Propagación no lineal de haces de ultrasonidos a través del cráneo para la apertura de la barrera hematoencefálica

Abstract

[EN] Focused ultrasound (FUS) techniques for BloodBrain Barrier opening are emerging for localized and safe brain drug delivery. The aim of this work is to study how the nonlinear effects of the acoustic wave through the transcranial propagation affect to the focused beam properties. In order to do that, a nonlinear acoustics computational method based on FDTD (fi nite differences in time domain) has been developed in a cylindrical axisymmetric coordinate system. The boundary conditions are derived from a CT (X-ray computed tomography) mapping over a Rhesus monkey (Macaca mulatta). The results show that the nonlinear transcranial propagation induces amplitude dependent variations that can change the treatment area (focal position and beamwidth) and effective gain.

[ES] El empleo de haces de ultrasonidos focalizados para provocar la apertura de la barrera hematoencefálica es una técnica emergente y prometedora para la dosificación localizada y segura de fármacos en el sistema nervioso central. El objetivo de este trabajo es cuantifi car como afectan los efectos no lineales a las propiedades del haz ultrasónico durante la propagación transcraneal. Para ello se emplea un método computacional basado en diferencias finitas en dominio temporal (FDTD) desarrollado bajo un sistema de coordenadas cilíndrico axisimétrico. Las condiciones de contorno han sido derivadas de un mapeado 3D adquirido mediante tomografía axial computarizada sobre un cráneo de mono Rhesus (Macaca mulatta). Los resultados muestran como la propagación no lineal a través del cráneo provoca variaciones en el área bajo tratamiento (posición de la focal y ancho de haz) así como en la ganancia efectiva en función de la presión de entrada.