雙模聚焦式超音波陣列系統應用於血腦屏障開啟及監控

聚焦式超音波結合灌注微泡已被證實可用於短暫無創開啟血腦屏障, 此方法目前已成為中樞神經系統疾病最有潛力的腦部藥物輸送方法之一。目前此技術推動進入臨床治療的最大瓶頸之一是穿顱能量易劇烈散焦及大量頭骨能量吸收，造成焦點無法正確形成。此外, 為了確保血腦屏障開啟的穩定性, 當考慮每個人的顱骨異質性時, 使用背散射回聲特徵辨識來進行超音波能量調控，以達到血腦屏障開啟之組織安全性。其中一種可能的解決方案是使用超音波相控陣列系統,並開發超音波可操作在發射/接收雙模運行, 以便進行相位畸變修正, 從而提升超音波聚焦力及提升背散射回聲能量強度, 以達到空穴效應識別以及被動成像進行能量分布監控，達到能量導引以及血腦屏障開啟監控的可能。在本研究提案中, 我們提出一個完整的256通道雙發射/接收模式超聲相控陣系統, 可具有即時控制能量進行血腦屏障開啟以及即時被動成像。為實現能量遞送控制以及監控及克服經顱障礙, 本計畫與進行技術開發以填補以下技術缺口: (1) 實施完整的256通道雙發送/接收模式相控陣系統結構, 以最大限度地提高幾何增益, 以及最大限度地優化背散射能量，進行有效之空穴效應識別, (2) 實現訊號處理架構, 即時執行多通道背散射能量分析, (3)即時血腦屏障開啟之控制演算法方案實現, (4) 實現即時被動映射, 以監測聚焦超音波能量分布，進行能量及時導引, (5)驗證本技術對於動物模式之治療成效。動物治療上，本計畫將使用二種帕金森氏症小動物模式、一種透大動物頭骨動物模式、以及獼猴測試，以驗證本技術之可行性。上述計畫執行預計透過三年執行完成上述任務。本計畫執行潛在成果包括科學進步、關鍵技術和智慧財產權生產, 以及醫療器械或生物產業的人員培訓。本系統概念創新，關鍵技術目前皆自有掌握，完成後可望做到技術領先。計劃執行後可做出學術貢獻及人才培育。此外，技術建立後有機會進行產業移轉、並進行後續醫療器材之產業化規劃。

系統編號:PB10901-2627
原計畫編號:MOST108-2221-E182-017-MY3