변환기 직경에 따른 저강도 집속 초음파 조사 시뮬레이션 연구

Abstract

저강도 집속 초음파 기술은 뇌의 특정 부위에 자극을 주어 신경을 조절하는 신경조절술로, 전기/자기 자극술 대비 높은 공간 해상도를 제공한다. 이 기술은 주로 단소자 변환기를 사용하며 변환기의 규격과 자극 조건에 따라 결과가 달라질 수 있다. 하지만 대다수 상용화 제품에서 고정된 규격에 대한 결과가 보고되고 있어 변환기의 규격이 뇌 자극에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서 변환기 직경을 30mm와 50mm, 주파수를 350kHz에서 1000kHz까지 증가시키며 실험을 진행했다. 그 결과 일반적으로 직경이 커질수록 최대 압력과 초점 거리는 증가하고 집속 부피는 감소하였다. 그러나 직경이 30mm고 주파수가 750kHz인 경우 앞선 경향과 반대되는 결과가 관찰된다. 이에 따라 다양한 변환기의 최적 조합을 연구하여 개인 맞춤형 변환기를 제안하고자 한다.

Low-intensity focused ultrasound technology is a neuromodulation that regulates nerves by stimulating the brain, and provides a higher spatial resolution than electric/magnetic stimulation. This technology mainly uses single-element transducer, and the results may vary. However, in most commercial product, as the results of fixed standards have been reported, the effect of the transducer"s standard was analyzed. In this study, the simulation was conducted by increasing the transducer diameter to 30mm, 50mm and the frequency from 350kHz to 1000kHz. As a result, as the diameter increased, the maximum pressure and focal length increased and the FWHM volume decreased. However, when the diameter is 30mm and the frequency is 750kHz, the opposite result of the previous trend is observed. Accordingly, we aim to propose a personalized transducer by studying the various optimal combination of transducers.