugs. This study addresses the transcranial targeting of whatever part of human brain, but specially taking into account normal skull surface incidence, in order to analyze the aberrations (attenuation, FWHM and deviation of beam focus) generated by skull depending on angle of incidence and separation distance between transducer and skull, employing a focused transducer working at 500 kHz. This work is based on the numerical simulation in time domain using the k-space method considering the longitudinal wave son a 3D domain, where the modeling of the human skull is performed by CT scan. Focus aberrations are closely linked to the irregularities of the skull, in some cases observing certain trends of evolution in the properties of the focus, while in others the behavior is more complex. The occipital region generates less deviation and variation of the FWHM in focus